用于在纯化用于制造纤维素酯的羧酸酐中回收能量的方法

文档序号:9650077阅读:469来源:国知局
用于在纯化用于制造纤维素酯的羧酸酐中回收能量的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及纤维素酯制造中的羧酸酐纯化系统和与制造单元有关的实用操作的整合。
[0002]纤维素酯的生产来源于纤维素,通常是木浆纤维素。例如在醋酸纤维素中,处理纤维素以提供对纤维素结构的最大接近,然后在催化剂如硫酸存在下与醋酸和醋酸酐反应。可以将其它羧酸酐如丁酸酐或丙酸酐与醋酸酐结合或替代醋酸酐地使用,以与纤维素反应。接着,使反应的纤维素经历部分水解以除去硫酸酯和足够数量的羧酸基团,以为产物赋予期望的性质。葡萄糖酐单元是纤维素的基本重复结构并且具有三个能够反应形成醋酸酯的羟基。如果最终产物在每三个羟基中大约两个上具有醋酸酯基团,则将产物称为二醋酸酯。如果最终产物在所有三个羟基上具有醋酸酯基团,则将产物称为三醋酸酯。
[0003]作为生产方法的一部分,使用相对大量的羧酸和羧酸酐二者。出于该原因,许多生产商选择纯化粗羧酸酐作为用于乙酰化程序中的单元操作的一部分。在使用前必须从粗羧酸酐清除污染物尤其是重质污染物。可能以痕量存在的这些杂质影响羧酸酐的质量,这可能引起杂质在使羧酸酐循环通过反应工艺时随着时间累积。
[0004]常规的纯化技术使粗羧酸酐经受塔蒸馏。在许多化学方法如羧酸酐纯化中,蒸馏塔消耗大量的能量。所述蒸馏塔可以各自独立地接收驱动塔内的分离所须的能量。纯化羧酸酐的方法使用大量能量,从而将羧酸酐与不想要的污染物分离。
[0005]因此,鉴于上述考虑,存在降低运行所述方法所需能量的量或用某种方式捕获并重新使用输入系统中的能量的需求。对此需求的任何方案必须不负面地影响羧酸酐纯化方法本身或生产设施中的任何相关单元。
[0006]发明简述
[0007]本发明涉及纤维素酯制造中的羧酸酐纯化系统和与制造单元有关的实用操作的整合。
[0008]本文中所描述的一个实施方案是用于从羧酸酐蒸馏塔中回收热的方法,所述方法包括以下步骤:提供包括羧酸酐和羧酸的粗羧酸酐料流;在蒸馏塔中蒸馏所述粗羧酸酐料流,获得包括经纯化的、蒸气态羧酸酐的塔顶或侧线料流,和塔底料流;提供包括第一工艺入口、第一工艺出口、第一水入口和第一蒸汽出口的蒸汽发生器;将至少一部分所述塔顶或侧线料流经由所述第一工艺入口引入至所述蒸汽发生器;将蒸汽冷凝物料流经由所述第一水入口引入至所述蒸汽发生器;在所述蒸汽发生器中加热所述蒸汽冷凝物料流以产生低温蒸汽;冷却部分所述塔顶或侧线料流以产生经冷却的塔顶或侧线料流;其中所述低温蒸汽经由所述第一蒸汽出口离开所述蒸汽发生器和所述经冷却的塔顶或侧线料流经由所述第一工艺出口离开所述蒸汽发生器;和其中所述第一工艺出口的温度低于所述第一工艺入口的温度。
[0009]本文中所描述的另一个实施方案是用于从羧酸酐蒸馏塔中回收热的方法,所述方法包括以下步骤:提供包括羧酸酐和羧酸的粗羧酸酐料流;在蒸馏塔中蒸馏所述粗羧酸酐料流,获得包括经纯化的、蒸气态羧酸酐的塔顶或侧线料流,和塔底料流;提供包括第一工艺入口、第一工艺出口、第一水入口和第一蒸汽出口的蒸汽发生器;将至少一部分所述塔顶或侧线料流经由所述第一工艺入口引入至所述蒸汽发生器;将蒸汽冷凝物料流经由所述水入口引入至所述蒸汽发生器;在所述蒸汽发生器中加热所述蒸汽冷凝物料流以产生低温蒸汽;将部分所述塔顶或侧线料流冷却至少约0.1°C和最多约190°C以产生经冷却的塔顶或侧线料流;其中所述低温蒸汽经由所述第一蒸汽出口离开所述蒸汽发生器和所述经冷却的塔顶或侧线料流经由所述第一工艺出口离开所述蒸汽发生器;提供包括第二工艺入口、第二工艺出口、第二水入口和第二水出口的热交换器;将第二部分的所述塔顶或侧线料流经由所述第二工艺入口引入至所述第二热交换器;将冷却水料流经由第二水入口引入至所述第二热交换器;将第二部分的所述塔顶或侧线料流在所述第二热交换器中冷却至少约
