阅读说明：本技术 一种回收废亚克力制备mma单体的方法及系统 (Method and system for preparing MMA (methyl methacrylate) monomer by recycling waste acrylic ) 是由 吴相廉 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种回收废亚克力制备MMA单体的方法及系统,属于有机玻璃废料再利用技术领域。所述方法包括回收亚克力经粉碎、裂解、冷凝和蒸馏得到MMA单体；所述蒸馏工序为：经冷凝得到的MMA粗品在不带填料的粗馏塔中粗馏2-4小时,馏分再送至中间储罐中静置2-5小时并去除水层,最后于填装有填料的精馏塔中精馏8-12小时,所述粗馏塔的高度为8-10米,所述精馏塔的高度为15-20米,粗馏温度为40-70℃,精馏温度为60-65℃。可得到纯度95-97%的MMA单体,以单体制备的亚克力白度高；同时,以20立方的精馏釜为例,可得到18.3立方馏分,提升了生产效率(粗馏与精馏可同时进行)。(The invention discloses a method and a system for preparing MMA monomers by recycling waste acrylic, and belongs to the technical field of organic glass waste recycling. The method comprises the steps of recovering acrylic acid, crushing, cracking, condensing and distilling to obtain an MMA monomer; the distillation process comprises the following steps: crude MMA obtained by condensation is subjected to crude distillation for 2-4 hours in a crude distillation tower without filler, the distillate is sent to an intermediate storage tank again to be kept stand for 2-5 hours and a water layer is removed, and finally the crude MMA is subjected to rectification for 8-12 hours in a rectification tower filled with filler, wherein the height of the crude distillation tower is 8-10 meters, the height of the rectification tower is 15-20 meters, the crude distillation temperature is 40-70 ℃, and the rectification temperature is 60-65 ℃. The MMA monomer with the purity of 95-97 percent can be obtained, and the whiteness of the acrylic prepared by the monomer is high; meanwhile, taking a 20 cubic rectifying still as an example, 18.3 cubic fractions can be obtained, and the production efficiency is improved (the rough distillation and the rectification can be carried out simultaneously).)

一种回收废亚克力制备MMA单体的方法及系统

技术领域

本发明属于有机玻璃废料再利用技术领域，特别涉及一种回收废亚克力制备MMA单体的方法及系统。

背景技术

亚克力轻美而坚韧、易于清洁、加工容易、具有美丽色彩、表面硬度和光泽较高、耐化学腐蚀性良好、高度透明、表面耐磨性能与铝材接近物理性能稳定，被称为“塑料皇后”，被广泛应用于建筑、化工、工业、广告等。

亚克力板也就是聚甲基丙烯酸甲酯板材，是由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。现有的亚克力板中有一种叫回料再生板，是利用回收的亚克力边角料，经过热降解后得到再生甲基丙烯酸甲酯单体，再由化学聚合反应之后得来。这种生产方法投入成本较低，利于环保。

如申请号为CN201910328678.5的专利公开了一种亚克力裂解回收装置的工艺流程，包括以下流程：

(1)放料：将废旧的亚克力放入料斗中，废旧的亚克力沿着料斗进入进料滚龙上。

(2)运料：启动第二电机，第二电机带动进料滚龙转动，而废旧亚克力原料由于进料滚龙的转动，沿着进料滚龙的外螺纹向前移动。

(3)滚轮翻转：经过降温套防止物料在未进入滚炉内就融化，第一电机启动，带动链条转动，带动链轮转动，从而转动左侧滚轴来带动滚炉转动，而左侧滚轴外设有转轮和辅助转轮辅助转动。

(4)出烟冷凝：物料在通过滚炉后被裂解为PMMA气体和焦炭位于右侧滚轴，PMMA气体通过出烟管导入到冷凝装置中冷凝。

如申请号为CN201811558448 .X的专利公开了一种连续裂解亚克力制备MMA单体的方法，包括：

(1)将亚克力破碎至粒径＜20mm，得到颗粒料。

(2)将所述颗粒料经加料口加入第一加热管，并通过螺杆输送至第二加热管，在输送过程中通过加热装置不断加热，使所述第一加热管出口处颗粒料温度为200-300℃；在输送过程中通过第一出气管排出颗粒料中混杂的空气。

