阅读说明：本技术 带有侧线采出的热集成萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺 (Energy-saving process for separating ethyl acetate-ethanol by heat integration extraction rectification with side extraction ) 是由 申威峰 石涛 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带有侧线采出的热集成萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺,属于化工行业的分离提纯领域。该过程中待分离的乙酸乙酯和乙醇共沸混合物从17～27块塔板进入侧线萃取精馏塔,二甲基亚砜作为萃取剂从第3～5块板进入侧线萃取精馏塔,乙酸乙酯产品由塔顶采出,塔底采出部分萃取剂,同时从侧线萃取精馏塔的第28～35块板采出部分物流进入溶剂回收精馏塔。该溶剂回收精馏塔的塔顶采出乙醇,塔底采出的萃取剂循环至进料换热器,并将新鲜进料的温度提高至72℃。而循环萃取剂经冷却器降温后,进入侧线萃取精馏塔。该工艺的产品质量分数和回收率均保持在99.9％以上,通过与传统萃取精馏对比,该方法具有能耗低,设备投资少,分离后产品纯度高等优点。(The invention discloses an energy-saving process for separating ethyl acetate-ethanol by heat integration extraction rectification with side extraction, belonging to the field of separation and purification in the chemical industry. In the process, an azeotropic mixture of ethyl acetate and ethanol to be separated enters a side-stream extraction rectifying tower from 17-27 tower plates, dimethyl sulfoxide serving as an extracting agent enters the side-stream extraction rectifying tower from 3 rd-5 th plates, an ethyl acetate product is extracted from the top of the side-stream extraction rectifying tower, part of the extracting agent is extracted from the bottom of the side-stream extraction rectifying tower, and meanwhile, part of material flow extracted from 28 th-35 th plates of the side-stream extraction rectifying tower enters a solvent recovery rectifying tower. Ethanol is extracted from the top of the solvent recovery rectifying tower, an extracting agent extracted from the bottom of the tower is circulated to a feeding heat exchanger, and the temperature of fresh feeding is increased to 72 ℃. And the circulating extractant is cooled by a cooler and then enters a side-line extraction rectifying tower. The product quality fraction and recovery rate of the process are both kept above 99.9%, and compared with the traditional extraction and rectification, the method has the advantages of low energy consumption, less equipment investment, high purity of the separated product and the like.)

带有侧线采出的热集成萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的节能 工艺

技术领域

本发明涉及带有侧线采出的热集成萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺，属于化工工业生产中分离提纯领域。

背景技术

乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，是一种快干性溶剂，具有优异的溶解能力，是极好的工业溶剂和重要的有机化工原料。乙酸乙酯可用于乙酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树脂和合成橡胶的生产过程中，也可用于复印机用液体硝基纤维墨水；可作粘结剂的溶剂、喷漆的稀释剂，在纺织工业中可用作清洗剂；在食品工业中作为特殊改性酒精的香味萃取剂。目前，直接酯化法是我国工业生产乙酸乙酯的主要工艺路线。以醋酸和乙醇为原料，经硫酸催化发生酯化反应得到乙酸乙酯，之后经脱水精馏得到成品。该方法中通过加入过量的乙醇来提高产品的产率，而过量的乙醇在常压下与乙酸乙酯形成最低共沸混合物。

目前学术界及工业上所研究开发的特殊精馏方法常用来分离该类共沸混合物，其中包括变压精馏、萃取精馏、共沸精馏、膜精馏等。专利(CN103951544A)公开了一种差压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法，然而该方法中只涉及到含有高纯度乙酸乙酯的提纯分离，而没有涉及其他浓度含量酯醇混合物的分离。专利(CN103467286A)公开了一种萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的方法，以离子液体或离子液体与有机溶剂组成的复合溶剂作为萃取剂。由于该工艺使用昂贵的离子液体做萃取剂，难于工业化应用。专利(CN110041167A)公开了一种萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇-水的工艺方法，该三塔萃取精馏方案该工艺没有应用侧线采出，能耗、设备投资成本高。专利(CN109534998A)公开了一种分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺，采用变压精馏结合侧线采出的方法。该工艺中应用侧线采出，对比传统变压精馏方案减少了能耗，但该变压精馏过程塔板数较多且压力增加导致设备投资成本高。

