丙烯酸精制系統的優(yōu)化

第39卷第7期上?；?014年7月Shanghai Chemical Industry丙烯酸精制系統的優(yōu)化韓煒上海華誼(集團)公司(上海200025)摘要丙烯酸精制是丙烯酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。通過(guò)實(shí)驗找到復配共沸溶劑,在工業(yè)生產(chǎn)裝置上進(jìn)行試驗,將得到的試驗數據與新技術(shù)應用前的工況進(jìn)行比較證實(shí)使用復配溶劑用于丙烯酸精制是有效的優(yōu)化了生產(chǎn)過(guò)程中丙烯酸精制系統。關(guān)鍵詞丙烯酸精餾塔精制中圖分類(lèi)號TQ225131目前工業(yè)生產(chǎn)中,丙烯酸精制通常采用甲苯為(3)與丙烯酸不形成共沸,兩者容易蒸餾分離。溶劑與水形成均相共沸物,共沸精餾后脫除丙烯酸2模擬實(shí)驗粗液中的水分。甲苯與水、醋酸形成共沸物,且甲苯與水可以自行分層,便于甲苯的循環(huán)使用。典型的共首先通過(guò)查閱大量國外專(zhuān)利、文獻資料以及各沸脫水法精制丙烯酸水溶液的工藝流程為三塔流類(lèi)溶劑手冊,從專(zhuān)利權利要求書(shū)、專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)、溶劑程,如圖1所示。手冊所提及的幾百種共沸劑中選取了可與水及醋酸形成較佳共沸組成的二十幾種共沸劑,這些共沸劑涉及了芳烴、烷烴、鹵代芳烴、鹵代烷烴、酯、酮、醇等七大類(lèi)。在此基礎上,以脫水率、脫醋酸率為考核依康水萍出據,分別進(jìn)行了各個(gè)溶劑的共沸精餾實(shí)驗,并以單甲苯的實(shí)驗效果作為對比參照。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究和試驗后,找到了一種共沸劑——A溶劑,它能與水、醋酸形成均相共沸物并且其與甲苯的復配溶劑的脫醋酸效果比單一甲苯C10c-2c30好,同時(shí)其物性與甲苯相近,低毒性,對設備腐蝕性圖1丙烯酸精制工藝流程不強。因此,小試實(shí)驗主要嘗試用該復配溶劑進(jìn)行丙烯酸水溶液的脫輕提純考察其實(shí)際的脫水、脫醋酸技術(shù)研究過(guò)程效果以及與丙烯酸分離的難易程度,并在此基礎上以上海華誼丙烯酸有限公司目前使用的甲苯共考察該體系用于工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。希望通過(guò)該沸脫輕的丙烯酸精制技術(shù)為基礎,改進(jìn)現有的共沸體系在工業(yè)生產(chǎn)裝置上的應用,提高脫水塔的脫醋精餾技術(shù)為突破口,研究開(kāi)發(fā)更高效的、具有自主知酸效果,從而降低脫醋酸塔的脫醋酸負荷,提高整個(gè)識產(chǎn)權的丙烯酸精制新技術(shù)。本技術(shù)研究的理論依系統的脫輕能力據是共沸精餾,通過(guò)向原溶液中加入共沸劑依靠其21實(shí)驗流程作用改變原溶液中組分間的相互作用,使關(guān)鍵組分實(shí)驗流程示意如圖2所示間的相對揮發(fā)度增大,進(jìn)而使分離由難變易選用的2.2模擬C-210蒸餾實(shí)驗共沸劑要求根據生產(chǎn)裝置工業(yè)化精制丙烯酸的實(shí)際情況,(1)與水共沸,易使丙烯酸水溶液脫水;首先模擬C-210塔脫水、脫醋酸的蒸餾實(shí)驗——加(2)與醋酸形成共沸,可使丙烯酸與醋酸易于人的溶劑在模擬C-210塔中分別與粗丙烯酸中的分離;水、醋酸形成i日杖料,經(jīng)靜置分中國煤化工CNMHG作者簡(jiǎn)介:韓煒男1977年生工程師工程碩士研究方向:化學(xué)工程上?；さ?9卷23模擬C-220蒸餾實(shí)驗取生產(chǎn)裝置C-20塔釜液,根據甲苯與溶劑A配比10:1在模擬C-210塔的分離結果,配制成含甲苯13%、溶劑A3%、醋酸23%的溶液,以及含甲8苯16%、醋酸2.3%的溶液,進(jìn)行模擬C-220的脫醋酸實(shí)驗,進(jìn)料量控制在160gh左右,塔釜/塔頂的切割比大約為60:40。