分离醋酸乙烯的方法

分离醋酸乙烯的方法
【专利摘要】本发明涉及一种分离醋酸乙烯的方法，主要解决现有气相氧化法路线醋酸乙烯装置分离技术中存在醋酸乙烯和乙醛、醋酸甲酯、丙烯醛等混合物系分离流程复杂，投资大，能耗高的问题。本发明通过采用含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯、醋酸乙酯和丙烯醛的原料物流进入分壁式精馏塔分壁段一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到醋酸乙烯产品，在分壁段以下提馏段底部得到含醋酸乙烯和醋酸乙酯的重组分物流，在分壁段以上精馏段顶部得到含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丙烯醛的轻组分物流的技术方案较好地解决了该问题，可用于分离醋酸乙烯和乙醛、醋酸甲酯、丙烯醛混合物系的工业生产中。
【专利说明】分离醋酸乙烯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分离醋酸乙烯的方法，尤其涉及一种从含有醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯、丙烯醛的混合物中分离醋酸乙烯的方法。
【背景技术】
[0002]在传统的气相氧化法路线醋酸乙烯装置分离技术中，第二精馏塔的进料包含来自分离工序第一精馏塔塔顶的混合组分物料、第四精馏塔的回流物料和第五精馏塔塔顶的混合组分物料。在经过第二精馏塔的对醋酸乙烯及轻、重组分进行模糊切割分离以后，部分醋酸乙烯、大部分的醋酸甲酯、以及全部的轻组分，包括丙烯醛、乙醛、水、氧气、氮气和乙烯从混合组分中被从塔顶分离出去。第二精馏塔塔顶气经冷凝后，少量不凝气排至上游反应工序回收。在第二精馏塔塔顶冷凝器后设一馏出槽，塔顶冷凝液在馏出槽中分层，馏出槽的下层液主要为水，送往下游处理；馏出槽的上层液一部分作为第二精馏塔的回流，另一部分作为第二精馏塔的塔顶出料，去第四精馏塔脱除其中的乙醛。脱除乙醛后的组分从第四精馏塔返回，做为第二精馏塔的进料进行循环分离。第二精馏塔的塔釜出料不含丙烯醛、乙醛等轻组分，仅含有醋酸乙烯、醋酸乙酯和微量醋酸甲酯。对于第二精馏塔塔釜的这一组分，通常设置第三精馏塔进行后续的分离。第三精馏塔负责提纯来料中的醋酸乙烯，以使塔顶产出的醋酸乙烯达到99.86%的产 品纯度要求。第三精馏塔的塔釜出料主要含有醋酸乙烯和醋酸乙酯，通常送下游装置如聚乙烯醇装置处理，也可单独设处理单元回收其中的醋酸乙烯。
[0003]醋酸甲酯、醋酸乙酯作为杂质，在进料中含量较少，且与醋酸乙烯的沸点相近，很难分离；在将杂质醋酸甲酯和醋酸乙酯从醋酸乙烯中分离的过程中，不可避免地会带出大量的醋酸乙烯；如第二精馏塔塔顶的出料中醋酸甲酯的含量仅为0.45%质量分率左右，而醋酸乙烯的含量却在95%质量分率以上。在常规的两塔分离流程中，因醋酸甲酯在第二精馏塔中很难完全分离，总会有部分醋酸甲酯落到塔釜，进入第三精馏塔；醋酸甲酯进入第三精馏塔后就无法分离，只能混在醋酸乙烯产品中由第三精馏塔顶部采出，是影响醋酸乙烯产品纯度的重要原因之一。
[0004]分壁精馏塔是通过在精馏塔中部设一垂直壁，将塔分成上段、下段、由隔板分开的精馏进料段和精馏采出段四部分的新型结构的完全热集成塔的一种。用分壁精馏塔将三组份混合物分离为纯净产品只需要一个塔、一个重沸器、一个冷凝器及一个回流分配器，能耗和设备投资都可以得以降低。因此，近年来分壁精馏塔的应用越来越多。UOP公司申请了多项采用分壁精馏塔的新工艺，如用于烷基苯生产的分壁精馏塔技术(US6417420)和全馏份汽油脱硫的分壁精馏技术(US6540907和US20030116474)。此外，US20050211541和US20050245037还公开了一种用于分离环氧丙烷生产中所用溶剂的分壁精馏技术；US7132038B2公开了一种采用分壁精馏塔分离从粗1，3 丁二烯混合液中提纯1，3 丁二烯的方法；江苏工业学院申请了一种分离裂解汽油中粗苯乙烯的装置与方法(CN101723793A)。目前全球共有约70座以上分壁精馏塔进行了商业运行。尚未见将分壁精馏塔用于醋酸乙烯和乙醛、醋酸甲酯、丙烯醛等混合物系分离的报道。