(3)通过第二加热管的加热装置维持第二加热管内温度为500-600℃，并采用螺杆输送步骤(2)得到的颗粒料，在输送过程中所述颗粒料不断热解，通过连接在第二加热管不同位置的第二出气管收集裂解得到的MMA单体蒸汽；未热解颗粒料通过螺杆输送至竖直透气管。

(4)所述未热解颗粒料通过所述竖直透气管进入第三加热管，维持第三加热管管内温度为400-500℃，采用螺杆输送，以使所述未热解颗粒料不断热解；通过设置于第三加热管不同位置的第三出气管收集裂解得到的MMA单体蒸汽。

(5)将步骤(3)与步骤(4)收集得到的MMA单体蒸汽汇集到出气汇集管，所述第二出气管与第三出气管连入出气汇集管；通过与出气汇集管相连的水冷分管进行一次冷凝，并通过液氮冷却机构进行二次冷凝后得到MMA单体成品。

现有技术中，通常以回收废亚克力制备MMA单体的方法包括粉碎、裂解、冷凝和蒸馏等工序，蒸馏通常采用精馏塔在60-65℃条件下进行精馏。申请人在采用现有技术回收MMA单体时，发现如下两个问题：

(1)现有技术精馏得到的MMA单体的纯度为93-94%，制备的亚克力产品的颜色偏黄。

(2)生产效率低，以20立方的精馏釜为例，仅能得到14立方馏分。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种回收废亚克力制备MMA单体的方法及系统，可得到纯度95-97%的MMA单体，以单体制备的亚克力白度高；同时，以20立方的精馏釜为例，可得到18.3立方馏分，提升了生产效率（粗馏与精馏可同时进行）。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种回收废亚克力制备MMA单体的方法，该方法包括回收亚克力经粉碎、裂解、冷凝和蒸馏得到MMA单体；所述蒸馏工序为：经冷凝得到的MMA粗品在不带填料的粗馏塔中粗馏2-4小时，馏分再送至中间储罐中静置2-5小时并去除水层，最后于填装有填料的精馏塔中精馏8-12小时，所述粗馏塔的高度为8-10米，所述精馏塔的高度为15-20米，粗馏温度为40-70℃，精馏温度为60-65℃。

进一步地，本发明实施例中的粗馏塔设于粗馏釜上，所述粗馏釜的容积为5-7立方；所述精馏塔设于精馏釜上，所述精馏釜的容积为15-20立方。

其中，本发明实施例中的冷凝工序为：裂解气经一次列管冷凝器1进行一次冷凝后采用沉淀箱2分离不溶杂质，再经二次列管冷凝器3进行二次冷凝和夹套冷凝器进行三次冷凝得到MMA粗品，所述不溶杂质经管道过滤器4过滤后也得到MMA粗品。

优选地，本发明实施例中的冷凝工序还包括：存储MMA粗品的储料罐的排气经其上竖向设置的立式冷凝器输出至真空罐，所述真空罐分两路输出至水箱，停电时输出至具有罗茨风机的一路，反之则输出至具有水环真空泵的一路，两路均通入水箱的液体中，由水箱输出的气体依次经一次油水分离器、换热冷凝器和二次油水分离器后至裂解炉作为燃料；所述罗茨风机由发电机供电；所述换热冷凝器位于冷冻温度为10℃及以下的冷库中，其以冷库作为换热介质，其输出的冷凝液也为MMA粗品；所述水箱为水环真空泵供水，其为密闭箱体结构，其内下部为液体，其内上部为气体，其内的液体按预定要求更换。

进一步地，本发明实施例中的粗馏塔的粗馏残液送裂解工序，所述精馏塔的精馏残液送粗馏塔进行粗馏。

其中，本发明实施例中的精馏塔的填料为不锈钢填料或陶瓷填料，精馏时的回流比为1:1-1:4。

另一方面，本发明实施例提供了一种回收废亚克力制备MMA单体的系统，该系统包括裂解炉、冷凝装置、储料罐、粗馏装置和精馏装置，所述裂解炉、冷凝装置和储料罐通过管路依次连接；所述精馏装置包括填装有填料的精馏塔、精馏冷凝器、精馏气水分离器、精馏缓冲罐、成品冷凝器和成品储罐，所述精馏塔的底部设有精馏釜，所述精馏塔、精馏冷凝器、精馏气水分离器和精馏缓冲罐通过管路依次连接，所述精馏缓冲罐分两路输出，一路通过管路输出至精馏塔的回流口，另一路通过管路输出至成品冷凝器的进口；所述成品冷凝器的出口通过管路与成品储罐连接；所述粗馏装置包括通过管路依次连接的不带填料的粗馏塔、粗馏冷凝器、粗馏气水分离器、粗馏缓冲罐和中间储罐，所述粗馏塔的底部设有粗馏釜，所述储料罐通过管路与粗馏釜连接，所述中间储罐的油相出口通过管路与精馏釜连接。