實(shí)驗結果見(jiàn)表2。表2模擬C-220塔連續蒸餾數據甲苯與A頂溫底溫壓力塔釜液/%塔頂液隔%1213的質(zhì)量比/℃/℃/ kPa H-O ACA TOL A ACA AA單一甲苯708780070.25003059050.3510:1708780.070.100.0206.10522116注:A為溶劑;ACA為醋酸;TOL為甲苯1—物料桶;2——進(jìn)料計量泵;3—阻聚劑泵;4—冷凝從表2的數據可以看出,溶劑A經(jīng)過(guò)C-220的器;5—精餾段;6-—冷卻水;7——受液罐;8-分層罐;蒸餾,可以被脫除,因此不會(huì )被帶入產(chǎn)品丙烯酸中而9—回流計量泵;10—出料流量計a;11—-出料流量計影響產(chǎn)品純度;塔頂蒸出的物料中,丙烯酸、醋酸的b:12水相接受罐:13—油相接收罐;14—真空泵;含量基本接近;且塔釜的操作條件與單一甲苯作共15——塔釜循環(huán)泵;16—物料桶圖2丙烯酸實(shí)驗流程示意圖沸蒸餾時(shí)的條件相近,溫度基本在87℃左右。24溶劑與水的分離時(shí)間實(shí)驗層,形成水相和溶劑相溶劑相經(jīng)過(guò)計量又作為塔頂按溶劑:水=6:1配制420g的兩個(gè)樣品,其回流;塔釜液經(jīng)計量進(jìn)入C-220塔進(jìn)一步脫醋酸。中溶劑分別是純甲苯及甲苯與溶劑A質(zhì)量比為10取丙烯酸粗水溶液從塔中進(jìn)料,控制進(jìn)料量在:1的溶劑。分別將兩個(gè)樣品充分混合3min后,靜63gh左右,溶劑進(jìn)料量為105gh左右;塔釜溫度分層,進(jìn)行溶劑與水的分離時(shí)間實(shí)驗?？刂圃?2-84℃之間塔頂壓力控制在14kPa2分別靜止分層后,兩個(gè)樣品均是溶劑在上層,水在下做了單一甲苯、甲苯與溶劑A質(zhì)量比分別為10:1、層。分別對水相和溶劑相進(jìn)行分析,實(shí)驗數據見(jiàn)表20:1的共沸蒸餾實(shí)驗。實(shí)驗結果見(jiàn)表1。3表1模擬C-210塔連續蒸餾數據表3分離實(shí)驗數據塔頂水甲苯與A頂溫底溫壓力塔釜液‰%的質(zhì)量比/℃/℃kPa相脫水脫醋組成含純甲苯溶液/%含復配溶劑溶液%酸率率/%H,O94.8294.73H2O ACA AA4.63單一甲苯40.3825140.053.60143998944.00水相TOI0:140.582.3140.092.441.4199.8160.9020:139.683140.073.1609999.855023H,O注:A為溶劑;ACA為醋酸;AA為丙烯酸ACA0.15溶劑相91.19從表1的數據可以看出,復配溶劑的脫水率與單一甲苯相近;在相似的溫度與壓力以及相近的丙烯酸帶出率情況下,復配溶劑的配比在10:1時(shí),脫從表3可見(jiàn),兩種溶液水相中溶劑的含量以及醋酸效果從單一甲苯的4%提高到09%:復配溶溶劑相中的有山中國煤化工混合溶劑的溶劑的配比在20:1時(shí),脫醋酸效果介于單一甲苯與液與含純甲CNMHG速出現分層的10:1的復配溶劑之間?，F象可以確定,溶劑A仔在(孩10:1的配比)并第7期韓煒:丙烯酸精制系統的優(yōu)化17不影響混合溶液水相與油相的分離。時(shí)塔釜醋酸維持在3.5%左右。使用新的復配溶劑共25結論沸精餾體系后,C-210塔脫醋酸的能力有所提高。(1)甲苯與溶劑A的復配溶劑在10:1的比例下進(jìn)行丙烯酸水溶液的共沸精餾時(shí),可以具有比單一甲苯更好的脫醋酸效果(脫醋酸效果從單一甲應用后苯的4%提高到609%),這有利于降低C-220脫應用前醋酸塔的脫醋酸負荷25·…(2)加入的溶劑A在C-220塔中可以被脫除而不會(huì )對產(chǎn)品純度造成不利影響采祥點(diǎn)數(3)溶劑A的存在(按10:1的配比)并不影圖4新技術(shù)應用前后C-210塔釜醋酸含量比較響混合溶液水相與油相的分離。新技術(shù)應用前后C-220塔釜醋酸含量比較見(jiàn)綜上所述,甲苯與溶劑A的復配體系(10:1)圖5。從圖5可以看出,在C-210塔進(jìn)料量、塔頂回可以應用于丙烯酸生產(chǎn)裝置的精制系統進(jìn)行工業(yè)化流量、塔釜溫度等操作條件保持不變的情況下,隨著(zhù)試驗。