专利名称：一种反应精馏系统及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法
技术领域：
本发明属于化工领域，涉及一种稀醋酸回收利用技术，尤其是一种反应精馏系统及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法。
背景技术：
醋酸是一种十分重要的基本有机化工原料，用途相当广泛，需求量也非常大。近年 来，糠醛、醋酸酐、醋酸纤维等产业在国内发展迅猛，这些企业在为地方带来经济效益的同时，伴随产生大量的稀醋酸废水而严重污染了周围环境。因低浓度醋酸回收困难，且回收成本较高，各生产厂家对这些低浓度含酸废水或者处理不彻底，或者是根本不做任何处理就直接排放掉，不仅给周围环境带来了严重的危害，同时也造成资源上的浪费。因此，从环境和资源方面考虑，对这些产业的低浓度含酸废水进行严格的处理并回收其中的醋酸势在必行。随着现代工业的发展进步，回收利用技术水平越来越高，在传统的蒸馏、萃取、吸收、吸附等单元操作的基础上，出现了许多新的以及多种单元操作联合使用的过程，反应精馏法是化工过程强化的重要方法之一。反应精馏是将化学反应和精馏过程结合起来且在一个设备内同时进行的一种单元操作，可用于某些传统工艺过程如酯化、醚化、加氢和芳烃烷基化等反应。利用酯化法回收稀醋酸溶液中醋酸是一个很好的方法，但是传统工艺流程十分复杂，需要反应器，精馏塔，酯精制塔，脱水塔等多个设备。反应精馏法是与普通精馏塔有机结合形成的反应精馏耦合过程，同传统工艺相比，在达到相同转化率的情况下，反应精馏显著减少了催化剂的使用量，一定程度上节能降耗，且具有转化率高、选择性好、投资少、操作费用低、能耗低等优点，因此近年来得到广泛的研究。通过检索，发现如下两篇与醋酸有关的反应精馏工艺I、一种醋酸甲酯水解催化反应精馏装置和实现工艺方法(CN101209955)，它包括再沸器、催化反应精馏塔、冷凝器、固定床反应器和管线，催化反应精馏塔由上段、中段和下段三段组成。利用催化反应精馏塔结合固定床反应器的工艺流程，催化反应精馏塔分为醋酸甲酯一水混合预热段、催化反应精馏段和醋酸甲酯提馏段。醋酸甲酯、水及回流液经塔上段混合预热后部分引出塔外、部分继续流入塔催化反应精馏段。引出部分进入固定床反应器进行水解反应后，进入该塔甲酯提馏段上部；经下段的精馏作用，醋酸甲酯浓度提高后进入催化反应精馏段，由塔釜采出水解后物料中醋酸甲酯含量低微，提高醋酸甲酯水解率。2、一种以离子液体为催化剂的反应精馏连续生产醋酸甲酯的工艺(CN101560151)，它是将原料预热，醋酸从反应精馏塔的上段输入，同时离子液体从塔的中部输入和甲醇从塔的下段输入，反应精馏塔的中部是反应段，从塔顶采出产品醋酸甲酯，从塔底采出催化剂离子液体物料进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸罐底采出的液体为催化剂离子液体，返回反应精馏塔，闪蒸罐蒸出的气相为水和甲醇的混合蒸汽，输入甲醇回收塔，经分离后甲醇回收塔塔顶采出原料甲醇，返回反应精馏塔作原料，甲醇回收塔塔底采出水，排放。通过技术特征对比，上述两篇公开专利文献与本专利申请有较大不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种采用反应精馏系统及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，采用该方法回收利用稀醋酸具有设备流程简单，投资小、能耗低、无环境污染等优点。