[发明专利]一种用于丙烯酸精制过程的节能工艺方法和装置

说明书

本发明提供了一种用于丙烯酸精制过程的节能工艺方法和装置及其各种变形工艺方法，可用于从丙烯氧化反应气中通过连续吸收、脱水、脱醋酸，获得粗丙烯酸产品的工艺过程。本发明既可节省加热蒸气，又可节省循环冷却水，极大地降低了运行能耗。本发明克服了现有技术的缺陷，可适用于不同浓度的丙烯氧化反应气原料，具有极其显著的节能效果，符合目前节能、减碳趋势，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于丙烯酸精制过程的节能工艺方法和装置，可用于从丙烯氧化反应气中通过连续吸收、脱水、脱醋酸，获得粗丙烯酸产品的工艺过程。本发明既可节省加热蒸气，又可节省循环冷却水，极大地降低了运行能耗。

背景技术

丙烯酸为不饱和脂肪酸，是丙烯的重要工业衍生物，也是重要的有机化工原料之一。丙烯酸含有活泼双键和羧基官能团，特别适用于制备高吸水性材料、分散剂、絮凝剂、增稠剂等，广泛用于化纤、纺织、涂料、水处理、日用品等多个领域。

在现有的丙烯酸生产工艺中，广泛使用丙烯气相氧化法，该方法以丙烯和空气为原料，在水蒸汽和其它惰性气体存在下通过固定床催化剂床层进行氧化反应，反应分成两步，第一步中，丙烯氧化成丙烯醛，第二步中，丙烯醛氧化成丙烯酸，反应器出口得到丙烯酸气相混合物，其主要组成为丙烯酸气体、氮气、醛类化合物、羧酸类化合物、二氧化碳、一氧化碳及氧气等，丙烯酸气相混合物经过精制分离系统得到丙烯酸产品。

目前，常用的丙烯酸气相分离方法主要包括三种不同的技术路线：有机溶剂吸收精馏技术、水吸收共沸精馏技术和水吸收萃取精馏技术。有机溶剂吸收精馏技术，优点为流程短、能耗相对较低；缺点为需使用溶剂对丙烯酸进行吸收，操作温度高，丙烯酸易聚合，运行周期短；水吸收共沸精馏技术，优点为流程较短，投资费用低，缺点为需要使用共沸剂，能耗较高，运行成本高；水吸收萃取精馏技术，优点为能耗低、运行费用低；缺点为流程较长投资费用高、使用萃取剂、阻聚剂消耗高。

中国专利CN1903738A提供了一种“丙烯酸废水处理工艺”，适用于丙烯酸装置排出的丙烯酸废水。丙烯酸废水处理采用反渗透膜分离和精馏工序，丙烯酸废水经膜分离，渗透侧的净化水排出界区，渗余侧的有机物送入精馏塔，将丙烯酸、甲苯与乙酸、水分开，并分别回收丙烯酸、甲苯和乙酸。这种工艺方法分离得到的丙烯酸、甲苯还需要再进入丙烯酸装置的轻组分塔回收丙烯酸和甲苯，分离得到的乙酸、水还需要再进入乙酸回收系统回收乙酸，无法得到浓度较高的产品；而且反渗透膜的操作压力较高（1~10MPa），且反渗透膜使用寿命有限，需经常更换，也造成了这种工艺方法操作成本偏高。

CN1865216A提供了一种“丙烯酸共沸精制并回收乙酸工艺”，在丙烯酸共沸蒸馏中采用乙基环己烷和甲苯、丙酸乙酯和甲苯配物作共沸剂，设丙烯酸共沸塔、脱乙酸塔，脱除粗丙烯酸溶液中的水和乙酸，另外设有机膜和汽提塔、乙酸共沸塔，将浓度为2~8%（除特殊说明外，本说明书中均指质量百分比）的副产乙酸提浓到浓度≥85%。这种工艺方法虽然具有较高的脱水率、脱乙酸率，但其共沸蒸馏的能耗较高，且共沸剂为多种物料配物，即向系统中引入了更多的待分离组分，也提高了分离难度，增加了分离能耗；而且有机膜为三级反渗膜，设备费用较高，且使用寿命有限，需定期更换，亦造成了设备费用及操作成本的增加。

CN102775295A公开了一种提纯丙烯酸的方法，该方法包括吸收塔和提纯塔两塔工艺流程，通过丙烯酸冷却、吸收和提纯过程的耦合，使用两个塔组成的装置，完成对丙烯酸的回收精制，同时，循环利用水作为吸收剂和冷却剂，不使用其他溶剂(萃取剂、共沸剂)，避免了溶剂对环境的污染。这种方法流程相对简单，在设备投资费用和运行费用上有所降低，但由于该方法中采用吸收塔塔顶的醋酸水溶液作为吸收剂，导致塔顶尾气中丙烯酸含量较高（约0.3wt%），丙烯单耗增加，导致生产成本增加较多；同时，由于装置中未设置醋酸水溶液的液相采出，在降低塔顶尾气中丙烯酸含量的同时，也会导致吸收塔塔釜醋酸含量的升高，从而影响提纯塔采出丙烯酸产品的品质。