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1、(10)授权公告号 CN 101811965 B (45)授权公告日 2013.07.10 CN 101811965 B *CN101811965B* (21)申请号 201010166090.3 (22)申请日 2010.05.07 C07C 69/14(2006.01) C07C 67/54(2006.01) C07C 31/12(2006.01) C07C 29/82(2006.01) C02F 1/04(2006.01) (73)专利权人 南京大学 地址 210093 江苏省南京市汉口路 22 号 (72)发明人 周政 张志炳 邵旻 孙德芳 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 3。
2、2207 代理人 黄嘉栋 CN 1974529 A,2007.06.06, CN 1134402 C,2004.01.14, 李伯良等 . 垂直板式塔在醋酸丁酯废水回收 中的应用 .医药工程设计杂志 .2005, 第 26 卷 ( 第 2 期 ),39-40. (54) 发明名称 共沸精馏分离回收废水中的醋酸丁酯和丁醇 的工艺 (57) 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 2。
3、00Kpa 加压精馏, 塔釜采出高纯度醋酸丁酯, 塔 顶为醇酯比为3/19/1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。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 吴宏霞 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专。
4、利 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)授权公告号 CN 101811965 B CN 101811965 B *CN101811965B* 1/1 页 2 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) 。
5、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。
6、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 3/19/1 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 1/31/2 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。
7、。 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。 权 利 要 求 书 CN 101811965 B 2 1/3 页 3 共沸精馏分离回收废水中的。
8、醋酸丁酯和丁醇的工艺 技术领域 0001 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 0002 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。
9、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。 0003 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。
10、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 0004 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。 0005 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、。
11、 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。 0006 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 : 0007 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)13(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。
12、增浓提纯 ; 0008 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 说 明 书 CN 101811965 B 3 2/3 页 4 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 ) ; 0009 步骤3.第二精馏塔T-02操作压力为120200KPa, 塔釜采用蒸汽加热, 塔顶温度 120 140, 塔釜温度 130 15。
13、5, 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 ; 0010 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。 0011 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-0。
14、1 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。 0012 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 )。 0013 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。 0014 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。
15、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。 0015 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 0016 图 1 为本发明的流程示意图。其中 : 0017 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,。
16、 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 0018 以下通过实施例进一步说明本发明。 0019 实施例 1 : 0020 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 。
17、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 说 明 书 CN 101811965 B 4 3/3 页 5 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。
18、-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。 0021 实施例 2 : 0022 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。
19、-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。
20、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。 0023 实施例 3 : 0024 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。
21、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。 说 明 书 CN 101811965 B 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 101811965 B 6 。