[发明专利]芳香羧酸生产中共沸精馏回收乙酸和水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在芳香羧酸生产中回收乙酸、水的工艺方法，特别是芳烃二元酸的生产过程中，采用共沸精馏提纯乙酸、水的方法。

技术背景

传统的芳烃羧酸生产过程，通常采用高压下烷基芳烃的液相空气氧化获得。烷基芳烃液相氧化是在含有低级脂肪羧酸的水相介质和金属催化剂体系存在下，芳烃上的烷基逐步氧化生成醛和羧酸，最终得到芳烃羧酸。

烷基芳烃的氧化过程将产生大量的热量，为了保持反应过程温度的稳定，通常采用含水的低级脂肪羧酸（如乙酸）蒸发方式将热量移出。移出的低级脂肪羧酸和水的混合物部分进入乙酸和水的分离系统，分离低级脂肪羧酸和水，然后将低级脂肪羧酸循环再利用。

     芳烃羧酸生产过程中，低级脂肪羧酸多数采用直链C₂--C₆单元羧酸，如醋酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和己酸，其中醋酸是最常用的溶剂。但是由于醋酸和水沸点较接近，当醋酸水混合物中醋酸含量很低时，两者分离难度急剧增加。目前醋酸和水分离的方法有三种，普通的精馏方法、共沸精馏方法和液-液萃取方法。

    为实现操作成本的最低化，普通精馏塔的塔顶水中醋酸含量通常控制在大于0.8%。这些水中由于含有较高浓度的有机副产物，常常无法进行水的循环再利用，只能作为废水进入废水处理厂处理。因此，传统的精馏系统存在塔板数多，能量消耗大，水的分离纯度低，投入建设成本高，操作费用高等问题。

近年来，人们更有趣于非均相共沸精馏精馏技术，它被认为是一种更高效的节能分离方法。US2050234，GB1576787， CN200810185619.9，CN95194732.X发明了用于分离醋酸和水的共沸精馏技术。

采用共沸精馏分离醋酸和水，虽然达到了节约分离用能量的目的，但是导致塔内的汽液组分浓度分布复杂，系统中操作变量如回流的共沸剂量、回流比、进料组成和温度等的微小变化都将引起组分浓度分布较大的变化。因此，与传统的精馏塔相比，共沸精馏塔的稳态操作十分困难。有时，操作条件的微小变化将明显影响共沸塔的分离效率，导致塔顶醋酸含量增加或导致塔底共沸剂含量的增加，从而污染釜底醋酸的纯度，影响系统对醋酸再利用。传统分离塔中出现上述情况，通常通过调整回流比或控制塔底再沸器的热负荷等实现装置稳定，而在共沸精馏塔内上述控制方法已经不足以保持塔内组分的变化，特别是共沸区组分的变化。GB1576787提出了通过以共沸区下部区域的温度为检测手段，通过相应调整进入该区域的共沸剂量来维持该区域温度的稳定，从而达到稳定该区域中汽液组分浓度分布稳定的目的。

考虑生产芳烃羧酸过程，未反应的二烷基苯进入共沸精馏塔后对稳定分离的影响，同时为了在共沸精馏塔中稳定地、连续地提浓二烷基苯再利用，CN200810185619.9发明了在以醋酸正丁酯为共沸剂的条件下，在共沸区提取二烷基苯的操作方式，既采用间歇或分批地提取方式，并结合模拟结果给出了最佳温度范围和最佳二烷基苯与共沸剂的浓度比。

CN95194732.X发明了在以醋酸异丁酯或醋酸正丙酯为共沸剂的醋酸和水的共沸精馏工艺，专利发现采用发明的共沸剂可以降低共沸精馏塔的理论板数，为保持共沸精馏过程稳定运行，采用单相回流的方式，从而避免了塔顶流出物体系的复杂化。考虑氧化制芳烃羧酸过程中，未转化的二烷基苯进入共沸精馏塔后对稳定分离的影响，采用能与水形成非均相共沸物。在高于共沸区的下限位置上，引入进料流，控制共沸剂的穿透，同时在此区域从塔中排出二烷基苯。为防止进料组成变化对塔操作的干扰，采用了在共沸精馏塔下部加入一股水进料和调节回流比方式，控制塔底产品中水的含量。

上述专利的方案在考虑未转化的二烷基苯对共沸精馏塔稳定分离的影响时，均把提取二烷基苯的位置确定在共沸区域的下限附近，然而实际生产过程中该区域属于汽、液组成变化最为明显的阶段，任何外界或内部蒸汽量、液体量或外界导入的物料的微小变化，都将使生产过程建立的浓度平衡被打破，最终影响到分离效果。

发明内容

本发明是提供一种芳香羧酸生产过程中分离回收乙酸和水的方法，包括在含有低级脂肪羧酸的水相介质和金属催化剂体系存在下，芳烃上的烷基氧化得到芳烃羧酸，因放出大量热量导致溶剂挥发，挥发溶剂部分以液态的形式进入共沸精馏塔，从塔底分离出水含量较低的脂肪羧酸产品，塔顶提取水分，其特征是：

1）采用共沸精馏方法提纯芳香羧酸生产过程中的挥发溶剂，挥发溶剂进料流股中水的质量含量在15-50%；

2）共沸精馏采用的共沸剂是乙酸仲丁酯、乙酸正丙酯或沸点介于乙酸仲丁酯和乙酸正丙酯沸点之间的共沸剂；