本发明通过在传统萃取精馏工艺流程中，加入一股由萃取精馏塔侧线采出的物流进入到溶剂回收精馏塔，通过在侧线萃取精馏塔塔底也采出一部分萃取剂，可以大幅度降低再沸器的能耗。

发明内容

要解决的技术问题：

本发明解决了乙酸乙酯-乙醇混合物因存在共沸而分离困难的问题，并提出了带有侧线采出的热集成萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺。经与传统萃取精馏方案精对比，该工艺具有节约设备投资、减小再沸器能耗的优势。

技术方案

本发明是在传统萃取精馏工艺流程中，加入一股由萃取精馏塔侧线采出的物流进入溶剂回收精馏塔，同时利用循环萃取剂加热待分离混合物进行热集成。上述操作可以大幅度降低两塔的再沸器能耗，同时相比带有侧线变压精馏过程能够节省设备费用。本发明的具体实施方案如下：

(1)原料乙酸乙酯-乙醇混合物通过原料预热器2加热后进入侧线萃取精馏塔3，侧线萃取精馏塔3塔底部分物料进入再沸器6，其中部分物料经汽化后返回侧线萃取精馏塔3塔底，塔底另一部分物料作为循环的萃取剂通过输送泵6最终回流至侧线萃取精馏塔3中，侧线萃取精馏塔3塔顶蒸汽通过冷凝器4冷凝后进入回流罐5，部分物料回流至侧线萃取精馏塔3 塔顶，另一部分物料作为乙酸乙酯产品直接从塔顶采出；

(2)在侧线萃取精馏塔3中通过输送泵8采出侧线一股物流进入到溶剂回收精馏塔9；

(3)溶剂回收精馏塔9塔底一部分物料进入再沸器12中，另一部分物料作为回收的循环溶剂通过输送泵13回流最终回流至侧线萃取精馏塔3中，塔顶蒸汽通过冷凝器10冷凝后进入回流罐11，部分物料回流至溶剂回收塔9塔顶，；另一部分作为乙醇产品直接采出；

(4)来自精馏塔3和9的塔底待循环萃取剂混合后，通过换热器2与进料混合物换热，换热后的物料与补加萃取剂混合后通过冷却器1冷却，该循环的萃取剂最终到达侧线萃取精馏塔3塔顶。

所述的带有侧线萃取精馏的热集成连续性过程分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺，其特征在于侧线萃取精馏塔3理论板数为34～40板，进料位置为17～27块，循环物流进料位置为3～5 块，侧线采出位置为28～35块，侧线萃取精馏塔回流比为1.2～2.5，侧线采出物料与乙酸乙酯 -乙醇混合物进料的质量比为0.8～1.1；溶剂回收塔9操作压力为绝压0.5atm，理论板数为11～13 块，进料位置为5-7块，回流比为0.07～0.13，循环萃取剂总量与乙酸乙酯-乙醇混合物质量之比为1.01～1.34；进料换热器提高待分离混合物进料的温度至60～74℃，侧线萃取精馏塔的塔顶温度为57～61℃，塔底温度为167～170℃，溶剂回收精馏塔9塔顶温度为57～61℃，塔底温度为167～170℃。

所述的带有侧线萃取精馏的热集成连续性过程分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺，其特征在于，侧线萃取精馏塔3塔顶得到的乙酸乙酯质量分数大于99.92％，乙酸乙酯回收率达99.95％以上，溶剂回收精馏塔9塔顶得到的乙醇质量分数大于99.92％，乙醇回收率达99.90％以上。