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种反应精馏系统，包括反应精馏塔，酯精制塔、甲醇回收塔，反应精馏塔的塔顶连接酯精制塔，反应精馏塔的塔底连接甲醇回收塔，反应精馏塔分为三段，上段为连接酯精制塔的精馏段，用于甲醇与醋酸甲酯的分离；中段为反应段，在反应精馏塔中部，以强酸性离子交换树脂为催化剂，甲醇与稀醋酸在反应精馏塔内进行酯化反应生成醋酸甲酯；下段为提馏段，该提馏段连接甲醇回收塔，用于分离甲醇和水。一种采用反应精馏系统回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，步骤是⑴反应精馏塔为常压连续操作，稀醋酸溶液连续地从反应精馏塔的中上段进入反 应精馏塔，甲醇溶液加入量按与稀醋酸溶液中醋酸摩尔比1:1. 2-2的比例连续地从反应精馏塔中下段进入反应精馏塔，甲醇与稀醋酸在反应精馏塔内采用催化剂进行酯化反应生成醋酸甲酯；⑵含有少量水的醋酸甲酯从反应精馏塔顶连续采出以保证酯化反应的进行和避免逆反应的发生，经冷凝后进入酯精制塔精制，得到99. 7%的醋酸甲酯；⑶反应精馏塔底采出物进入甲醇回收塔，甲醇回收塔顶采出含98%以上的甲醇返回进料系统重新利用，塔底含醋酸废水返回进料重新回收醋酸。而且，所述催化剂为颗粒状的强酸性离子交换树脂。本发明的优点和有益效果为I、本发明所涉及的反应精馏系统，是将反应器和精馏塔耦合，与原来的酯化反应器和精馏塔精制分别进行的过程相比，大大降低设备造价，投资小，成本低。2、本发明工艺流程先进，在整个过程中无废物排放，物料对设备腐蚀小，成本低，与其他的稀醋酸回收法相比，节能效果显著，设备投资可以大大降低，应用前景广阔，是醋酸回收的好方法。3、本发明采用强酸性离子交换树脂为催化剂，与普通精馏塔有机结合形成反应精馏耦合过程，在反应精馏塔中甲醇和醋酸发生酯化反应生成醋酸甲酯，从而达到回收醋酸的目的，具有设备流程简单，投资小、能耗低、无环境污染等优点。
图I为本发明的反应精馏系统构成示意图。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。为了清楚地叙述本发明，首先描述本发明的反应系统。一种反应精馏系统，参见图1，包括反应精馏塔I及其冷凝器3与再沸器2，酯精制塔4及其冷凝器6与再沸器5、甲醇回收塔7及其冷凝器9与再沸器8，反应精馏塔的塔顶连接酯精制塔，反应精馏塔的塔底连接甲醇回收塔，反应精馏塔分为三段，上段为连接酯精制塔的精馏段，用于甲醇与醋酸甲酯的分离；中段为反应段，该反应段在反应精馏塔中部，以强酸性离子交换树脂为催化剂，甲醇与稀醋酸在反应精馏塔内进行酯化反应生成醋酸甲酯；下段为反应段之下的提馏段，该提馏段连接甲醇回收塔，用于分离甲醇和水。下面通过两个实施例对本发明的精制方法进行描述。实施例I :一种采用反应精馏系统回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，步骤是 ⑴反应精馏塔为常压连续操作，体积浓度为7. 9%的稀醋酸溶液连续地从反应精馏塔的中上段进入反应精馏塔，甲醇溶液加入量按与稀醋酸溶液中醋酸摩尔比1:2的比例连续地从反应精馏塔中下段输入反应精馏塔，甲醇与稀醋酸在反应段内采用催化剂进行酯化反应生成醋酸甲酯可逆酯化反应CH3C00H+CH30H 催化剂 CH3C00CH3+H20 ；所述催化剂为颗粒状的强酸性离子交换树脂。⑵含有少量水的醋酸甲酯从反应精馏塔顶连续采出以保证酯化反应的进行和避免逆反应的发生，塔顶温度为57. 3°C，醋酸甲酯的浓度为97. 7%，经冷凝后进入酯精制塔精制，得到99. 7%的醋酸甲酯，达到工业用分析纯标准；反应精馏塔底温度为97°C，塔底采出物进入甲醇回收塔。