阅读说明：本技术 一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法 (Method for separating ethyl ester toluene organic waste liquid containing small amount of water ) 是由 赖耀明 于 2020-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法,属于有机溶剂废液分离技术领域。上述分离方法包括：首先,将含有少量水的甲苯乙酯有机废液泵入脱水塔中,加热,保证脱水塔内液体不断气化,水分和少量有机物蒸出,经过冷凝分相后,水相分离至系统外；然后,由于乙酯和甲苯沸点差别较大,通过精馏的方法首先分离出沸点较低的乙酯,然后再对甲苯进行提纯即可。本发明首先采用共沸精馏的方式,利用甲苯作为夹带剂形成三元共沸体系,在塔顶将水直接分离出来,破除了甲苯-水和乙酯-水共沸的影响,实现三者的分离。(The invention relates to a method for separating ethyl ester toluene organic waste liquid containing a small amount of water, and belongs to the technical field of organic solvent waste liquid separation. The separation method comprises the following steps: firstly, pumping the organic waste liquor containing a small amount of water into a dehydration tower, heating to ensure that the liquid in the dehydration tower is continuously gasified, evaporating water and a small amount of organic matters, and separating a water phase to the outside of a system after condensation and phase separation; then, because the difference between the boiling points of the ethyl ester and the toluene is large, the ethyl ester with the lower boiling point is firstly separated by a rectification method, and then the toluene is purified. The invention firstly adopts an azeotropic rectification mode, and utilizes toluene as entrainer to form a ternary azeotropic system, and water is directly separated out at the tower top, thereby breaking the influence of toluene-water and ethyl ester-water azeotropy and realizing the separation of the toluene-water and the ethyl ester-water.)

一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法

技术领域

本发明涉及含水的有机废液分离技术领域，具体提供一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法。

背景技术

随着国家经济的快速发展，公众对资源浪费和环境污染的关注度越来越高。资源的不合理利用是环境污染的主要成因。消除污染，应从资源的合理利用和节约减排入手，其中，化工残液的资源化和可再生利用是其主要内容。理想的资源综合利用，是将资源尽可能的吃干榨净。然而，受国内技术处理条件的制约，多数情况下，资源中的主要成分被利用，使用过后或不易处理的部分均作为废物予以抛弃，形成了很大的浪费和污染。因此，资源综合利用的主要形式表现为残液资源有效成分的分离提取和纯化再生。

甲苯和乙酯均是广泛使用于化工、制药、染料以及其他领域的重要有机溶剂。甲苯属于芳香烃的有机化合物，在常温下呈液体状，其沸点为110.8℃，密度为0.866g/cm³，难溶于水。乙酯即乙酸乙酯，无色透明液体，易挥发，沸点为77℃，密度为0.902g/cm³，微溶于水。

工业生产过程中，有机废液中多数含有水分，而常压下，甲苯与水形成二元共沸物，乙酯与水也可形成二元共沸物，水能够同时与甲苯和乙酯形成共沸物，分离困难。

现有技术中，一方面，由于常压下甲苯、乙酯和水彼此的相对挥发度相差不大，用常规的普通精馏难以提纯，且塔板多、回流比大、能耗大、效率低，只适合甲苯和乙酯产品的粗提纯；另一方面，以酮类物质为萃取剂经过两次萃取精馏从含甲苯、乙酯和乙醇等混合溶剂中分离出甲苯，进一步以醇类物质为萃取剂将乙酯和乙醇的混合物进行分离；但是采用两种萃取剂，工艺繁琐，耗时长，且容易引入杂质而影响产品纯度，另外萃取精馏塔的能耗也较高，经济性差。

共沸精馏是指在两组分恒沸液或挥发度相近的物系中加入第三组分——即共沸剂或夹带剂，以改善待分离组分间的汽、液平衡关系，该组分能与原料液中的一个或者几个组分形成一种最低共沸物，使精馏分离成为“共沸物－纯组分”的分离，且因为具有较大的相对挥发度，从而使分离所需的塔板数和回流比降低，能耗也相应较普通精馏低。但是对于甲苯乙酯水体系来说，水同时与甲苯和乙酯形成共沸物，分离困难。

