專利名稱：從稀溶液中回收羧酸的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用反滲透膜系統(tǒng)及其它酸回收技術(shù)來從稀溶液中回收羧酸的方法和裝置。
在許多重要的工業(yè)過程中均會產(chǎn)生含有較稀濃度羧酸的液流。從經(jīng)濟方面和環(huán)境方面考慮都希望從此類液流中回收羧酸以便再利用，銷售或以最經(jīng)濟的方式處理這些羧酸。
經(jīng)驗表明，水流中稀濃度的，即約低于15％(重量)的羧酸可以通過采用高沸點溶劑的液-液萃取方法得以最經(jīng)濟地除去和回收。當處理含有低于約3％(重量)羧酸的液流時，用這種液-液萃取方法經(jīng)濟地回收羧酸變得相當困難，盡管從環(huán)境方面考慮處理這些液流是必要的。本發(fā)明提供了如下方法和裝置得以更經(jīng)濟地回收羧酸，即，將含有低濃度酸的稀羧酸液流進行預濃縮，接著對上述過程產(chǎn)生的相對較濃的液流進行進一步的處理，例如用液—液萃取方法處理。
按照本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)下述方法為一種高效的回收羧酸的方法，即將含有低于10％(重量)稀羧酸的水流引入到膜分離過程的初始處理步驟，優(yōu)選為在一反滲透膜系統(tǒng)中的反滲透分離，從而產(chǎn)生一個酸濃度大大高于起始濃度、大多數(shù)情況下高于10％(重量)的羧酸中間體液流，然后將所述的中間體液流進行進一步的分離處理，優(yōu)選為液—液萃取，以產(chǎn)生一個萃取液，接著將所述萃取液進行另一個酸分離處理，優(yōu)選為蒸餾，從而回收得到一純化的、濃縮的羧酸產(chǎn)物液流。優(yōu)選的是，在液—液萃取步驟采用的萃取劑為高沸點材料，例如采用如Sherex公司生產(chǎn)的商標為Adogen、羅姆-哈斯公司生產(chǎn)的商標為Amberlite、赫希斯特股份公司生產(chǎn)的商標為Hosterex的仲胺和叔胺，或賽特克工業(yè)公司生產(chǎn)的商標為Cyanex的烷基氧膦。在膜分離之后可以采用的除液-液萃取法以外的其它分離方法包括萃取蒸餾、共沸蒸餾和經(jīng)典蒸餾(classical distillation)。
更具體地，本發(fā)明提供一種從酸濃度低于10％(重量)的稀水溶液中回收羧酸的方法和裝置。所述方法包括，將稀酸溶液通過一個膜分離器，由此產(chǎn)生一個實際上不含酸的滲透液(permeate)和一個酸濃度高于10％(重量)的殘余液(retentate)；隨后將所述殘余液與用于酸萃取的液體萃取劑接觸從而產(chǎn)生一個富含酸的萃取液和一個實際上不含酸的殘液(raffinate)；然后從所述富含酸的萃取液中回收羧酸。當羧酸為甲酸、乙酸、丙酸、丁酸以及它們的混合物時，本發(fā)明的方法特別有效。更一般地說，本發(fā)明適用于回收碳原子數(shù)為1到7個的羧酸，優(yōu)選為2到4個碳原子的羧酸。在本發(fā)明的一個較佳實施方式中，羧酸是通過蒸餾步驟由富含酸的萃取液中回收。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，所述的羧酸稀溶液在進行反向滲透分離之前先進行一預處理步驟以除去其中諸如下述的雜質(zhì)，如芳香羧酸、金屬離子、游離金屬顆粒、有機或無機鹽類、多于5個碳原子的直鏈羧酸、糖以及其它類似的雜質(zhì)。雜質(zhì)去除步驟可以通過過濾，微量過濾、超濾、毫微過濾(nanofiltration)或者結(jié)合使用兩項或多項這類方法來進行。更進一步地根據(jù)本發(fā)明，其中所采用的膜分離器可以采用由下列材料制成的半透膜，如由聚砜、聚醚砜(polyether sulfone)、乙酸纖維素、酰胺、纖維素酯、三乙酸纖維素、聚醚脲(polyether urea)、聚乙烯醇、聚胡椒氮雜酰胺(polypiperiazamide)、聚呋喃(polyfuren)、乙酸纖維素丁酸酯、芳香酰胺、聚乙烯亞酰胺制成的半透膜以及上述任何材料的復合薄膜。
附圖
的簡要說明附圖以框圖的方式示出了本發(fā)明的一個較佳實施方式的流程。
圖中，液流一般是由左向右流經(jīng)系統(tǒng)。實現(xiàn)本發(fā)明的設備包括預處理部分20，其可以是單級或多級過濾、微量過濾、超濾、或毫微過濾裝置，或者是這類裝置的組合。
如果要處理的液流基本上是清潔的，則預處理步驟20可以省略。
優(yōu)選的是，本發(fā)明還采用另一個預處理步驟22，優(yōu)選為毫微過濾。毫微過濾步驟的一個輸出液流，即過濾濃縮液包括一個重雜質(zhì)濃縮液流，其以公知的方式從系統(tǒng)中除去并且被導入到回收設備或者被排出。管道24示出了這種除去。
