專利名稱：一種pva生產(chǎn)中醇解廢液精制方法及其試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇(PVA)醇解廢液的精制技術(shù)，具體涉及一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法及其試驗裝置，尤其是采用萃取精餾和反應(yīng)精餾相結(jié)合的醋酸甲酯提純技術(shù)。
背景技術(shù)：
在聚乙烯醇(PVA)生產(chǎn)過程中，聚醋酸乙烯醇解生成聚乙烯醇的時候會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物醋酸甲酯，通常情況下，每合成I噸PVA，同時獲得約I. 68噸醋酸甲酯。醇解廢液中醋酸甲酯純度不高，含有較多的甲醇，其中甲醇含量一般為74wt%，醋酸甲酯為18wt%，還有少量其他雜質(zhì)，直接利用的價值不大，通常需要進行分離回收。醇解廢液一般先經(jīng)過共沸精餾，塔底得到粗甲醇、塔頂?shù)玫酱姿峒柞ズ图状脊卜形?，然后以水為萃取劑用萃取精餾的方法分離醋酸甲酯和甲醇。但是醋酸甲酯和水形成共沸物，萃取精餾塔頂?shù)玫降拇姿峒柞ブ泻?. (Γ8. 0%水和少量甲醇，醋酸甲酯品質(zhì)不高，工業(yè)價值仍然不大。因此大多PVA廠后續(xù)采用固定床或反應(yīng)精餾的方法將醋酸甲酯水解為醋酸和甲醇分別進行回收。由于水解反應(yīng)為可逆反應(yīng)，醋酸甲酯不能實現(xiàn)完全水解，水解后得到產(chǎn)物為四元產(chǎn)物，其中仍然存在醋酸甲酯_甲醇、醋酸甲酯_水共沸物的分離問題。整個PVA工廠的能耗有509Γ60%用于回收工段，而回收醋酸甲酯所需的能耗又占回收工段能耗的70%左右?？梢妼で笠环N工藝簡單、能耗低的醋酸甲酯精制方法對PVA廠有著重要意義。
醋酸甲酯是一種重要的溶劑和有機化工原料，在工業(yè)上常用作硝酸纖維素和醋酸纖維素的快干性溶劑，用于油漆涂料，是制造染料和藥物的原料，還可用于人造革及香料的制造以及用作油脂的萃取劑。高純度醋酸甲酯可用于合成醋酸、醋酐、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和乙酰胺等。高純度醋酸甲酯的市場價格相比低純度醋酸甲酯高出21倍。因此，生產(chǎn)高純度的醋酸甲酯具有較大的經(jīng)濟效益。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法及其試驗裝置，該方法是一種萃取精餾和反應(yīng)精餾相結(jié)合的技術(shù)，主要用于精制聚乙烯醇行業(yè)副產(chǎn)物醋酸甲酯， 克服醋酸甲酯和甲醇、醋酸甲酯和水共沸物分離的困難，精制后醋酸甲酯純度達到99. 5% 以上，實現(xiàn)副產(chǎn)物資源化利用。本發(fā)明使醋酸甲酯精制技術(shù)工藝簡單、投資少、能耗低。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一在于一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于該工藝方法是在催化劑的作用下，采用萃取反應(yīng)精餾方法，加入醋酸作為萃取劑和反應(yīng)物，把醋酸甲酯和甲醇共沸物中的甲醇反應(yīng)生成醋酸甲酯，具體包括如下步驟1)計量的醋酸甲酯和甲醇共沸物從萃取反應(yīng)精餾塔的中下部進入，計量配比的萃取劑醋酸溶液從萃取反應(yīng)精餾塔的上部進入，在萃取反應(yīng)精餾塔的塔頂?shù)玫綕舛?9. 5%以上醋酸甲酯，塔釜為含少量醋酸甲酯、甲醇、水的醋酸溶液；2)來自萃取反應(yīng)精餾塔的釜液進入萃取劑回收塔，在萃取劑回收塔的塔頂餾出醋酸甲3酯和甲醇返回PVA系統(tǒng)的醇解液共沸精餾塔，所述萃取劑回收塔的塔釜得到醋酸水溶液返回PVA系統(tǒng)的醋酸提濃塔。進一步，上述萃取反應(yīng)精餾塔包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段；萃取反應(yīng)精餾塔頂部至醋酸加入口段為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為 反應(yīng)精餾段，醋酸甲酯和甲醇共沸物加入口以下為提餾段。進一步，醋酸在萃取反應(yīng)精餾塔的萃取段破壞醋酸甲酯、甲醇形成的二元共沸物，同時與甲醇在萃取反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)精餾段反應(yīng)生成醋酸甲酯；經(jīng)過萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段精餾分離后塔頂?shù)玫礁呒兌鹊拇姿峒柞?