发明内容

为解决现有技术中乙酯、甲苯、水无法通过普通精馏进行分离，传统的萃取精馏需要加入萃取剂，设备尺寸和能耗增加，也容易造成溶剂污染等问题；本发明提供一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法。本发明利用共沸精馏原理，选择最合适的共沸剂形成最低共沸物，采用原物料自身含有的甲苯为夹带剂形成三元共沸体系，通过自夹带非均相共沸精馏流程，在塔顶直接把水分离出来，破除了甲苯-水和乙酯-水二元共沸物的影响，为后续甲苯-乙酯的分离创造了条件。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法，包括：

步骤1：将含有少量水的乙酯甲苯有机废液泵入脱水塔中，通过加热，使脱水塔内液体不断气化，水分和少量有机物蒸出，经过管路至脱水塔外部换热器释放蒸汽潜热对进料有机废液进行预热，然后经冷凝器冷凝后落入凝液缓冲罐中分相，水相通过罐底凸出的分水包分离至系统外；有机溶剂浮于分水包上层，通过管路回流至脱水塔进行气液交换。通过调整塔底有机废液气化率(气化率越大，分离出的水分越多)，实现对分水包内水分采出量的控制。通过脱水塔内置的水分检测仪，在线检测塔底液体中水分含量降低至1000ppm以下时，保持操作条件稳定，进行下一步骤；其中，所述脱水塔塔底液体温度为80-86℃；塔顶温度为70-75℃；

步骤2：将脱水塔塔底液体泵入甲苯-乙酯分离塔中，通过加热使塔底液体不断气化，低沸点的乙酯气化后携带少量甲苯蒸汽到达甲苯-乙酯分离塔塔顶，通过甲苯-乙酯分离塔外部冷凝器冷凝后全部回流回塔内，直至实现塔内气液平衡；操作过程中，回流比越大，产品纯度越高，按照回流比3-6进行调整，直到乙酯满足采出纯度要求为止。按照设定好的回流比，稳定采出乙酯产品；其中，所述甲苯-乙酯分离塔塔底液体温度为110-115℃；塔顶温度为75-77℃；

步骤3：将甲苯-乙酯分离塔塔釜剩余液体泵至甲苯提纯塔中，加热使塔内液体不断气化，甲苯气化携带少量杂质蒸汽到达甲苯提纯塔塔顶，通过甲苯提纯塔顶部冷凝器冷凝后全部回流回塔内，直至实现甲苯提纯塔内气液平衡；然后按照回流比3-7，调整甲苯纯度满足要求为止，按照设定的回流比，稳定采出甲苯产品；其中，所述甲苯提纯塔塔底液体温度为130-135℃；塔顶温度为110-112℃；

所述步骤1有机废液中，水含量为0.2-15wt％，甲苯含量为45-55％，乙酯含量为35-47％，其它为重组分杂质；通过对塔底积存的釜液，塔顶落下的凝液和进料液进行蒸发，所述塔底有机废液气化率(即脱水塔塔顶蒸发量与进料量重量比)为1.5-2.5。塔顶蒸发量是塔顶回流量和切出量的总和。

进一步的，上述分离过程在乙酯甲苯水分离系统中进行，该系统包括顺次连通的进料泵、脱水塔、甲苯-乙酯分离塔和甲苯提纯塔，有机废液经所述进料泵依次流经所述脱水塔和甲苯-乙酯分离塔和甲苯提纯塔。

进一步的，所述脱水塔的底部设置有第一加热器，塔底有机废液通过泵在第一加热器内循环流动获得热量使其部分气化进入脱水塔内；所述脱水塔的顶部依次连通进料预热器、第一冷凝器和第一凝液缓冲罐，所述第一凝液缓冲罐的底部一侧设置有向下凸出的分水包，所述分水包的底部连通水分回收管路装置，水分回收管路装置上设置有调节阀，根据分水包水位高度进行开度调节；第一凝液缓冲罐底部另一侧设置第一回流管路与所述脱水塔的顶部连通，第一回流管路上设置流量调节阀，根据第一凝液缓冲罐罐体液位高度进行开度调节，所述脱水塔的底部管路连通所述甲苯-乙酯分离塔，有机废液由所述脱水塔底部泵入所述甲苯-乙酯分离塔中。

