[发明专利]从水溶液中回收羧酸的方法

说明书

本发明涉及从水溶液中回收具有一至十个碳原子的羧酸、特别是甲酸、乙酸及其混合物的方法。

一些工业上著名的生产过程会产生作为废液的含短链羧酸、特别是甲酸和乙酸的稀溶液。这些溶液典型地含有1-3％(重量)的酸。以前这些溶液通常被排放到环境中，但是目前对污染问题的关注使得越来越有必要清除这种废水溶液和/或回收其中所含的酸以作为这些工业过程有经济价值的副产品。

传统的回收系统，如蒸馏或萃取蒸馏消耗能量很大并且是不经济的，同时又存在工艺困难，如共沸状态的形成以及不易破乳等等。

因此需要有一种以这样的方式处理含有短链羧酸的废水的方法：其可以以很经济的方式生产出在最终排放或在工厂中作为工艺用水再利用之前需要很少后处理或不需后处理的废水产物，并且可以以经济的方式生产出具有可出售或在生产工厂中可再利用的纯度和质量的回收羧酸。本发明正是设计用来满足这一需要。

广义地说，本发明提供了一种从含有这些酸的稀水溶液中回收具有1-10个碳原子的短链羧酸、尤其是甲酸、乙酸和其混合物的方法。可用本发明方法处理的水溶液的典型酸浓度为1-3％(重量)。根据本发明，所述的水溶液和与水不混溶的高沸点三烷基氧膦混合物萃取剂进行液-液接触，所述的酸大部分被萃取剂吸收，剩下基本上为纯水的残余物，然后该残余物被进一步处理，排放或再利用。然后，富含酸的溶剂萃取剂优选被脱水，由此产生的水流优选循环回到进入的水溶液中，而后富溶剂在一蒸馏过程中汽提出其中溶解的酸，得到的贫溶剂萃取剂返回到液-液萃取过程。如果需要，除掉的酸随后通过蒸馏分成基本上为所需纯度的单一种类的各个组分，由此作为市售产品或可在工厂的其它过程中应用的产品。

本发明优选采用的溶剂萃取剂是由CytechIndustries生产的品名为CYANEX923的四种三烷基氧膦的混合物。

优选的溶剂萃取剂是下述四种三烷基氧膦的混合物：

R₃P(o)  R₂R＇p(o)  RR₂＇p(o)  R₃＇P(o)

其中R＝[CH₃(CH₂)₇]-正辛基

    R’＝[CH₃(CH₂)₅]-正己基

平均分子量约为348

这一溶剂的典型特性如下：

三烷基氧膦：    93％

外观：          无色可流动液体

比重：          0.88(23℃)

凝固点：        -5-0℃

粘度：          40.0厘泊(25℃)

                13.7厘泊(30℃)

闪点：          182℃

(闭杯闪点测试器 Setaflash)

自燃温度：      218℃

蒸气压：        0.09mmHg(31℃)

沸点：          310℃(50mmHg)

水中溶解度：    10mg/l

水在CYANEX

923萃取剂中的溶解度：    8W/O

本说明书和权利要求书中采用的“主要由混合的三烷基氧膦组成的溶剂”一词是指具有如上所述的特征的材料及其等同物。

根据本发明，提供了一种从水溶液中回收具有1-10个碳原子的羧酸、特别是从含有甲酸和乙酸的混合物中回收乙酸和甲酸的方法，该方法包括在接触步骤中将所述水溶液与主要由混合的三烷基氧膦组成的溶剂液-液萃取流进行逆流接触，从而将酸从水溶液转移到所述溶剂中。这种萃取产生了一个酸浓度相对较低的残余液和一个酸浓度相对较高的溶剂，尽管富含酸的溶剂还含有一些水。在脱水步骤中通过加热脱水将水从富溶剂中分离出来，由此产生一个水流和一个脱水的富溶剂流。在汽提步骤中通过加热将酸从脱水的富溶剂流中汽提出来，从而产生一个主要由混合的三烷基氧膦组成的循环溶剂，其可循环返回到上述液-液萃取流，以及一个酸液流。当酸液流中含有多于一种酸时，其可在分离步骤中通过蒸馏分成各个酸组分。

优选地，主要由混合的三烷基氧膦组成的循环溶剂循环返回到所述的接触步骤，由富溶剂脱水而得到的水流循环回到进入的水溶液中。