0.1°C和最多约190°C以产生经冷却的第二部分的所述塔顶或侧线料流;和其中所述经冷却的第二部分的所述塔顶或侧线料流离开第二交换器第二工艺出口和所述冷却水料流经由所述第二水出口离开所述第二热交换器。
[0010]在阅读下文的优选实施方案的描述的时候,本发明的特征和有利之处将对本领域技术人员而言是显而易见的。
[0011]附图简述
[0012]引入以下附图以说明本发明的某些方面,并且其不应当被视为排他性实施方案。所公开的主题能够如得益于本公开的本领域技术人员将会想到那样在形式和功能方面相当地变型、替换、组合和等价。
[0013]图1说明了根据本发明的一个实施方案的示例性方案。
[0014]图2说明了根据本发明的一个实施方案的示例性方案。
[0015]发明详述
[0016]回应对重新捕获和重新使用输入羧酸酐纯化系统的能量的需求,本发明提供了新的和改进的方法,以有利地增加羧酸酐纯化方法的总体效率。本发明捕获了蒸馏塔顶物中所含的能量以生产可以在其它地方用于纤维素酯生产方法中的低压蒸汽。本发明整合了纤维素酯制造中的羧酸酐纯化系统和与制造方法有关的实用操作的能量需求。如上文所描述,酸酐可以包括醋酸酐、丁酸酐、丙酸酐等,以及用于混合酸酐法中(例如在醋酸纤维素-丙酸酯的生产中)的它们的组合。
[0017]本发明的一些实施方案可以包括从所述羧酸酐纯化蒸馏塔塔顶、侧线或离开所述蒸馏塔的其它合适的热料流传热,优选过量的热来将水(优选蒸汽液态冷凝物)加热成低压蒸汽。在常规的系统中,将会使用冷却水冷却离开所述蒸馏塔的这些料流并且不会有利地回收过量的热。该回收方法会增加整个羧酸酐纯化单元和支持实用单元的效率;因此降低燃料成本和能量消耗。
[0018]以下描述本发明的说明性实施例。为了清楚起见,在该说明书中并没有描述实际实施的所有特征。当然应当意识到,在任何这样的实际实施方案的开发中,必须作出大量实施特异性的决定,以实现开发者的特定目标,如符合将从一种实施变化到另一种的系统相关的和商业相关的限制,并且对于得益于本公开的本领域技术人员而言将会是常规的任务。
[0019]图1显示了示例性羧酸酐纯化单元。主要单元操作是蒸馏粗羧酸酐以除去轻质和重质杂质。羧酸酐纯化蒸馏塔100接收粗羧酸酐进料110,其包括40-99%羧酸酐,剩余物为羧酸、痕量高沸点有机化合物、含碳固体和由制造羧酸酐形成的催化剂盐(典型地,
0.1-ο.5%)o羧酸酐纯化蒸馏塔100典型地是塔板类型的塔。塔100包括在所述塔的底部的再沸器141,其添加热从而驱动塔顶馏出物,同时使得从塔100中经由包含羧酸酐、羧酸、浓缩的含碳固体和催化剂盐的重质尾部馏分除去料流140除去重质杂质。塔顶料流120包括蒸气形式的具有一些羧酸的经纯化的羧酸酐。如本文中所使用的术语“塔顶料流120”可以不仅包括仅塔顶物本身,而且包括任何侧线取出料流或离开所述蒸馏塔的需要冷却的其它合适的热料流。例如一种替代性构造可以包括包含经纯化的羧酸酐的蒸气态侧线料流产物,主要包含羧酸的塔顶物,和包含酸酐和重质尾部馏分(例如固体)的底部产物。所述侧线料流蒸气和塔顶蒸气二者合适地足够热,以有效地产生低压蒸汽。然而,主要除去沸点低于羧酸的酸酐轻质馏分纯化塔通常不显示出产生低压蒸汽的合适高的温度。
[0020]期望的是冷却和冷凝塔顶料流120,然后将其送去进一步处理。尽管这可以使用装置冷却水来完成,但是本发明的方法替代地使用蒸汽发生器300,通过所述蒸汽发生器使用经由管线323来自实用蒸汽冷凝物的水冷却至少一部分塔顶料流120。因此冷凝至少一部分塔顶料流120用于进一步处理,同时蒸汽冷凝物经历温度和压力方面的期望的增加。将低压锅炉补偿水经由
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