进一步的，所述甲苯-乙酯分离塔的底部设置有第二加热器，塔底混合有机废液通过泵在第二加热器内循环流动获得热量使其部分气化进入甲苯-乙酯分离塔内，顶部依次连通第二冷凝器和第二凝液缓冲罐，所述第二凝液缓冲罐的底部设置第一三通管路，其中，一侧为第二回流管路，与所述甲苯-乙酯分离塔的顶部连通，用于回流含有少量甲苯的乙酯，第二回流管路上设置流量调节阀；另一侧通过乙酯回收管路连通乙酯回收装置，乙酯回收管路设置乙酯回收调节阀。通过所述第二凝液缓冲罐液位控制第二回流管路上流量调节阀和乙酯回收调节阀的开度，并通过串级控制测定回流管路流量反馈给乙酯回收调节阀开度信号，设定相应的回流比。

进一步的，所述甲苯-乙酯分离塔的底部连通甲苯提纯塔，塔底混合有机废液泵入所述甲苯提纯塔中，所述甲苯提纯塔底部设置有第三加热器，塔底有机废液通过泵在第三加热器内循环流动获得热量使其部分气化进入甲苯提纯塔内。顶部依次连通第三冷凝器和第三凝液缓冲罐，所述第三凝液缓冲罐的底部设置第二三通管路。其中，一侧为第三回流管路，与所述甲苯提纯塔的顶部连通，用于回流第三缓冲罐内冷凝的甲苯，使其在甲苯提纯塔内与上升蒸汽实现气液交换，第三回流管路设置流量调节阀；另一侧通过甲苯回收管路连通甲苯回收装置，甲苯回收管路设置调节阀。通过所述第三凝液缓冲罐液位控制第三回流管路上调节阀和甲苯回收调节阀开度，并通过串级控制测定回流管路流量反馈给甲苯回收调节阀开度信号，设定相应的回流比。

优选的，所述进料泵与脱水塔之间还设置有液位控制器，用于调控有机废液进料。

进一步的，所述分水包底部还连接有水分测量控制器；所述第二凝液缓冲罐底部连通第一纯度检测装置；所述第三凝液缓冲罐底部连通第二纯度检测装置；所述脱水塔、甲苯-乙酯分离塔、甲苯提纯塔内部均设置有温度监测器。

进一步的，所述脱水塔底部连通第一提升泵，通过设计在脱水塔塔底的液位计测定脱水塔塔底液位，可以根据液位反馈调节第一提升泵出口管路的调节阀开度，将有机废液泵入甲苯-乙酯分离塔中，同时保证脱水塔塔底液位稳定；所述甲苯-乙酯分离塔底部连通第二提升泵，通过设计在甲苯-乙酯分离塔塔底的液位计测定甲苯-乙酯分离塔塔底液位，可以根据液位反馈调节第二提升泵出口管路的调节阀开度，将有机废液泵入甲苯提纯塔中，同时保证甲苯-乙酯分离塔塔底液位稳定；所述甲苯提纯塔底部连通釜液外排泵，通过设计在甲苯提纯塔塔底的液位计测定甲苯提纯塔塔底液位，可以根据液位反馈调节釜液外排泵管路上的调节阀开度，保证甲苯提纯塔塔底液位稳定，同时将杂质排出体系。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过共沸精馏和不同有机溶剂与水的亲疏特性将原料有机废液中的水分先脱水分离出来，破坏甲苯-水、乙酯-水的共沸，然后再通过沸点差异分离高纯度的乙酯和甲苯，从而达到混合液中有机物的提纯分离的目的。本发明不使用额外萃取剂等外加物，物理提纯，成本低，产品纯度高，设备工艺清晰简单。

