[发明专利]一种萃取-分隔壁精馏处理羧酸纤维素中混合酸废水的设备及方法

说明书

本发明涉及一种萃取‑分隔壁精馏处理羧酸纤维素中混合酸废水的设备及方法，所述的设备包括萃取塔、萃取剂回收精馏塔、萃取剂回收精馏塔冷凝器、分隔壁精馏塔、分隔壁精馏塔主塔冷凝器、分隔壁精馏塔副塔冷凝器、以及分隔壁精馏塔冷却器。在萃取塔内通过萃取将混合酸废水中的醋酸和丙酸(或丁酸)从水相中分离出来，含萃取剂、醋酸和丙酸(或丁酸)的萃取相进入分隔壁精馏塔进行分离，将萃取剂、醋酸和丙酸(或丁酸)的分离集成到同一个分隔壁精馏塔内进行，有效地降低了能耗和设备投资，并实现含共沸体系的醋酸、丙酸(或丁酸)和水三元组分的分离，而且萃取剂回收精馏塔能对萃取剂进行回收。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种萃取-分隔壁精馏处理羧酸纤维素中混合酸废水的设备及方法。

背景技术

纤维素酯是一类重要的纤维素衍生物，也称为羧酸纤维素，常见的羧酸纤维素有醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素或醋酸丁酸纤维素等，其中醋酸纤维素产量最大，广泛应用于涂料助剂、塑料、多孔膜等。醋酸纤维素具有优异的耐燃性、韧性、熔点和清晰度等，然而由于其溶解性、抗水性、柔韧性、耐候性和模塑性的缺陷而限制了其进一步应用。正是这种需求，人们开发了纤维素混合酯，它继承了醋酸纤维素的优点，克服了其缺点，并且具有与树脂相容性好、耐光性和耐寒性性能优异，已广泛应用在高档汽车涂料和印刷油墨等。目前，已形成规模化生产的纤维素混合酯包括醋酸丙酸纤维素和醋酸丁酸纤维素。

醋酸丙酸纤维素(或醋酸丁酸纤维素)的制备方法是：以硫酸为催化剂，醋酸、丙酸(或丁酸)为溶剂，利用天然纤维素为原料，与醋酐和丙酐(或丁酐)进行酯化反应即可得到粗品，再经过水解、中和、沉析、水洗、蒸煮和干燥等单元操作之后制得成品醋酸丙酸纤维素(或醋酸丁酸纤维素)。在此酯化反应以及后续产品精制过程中会产生大量的低浓度混合酸废水，其中醋酸含量约为25％，丙酸(或丁酸)含量约为25％，其余为水。醋酸与水虽然不存在共沸，但是两者相对挥发度很小，普通精馏难以分开，丙酸与水、丁酸与水均存在二元共沸。丙酸与水二元体系，共沸组成中丙酸含量为17.8％，共沸温度为99.1℃；丁酸与水二元体系，共沸组成中丁酸含量为18.5％，共沸温度为99.4℃。因此，在醋酸丙酸纤维素(或醋酸丁酸纤维素)生产过程中产生的混合酸废水通过普通精馏难以实现废水中有机酸的回收。

专利CN102153458A公开了一种乙酸仲丁酯萃取-共沸精馏回收稀醋酸的方法，该方法以乙酸仲丁酯作为萃取塔的萃取剂和共沸精馏塔的共沸剂；一部分稀醋酸送入萃取塔顶部，共沸精馏塔的塔顶回流液分一小股作为萃取剂送至萃取塔的底部；萃取塔塔顶得到含乙酸仲丁酯、醋酸和少量水的萃取相；塔釜得到萃余相为含微量醋酸的水，萃余相进入溶剂回收塔；萃取塔的萃取相送入共沸精馏塔的上半部进行进一步提浓，该方法对醋酸回收率高于95％，废水中醋酸含量在0.5％以下。虽然该方法克服了直接采用精馏法导致的回流比大、能耗高等缺点，增大稀醋酸回收的生产能力，但是由于采用高沸点的萃取剂，稀酸废水只有部分进入萃取塔，另外一部分含水的稀酸需要进入共沸精馏塔进行共沸精馏二次脱水，流程复杂且废水中酸含量较高，并且在共沸精馏脱水过程中，由于水的汽化焓很大，实际运行的能耗还是偏高，此外，该工艺只能分离醋酸和水二元组分，未涉及含共沸体系的复杂多元酸水溶液的分离。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种萃取-分隔壁精馏处理羧酸纤维素中混合酸废水的设备及方法，采用该设备能实现共沸体系的醋酸、丙酸(或丁酸)和水三元组分的分离，有效地降低能耗和设备投资。

技术方案一)

一种萃取-分隔壁精馏处理羧酸纤维素中混合酸废水的设备，包括萃取塔、萃取剂回收精馏塔、萃取剂回收精馏塔冷凝器、萃取剂回收精馏塔再沸器、分隔壁精馏塔、分隔壁精馏塔主塔冷凝器、分隔壁精馏塔副塔冷凝器、分隔壁精馏塔再沸器、以及分隔壁精馏塔冷却器；