【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术问题是现有气相氧化法路线醋酸乙烯装置分离技术中存在醋酸乙烯和乙醛、醋酸甲酯、丙烯醛等混合物系分离流程复杂，投资大，能耗高的问题，提供一种新的分离醋酸乙烯的方法。该方法具有流程简单，投资少，能耗低的优点。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种分离醋酸乙烯的方法，含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯、醋酸乙酯和丙烯醛的原料物流进入分壁式精馏塔分壁段一侦牝经分离，在分壁段的另一侧得到醋酸乙烯产品，在分壁段以下提馏段底部得到含醋酸乙烯和醋酸乙酯的重组分物流，在分壁段以上精馏段顶部得到含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丙烯醛的轻组分物流。
[0007]上述技术方案中，优选地，以重量百分比计，原料物流中不凝气的含量为0.05~
0.3%，水的含量为0.1~1%，醋酸乙烯的含量为94.0~99.0%，乙醛的含量为0.2~2%，醋酸甲酯的含量为0.01~0.5%，醋酸乙酯的含量为0.01~0.13%，丙烯醛的含量为0.01~1%。
[0008]上述技术方案中，优选地，所述分壁式精馏塔共有40~80块理论板；其中，分壁段有30~50块理论板，分壁段以上精馏段有5~15块理论板，分壁段以下提馏段有5~15块理论板。更优选地，分壁段以上精馏段有8~12块理论板，分壁段以下提馏段有8~12块理论板。
[0009]上述技术方案中，优选地，所述分壁式精馏塔的操作压力为5~30kPa，温度为69~78°C，回流为6~16。更优选地，所述分壁式精馏塔的操作压力为10~25kPa，温度为71~74°C，回流为8~12。
[0010]上述技术方案中，优选地，所述原料物流包括来自分离工序第一精馏塔塔顶的混合组分物料、第四精馏塔的回流物料和第五精馏塔塔顶的混合组分物料。
[0011]上述技术方案中，优选地，在分壁段以上精馏段顶部得到的气相物流经冷凝后，不凝气排至上游反应工序回收；冷凝液进入馏出槽分层；馏出槽分层后的下层液送往下游处理，上层液除一部分作为分壁式精馏塔的塔顶回流外，剩余部分即为含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丙烯醛的轻组分物流。
[0012]本发明方法中所述的压力是指表压。原料物流中所述的不凝气包括N2、02、CO2,C2H4。
[0013]本发明方法中所述分壁式精馏塔从上往下依次包括分壁段以上精馏段、分壁段和分壁段以下提馏段；物料进口位于分壁段一侧；分壁段另一侧设置醋酸乙烯产品出口 ；分壁段以下提馏段底部设有醋酸乙烯和重组分的混合组分物料出口 ；分壁段以上精馏段顶部设置醋酸乙烯和轻组分的混合组分物料出口 ；分壁段设置一块隔板，沿轴向将分壁段隔成至少两个区，这两个区内部都设有塔板。分壁式精馏塔的隔板沿塔中心线安装或偏离塔中心线安装。
[0014]当采用精馏的方法分离三种以上的物质组成的混合物且中间馏份的浓度较大时，无论采用常规的顺序分离流程还是逆序分离流程，都不可避免中间馏份沿塔轴向产生再混合，这在热力学上来讲是不利的，相当于一部分分离功的浪费。分壁精馏塔在热力学上等效于一座完全热集成的精馏塔，不同的是分壁精馏塔只用一个塔壳，通过中间设置绝热隔板来实现精馏过程的完全热集成。进料在隔板段的一侧，进料中的中间馏份一部分随轻组份由隔板的上端进入隔板的另一侧，另一部分则随重组份由隔板的下端进入隔板的另一侧，从而使中间馏份在隔板的另一侧得到富集，避免了中间馏份在塔中的再混合，从而实现节能和提高中间产品纯度的效果。同时，由于分壁精馏塔只采用一座塔而实现两座普通精馏的功能，投资也可以大大减少。