本发明使用三塔精馏，首先在第一个脱水塔塔顶馏出三元共沸物中的共沸组成-水，再通过第二个甲苯-乙酯分离塔塔顶馏出乙酯，最后通过第三个甲苯提纯塔塔顶馏出甲苯，共沸成分易于回收，可作为产品再次使用，能耗最为经济。本发明既可适用于连续性生产，也可适用于间歇性生产，操作弹性大。设备紧凑，占地空间小，便于平立面布置。

附图说明

图1为本发明实施例1乙酯甲苯水分离系统示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种含少量的乙酯甲苯有机废液分离方法，通过相应系统实现乙酯甲苯水的分离，具体实施例如下。

实施例1

一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离系统，见图1，包括顺次连通的进料泵1、脱水塔8、甲苯-乙酯分离塔11和甲苯提纯塔20，有机废液经进料泵1依次流经脱水塔8、甲苯-乙酯分离塔11和甲苯提纯塔20；

脱水塔8的底部设置有第一加热器9，塔底混合有机废液通过泵在第一加热器9内循环流动获得热量使其部分气化进入脱水塔8内；脱水塔8的顶部依次连通进料预热器3、第一冷凝器7和第一凝液缓冲罐4，第一凝液缓冲罐4的底部一侧设置有凸出的分水包5，分水包5的底部连通水分回收管路装置，其中，水分回收管路装置为管路连通的水分回收罐(未示出)，管路上设置有调节阀6，根据分水包5水位高度进行开度调节；第一凝液缓冲罐4底部另一侧设置第一回流管路23与脱水塔8的顶部连通，第一回流管路23上也设置有流量调节阀(未示出)，可根据罐体液位高度进行开度调节，脱水塔8的底部管路连通甲苯-乙酯分离塔11，有机废液由脱水塔8底部泵入甲苯-乙酯分离塔11中。

甲苯-乙酯分离塔11的底部设置有第二加热器15，塔底混合有机废液通过泵在第二加热器15内循环流动获得热量使其部分气化进入甲苯-乙酯分离塔11内，顶部依次连通第二冷凝器12和第二凝液缓冲罐13，第二凝液缓冲罐13的底部设置第一三通管路14，其中，一侧为第二回流管路24，与甲苯-乙酯分离塔11的顶部连通，用于回流含有少量甲苯的乙酯，第二回流管路24上设置流量调节阀；另一侧通过乙酯回收管路连通乙酯回收装置(未示出)，乙酯回收管路设置乙酯回收调节阀(未示出)。通过第二凝液缓冲罐13液位控制第二回流管路24上流量调节阀和乙酯回收调节阀开度，并通过串级控制测定回流管路流量反馈给乙酯回收调节阀开度信号，设定相应的回流比。

甲苯-乙酯分离塔11的底部连通甲苯提纯塔20，塔底混合有机废液泵入甲苯提纯塔20中，甲苯提纯塔20底部设置有第三加热器21，塔底混合有机废液通过泵在第三加热器21内循环流动获得热量使其部分气化进入甲苯提纯塔20内。顶部依次连通第三冷凝器17和第三凝液缓冲罐18，第三凝液缓冲罐18的底部设置第二三通管路19。其中，一侧为第三回流管路25，与甲苯提纯塔20的顶部连通，用于回流第三缓冲罐18内冷凝的甲苯，使其在甲苯提纯塔20内与上升蒸汽实现气液交换，第三回流管路25设置流量调节阀；另一侧通过甲苯回收管路连通甲苯回收装置(未示出)，甲苯回收管路设置调节阀。通过第三凝液缓冲罐18液位控制第三回流管路上调节阀和甲苯回收调节阀开度，并通过串级控制测定回流管路流量反馈给甲苯回收调节阀开度信号，设定相应的回流比。

本发明使用三塔精馏，首先在第一个脱水塔塔顶馏出三元共沸物中的共沸组成-水，再通过第二个甲苯-乙酯分离塔塔顶馏出乙酯，最后通过第三个甲苯提纯塔塔顶馏出甲苯，有机溶剂各组分均得到有效回收，能耗利用最经济。本发明既可适用于连续性生产，也可适用于间歇性生产，操作弹性大。设备紧凑，占地空间小，便于平立面布置。

