芳族羧酸生产中乙酸和水的分离方法
【专利说明】芳族錢酸生产中乙酸和水的分离方法 发明领域
[0001] 本发明涉及一种芳族駿酸生产中己酸和水的分离方法，特别是芳姪二元酸的生产 过程中，采用提浓进料醋酸方法实现共沸精傭分离醋酸和水的节能。
[0002] 发明背景 传统的芳姪駿酸生产过程，通常采用高压下烷基芳姪的液相空气氧化获得。烷基芳姪 液相氧化是在含有醋酸的水相介质和金属催化剂体系存在下，芳姪上的烷基逐步氧化生成 醒和駿酸，最终得到芳姪駿酸。
[0003] 烷基芳姪的氧化过程将产生大量的热量，为了保持反应过程温度的稳定，通常采 用含水的醋酸幼日己酸)蒸发方式将热量移出。移出的醋酸和水的混合物通过培顶冷凝器冷 却，然后将冷凝后的液体溶剂回流反应器再利用。随着氧化反应的进行，反应器中水的含量 将逐步增加，为保持反应器内水分含量的稳定，通常将反应器上部冷凝的蒸汽一部分回流 反应器，一部分进入醋酸和水的分离系统，将醋酸、水进行分离后，常常将醋酸循环再利用。 近年来，随着节能要求的提高，进一步降低芳姪駿酸生产过程的用能，已经成为人们关注的 焦点。
[0004] 在芳姪駿酸生产过程中，溶剂己酸、水分离是整个生产过程中的主要用能单元，在 生产系统中用量较大，因此，醋酸、水分离的能量消耗，通常作为控制的指标之一，而为了提 高能量的利用率，如何更加合理、高效的利用中压蒸汽，就成为芳姪駿酸生产过程分离系统 节能的关键。
[0005] 虽然醋酸和水沸点相差较大，多数情况下，采用普通精傭能够分离，但是当物料中 醋酸含量很低时，醋酸和水组成存在夹点现象，即两组分此时的汽液组成接近，送时两者分 离难度急剧增加，要达到分离现有工业中醋酸在水中的浓度小于0.05%-0. 1%，需要消耗大 量的能量，因此，需要寻找一种更经济、有效的节能分离方法。
[0006] 醋酸和水分离的工业方法通常有H种，普通的精傭方法、共沸精傭方法和液-液 萃取方法。为实现操作成本的最低化，普通精傭培的培顶水中醋酸含量通常控制在大于 1. 0%。如果希望分离更纯的水，传统的精傭系统需要增加很多培板数，存在能量消耗大，投 入建设成本高，操作费用高等问题。
[0007] 近年来，人们更有趋于开发节能的精傭新工艺。非均相精傭技术和膜分离技术被 认为是一种更高效的节能分离方法而受到关注。非均相精傭技术通常包括液-液萃取和 共沸精傭的分离方法，液-液萃取工艺分离醋酸、水多见报道，通常它用于分离醋酸浓度在 0. 1 - 20%的水溶液，采用的萃取剂是醋类、胺类、丽类和磯氧类。
[0008] 液-液萃取工艺US3878241 和US5167744 都有所描述。US3878241 是W1，2-二 吗晰己焼作为萃取剂，用23块培板的萃取精傭培分离50%(wt.)的醋酸溶液，培顶压力0. 5 大气压。专利最大特点是可W使培顶产物水中含醋酸控制在0. 01%(wt)。US5167744用二 甲基亚讽、环了讽、二甲基甲醜胺、二甲基丙醜胺、已二腊等含氮或含硫的化合物作为萃取 剂，本发明的主要特点是选用了含氮化合物具有很高的相对挥发度，用于醋酸水的分离过 程中，可W实现分离培培顶醋酸含量小于1%的目标。
[0009]人们致力于寻找更加高效的分离手段，与传统的精傭相比，共沸精傭培在己酸的 脱水分离中，可节约能量20-40%。有关共沸精傭工艺用于分离醋酸、水的节能方法： 专利GB1576787认为己酸正了醋(沸点126. 2°C)特别适合于醋酸、水的分离，送是由于 它可W使共沸精傭培回流比较小，送样就减少了分离所需的能量。