[0015]采用本发明方法，采用一台分壁式精馏塔代替传统分离路线中的第二精馏塔和第三精馏塔，将两塔集成为一塔，醋酸乙烯产品由塔中间侧线采出，醋酸甲酯的沸点略低于醋酸乙烯，可全部由塔顶馏出，达成醋酸乙烯和醋酸甲酯的完全分离，保证醋酸乙烯产品的纯度。分壁式精馏塔隔壁一侧采出的醋酸乙烯产品浓度以质量计可达99.86%，与原第三精馏塔的塔顶组分醋酸乙烯浓度相同，达到原流程的分离纯度。分壁精馏塔塔釜采出的混合组分中不含乙醛、丙烯醛等轻组分；由此可见采用分壁精馏技术可以完成原第二精馏塔和第三精馏塔的分离任务，节约了投资。同时，采用分壁精馏技术与原精馏技术相比，总能耗可以降低15~35%。因此，采用本发明的技术可以有较好的节能效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是现有的气相氧化法醋酸乙烯装置醋酸乙烯和乙醛、醋酸甲酯、丙烯醛等混合物系分离工艺典型流程示意图。
[0017]图2是本发明方法流程示意图。
[0018]图1中，Tl为第二精馏塔；T2为第三精馏塔；D为馏出槽；物流I是来自第五精馏塔的塔顶液；物流2是来自第四精馏塔的塔底循环液；物流3是来自第一精馏塔的塔顶液；物流9是第二精馏塔的塔顶出料，主要组成为醋酸乙烯、醋酸甲酯及轻组分(乙醛、丙烯醛等)；物流13是第二精馏塔的塔顶冷凝液进入馏出槽分层后的下层液，主要组成为水，含少量醋酸乙烯和乙醛；物流14是第二精馏塔的塔顶不凝气，主要组成为乙烯、二氧化碳，夹带少量醋酸乙烯和乙醛；物流10是第二精馏塔的塔釜出料，主要组成为醋酸乙烯、醋酸乙酯、醋酸甲酯，物流10进入第三精馏塔进行进一步的分离；物流11是第三精馏塔的塔顶出料，为醋酸乙烯产品；物流12是第三精馏塔的塔釜出料，主要组成为醋酸乙烯、醋酸乙酯。
[0019]图2中，T为分壁式精馏塔山为馏出槽；物流1、2、3和图1中对应的物料来源及组成相同；物流4是塔顶醋酸乙烯、醋酸甲酯及轻组分出料；物流7是塔顶馏出槽的下层液；物流8是塔顶排出的不凝气；物料5是侧线醋酸乙烯产品出料；物料6是塔釜醋酸乙烯、醋酸乙酯混合组分出料。
[0020]图2中省略了分壁板上部的液相再分配器和分壁板下部的再沸器返回气的气相再分配器，虽然塔内未画出，但并不表示分壁精馏塔中不需要。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明作详细说明。
[0022] 在图1中，来自第五精馏塔的进料I和来自第四精馏塔的进料2从第I块理论板进入第二精馏塔，来自第一精馏塔的进料3从第7块理论板进入第二精馏塔。第二精馏塔的理论塔板数为37块，塔顶压力为0.03MPaG，质量回流比为4。塔顶气相先经冷凝，然后进入二塔馏出槽分层，少量不凝气即物流14通过二塔冷凝器的气相出口排出系统。物流13为馏出槽分层后的下层液(主要为水，送往下游处理)，馏出槽分层后的上层液除一部分作为第二精馏塔的塔顶回流外，剩余部分即物流9就是第二精馏塔的塔顶产品(醋酸乙烯、醋酸甲酯及轻组份的混合物)，塔釜得到物流10 (醋酸乙烯及醋酸甲酯、醋酸乙酯混合组分)，其中考虑到乙醛作为装置副产品及后续分离纯度的要求，塔釜出料中不应含乙醛、丙烯醛等轻组分。第三精馏塔共有30块理论板，质量回流比为0.5，塔顶压力约为0.02MPaG。物流10进入第三精馏塔的第17块理论板做进一步分离，由塔顶采出物流11 (醋酸乙烯产品)，塔釜采出物流12 (醋酸乙烯及醋酸乙酯混合组分)。