优选的，进料泵1与脱水塔8之间还设置有液位控制器2，用于调控有机废液进料。

进一步的，分水包5底部还连接有水分测量控制器，用于计量水分切出量；第二凝液缓冲罐13底部连通第一纯度检测装置，用于检测乙酯纯度；第三凝液缓冲罐18底部连通第二纯度检测装置，用于检测甲苯纯度；，符合条件后可进行回收。脱水塔8、甲苯-乙酯分离塔11、甲苯提纯塔20内部均设置有温度监测器，用于调控体系内部温度。

进一步的，脱水塔8底部连通第一提升泵10，通过测定脱水塔8塔底液位反馈调节第一提升泵10出口管路的调节阀开度，将有机废液泵入甲苯-乙酯分离塔11中，同时保证脱水塔8塔底液位稳定；甲苯-乙酯分离塔11底部连通第二提升泵12，通过测定甲苯-乙酯分离塔11塔底液位反馈调节第二提升泵12出口管路的调节阀开度，将有机废液泵入甲苯提纯塔20中，同时保证甲苯-乙酯分离塔11塔底液位稳定；甲苯提纯塔20底部连通釜液外排泵22，通过测定甲苯提纯塔20塔底液位反馈调节釜液外排泵22管路上的调节阀开度，保证甲苯提纯塔20塔底液位稳定，同时将杂质排出体系。

本发明将含水量0.2-15％的甲苯乙酯水混合液通过进料泵泵入换热器经预热升温后进入脱水塔，脱水塔底部通过第一加热器进行加热，控制脱水塔内的温度使液体气化；乙酯-水的共沸物组成为甲苯％：水％＝87.9：12.1，沸点为70.99℃，甲苯-水的共沸物组成为甲苯％：水％＝78.8：21.2，沸点为70.29℃，通过塔底加热，甲苯-水的共沸物先达到沸点，并挟带少量乙酯-水形成混合蒸汽到达塔顶，先后通过换热器释放蒸汽潜热加热进料混合液，再经第一冷凝器使混合蒸汽彻底液化到达第一凝液缓冲罐，第一凝液缓冲罐底部设置向下凸起的分水包，由于乙酯、甲苯的有机混溶性和共沸夹带水分在有机废液中的疏水差异，出现有机废液-水的分层，因水比重大，水进入分水包，有机废液(乙酯、甲苯或其他微量有机杂质)漂浮在上层。分水包中的水分通过产量测试直接切出，上层的其它物质重新进入脱水塔进行气液交换，通过流量控制，控制脱水塔塔顶蒸发量/进料量约为1.5-2.5。随着水包中的水持续切除，塔底的乙酯-甲苯混合物中含水率可逐渐降到1000ppm以下。从而破除了乙酯-水、甲苯-水的共沸生成条件，为后续乙酯/甲苯的提纯创造了条件。

然后，将脱水塔底部含有少量水的乙酯-甲苯混合物通过第一提升泵进入甲苯-乙酯分离塔，甲苯-乙酯分离塔底部设置有第二加热器，乙酯的沸点温度为77℃，甲苯的沸点温度为110.8℃，通过温度控制，控制甲苯-乙酯分离塔的温度为77-110℃，乙酯气化携带少量甲苯蒸汽到达甲苯-乙酯分离塔塔顶，通过第二冷凝器，进入第二凝液缓冲罐，全部回流回塔内，使液体对上升蒸汽中的高沸点甲苯进行拖曳下拉，蒸汽挟带回流液体中少量低沸点轻组分继续上升，逐步实现气液平衡。第二凝液缓冲罐底部设置三通管路，气液平衡稳定后，一部分乙酯切出成为产品，另一部分乙酯重新导入甲苯-乙酯分离塔做气液交换以保证乙酯的纯度。甲苯-乙酯分离塔回流比控制为3-6，回流比＝回塔流量/产品采出量，回流比越高，产品纯度越高，当回流比R超过6时，纯度趋于稳定，加热器能耗增大，系统经济性变差。

