[发明专利]用于制备对苯二甲酸的富水溶剂分级利用减排系统

说明书

本发明公开了一种用于制备对苯二甲酸的富水溶剂分级利用减排系统，包含氧化反应、精馏脱水、氧化和精制过滤、溶剂汽提、及多效蒸馏等多个单元，系统通过物料的优化配置，分级利用不同等级醋酸浓度的富水溶剂，在保证产品质量和有效利用反应热前提下，大幅减少新鲜水的用量，降低排放液中有机物含量。其技术关键在于：(1)脱水单元设置三级精馏塔，氧化和精制工序各单元所产生富水溶剂按照浓度匹配规则回流各级精馏塔，精馏所得富水溶剂按照不同醋酸浓度要求分别用作氧化过滤机洗涤、精制过滤机洗涤、尾气气喷淋等；(2)利用系统自产低压蒸汽，对排放液进行多效蒸馏，充分回收排放液中的醋酸，降低系统醋酸消耗。

技术领域

本发明涉及清洁生产技术领域，具体涉及一种用于制备对苯二甲酸的富水溶剂分级利用减排系统。

背景技术

对苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid，PTA)是化学纤维与聚酯瓶片的主要原料，通过对二甲苯(PX)液相空气氧化法制备，其流程主要包括以下单元：

第1步：空气氧化，氧化反应采用搅拌釜或者鼓泡塔反应器，在钴锰溴三元催化条件下，PX分子的苯环甲基与氧气结合生产对苯二甲酸，少量未反应完全的PX转变为杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)。氧化反应为强放热反应，反应热通过大量的溶剂(包含醋酸和水)蒸发从反应器中移出。

第2步：氧化结晶，氧化反应后的浆料送入三级结晶器逐级降温，第一级结晶器通入少量空气深度氧化降进一步低杂质含量，第二级结晶器闪蒸部分溶剂，提高浆料的固含量，第三级结晶器进一步降温，以满足后续过滤分离要求。

第3步：氧化过滤干燥，氧化过滤机实现固体与溶剂的分离，传统的PTA工艺为进一步降低醋酸残留，采用干燥方法将醋酸汽化，实现对固体产物与溶剂的完全分离。

第4步：溶剂脱水，氧化反应生成的水由脱水单元去除，传统的PTA工艺的脱水单元一般为常压或为微正压操作，一般使用醋酸酯类作为脱水共沸剂以提高水和醋酸的相对挥发度。

第5步：加氢精制，氧化干燥得到粗对苯二甲酸，与固定比例的水混合并加热完全溶解于水相，加氢精制在固定床反应器内进行。粗对苯二甲酸中的4-CBA及其它有色杂质与氢气发生还原反应，生成易溶的对甲基苯甲酸(PT)。

第6步：精制结晶，加氢精制后的产物通入4～5级水相结晶，多级水相结晶器串联操作，逐级降低结晶器操作温度和操作压力，获得低杂质含量的对苯二甲酸的产品。

第7步：精制过滤干燥，精制结晶后的浆料经过滤、洗涤、干燥后得到白色PTA产品。所得产品满足聚合级要求，杂质PT质量含量控制在150ppm以下。

PTA技术发展目前已经从单纯追求产量的技术路线逐步转变为突出节能、低耗、绿色清洁生产的集约型新型工艺。最先进的PTA生产技术，不仅规模大，流程简单，而且污水排放少，物耗、能耗优势显著，醋酸消耗在32kg/tPTA以下，废水单耗低于0.5t/tPTA、全厂电能实现自足。

公开号分别为CN1137266A和WO1996011899A1的专利说明书公开了一种在氧化反应器顶部增设脱水塔，利用精制废水作为该塔的回流的节能降耗技术，直接利用反应热脱水，提高反应热利用效率；利用精制废水代替精馏塔回流水大幅减少废水排放。公开号为EP0962442A1的专利说明书也提出了相类似的PTA工艺路线，并提出带有洗涤功能的压力过滤机替代传统的过滤干燥技术，减少CTA干燥和中间料仓，能耗进一步降低。以上三个专利采用的精馏脱水塔为单级操作，进料位置在塔的顶部，精制母液从塔顶回流导致塔顶液相中醋酸和PT含量较高，有机物随废水排放，醋酸和PX的损耗增多。此外，氧化压力过滤机的洗涤液含水量高，其直接返回氧化反应器，反应器内水浓度提高，降低了反应速率，燃烧消耗也有所增加。