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共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺.pdf

  • 上传人:小**
  • 文档编号:8682940
  • 上传时间:2020-11-30
  • 格式:PDF
  • 页数:6
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010166090.3

    申请日:

    20100507

    公开号:

    CN101811965B

    公开日:

    20130710

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C07C69/14,C07C67/54,C07C31/12,C07C29/82,C02F1/04

    主分类号:

    C07C69/14,C07C67/54,C07C31/12,C07C29/82,C02F1/04

    申请人:

    南京大学

    发明人:

    周政,张志炳,邵旻,孙德芳

    地址:

    210093 江苏省南京市汉口路22号

    优先权:

    CN201010166090A

    专利代理机构:

    南京知识律师事务所

    代理人:

    黄嘉栋

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    内容摘要

    一种共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,它是将含丁醇、醋酸丁酯、水、有机残渣的废水在第一精馏塔T-01进行常压精馏增浓,塔釜得到纯水和有机残渣,塔顶蒸汽冷凝后分层,水层回流,有机层进入第二精馏塔T-02在120~200Kpa加压精馏,塔釜采出高纯度醋酸丁酯,塔顶为醇酯比为3/1~9/1的蒸汽,冷凝后一部分回流,一部分进入第三精馏塔T-03在3~15KPa进行减压精馏,塔釜采出高纯度丁醇,塔顶为醇酯比为1/3~1/2的蒸汽,经冷凝冷却后,从第二精馏塔T-02的进料口进入塔内,继续增浓提纯。本发明的工艺具有工艺环保,能耗低,投资省,不需要添加共沸剂和溶剂回收率高(达99%以上)等优点。

    权利要求书

    1.一种共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,其特征是它由以下步骤组成:步骤1. 从储罐将含丁醇0.1~7%(wt)、醋酸丁酯1~5%(wt)、水85~96%(wt)和有机残渣1~3%(wt)的废水通过管道(1)输送到第一换热器(H-01)换热至30~50℃,加热介质为第一精馏塔(T-01)塔釜出料,然后将废水输送到第二换热器(H-02)与第一精馏塔(T-01)塔顶蒸汽换热,进一步预热至80~90℃后,从第一精馏塔(T-01)的进料口进入塔内,进行增浓提纯; 步骤2. 第一精馏塔(T-01)操作压力为常压,塔釜采用蒸汽加热,第一精馏塔(T-01)塔顶蒸汽经换热后的冷凝液,进入分相罐(S-01),重相为水,轻相为丁醇和醋酸丁酯混合物,醇酯比为5/3,重相回流;轻相采出,从第二精馏塔(T-02)的进料口进入塔内,第一精馏塔(T-01)塔顶温度85~95℃,塔釜温度100~105℃,塔釜得到纯水和有机残渣;步骤3. 第二精馏塔(T-02)操作压力为120~200 KPa,塔釜采用蒸汽加热,塔顶温度120~140℃, 塔釜温度130~155℃,塔釜采出醋酸丁酯,塔顶为醇酯比为3/1~9/1的蒸汽,第二精馏塔(T-02)塔顶蒸汽作为第三精馏塔(T-03)再沸器(H-03)的热源,经换热后的冷凝液进入回流罐(V-01),一部分回流,一部分从第三精馏塔(T-03)的进料口进入塔内;步骤4. 第三精馏塔(T-03)操作压力为3~15KPa,塔顶温度35~70℃,塔釜温度40~75℃,塔釜采出丁醇;塔顶为醇酯比为1/3~1/2的蒸汽,经冷凝冷却后,从第二精馏塔(T-02)的进料口进入塔内,继续增浓提纯。 2. 根据权利要求1所述的共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,其特征是:步骤2所述的第一精馏塔(T-01)采用板式塔。 3. 根据权利要求1所述的共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,其特征是:步骤3所述的第二精馏塔(T-02)进料板上段即精馏段采用填料塔,进料板下段即提馏段采用板式塔。 4. 根据权利要求1所述的共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,其特征是:步骤4所述的第三精馏塔(T-03)采用填料塔。

    说明书

    技术领域

    本发明涉及共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,简称m-HSAD工 艺。

    背景技术

    醋酸丁酯是重要的化工基础原料,广泛用于油漆类、人造革和塑料工业的溶剂,还 可用作萃取剂、配制香蕉水及用于香料工业等。醋酸丁酯的工业生产普遍采用的是传统 硫酸催化酯化法,在工艺上分为酯化、中和与洗涤、精馏等几个工艺段。在生产过程中, 精馏耗能约占总能耗的40%,降低精馏过程能耗是醋酸丁酯生产节能的重要途径。在酯 化工艺段,产物是酯和水,为了使反应尽可能的向右进行,通常要求尽可能的将酯化反 应产生的水分离出,此时,分离出的水被称为酯化水。另外,在医药生产过程中作为发 酵液中有效成份的萃取剂或反应过程的溶剂,醋酸丁酯和丁醇经常残留在生产过程排出 的残液中,其含量一般在0.1-9%wt之间。这种工业废水如果直接排放,一方面,严重 污染环境;另一方面,会造成严重浪费。因此,排放前需要对其中的有机溶剂进行资源 化回收处理。