其中，本发明实施例中的粗馏塔的高度为8-10米，所述精馏塔的高度为15-20米，所述粗馏釜的容积为5-7立方，所述精馏釜的容积为15-20立方，所述精馏塔的填料为不锈钢填料或陶瓷填料。

其中，本发明实施例中的冷凝装置包括管道过滤器4和通过管路依次连接的一次列管冷凝器1、沉淀箱2、二次列管冷凝器3与夹套冷凝器，所述沉淀箱2的沉降物出口通过带第一阀门6和管道过滤器4的管路与储料罐连接，所述一次列管冷凝器1的进口通过管路与裂解炉连接，所述夹套冷凝器的出口通过管路与储料罐连接。

优选地，本发明实施例中的储料罐为卧式储料罐；所述冷凝装置还包括立式冷凝器、真空罐、水环真空泵、为水环真空泵供水的水箱、一次油水分离器、二次油水分离器、冷库、罗茨风机、为罗茨风机供电的发电机和冷库内的换热冷凝器；所述水箱为密闭箱体结构，其内下部为液体，其内上部为气体；所述立式冷凝器沿竖直方向设于储料罐的排气口上且其顶端的出口通过管路与真空罐的进气口连接，所述真空罐的出气口分两路输出至水箱的液体中并通过阀门选通，一路上设有水环真空泵，另一路上设有罗茨风机；所述水箱上部的出气口、一次油水分离器、换热冷凝器、二次油水分离器和裂解炉的燃烧室通过管路依次连接，所述换热冷凝器以冷库作为换热介质且其底部设有冷凝液出口。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种回收废亚克力制备MMA单体的方法及系统，可得到纯度95-97%的MMA单体，以单体制备的亚克力白度高；同时，以20立方的精馏釜为例，可得到18.3立方馏分，提升了生产效率（粗馏与精馏可同时进行）。

附图说明

图1是本发明实施例提供的回收废亚克力制备MMA单体的系统的原理框图；

图2是本发明实施例提中的冷凝装置的结构示意图；

图3是沉淀箱和管道过滤器组合的结构示意图。

图中：1一次列管冷凝器、2沉淀箱、3二次列管冷凝器、4管道过滤器、5排污管、6第一阀门、7三通管、8排污阀、9第二阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，实施例1提供了一种回收废亚克力制备MMA单体的系统，该系统包括裂解炉、冷凝装置、储料罐、粗馏装置和精馏装置等；其中，裂解炉将粉碎后的亚克力进行裂解，裂解温度为350℃左右；冷凝装置将裂解尾气进行冷凝得到MMA粗品；裂解炉、冷凝装置和储料罐通过管路依次连接。其中，精馏装置包括填装有填料的精馏塔、精馏冷凝器、精馏气水分离器、精馏缓冲罐、成品冷凝器和成品储罐等，精馏塔的底部设有精馏釜，精馏塔、精馏冷凝器、精馏气水分离器和精馏缓冲罐通过管路依次连接，精馏缓冲罐分两路输出（设有泵和阀门组，通过阀门组来控制回流比），一路通过管路输出至精馏塔的回流口作为回流，另一路通过管路输出至成品冷凝器的进口输出成品。成品冷凝器的出口通过管路与成品储罐连接。粗馏装置包括通过管路依次连接的不带填料的粗馏塔、粗馏冷凝器、粗馏气水分离器、粗馏缓冲罐和中间储罐（起中间存储的作用，还能分离器水）等，粗馏塔的底部设有粗馏釜，储料罐通过管路与粗馏釜连接，中间储罐的油相出口（其中的水为下层，排出，可先排出水，再输出油相）通过管路与精馏釜连接。其中，精馏冷凝器、精馏气水分离器、精馏缓冲罐、粗馏冷凝器、粗馏气水分离器和粗馏缓冲罐均为常规结构，粗馏气水分离器、精馏气水分离器、中间储罐和成品储罐等均通过管路与真空系统连接以排空。

