从水溶液中分离回收醋酸方法的评述

7化工环保1895年第15卷从水溶液中分离回收醋酸方法的1前言．堑矗±曾光明r期南大学，长沙410012)一=—-——‘’’‘—一一(清华大学，北京i00084)胡翔12Z(化工部北京化工研兜魔环保所，北京100013)摘要评述了从水溶液中分离回收醋酸的普通精馏法、共沸精馏法，酯化法和溶剂萃取法，具体分析了各种方法的特点及适用范围。建议在工业上对较高浓度的醋酸落液采用低沸点溶剂萃职一共拂精馏联台法，对低浓度醋酸溶液采用有机胺溶剂苹取法进行分离。Jf／√关键调精馏萃琅回收醋酸—一—一—一醋酸是一种重要的化工原料。水溶液中醋酸的分离问题之所以长期引起人们的重视，这不仅因为醋酸粗产品及发酵液的提纯对产品的生产工艺和经济性能有重要影响，而且对于环境保护和资源利用也具有很大意义。倒如以醋酸为原料的醋酸乙烯、醋酸纤维素和醋酸酯的台成工艺中均有醋酸水溶液产生，如不经回收处理而直接排放，既污染环境，又浪费资源，因此应将废水中的醋酸予以分离与回收。国内外研究过的醋酸溶液分离方法很多，主要包括普通精馏法、共沸精馏法、溶剂萃取法，吸附法，中和法、酯化法以及上述方法的联合使用m。下面对这些方法分别加以评述。敞，J德／2普通精馏法醋酸与水不形成共沸物，且其相对挥发度较低，可采用普通精馏法进行分离。但此法分离所需的理论塔板数和回流比较大，【相应的能耗也较大。因此普通精馏法主要用于含水量小盼粗醋酸的提纯。在乙烯一乙醛氧化法生产醋酸的工艺中即应用高沸精馏和低沸精馏的联台浣程来提纯醋酸产品，其中低沸精馏主要是分离醋酸中含有的水分“。3共沸精馏法共沸精馏是指在两组分共沸液或挥发度襁198401—08收到韧穑，18~4-04一收到崔改穑。维普资讯http://www.cqvip.com持2期化工环保近的物系中加入挟带剂，挟带剂能与原料液中的某一个或几个组分形成新的共沸液，从而使原料液能够用普通的精馏法来分离。挟带剂的选择对共沸精馏分离过程的影响很大。从水溶液中分离醋酸时，一般选用低级酯类如醋酸甲酯、醋酸乙酯作为挟带剂，也有选用二异丙醚和苯的例子u，。共沸精馏的操作过程：挟带剂和原料液一起进入共沸精馏塔，在塔中水随挟带剂被蒸出，经冷却后与挟带剂分层分离，挟带剂返回塔中，水与溶解的挟带剂分离后排放。在塔釜即可得到醋酸产品。由于共沸精馏时一般选用形成低沸点共沸物的挟带荆，精馏时与水一起从塔顶蒸出，因此共加入量应严格控制，以减少分离过程的能耗。采用共沸精馏法时，要求原料液中醋酸含量较高、挟带剂组成稳定。由于共沸精馏时醋酸与水的相对挥发度增大，因此分离时所需的塔板数和回流比降低，故其能耗较普通精馏法为低。乙醇HAC废水乙醇4酯化法酯化法是向醋酸溶液中加入甲醇或乙醇，在无机酸的催化作用下发生酯化反应，由于醅与水的沸点相差较大，且酯易挥发，可采用普通精馏法回收。日本鹤丸尚道提出的酯化分离工艺，是将聚乙烯醇生产过程中产生的2O醋酸废水，在硫酸的催化下与过量的甲醇发生酯化反应，生成醋酸甲酯，将分离出的酯进行水解，即可回收醋酸和甲醇。该法的缺点是工艺较复杂，叉产生废硫酸二次污染。如果醋酸废水中含有无机酸，那么酯化法就可以降低回收成本，并且可以避免产生二次污染。例如内豆蔻醚酸甲酯经溴化后，再经过Ullman反值可得到治疗肝炎的联苯双酯，工艺过程产生的废水中含醋酸和溴化氢，其中醋酸浓度为lO士2。采用图l所示的酯化工艺t”，废水中醋酸的回收率为帅％左右，酯化镔素图1醋酸废水综合利用工艺流程产物中酯含量约为8O％。回收醋酸后，塔釜废水中的溴化氢能以澳或溴化钠的形式回收。5溶剂萃取法溶剂萃取法是用于分离水和醋酸最早的方珐之一，早在l0世纪初就被用于研究醋酸发酵液的提纯。萃取分离的效果与选用的萃取剂及工艺流品酯程有关。因此，许多学者从事于高教率荤取卉孽的筛选以及新工艺的研究开发。与醋酸的沸点相比较，按萃取荆沸点的高低，可将其分为高沸点萃取剂和低沸点萃取剂，按照萃取剂官能团的类型，叉可分为含氧萃取剂、含磷萃取剂和有机胺萃取剂。现按沸点分类j}蓦分述如下。5．1低沸点溶和荤取法该法使用沸点比醋酸低的萃取荆，主要是含氧萃取剂，如低分子量的酯、醇、醚和酮．维普资讯http://www.cqvip.com·80·化工环保1995年第15眷虽然这类萃取剂萃取醋酸的分配比不大，但应用广泛，主要因为溶剂与醋酸容易分离。典型l的低沸点溶剂萃取工艺流程如图2所示。醋酸溶液与溶剂分别从贮罐(1)和(4)进入逆流萃取器(2)，萃取后的水相经残液精馏塔(3)回收溶解的溶剂后排放，溶剂相剐进入脱水精馏塔(5)中分离溶剂，溶剂经分相器(6)与水分离后回收利用，釜液再经醋酸精留塔(7)去除焦油，并得到冰醋酸产品一。圈2低沸点溶剂萃琅法分离醋酸工艺涟程I．醋酸溶液贮罐，2．逆潦萃取器}3．残渡精馏塔4．溶剂贮罐；5．脱水精馏塔