；少量醋酸甲酯、未反?yīng)的甲醇、水和醋酸從萃取反應(yīng)精餾塔的塔釜排出。進一步，所述催化劑為強酸性陽離子交換樹脂。進一步，所述萃取劑和原料的溶劑比為2 3，萃取反應(yīng)精餾塔的回流比為2 3，所述原料為醋酸甲酯和甲醇共沸物。進一步，所述萃取劑溫度為5 40°C。進一步，所述萃取反應(yīng)精餾塔理論級數(shù)為2(Γ40 ;萃取劑回收塔理論級數(shù)15 30。進一步，所述萃取劑回收塔的回流比為O. 2^1. O。綜上總結(jié)本發(fā)明的工藝條件為進入精餾塔的原料醋酸甲酯甲醇混合物中甲醇含量159Γ20% ;萃取劑溫度5lO°C;催化劑為強酸性陽離子交換樹脂；精餾塔回流比2 3 ;萃取劑回收塔回流比O. 2^1. O。在這樣的條件下，精餾塔甲醇轉(zhuǎn)化率大于85%，產(chǎn)品醋酸甲酯純度大于99. 5%。本發(fā)明的技術(shù)方案之二在于一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制試驗裝置，包括用于存放醋酸溶液的第一進料儲罐、用于存放醋酸甲酯和甲醇共沸物的第二進料儲罐以及萃取反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述第一進料儲罐經(jīng)第一進料泵通往萃取反應(yīng)精餾塔的中上部入口處，所述第二進料儲罐經(jīng)第二進料泵通往萃取反應(yīng)精餾塔的中下部入口處，所述萃取反應(yīng)精餾塔的中部設(shè)置有催化劑填料，所述萃取反應(yīng)精餾塔頂部上側(cè)設(shè)置有冷凝器，所述萃取反應(yīng)精餾塔頂部下側(cè)依次設(shè)置有電磁閥、回流比控制器和分流器，所述分流器的一支路回流至萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段，所述分流器的另一支路通往產(chǎn)品儲罐；所述萃取反應(yīng)精餾塔的塔釜中的釜液經(jīng)釜液采出泵抽向釜液儲罐，所述萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段和提餾段分別設(shè)置有溫控儀，所述塔釜設(shè)置在恒溫槽內(nèi)，所述塔釜內(nèi)設(shè)置有用于測量釜液溫度的溫度計。本發(fā)明的主要特點及有益效果如下
I、來自PVA醇解工段的醋酸甲酯和甲醇共沸物(含有少量其他雜質(zhì))，其中醋酸甲酯含量大約82%，甲醇含量大約18%，從萃取反應(yīng)精餾塔中下部進入，醋酸溶液作為萃取劑從萃取反應(yīng)精餾塔中上部進入，塔頂?shù)玫礁呒兌却姿峒柞ギa(chǎn)品，塔釜為含少量醋酸甲酯、甲醇、水的醋酸溶液。釜液經(jīng)過萃取劑回收塔精餾分離出有機物醋酸甲酯、甲醇，返回PVA系統(tǒng)醇解沸液共沸精餾塔，釜液為萃取劑醋酸水溶液，返回PVA系統(tǒng)醋酸提濃塔提濃后循環(huán)使用。本發(fā)明首先利用了醋酸把甲醇和水從共沸物中萃取分離出來，然后通過酯化反應(yīng)使醋酸與甲醇反應(yīng)生成醋酸甲酯，從而制得高純度的醋酸甲酯。2、萃取反應(yīng)精餾塔的理論級數(shù)為2(Γ40，萃取劑回收塔的理論板數(shù)為15 30級為且。
3、萃取反應(yīng)精餾塔的釜液從中下部進入萃取劑回收塔，塔頂餾出醋酸甲酯和甲醇，塔釜得到醋酸溶液返回PVA系統(tǒng)醋酸提濃塔經(jīng)提濃后循環(huán)使用。
4、本發(fā)明的最大特點是工藝流程簡單，節(jié)能，產(chǎn)品純度高。


圖I是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
標號說明T-101萃取反應(yīng)精餾塔，T-102萃取劑回收塔；a表示醋酸溶液，b表示醋酸甲酯甲醇共沸物，c表示醋酸甲酯產(chǎn)品，d流股進入醇解廢液共沸精餾塔，e流股進入 PVA系統(tǒng)醋酸提濃塔。
圖2是萃取反應(yīng)精懼塔的試驗裝置不意圖。
標號說明1第一進料儲罐，2第一進料泵，3第二進料泵，4第二進料儲罐，5溫度計，6塔釜，7恒溫槽，8釜液采出泵，9釜液儲罐，IO產(chǎn)品儲罐，11、12、13溫控儀，14提餾段， 15反應(yīng)精餾段，16精餾段，17回流比控制器，18分流器，19電磁閥 ，20冷凝器。
具體實施方式