其中，本发明实施例中的粗馏塔的高度为8-10米，精馏塔的高度为15-20米，粗馏釜的容积为5-7立方，精馏釜的容积为15-20立方，精馏塔的填料为不锈钢填料或陶瓷填料等（为精馏塔的常规填料）。

其中，参见图2和3，本发明实施例中的冷凝装置包括管道过滤器4和通过管路依次连接的一次列管冷凝器1、沉淀箱2、二次列管冷凝器3与夹套冷凝器等，沉淀箱2的沉降物出口（底部）通过带第一阀门6和管道过滤器4的管路与储料罐连接，一次列管冷凝器1的进口通过管路与裂解炉连接，夹套冷凝器的出口通过管路与储料罐连接。其中，本实施例中的一次列管冷凝器1、二次列管冷凝器3和夹套冷凝器均采用冷却水进行冷凝，最好逆流换热。进一步地，一次列管冷凝器1的管径（外径，后同，相应地液体通过截面较大）＞二次列管冷凝器3的管径，夹套冷凝器5的管径较小，其液体通过截面较小列管冷凝器7小，以适应裂解气的状态和流量变化。其中，本实施例中在一次冷却后，裂解气还是气水混合物时就将不溶杂质分离出来，不但具有更好的分离效果（温度高，液体黏性低，液体少，沉降速度快），还减少后续冷凝器结垢。更进一步地，一次列管冷凝器1距地面的高度（较裂解炉高）＞二次列管冷凝器3距地面的高度＞夹套冷凝器距地面的高度（较储料罐高）。具体地，一次列管冷凝器1、二次列管冷凝器3和夹套冷凝器均水平设置且并排设置。

其中，参见图3，本发明实施例中的沉淀箱2为矩形箱体式结构，其内设有隔板和/或挡板（为了增加停留时间和将固体杂质导向底部，为常规结构，本实施例中省略详细描述），其底部为锥型结构（上大下小，便于沉降物排出）。一次列管冷凝器1的出口和二次列管冷凝器3的进口分别通过管路与沉淀箱2上部的两个侧面（本实施例中为相邻且垂直的两个侧面）连接。锥型结构的底端为沉降物出口。沉淀箱2的沉降物出口上沿竖向方向设有排污管5（底端悬空），排污管5上设有第一阀门6且其下端设有三通管7（T形结构）。三通管7的进料口竖向设置且与排污管5的底端连接。三通管7的一个出料口竖向设置且其上设有排污阀8，其正下方设有废料接收桶（其上设有盖，接料时打开，位于地面上，可移动，体积较小一般5-20L即可）。三通管7的另一个出料口水平设置，其与管道过滤器4的进料口连接。管道过滤器4的出料口输送的管路上设有第二阀门9。

优选地，参见图2，本发明实施例中的储料罐为卧式储料罐,冷凝装置还包括立式冷凝器（沿竖直方向设于储料罐顶部的排气口上，可以为列管式（优选）或夹套式等冷凝器）、真空罐、水环真空泵、为水环真空泵供水的水箱（为水环真空泵配置的常规结构，提供循环水，在本实施例中还可以起防止倒吸的作用）、一次油水分离器（气水油分离，并防止倒吸回火）、二次油水分离器（气水油分离，并防止倒吸回火）、冷库（冷冻温度在-10℃及以下，停电后能保持较长时间低温）、罗茨风机、为罗茨风机供电的发电机（与罗茨风机电连接）和冷库内的换热冷凝器（冷库作为换热介质（如作为换热夹套），如不带换热夹套或换热夹套中不通入冷却水的立式盘管冷凝器，其底部设有冷凝水出口（可输出至一个小的储罐（存储加液封）再送至储料罐中））等。其中，水箱为密闭箱体结构，其内下部为液体，其内上部为气体，其最好采用耐腐蚀结构。立式冷凝器沿竖直方向设于储料罐的排气口上且其顶端的出口（用于排气，其进口用于进气和回流冷凝液）通过管路与真空罐的进气口连接，真空罐的出气口分两路输出至水箱的液体中（分别通过两根管道竖直向下穿过水箱顶部至液面下方）并通过阀门选通，一路上设有水环真空泵（正常时选通），另一路上设有罗茨风机（停电时选通，发电机工作）。水箱上部的出气口（液面上方）、一次油水分离器、换热冷凝器、二次油水分离器和裂解炉的燃烧室通过管路依次连接，换热冷凝器以冷库作为换热介质且其底部设有冷凝液出口（冷凝液送至储料罐）。