C-210塔釜醋酸含量的降低,C-220中的醋酸也有3工業(yè)裝置試驗較為明顯的下降(約0.2%),而使用單一甲苯共沸精餾時(shí)塔釜醋酸維持在0.3%左右。說(shuō)明使用新的復配3.1生產(chǎn)裝置工藝流程圖(見(jiàn)圖1)溶劑共沸精餾體系后,因為C-210塔脫醋酸能力的32新老技術(shù)脫輕能力比較提高,使得C220塔的脫醋酸負荷下降,該塔塔頂內在工業(yè)化試驗過(guò)程中,為了與應用新技術(shù)前的回流至C-210的物料中醋酸和丙烯酸的含量下降,數據加以比較,始終穩定脫輕塔C-210進(jìn)料量在從而使C-210的脫醋酸負荷進(jìn)一步降低,使得整個(gè)10.5h情況下,測試復配溶劑的共沸精餾情況。系統形成良性循環(huán)。另外通過(guò)分析數據看出,使用新在C-210塔進(jìn)料量穩定的情況下,將新技術(shù)應的復配溶劑共沸精餾體系后,C-220塔釜溶劑A含用前后逐項生產(chǎn)運行數據對比并作圖,從而驗證新量為0,說(shuō)明加入的溶劑A不會(huì )被帶到產(chǎn)品塔技術(shù)效果。新技術(shù)應用前后C-210塔釜水含量比較C-230塔中,因而不會(huì )對產(chǎn)品純度造成不利影響見(jiàn)圖3。從圖3可以看出,在C-210塔進(jìn)料量、塔頂回流量、塔釜溫度等操作條件保持不變的情況下,使用新的復配溶劑共沸精餾體系后,塔釜水含量仍能保持在001%-05%之間,脫水效果與使用單一甲a":::,…◆應用后二面趣應用前苯共沸精餾時(shí)基本保持相同。采樣點(diǎn)數還0.04應用前圖5新技術(shù)應用前后C-220塔釜醋酸含量比較0.030.02新技術(shù)應用前后丙烯酸產(chǎn)品純度比較見(jiàn)圖60.01從圖6可以看出,在C-210塔進(jìn)料量、塔頂回流量、101520253035塔釜溫度等操作條件保持不變的情況下,使用新的采樣點(diǎn)數復配溶劑共沸精餾體系后,C-230塔頂產(chǎn)品純度基圖3新技術(shù)應用前后C-210塔釜水含量比較本維持在996%,而使用單一甲苯共沸精餾時(shí)產(chǎn)品新技術(shù)應用前后C-210塔釜醋酸含量比較見(jiàn)純度在9955%左右。使用新的復配溶劑共沸精餾體圖4。從圖4可以看出,在C-210塔進(jìn)料量、塔頂回系后,由于系統脫醋酸能力的提升,使得最終產(chǎn)品的流量塔釜溫度等操作條件保持不變的情況下,使用純度有所提高廠(chǎng)中國煤化工新的復配溶劑共沸精餾體系后,C-210塔釜醋酸含對新技樸ICNMHG數據進(jìn)行對量基本維持在25%左右,而使用單一甲苯共沸精餾比,結果見(jiàn)表4上?；さ?9卷從表4、圖3-6可以看出,在C-210進(jìn)料量、塔頂回流塔釜溫度基本接近的情況下,使用新的復配溶劑共沸精餾體系后,可以得出以下結果:(1)脫水效果與單一甲苯共沸精餾時(shí)相同(2)C-220塔釜不含溶劑A,因此,加入的溶劑A不會(huì )被帶到產(chǎn)品塔C-230塔中,因而不會(huì )對產(chǎn)品采樣點(diǎn)數純度造成不利影響;圖6新技術(shù)應用前后丙烯酸產(chǎn)品純度比較(3)C-210塔脫醋酸的能力提高,塔釜醋酸含表4新技術(shù)應用前后對比數據C-210進(jìn)料C-210回流C-210釜溫C-210C-220C-230th)/th2)℃釜H0O%釜ACA%頂A%釜ACA%頂ACA%頂AA%頂AA/%新技術(shù)應用前10.5325784040033.601.280.275.2447.599955使用新技術(shù)后10.531.950.032.74l.190.203.9843.249962新技術(shù)改進(jìn)的效果(%)-24259-240.07量比以前下降了24%;定量的溶劑A即可,在生產(chǎn)操作上切實(shí)可行。