[0023]在图2中，组成与图1中物流1、物流2、物流3相同的原料液进入分壁精馏塔的中部隔板一侧，分壁精馏塔共有40~80块理论板，隔板两侧各有30~50块理论板。分壁精馏塔的隔板区以上有5~15块理论板，优选的有8~12块理论板；分壁精馏塔的隔板区以下有5~15块理论板，优选的有8~12块理论板；分壁塔的操作压力为0.01MPaG，分壁精馏塔的回流为6~16，优选的操作回流比为8~12。分壁式精馏塔顶气相先经冷凝，少量不凝气即物流8排至上游反应工序回收。冷凝液进入馏出槽分层，物流7为馏出槽分层后的下层液(主要为水，送往下游处理)，馏出槽分层后的上层液除一部分作为间壁塔的塔顶回流外，剩余部分即物流4就是间壁塔的塔顶产品，为醋酸乙烯、醋酸甲酯及轻组份的混合物；由分壁精馏塔隔壁一侧采出醋酸乙烯产品(物流5)，其纯度以质量计为99.86% ;分壁精馏塔塔釜采出为醋酸乙烯及重组分(醋酸乙烯及醋酸乙酯混合组分)。物流I的进料处位于从上往下第I~5块板处，物流2的进料处位于从上往下第I~5块板处，物流3的进料处位于从上往下第6~16块板处。醋酸乙烯产品从分壁精馏塔的底部向上数第20~40块板处抽出。
[0024]下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。在所有比较例和实施例中所用的原料组成如表1所示。
[0025]表1
[0026]
【权利要求】
1.一种分离醋酸乙烯的方法，含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯、醋酸乙酯和丙烯醛的原料物流进入分壁式精馏塔分壁段一侧，经分离，在分壁段的另一侧得到醋酸乙烯产品，在分壁段以下提馏段底部得到含醋酸乙烯和醋酸乙酯的重组分物流，在分壁段以上精馏段顶部得到含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丙烯醛的轻组分物流。
2.根据权利要求1所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于以重量百分比计，原料物流中不凝气的含量为0.05~0.3%，水的含量为0.1~1%，醋酸乙烯的含量为94.0~99.0%，乙醛的含量为0.2~2%，醋酸甲酯的含量为0.01~0.5%，醋酸乙酯的含量为0.01~0.13%，丙烯醛的含量为0.01~1%。
3.根据权利要求1所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于所述分壁式精馏塔共有40~80块理论板；其中，分壁段有30~50块理论板，分壁段以上精馏段有5~15块理论板，分壁段以下提馏段有5~15块理论板。
4.根据权利要求3所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于分壁段以上精馏段有8~12块理论板，分壁段以下提馏段有8~12块理论板。
5.根据权利要求1所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于所述分壁式精馏塔的操作压力为5~30kPa，温度为69~78°C，回流为6~16。
6.根据权利要求5所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于所述分壁式精馏塔的操作压力为10~25kPa，温度为71~74°C，回流为8~12。
7.根据权利要求1所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于所述原料物流包括来自分离工序第一精馏塔塔顶的混合组分物料、第四精馏塔的回流物料和第五精馏塔塔顶的混合组分物料。
8.根据权利要求1所述分离醋酸乙烯的方法，其特征在于在分壁段以上精馏段顶部得到的气相物流经冷凝后，不凝气排至上游反应工序回收；冷凝液进入馏出槽分层；馏出槽分层后的下层液送往下游处理，上层液除一部分作为分壁式精馏塔的塔顶回流外，剩余部分即为含醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丙烯醛的轻组分物流。
【文档编号】C07C67/54GK104030921SQ201310282275
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】张永生, 徐蔚, 陈益 申请人:中石化上海工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司