其中，真空罐、水箱和水环真空泵均设于地面上，罗茨风机和一次油水分离器较水箱高（防止倒吸，通过相应的支架）。水箱的下部通过管路与补水泵（用于补水）和废水储罐（用于排废，根据需要可以回收油相）连接用于定时或水质明显不行时更换循环水，通常4-12小时更换一次，其具体为矩形密闭箱体。具体地，罗茨风机的功率较水环真空泵的功率小很多，其仅用于输送未被冷凝的气体。其中，水环真空泵的功率为8-15kw，具体可以为10kw；罗茨风机的功率为1.0-2.5kw，具体可以为1.5kw。

进一步地，粗馏釜的残液出口通过管路与裂解炉连接，精馏釜的残液出口通过管路与粗馏釜连接。

其中，本实施例中的各结构之间的管路上根据需要设置泵、阀门和/或流量计等。其中，本实施例中的“第一”和“第二”仅起区分作用，无其他特殊意义。

实施例2

实施例2提供了一种回收废亚克力制备MMA单体的方法，采用实施例1公开的制备系统，该方法包括回收亚克力经粉碎、裂解、冷凝和蒸馏得到MMA单体。粉碎和裂解与现有技术完全相同，在冷凝过程中本实施例可去除不溶物。其中，蒸馏工序为：经冷凝得到的MMA粗品在不带填料的粗馏塔中粗馏2-4小时，馏分再送至中间储罐中静置2-5小时并去除水层，最后于填装有填料的精馏塔中精馏8-12小时，粗馏塔的高度为8-10米，精馏塔的高度为15-20米，粗馏温度为40-70℃（无需精确控制，易于操作），精馏温度为60-65℃。

进一步地，本发明实施例中的粗馏塔设于粗馏釜上，粗馏釜的容积为5-7立方；精馏塔设于精馏釜上，精馏釜的容积为15-20立方。在本实施例中，3次粗馏的馏分送至中间储罐进行静置分层，再送至精馏塔。精馏与粗馏同时进行，互不干扰。

其中，本发明实施例中的冷凝工序为：裂解气经一次列管冷凝器1进行一次冷凝后采用沉淀箱2分离不溶杂质，再经二次列管冷凝器3进行二次冷凝和夹套冷凝器进行三次冷凝得到MMA粗品，不溶杂质经管道过滤器4过滤后也得到MMA粗品。

优选地，本发明实施例中的冷凝工序还包括：存储MMA粗品的储料罐的排气经其上竖向设置的立式冷凝器输出至真空罐，真空罐分两路输出至水箱，停电时输出至具有罗茨风机的一路，反之则输出至具有水环真空泵的一路，两路均通入水箱的液体中，由水箱输出的气体依次经一次油水分离器、换热冷凝器和二次油水分离器后至裂解炉作为燃料（燃烧室）。罗茨风机由发电机供电。换热冷凝器位于冷冻温度为10℃及以下的冷库中，其以冷库作为换热介质，其输出的冷凝液也为MMA粗品。其中，水箱为水环真空泵供水，其为密闭箱体结构，其内下部为液体，其内上部为气体，其内的液体按预定要求（预定时间或水质不符合要求时）更换。

进一步地，本发明实施例中的粗馏塔的粗馏残液送裂解工序，精馏塔的精馏残液送粗馏塔进行粗馏。

其中，本发明实施例中的精馏塔的填料为不锈钢填料或陶瓷填料等，精馏时的回流比为1:1-1:4。

本技术与现有技术制得的MMA单体的对比如表1所示(以精馏釜的容积20立方计)：

表1

	现有技术	本技术
			单体纯度	93-94%	95-97%
精馏馏分	13.7-14.2立方	18.0-18.5立方
			制得的亚克力	偏黄	白

粗馏时，蒸馏残液为1立方左右（以粗馏釜的容积6立方计），可送至裂解炉进行裂解（基本无水分）；以24立方MMA粗品计，本技术可得到18.0-18.5立方左右的MMA单体，而现有技术可得到16.45-17.0立方左右的MMA单体，即本专利还具有更高的得率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。