(4)同時(shí),隨著(zhù)C-210塔醋酸的降低,C-22042技術(shù)經(jīng)濟性分析中的醋酸也有較為明顯的下降—下降了259%根據試驗得出結果,使用復配共沸劑后,C-210使得該塔的脫醋酸負荷下降,表現在該塔塔頂回到塔脫醋酸的能力得以提高,塔釜醋酸含量較使用前C-210的物料中醋酸及丙烯酸的含量分別下降了降低了24%;同時(shí),隨著(zhù)C-210塔醋酸含量的降低,24%及9.1%,從而使C-210的脫醋酸負荷進(jìn)一步降C-220中的醋酸含量也降低了259%,使得該塔的低,整個(gè)系統形成了良性循環(huán);脫醋酸負荷下降,表現在該塔塔頂回到C-210的物(5)產(chǎn)品丙烯酸的純度也得到了提高料中醋酸及丙烯酸的含量分別下降了24%及9.1%,3.3小結從而使C-210的脫醋酸負荷進(jìn)一步降低,整個(gè)系統使用甲苯與溶劑A的復配體系精制丙烯酸水形成了良性循環(huán);產(chǎn)品丙烯酸的純度也得到了提高溶液,比原來(lái)使用單一甲苯提純技術(shù)具有更好的脫以上調整結果不但提升了丙烯酸精制系統的精醋酸效果:在C-210塔10.5h進(jìn)料的情況下,塔釜餾效果,提高產(chǎn)品純度,而且因為系統精制效果的提脫醋酸效果可以提高24%,而塔頂的丙烯酸損耗基升,減少了系統內部循環(huán)量,這樣在進(jìn)料量相同的前本不變。由此減輕了C-220的脫醋酸負荷,表現在提下,不論是塔釜再沸器的蒸汽加入量還是塔頂冷該塔回C-210的物料中,醋酸含量下降了24%,丙凝器的冷卻水用量均有一定程度的減少,為系統節烯酸含量下降了9.1%,從而可進(jìn)一步減輕C-210塔約能耗起到作用。但這部分節約量并不直觀(guān),在此不的脫醋酸負荷,整個(gè)系統形成良性循環(huán);產(chǎn)品純度也做計算。得到了提高。從試驗數據可以看出,新技術(shù)使用后,C-210塔4裝置運行技術(shù)經(jīng)濟性分析頂廢水中丙烯酸含量下降7%,按照丙烯酸產(chǎn)量3.6萬(wàn)ta計算,則每年從廢水中少跑損丙烯酸324t,丙4.1工業(yè)生產(chǎn)操作可行性烯酸按照市場(chǎng)價(jià)10000元/噸價(jià)格計算,則一年可根據實(shí)驗結果,將甲苯與溶劑A的復配共沸劑節約成本324萬(wàn)元。而復配溶劑A價(jià)格與甲苯溶劑(10:1)應用于丙烯酸生產(chǎn)裝置的精制系統,試驗過(guò)價(jià)格幾近相同,故該部分節約成本即為該新技術(shù)的程中,因系統原使用單一甲苯共沸劑,為了做到復經(jīng)濟性。配,將溶劑A通過(guò)D-211塔頂受液罐(如圖1所示)中國煤化工真空抽吸入系統,達到與甲苯混合的目的。在系統開(kāi)5結論CNMHG車(chē)階段,只需在使用甲苯的同時(shí)按比例要求混入(1)使用甲苯與溶劑A的復配溶劑精制丙烯第7期韓煒:丙烯酸精制系統的優(yōu)化酸水溶液不會(huì )對產(chǎn)品純度造成不利影響,產(chǎn)品中不升了丙烯酸精制系統的精餾效果,提高產(chǎn)品純度,而含有溶劑A雜質(zhì)。且因為系統精制效果的提升,減少了系統內部循環(huán)(2)使用復配溶劑精制技術(shù)不會(huì )造成C-210量,降低了能源消耗。同時(shí)降低廢水中丙烯酸的跑損塔頂丙烯酸損耗的增加。量,每年可節約成本超過(guò)32.4萬(wàn)元。(3)相對于單一甲苯作溶劑共沸脫輕而言,使綜上所述,使用甲苯與溶劑A的復配溶劑用干用復配溶劑共沸脫輕一方面具有相同的脫水效果,丙烯酸脫輕精制是有效的,已成功地通過(guò)了工業(yè)化另一方面具有更好的脫醋酸效果,使得系統內的醋試生產(chǎn)。因此,甲苯與溶劑A復配溶劑可以長(cháng)期應酸含量減少,從而提高整個(gè)精制系統的處理能力,使用于丙烯酸水溶液脫輕精制的工業(yè)化生產(chǎn)。