為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，該工藝方法是在催化劑的作用下，采用萃取反應(yīng)精餾方法，加入醋酸作為萃取劑和反應(yīng)物，把醋酸甲酯和甲醇共沸物中的甲醇反應(yīng)生成醋酸甲酯，具體包括如下步驟1)計量的醋酸甲酯和甲醇共沸物從萃取反應(yīng)精餾塔的中下部進入，計量配比的萃取劑醋酸溶液從萃取反應(yīng)精餾塔的上部進入，在萃取反應(yīng)精餾塔的塔頂?shù)玫綕舛?9. 5%以上醋酸甲酯，塔釜為含少量醋酸甲酯、甲醇、水的醋酸溶液；2)來自萃取反應(yīng)精餾塔的釜液進入萃取劑回收塔，在萃取劑回收塔的塔頂餾出醋酸甲酯和甲醇返回PVA系統(tǒng)的醇解液共沸精餾塔，所述萃取劑回收塔的塔釜得到醋酸水溶液返回PVA系統(tǒng)的醋酸提濃塔。
在本實施例中，所述萃取反應(yīng)精餾塔包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段； 萃取反應(yīng)精餾塔頂部至醋酸加入口段為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，醋酸甲酯和甲醇共沸物加入口以下為提餾段。醋酸在萃取反應(yīng)精餾塔的萃取段破壞醋酸甲酯、甲醇形成的二元共沸物，同時與甲醇在萃取反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)精餾段反應(yīng)生成醋酸甲酯；經(jīng)過萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段精餾分離后塔頂?shù)玫礁呒兌鹊拇姿峒柞?；少量醋酸甲酯、未反?yīng)的甲醇、水和醋酸從萃取反應(yīng)精餾塔的塔爸排出。
在本實施例中，所述催化劑為強酸性陽離子交換樹脂。所述萃取劑和原料的溶劑比為2 3，萃取反應(yīng)精餾塔的回流比為2 3，所述原料為醋酸甲酯和甲醇共沸物。所述萃取劑溫度為5 40°C。所述萃取反應(yīng)精餾塔理論級數(shù)為2(Γ40 ;萃取劑回收塔理論級數(shù)15 30。 所述萃取劑回收塔的回流比為O. 2^1. O。
一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制試驗裝置，該試驗裝置包括用于存放醋酸溶液的第一進料儲罐I、用于存放醋酸甲酯和甲醇共沸物的第二進料儲罐4以及萃取反應(yīng)精餾塔，所述第一進料儲罐I經(jīng)第一進料泵2通往萃取反應(yīng)精餾塔的中上部入口處，所述第二進料儲罐4經(jīng)第二進料泵3通往萃取反應(yīng)精餾塔的中下部入口處，所述萃取反應(yīng)精餾塔的中部設(shè)置有催化劑填料，所述萃取反應(yīng)精餾塔頂部上側(cè)設(shè)置有冷凝器20，所述萃取反應(yīng)精餾塔頂部下側(cè)依次設(shè)置有電磁閥19、回流比控制器17和分流器18，所述分流器18的一支路回流至萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段16，所述分流器18的另一支路通往產(chǎn)品儲罐10 ;所述萃取反應(yīng)精餾塔的塔釜6中的釜液經(jīng)釜液采出泵8抽向釜液儲罐9，所述萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段和提餾段分別設(shè)置有溫控儀13、11，所述塔釜6設(shè)置在恒溫槽7內(nèi)，所述塔釜6內(nèi)設(shè)置有用于測量釜液溫度的溫度計5。
[實施例I]
本發(fā)明的醋酸甲酯精制技術(shù)如圖2所示，原料為81. 70wt%醋酸甲酯，17. 8wt%甲醇，從中下部加入塔T-101 ;萃取劑為醋酸溶液，從中上部加入塔T-101。塔壓為常壓，操作溫度為室溫25°C，溶劑比2:1，回流比為2. 5，塔的理論級數(shù)31級。塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品醋酸甲酯。塔頂和塔釜的組成見表1，甲醇的轉(zhuǎn)化率96. 14%。釜液從溶劑回收塔T-102塔中下部進入，塔頂餾出醋酸甲酯、甲醇和水，釜液為醋酸溶液。
表I實施例I的實驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于該工藝方法是在催化劑的作用下，采用萃取反應(yīng)精餾方法，加入醋酸作為萃取劑和反應(yīng)物，把醋酸甲酯和甲醇共沸物中的甲醇反應(yīng)生成醋酸甲酯，具體包括如下步驟 1)計量的醋酸甲酯和甲醇共沸物從萃取反應(yīng)精餾塔的中下部進入，計量配比的萃取劑醋酸溶液從萃取反應(yīng)精餾塔的上部進入，在萃取反應(yīng)精餾塔的塔頂?shù)玫綕舛?9. 