⑶甲醇回收塔顶采出含98%以上的甲醇返回进料系统重新利用，塔底废水含醋酸4. 6%返回进料系统重新回收醋酸。实施例2 一种采用反应精馏系统回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，步骤是⑴反应精馏塔为常压连续操作，体积浓度为4. 1%的稀醋酸溶液连续地从反应精馏塔的中上段进入反应精馏塔，甲醇溶液加入量按与稀醋酸溶液中醋酸摩尔比1:1. 5的比例连续地从反应精馏塔中下段输入反应精馏塔，甲醇与稀醋酸在反应段内采用催化剂进行酯化反应生成醋酸甲酯。⑵含有少量水的醋酸甲酯从反应精馏塔顶连续采出以保证酯化反应的进行和避免逆反应的发生，塔顶温度为58°C，醋酸甲酯的浓度为92%，经冷凝后进入酯精制塔精制，得到99%的醋酸甲酯，达到工业用分析纯标准。反应精馏塔底温度为97. 7°C，塔底采出物进入甲醇回收塔。⑶甲醇回收塔顶采出含98%以上的甲醇返回进料系统重新利用，塔底废水含醋酸
2.8%返回进料系统重新回收醋酸。本实施例未叙部分同于实施例I。本发明的工作原理是颗粒状的强酸性离子交换树脂作为催化剂分散在反应段的填料内，稀醋酸在反应段与甲醇发生酯化反应生成醋酸甲酯，醋酸甲酯及少部分水从塔顶连续采出进入酯精制塔精制，水和过量的甲醇由塔底进入甲醇回收塔，甲醇回收塔顶采出甲醇可返回进料系统重新利用，塔底含醋酸废水返回系统重新回收。
权利要求
1.一种反应精馏系统，其特征在于包括反应精馏塔，酯精制塔、甲醇回收塔，反应精馏塔的塔顶连接酯精制塔，反应精馏塔的塔底连接甲醇回收塔，反应精馏塔分为三段，上段为连接酯精制塔的精馏段，用于甲醇与醋酸甲酷的分离；中段为反应段，在反应精馏塔中部，以强酸性离子交換树脂为催化剂，甲醇与稀醋酸在反应精馏塔内进行酯化反应生成醋酸甲酷；下段为提馏段，该提馏段连接甲醇回收塔，用于分离甲醇和水。
2.一种采用如权利要求I所述的反应精馏系统回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，其特征在于步骤是 ⑴反应精馏塔为常压连续操作，稀醋酸溶液连续地从反应精馏塔的中上段进入反应精馏塔，甲醇溶液加入量按与稀醋酸溶液中醋酸摩尔比1:1. 2-2的比例连续地从反应精馏塔中下段进入反应精馏塔，甲醇与稀醋酸在反应精馏塔内采用催化剂进行酯化反应生成醋酸甲酯； ⑵含有少量水的醋酸甲酯从反应精馏塔顶连续采出以保证酯化反应的进行和避免逆反应的发生，经冷凝后进入酯精制塔精制，得到99. 7%的醋酸甲酷； ⑶反应精馏塔底采出物进入甲醇回收塔，甲醇回收塔顶采出含98%以上的甲醇返回进料系统重新利用，塔底含醋酸废水返回进料重新回收醋酸。
3.根据权利要求2所述的采用反应精馏系统回收稀醋酸溶液中醋酸的方法，其特征在于所述催化剂为颗粒状的强酸性离子交换树脂。
全文摘要
本发明涉及一种反应精馏系统及回收稀醋酸溶液中醋酸的方法,是采用强酸性离子交换树脂为催化剂，与普通精馏塔有机结合形成反应精馏耦合过程，在反应精馏塔中甲醇和醋酸发生酯化反应生成醋酸甲酯，从而达到回收醋酸的目的。本发明是将反应器和精馏塔耦合，与原来的酯化反应器和精馏塔精制分别进行的过程相比，大大降低设备造价，投资小，成本低，且工艺流程先进，在整个过程中无废物排放，物料对设备腐蚀小，成本低，与其他的稀醋酸回收法相比，节能效果显著，应用前景广阔，是醋酸回收的好方法。
文档编号B01J19/00GK102766044SQ201210278050
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者侯文贵, 曹明利, 李凭力, 李英栋 申请人:天津凯赛特科技有限公司