丙烯酸產(chǎn)品純度提高,又可為企業(yè)帶來(lái)更多的效益(4)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟性分析,使用新技術(shù)不但提收稿日期:2014年3月The Optimization of Acrylic Acid Refining SystemHan WeiAbstract: Acrylic acid refining is an important step in acrylic acid production. Obtained the compound azeotropicsolvent through experiments and applied it in the industrial production plant. Compared the experimental data with thedata before using new technology, demonstrating that the compound azeotropic solvent was effective for acry lic acid refin-ing, and it could optimize the acrylic acid refining system during production processKey words: Acrylic acid; Distillation tower; Refining浙江豐利天然石墨球化設備入選2014浙江省新產(chǎn)品最近,浙江科技廳公布了2014斷向小型化、輕量化發(fā)展,對電池能同時(shí)完成球形石墨超微粉體的年第一批浙江省新產(chǎn)品計劃項目及電池材料的能量密度和容量提粉碎、整形。名單,國家高新技術(shù)企業(yè)——浙江出了越來(lái)越高的要求,對石墨的細該生產(chǎn)線(xiàn)將每道工序通過(guò)先豐利粉碎設備有限公司研發(fā)的9度、粒度分布及雜質(zhì)含量也提出了進(jìn)的工藝有機結合,采用獨特的整種超微粉碎設備入選,天然石墨球更高的要求。形及分級技術(shù),能使產(chǎn)品粒度分布化設備是其中一項。雖然我國天然石墨深加工技集中,加工后的產(chǎn)品球化程度高、浙江省新產(chǎn)品是指在全省范術(shù)進(jìn)展很快,但也存在不少缺陷,振實(shí)密度高、粒度分布窄,質(zhì)量穩圍內采用新技術(shù)原理、新設計構如成品回收率低、粒度分布不均定。生產(chǎn)線(xiàn)采用全自動(dòng)控制,操作思、研制開(kāi)發(fā)的全新型產(chǎn)品,具有勻、球形度不好等,而且大多數為簡(jiǎn)便,大大降低了能耗,提高了生先進(jìn)性、新穎性和適用性,是創(chuàng )新單機小樣生產(chǎn),未能形成規?；l(fā)產(chǎn)效率。性強、技術(shù)含量高、市場(chǎng)前景好的展。隨著(zhù)新材料、新能源產(chǎn)業(yè)的迅目前,該生產(chǎn)線(xiàn)已在我國的石高新技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)品。猛發(fā)展,現有的石墨球形化設備已墨集產(chǎn)地黑龍江、內蒙古、天津、河石墨是國家戰略性稀缺資源,經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。南、江西、廣東、山東、河北等省市石墨產(chǎn)業(yè)是國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)。為此,浙江豐利粉碎設備有限的加工企業(yè)中廣泛使用,同時(shí)遠銷(xiāo)近年來(lái),隨著(zhù)電子信息、新能源、環(huán)公司在已有粉碎技術(shù)的基礎上,通德國、瑞士、巴西、日本等國,成為保、航空航夭等高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛過(guò)對國外設備的研究和自身的實(shí)海內外石墨球形化領(lǐng)域效率更高,發(fā)展,石墨在高精尖領(lǐng)域得到越來(lái)踐摸索,開(kāi)發(fā)岀針對鋰離子電池用運用更廣的成套設備。越廣泛的應用。尤其是電子產(chǎn)品不球形石墨負極材料的專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn),中國煤化工CNMHG