本發(fā)明的較佳操作中下一個步驟為膜分離器步驟26。該設備包括具有阻擋大部分羧酸而透過水的性能的半透膜。從反向滲透步驟26流出的輸出液流包括殘余液流28和滲透液流30。
所述滲透液流實際上為純水，其被排出或在進行這種回收過程的工廠中再利用。若需要，所述滲透液還可通過一附加的、與步驟26類似的或組成其一部分的反向滲透步驟以增加回收那些可能殘留在滲透液流中的羧酸。類似地，殘余液流28可以被導入附加的反向滲透處理過程以便產(chǎn)生一個含更高濃度羧酸的殘余液流，以及一個附加的滲透液流，該滲透液流可以與滲透液流30混合，或單獨排出或單獨返回工廠中再利用。
所述的通過管道28的殘余液接著被導入到萃取一回收-純化階段32中的液-液萃取處理過程，并且由這種處理后產(chǎn)生的殘液通過管道34離開系統(tǒng)。所述殘液實際上為純水，其可以被排出或在進行本發(fā)明操作的工廠中再利用。富含酸的萃取液可以通過蒸餾或其它可能涉及多級(若需要)的回收和純化方法加以分離。這種處理最終生產(chǎn)出純化的羧酸，并通過管道36離開本發(fā)明的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種從稀水溶液中回收羧酸的方法，所述稀酸溶液中的酸濃度低于10％(重量)，包括將所述的稀酸溶液通過一膜分離器，由此產(chǎn)生一個實際上不含酸的滲透液以及一個酸濃度高于所述稀酸溶液的起始濃度的殘余液；在酸分離步驟中處理所述殘余液，由此產(chǎn)生一個進一步濃縮的酸溶液和一個實際上不含酸的殘液；以及從所述進一步濃縮的酸溶液中回收酸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膜分離器為反向滲透膜分離器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述殘余液的酸濃度高于10％(重量)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述酸分離步驟包括將所述殘余液與用于酸萃取的液體萃取劑接觸，從而產(chǎn)生一個富含酸的萃取液和一個實際上不含酸的殘液，以及從所述富含酸的萃取液中回收酸。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述酸分離步驟包括萃取蒸餾。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述酸分離步驟包括經(jīng)典蒸餾。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述羧酸為碳原子數(shù)為C1—C7的酸類及其混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的酸為碳原子數(shù)為C2—C4的酸類及其混合物。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中酸是通過蒸餾由所述富含酸的萃取液中回收而得。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述稀羧酸水溶液含有一種或多種下列雜質(zhì)，即芳香羧酸類、金屬離子、游離金屬顆粒、有機或無機鹽類、碳原子數(shù)多于5的直鏈羧酸以及糖，其中所述雜質(zhì)在所述稀水溶液通過所述反向滲透分離器之前被除去。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述雜質(zhì)通過過濾、微量過濾、超濾、毫微過濾或組合使用上述兩種或多種方法而被從所述稀羧酸水溶液中除去。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述反向滲透分離器采用一半透膜，該半透膜由選自聚砜、聚醚砜、乙酸纖維素、酰胺、纖維素酯、三乙酸纖維素、聚醚脲、聚乙烯醇、聚胡椒氮雜酰胺、聚呋喃、乙酸纖維素丁酸酯、芳香酰胺、聚乙烯亞胺的材料制成，以及上述任何材料的復合薄膜。
全文摘要
一種從酸濃度低于10％(重量)的稀水溶液中回收羧酸的方法，包括將稀酸水溶液通過一反向滲透分離器，由此產(chǎn)生一個實際上不含酸的滲透液和一個酸濃度高于10％(重量)的殘余液，將該殘余液與用于酸萃取的液體萃取劑接觸，從而產(chǎn)生一個富含酸的萃取液和一個不含酸的殘液，然后從該富含酸的萃取液中回收羧酸。
文檔編號C07C53/08GK1117040SQ9510438
公開日1996年2月21日 申請日期1995年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月7日
發(fā)明者約瑟夫·查爾斯·金特里, 約翰·卡爾·麥金太爾, 蒂莫西·L·霍姆斯, 羅納德·G·格瓦利 申請人:戈里特斯奇公司