[0010] 在芳姪駿酸生产过程中，由于精傭培分离的己酸部分要回流到駿酸氧化反应系 统，因此，最终精傭培培底分离的己酸中可W含有5%左右的水。US4250330考虑送方面的因 素，分析认为当培底组分水含量在5-10%条件下，采用己酸异了醋作为共沸剂具有更好的 节能效果。
[0011] 专利US4250330则认为由于己酸正丙醋的使用，使很多水夹带在络合物中，因此， 从节能和分离效果看，专利优选己酸异了醋。
[001引 CN101445444A专利是在W醋酸正丙醋为共沸剂精傭培的基础上，增设一个萃取 培，使共沸精傭培培顶的水相在进入后面的溶剂回收培前，先进行萃取，W提取其中的酸和 醋类。该方法降低了后续溶剂回收培的分离负荷，节约了能量。
[0013]CN101312936专利考虑到进入醋酸水分离的物料流股的组成变化较大，提出了在 共沸精傭培前部增加萃取培的工艺方法。采用此方法可W将部分含较大水浓度的物料进行 提浓处理，降低了分离过程的操作费用。结合共沸精傭培和萃取培，专利优选分离剂是己 酸异了醋，己酸正了醋，己酸异丙醋，己酸正丙醋。共沸精傭培顶水中有机物含量通常含量 600-1000ppm，其中己酸含量在500-800卵m。
[0014]CN1907940考虑到进入精傭培物料流股中含有的对二甲苯，由于很难在分离过程 中清除，导致能量消耗和生产操作费用上升，并且采用系统外的共沸剂增加了对系统的污 染，生产中由于采用醋类共沸剂，使得分离物料中夹带部分醇类化合物，送些物质在精傭培 内的积累，增加了醋酸水分离的难度和分离的效果。专利认为采用芳姪为共沸剂的分离过 程可W很好的解决上述问题。其中专利优选对二甲苯作为醋酸、水分离的共沸剂，但是，由 于共沸物与芳姪駿酸生产过程产生的醋酸甲醋等化合物也较易形成共沸物，因此，分离需 要采用较高回流比，消耗能量较大，同时，精傭培顶水中有机物的含量较高，其中醋酸含量 将大于0. 5%。
[0015]CN201210166309. 9在W醋酸仲了醋为共沸精傭培的基础上，在共沸精傭培顶部W 聚醜胺弹性体和聚離部分组成的嵌段共聚物为分离膜，采用渗透汽化的方法分离顶部水溶 液中的共沸剂，该方法降低了后续溶剂回收培的分离负荷，节约了能量，同时也可W获得含 有更低有机物的水。
[0016] 在上述方法中，为了降低分离用能，在共沸精傭培上，采用不同的共沸剂或采用含 有萃取培的两培精傭组合工艺，在后续的共沸剂回收方面，采用了萃取和W聚醜胺弹性体 和聚離部分组成的嵌段共聚物为分离膜为基础的分离方法，节约一定能量，但是萃取培与 共沸精傭培组合，由于受到共沸剂回流量的限制，不能采用过多的共沸剂进入共沸培中部， 送样就限制了进入共沸精傭培高水含量进料提浓的流量，同时，在采用萃取培进行进料提 浓时，对进料流量和组分要求高，提取的废水中醋酸和共沸剂的含量高，不仅限制了节能的 效果，也导致部分醋酸和共沸剂流失。
【发明内容】
[0017] 本发明提供一种芳族駿酸生产中己酸和水的分离方法，特别是芳姪二元酸的生产 过程中，采用提浓进料醋酸与共沸精傭结合分离己酸和水的方法；降低了达到分离目标的 再沸器和冷凝器所需的能量，在共沸精傭的基础上能够进一步节约能量15-30%。
[0018] 本发明提供一种芳族駿酸生产中己酸和水的分离方法，它是采用膜分离的方法将 含水量大的物料进行提浓，形成醋酸富积流股的物料，进入到共沸精傭培中共沸精傭分离。 具体工艺步骤如下： (1) 将芳姪駿酸生产过程中，含有醋酸和水的物料通入到渗透汽化膜分离器内，在渗透 汽化膜分