5%以上醋酸甲酯，塔釜為含少量醋酸甲酯、甲醇、水的醋酸溶液； 2)來自萃取反應(yīng)精餾塔的釜液進入萃取劑回收塔，在萃取劑回收塔的塔頂餾出醋酸甲酯和甲醇返回PVA系統(tǒng)的醇解液共沸精餾塔，所述萃取劑回收塔的塔釜得到醋酸水溶液返回PVA系統(tǒng)的醋酸提濃塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于所述萃取反應(yīng)精餾塔包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段；萃取反應(yīng)精餾塔頂部至醋酸加入口段為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，醋酸甲酯和甲醇共沸物加入口以下為提餾段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于醋酸在萃取反應(yīng)精餾塔的萃取段破壞醋酸甲酯、甲醇形成的二元共沸物，同時與甲醇在萃取反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)精餾段反應(yīng)生成醋酸甲酯；經(jīng)過萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段精餾分離后塔頂?shù)玫礁呒兌鹊拇姿峒柞?；少量醋酸甲酯、未反?yīng)的甲醇、水和醋酸從萃取反應(yīng)精餾塔的塔釜排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于所述催化劑為強酸性陽離子交換樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于所述萃取劑和原料的溶劑比為2 3，萃取反應(yīng)精餾塔的回流比為2 3，所述原料為醋酸甲酯和甲醇共沸物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于所述萃取劑溫度為5 40°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于所述萃取反應(yīng)精餾塔理論級數(shù)為2(Γ40 ;萃取劑回收塔理論級數(shù)15 30。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法，其特征在于所述萃取劑回收塔的回流比為O. 2^1. O0
9.一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制試驗裝置，包括用于存放醋酸溶液的第一進料儲罐、用于存放醋酸甲酯和甲醇共沸物的第二進料儲罐以及萃取反應(yīng)精餾塔，其特征在于所述第一進料儲罐經(jīng)第一進料泵通往萃取反應(yīng)精餾塔的中上部入口處，所述第二進料儲罐經(jīng)第二進料泵通往萃取反應(yīng)精餾塔的中下部入口處，所述萃取反應(yīng)精餾塔的中部設(shè)置有催化劑填料，所述萃取反應(yīng)精餾塔頂部上側(cè)設(shè)置有冷凝器，所述萃取反應(yīng)精餾塔頂部下側(cè)依次設(shè)置有電磁閥、回流比控制器和分流器，所述分流器的一支路回流至萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段，所述分流器的另一支路通往產(chǎn)品儲罐；所述萃取反應(yīng)精餾塔的塔釜中的釜液經(jīng)釜液采出泵抽向釜液儲罐，所述萃取反應(yīng)精餾塔的精餾段和提餾段分別設(shè)置有溫控儀，所述塔釜設(shè)置在恒溫槽內(nèi)，所述塔釜內(nèi)設(shè)置有用于測量釜液溫度的溫度計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種PVA生產(chǎn)中醇解廢液精制方法及其試驗裝置，該工藝方法是在催化劑的作用下，采用萃取反應(yīng)精餾方法，加入醋酸作為萃取劑和反應(yīng)物，把醋酸甲酯和甲醇共沸物中的甲醇反應(yīng)生成醋酸甲酯，具體包括如下步驟1)計量的醋酸甲酯和甲醇共沸物從萃取反應(yīng)精餾塔的中下部進入，計量配比的萃取劑醋酸溶液從萃取反應(yīng)精餾塔的上部進入，在萃取反應(yīng)精餾塔的塔頂?shù)玫綕舛?9.5%以上醋酸甲酯，塔釜為含少量醋酸甲酯、甲醇、水的醋酸溶液；2)來自萃取反應(yīng)精餾塔的釜液進入萃取劑回收塔，在萃取劑回收塔的塔頂餾出醋酸甲酯和甲醇返回PVA系統(tǒng)的醇解液共沸精餾塔，所述萃取劑回收塔的塔釜得到醋酸水溶液返回PVA系統(tǒng)的醋酸提濃塔。
文檔編號C07C67/54GK102924275SQ20121048831
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者趙素英, 鄭輝東, 白姣姣, 曾燕茹 申請人:福州大學(xué)