最后，甲苯-乙酯分离塔底部含少量高沸点有机杂质的甲苯液体通过第二提升泵泵入甲苯提纯塔，甲苯提纯塔底部通过第三加热器进行加热，甲苯提纯塔控制在110-132℃，加热后，甲苯蒸汽挟带少量高沸点有机杂质到达塔顶，通过第三冷凝器进入第三凝液缓冲罐，第三凝液缓冲罐内液体全部回流回塔内，使液体对上升蒸汽中的高沸点有机杂质进行拖曳下拉，蒸汽挟带回流液体中少量低沸点甲苯组分继续上升，逐步实现气液平衡。泠凝器凝液缓冲罐底部设置三通管路，一部分凝液切出成为甲苯产品，另一部分凝液通过管路重新进入甲苯提纯塔进行气液交换，塔底液体主要为高沸点有机杂质，通过釜液外排泵泵出。甲苯提纯塔回流比控制为3-7。

实施例2

利用实施例1的含少量水的乙酯甲苯有机废液分离系统，本发明提供一种含少量水的乙酯甲苯有机废液分离方法，其中，有机废液中，水含量为2wt％，甲苯含量为53.4％，乙酯含量为44％，重组分杂质0.6％；具体包括：

步骤1：将甲苯乙酯水有机废液泵入脱水塔中，进塔量为1200kg/h，然后加热，保证塔顶温度为72℃，塔底液体温度为84℃，脱水塔塔顶蒸发量与进料量重量比为1.5-2.5；使脱水塔内液体不断气化，水分和少量有机物蒸出，经过管路至脱水塔外部换热器释放蒸汽潜热对有机废液进行预热，然后经冷凝器冷凝，然后在第一凝液缓冲罐进行分相，由于密度差别较大，水分进入分水包，有机溶剂浮于上层，将水分排出系统，塔顶水出料量大于25.5kg/h，有机相回流循环使用，回流量为2457.4kg/h，通过脱水塔内置的水分检测仪，在线检测塔底液体中水分含量降低至1000ppm以下时，保持操作条件稳定，进行下一步骤；所述脱水塔塔顶蒸发量与进料量重量比为2；

步骤2：将脱水塔塔底液体泵入甲苯-乙酯分离塔中，进塔量为1174.5kg/h，加热，控制甲苯-乙酯分离塔塔顶温度为77℃，塔底液体温度为111℃，回流比为4，乙酯气化携带少量甲苯蒸汽到达甲苯-乙酯分离塔塔顶，经过管路至甲苯-乙酯分离塔外部经冷凝器冷凝后全部回流回塔内，直至实现气液平衡；然后按照回流比4，直到在凝液缓冲罐中的乙酯纯度为99.5％以上，分离乙酯，塔顶出料量为525.5kg/h；

步骤3：将甲苯-乙酯分离塔塔底液体泵至甲苯提纯塔中，进塔量为649kg/h，加热，控制甲苯提纯塔塔顶温度为110℃，塔底液体温度为132℃，回流比为4，甲苯气化携带少量杂质蒸汽到达甲苯提纯塔塔顶，经过管路至甲苯提纯塔外部经冷凝器冷凝，后全部回流回塔内，直至实现气液平衡；然后按照回流比4，直到在凝液缓冲罐中的甲苯纯度为99.5％以上，分离甲苯，塔顶出料量为641kg/h。并将塔底液体内的杂质以8kg/h出料。

本申请发明人调整有机废液中的各物质含量，水含量为0.2-15wt％，甲苯含量为45-55％，乙酯含量为35-47％，余量为重组分杂质，利用本发明的系统和方法均能得到纯度均大于99.5％的乙酯和甲苯产品。

综上可知，本发明采用自夹带共沸精馏流程，破除甲苯-水和乙酯-水的二元共沸，系统设备紧凑，占地空间小，便于平立面布置。与萃取精馏相比，不引入其他杂质，大大保证了最终产品的纯度

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。