有益效果

与现有技术相比，本发明主要有以下增益效果：本发明利用萃取剂二甲基亚砜可明显改变乙酸乙酯和乙醇相对挥发度特点，采用带有侧线萃取精馏的热集成方案分离乙酸乙酯-乙醇混合物，解决了改共沸混合物分离提纯的问题，并且相比传统萃取精馏过程有节能降耗，减少设备投资费用的优势。

附图说明

图1为带有侧线萃取精馏塔的热集成过程分离乙酸乙酯-乙醇的节能工艺示意图。

图中：1-冷却器；2-换热器；3-侧线萃取精馏塔；4，10-冷凝器；5，11-回流罐；6，12-再沸器；9-溶剂回收精馏塔；7，8，13-物料输送泵。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明，但本发明不局限于附图和以下实施方式。

实施例1

进料流量为6700kg/h，进料中含乙酸乙酯65.7％(质量分数)、乙醇34.3％(质量分数)。侧线萃取精馏塔3理论板数为34块，乙酸乙酯-乙醇混合物的进料位置为第17块，萃取剂进料位置为4块，回流比为1.24，侧线萃取精馏塔3引出侧线物料的位置为第28块，进入溶剂回收精馏塔9的液相物流与乙酸乙酯-乙醇进料的质量比为0.87，溶剂回收精馏塔9理论板数为 11块，该液相采出物料进料位置为6块，回流比为0.095，循环萃取剂二甲基亚砜的质量流量为9000kg/h，分离后乙酸乙酯的纯度为99.93％(质量分数)，乙醇的纯度为99.92％(质量分数)，乙酸乙酯的回收率为99.99％(质量分数)，乙醇的回收率为99.90％(质量分数)。

传统萃取精馏和本工艺的再沸器能耗对比数据表

实施例2

进料流量为6700kg/h，进料中含乙酸乙酯70％(质量分数)、乙醇30％(质量分数)。侧线萃取精馏塔3理论板数为39块，乙酸乙酯-乙醇混合物的进料位置为第24块，萃取剂进料位置为4块，回流比为2.42，侧线萃取精馏塔3引出侧线物料的位置为第32块，进入溶剂回收精馏塔9的液相物流与乙酸乙酯-乙醇进料的质量比为0.77，溶剂回收精馏塔9理论板数为11 块，该液相采出物料进料位置为6块，回流比为0.122，循环萃取剂二甲基亚砜的质量流量为 9000kg/h，分离后乙酸乙酯的纯度为99.94％(质量分数)，乙醇的纯度为99.93％(质量分数)，乙酸乙酯的回收率为99.98％(质量分数)，乙醇的回收率为99.90％(质量分数)。

传统萃取精馏和本工艺的再沸器能耗对比数据表

实施例3

进料流量为6700kg/h，进料中含乙酸乙酯50％(质量分数)、乙醇50％(质量分数)。侧线萃取精馏塔3理论板数为40块，乙酸乙酯-乙醇混合物的进料位置为第27块，萃取剂进料位置为4块，回流比为1.75，侧线萃取精馏塔3引出侧线物料的位置为第35块，进入溶剂回收精馏塔9的液相物流与乙酸乙酯-乙醇进料的质量比为1.03，溶剂回收精馏塔9理论板数为11 块，该液相采出物料进料位置为6块，回流比为0.075，循环萃取剂二甲基亚砜的质量流量为 7000kg/h，分离后乙酸乙酯的纯度为99.92％(质量分数)，乙醇的纯度为99.95％(质量分数)，乙酸乙酯的回收率为99.95％(质量分数)，乙醇的回收率为99.92％(质量分数)。

传统萃取精馏和本工艺的再沸器能耗对比数据表

从上述数据对比可以看出，利用本发明分离后的产品纯度高，能耗低，相比传统萃取精馏分离工艺，再沸器能耗可降低14％以上，提高了能量利用率，充分节约了能量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。