    在青霉素生产过程中,醋酸丁酯和丁醇是其中的两种常用的溶剂。由于生产过程的 特点,这两种溶剂常常会同时出现在废液之中。因此,将它们从废液中分离出并将它们 各自分开再精制成高纯度产品而循环使用,是清洁生产和环境保护的双重要求。然而, 它们两者在常压下一般会形成共沸物,采用普通精馏方法难以将它们分离精制。现行工 业化工艺中一般采用共沸精馏手段分离丁醇和醋酸丁酯,但需要进行共沸剂的回收与循 环,能耗较高。

    发明内容

    本发明的目的在于提供“多塔热耦合变压共沸精馏新工艺”,以分离醋酸丁酯-丁醇 -水-有机残渣(或其它高沸物)体系中的有机溶剂,并将其资源化。该工艺简称m-HSAD 工艺。本发明可以回收得到含量在99.5%(wt)以上的醋酸丁酯和含量在99.5%(wt) 以上的丁醇,且能量消耗低,工艺流程短,投资较少。

    本发明提出的m-HSAD工艺中包含精馏塔T1、T2、T3以及塔釜再沸器、冷凝冷却 器、换热器和分相罐。本发明的目的可通过以下技术解决方案来实现。

    一种共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,其工艺流程如图1所示, 它主要包括以下步骤:

    步骤1.从储罐G-01将含丁醇0.1~7%(wt)、醋酸丁酯1~5%(wt)、水85~96% (wt)和有机残渣(或其它高沸物)1~3%(wt)的废水通过管道1输送到换热器H-01 换热至30~50℃,加热介质为第一精馏塔T-01塔釜出料,然后将废水输送到换热器H-02 与第一精馏塔T-01塔顶蒸汽换热,进一步预热至80~90℃后,从第一精馏塔T-01的进 料口进入塔内,进行增浓提纯;

    步骤2.第一精馏塔T-01操作压力为常压,塔釜采用蒸汽加热,精馏塔T-01塔顶蒸 汽经换热后的冷凝液,进入分相罐S-01,重相为水,轻相为丁醇和醋酸丁酯混合物,重 相回流;轻相采出,从精馏塔T-02的进料口进入塔内,精馏塔T-01塔顶温度85~95℃, 塔釜温度100~105℃,塔釜得到纯水和有机残渣(或其它高沸物);

    步骤3.第二精馏塔T-02操作压力为120~200KPa,塔釜采用蒸汽加热,塔顶温度 120~140℃,塔釜温度130~155℃,塔釜采出醋酸丁酯,塔顶为醇酯比为3/1~9/1的蒸汽, 精馏塔T-02塔顶蒸汽作为精馏塔T-03再沸器H-03的热源,经换热后的冷凝液进入回流 罐V1,一部分回流,一部分从精馏塔T-03的进料口进入塔内;

    步骤4.第三精馏塔T-03操作压力为3~15KPa,塔顶温度35~70℃,塔釜温度40~ 75℃,塔釜采出丁醇;塔顶为醇酯比为1/3~1/2的蒸汽,经冷凝冷却后,从精馏塔T-02 的进料口进入塔内,继续增浓提纯。

    上述的共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,步骤2所述的第一精馏 塔T-01采用板式塔。由于废水中存在有机残渣(或其它高沸物),为了不易阻塞造成液 泛,优选的采用板式塔。

    上述的共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,步骤3所述的第二精馏 塔T-02优选的是进料板上段即精馏段采用填料塔(传质效率高),进料板下段即提馏段 采用板式塔(不易阻塞避免造成液泛)。

    上述的共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇的工艺,步骤4所述的第三精馏 塔T-03优选的是采用填料塔,以获取较高的传质效率。

    本发明是利用在不同压力下,醋酸丁酯、丁醇、水会形成不同共沸组成的三元、二 元共沸物的特点进行分离,不需引入共沸剂或其它化学物质,进行三塔连续生产,可分 别从三个塔的塔釜得到水、高纯度醋酸丁酯和丁醇。

    本发明具有以下优点:(1)充分利用了塔顶蒸气中的热量和塔底废热(低品质热量), 实现降低能耗的目的;(2)通过变压工艺,得到高纯度的醋酸丁酯和丁醇;(3)不需引 入共沸剂或其它化学物质,绿色环保。(4)工艺路线短,投资省,且废水中的有机溶剂 的回收和资源化率可高达99%以上。

    附图说明

    图1为本发明的流程示意图。其中:

    G-01为原料料液储罐,T-01、T-02、T-03为第一、第二、第三精馏塔,H-01、H-02、 H-03为换热器,V-01为回流罐,S-01为分相罐,1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、 11、12、13、14、15、16为管道。

    具体实施方式

    以下通过实施例进一步说明本发明。

    实施例1:

    将含丁醇0.1%(wt)、醋酸丁酯1%(wt)、水97.9%(wt)、有机残渣(或其它高 沸物)1%(wt)的流量为0.125吨/小时的废水,经换热器H-01预热至45℃,再通过换 热器H-02加热至80℃后进入第一精馏塔T-01,第一精馏塔T-01理论塔板数为28块, 塔径0.3米,操作压力为常压,塔釜采用蒸汽加热,第一精馏塔T-01塔顶蒸汽经换热后 的冷凝液,进入分相罐S1,重相回流,第一精馏塔T-01塔顶温度85℃,塔釜温度100 ℃,塔釜得到纯水和有机残渣(或其它高沸物)。轻相采出进入第二精馏塔T-02,第二 精馏塔T-02理论塔板数为38块,塔径0.2米,操作压力为120KPa,塔釜采用蒸汽加热, 塔顶温度120℃,塔釜温度130℃,塔釜采出99.5%(wt)的醋酸丁酯。塔顶蒸汽作为第三 精馏塔T-03再沸器H-03的热源,经换热后的冷凝液进入回流罐V1,一部分回流,一 部分进入第三精馏塔T-03。第三精馏塔T-03理论塔板数为42块,塔径0.3米,操作压 力为15KPa,塔顶温度70℃,塔釜温度75℃,塔釜采出99.5%(wt)的丁醇;塔顶蒸 汽经冷凝冷却后,进入第二精馏塔T-02,继续增浓提纯。

    实施例2:

    将含丁醇7%(wt)、醋酸丁酯5%(wt)、水85%(wt)、有机残渣(或其它高沸物) 3%(wt)的流量为0.3吨/小时的废水经换热器H-01预热至50℃,再通过换热器H-02 加热至85℃后进入第一精馏塔T-01,第一精馏塔T-01理论塔板数为30块,塔径0.6米, 操作压力为常压,塔釜采用蒸汽加热,第一精馏塔T-01塔顶蒸汽经换热后的冷凝液, 进入分相罐S1,重相回流,第一精馏塔T-01塔顶温度90℃,塔釜温度103℃,塔釜得 到纯水和有机残渣(或其它高沸物)。轻相采出进入第二精馏塔T-02,第二精馏塔T-02 理论塔板数为45块,塔径0.3米,操作压力为150KPa,塔釜采用蒸汽加热,塔顶温度 129℃,塔釜温度141℃,塔釜采出99.7%(wt)的醋酸丁酯,塔顶蒸汽作为第三精馏塔T-03 再沸器H-03的热源,经换热后的冷凝液进入回流罐V1,一部分回流,一部分进入第三 精馏塔T-03。第三精馏塔T-03理论塔板数为39块,塔径0.5米,操作压力为10KPa, 塔顶温度59℃,塔釜温度65℃,塔釜采出99.54%(wt)的丁醇;塔顶蒸汽经冷凝冷却 后,进入第二精馏塔T-02,继续增浓提纯。

    实施例3:

    将含丁醇5%(wt)、醋酸丁酯3%(wt)、水90%(wt)、有机残渣(或其它高沸物) 2%(wt)的流量为1.0吨/小时的废水经换热器H-01预热至52℃,再通过换热器H-02 加热至90℃后进入第一精馏塔T-01,第一精馏塔T-01理论塔板数为32块,塔径0.8米, 操作压力为常压,塔釜采用蒸汽加热,第一精馏塔T-01塔顶蒸汽经换热后的冷凝液, 进入分相罐S1,重相回流,第一精馏塔T-01塔顶温度95℃,塔釜温度105℃,塔釜得 到纯水和有机残渣(或其它高沸物)。轻相采出进入第二精馏塔T-02,第二精馏塔T-02 理论塔板数为42块,塔径0.6米,操作压力为200KPa,塔釜采用蒸汽加热,塔顶温度 140℃,塔釜温度155℃,塔釜采出99.83%(wt)的醋酸丁酯,塔顶蒸汽作为第三精馏塔 T-03再沸器H-03的热源,经换热后的冷凝液进入回流罐V1,一部分回流,一部分进入 第三精馏塔T-03。第三精馏塔T-03理论塔板数为46块,塔径0.7米,操作压力为3KPa, 塔顶温度36℃,塔釜温度43℃,塔釜采出99.8%(wt)的丁醇;塔顶蒸汽经冷凝冷却 后,进入第二精馏塔T-02,继续增浓提纯。

    关 键  词:
    精馏 分离 回收 废水 中的 醋酸丁酯 丁醇 工艺
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