一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺
阅读说明：本技术 一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺 (Device and process for purifying and recycling maleic anhydride solvent ) 是由 孙玉玉 郭凯 黄益平 李玉光 黄晶晶 张锴 乔凯 岳昌海 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置,包括贫溶剂储罐、预热器、脉动泵、微混合器、油水分离器和分子筛透水膜组件。本发明还公开了一种用于顺酐溶剂净化再利用的工艺。本发明将含杂质的贫溶剂经预热后与水泵入微混合器,使贫溶剂中的杂质在水中充分溶解,实现与油相的分离,再经油水分离器进行分相,含少量水的溶剂经分子筛透水膜组件脱水后达到净化效果。该工艺可高效实现有机物中少量杂质的分离,溶剂回收率达99.4%以上,分离能耗低,分离效果显著,有利于在顺酐溶剂回收领域中推广应用。(The invention provides a device for purifying and recycling a maleic anhydride solvent, which comprises a poor solvent storage tank, a preheater, a pulse pump, a micro mixer, an oil-water separator and a molecular sieve permeable membrane component. The invention also discloses a process for purifying and recycling the maleic anhydride solvent. The invention preheats the poor solvent containing impurities and pumps the poor solvent and water into a micro mixer to fully dissolve the impurities in the poor solvent in the water to realize the separation with an oil phase, then carries out phase splitting through an oil-water separator, and the solvent containing a small amount of water achieves the purification effect after being dehydrated through a molecular sieve permeable membrane component. The process can efficiently realize the separation of a small amount of impurities in organic matters, the solvent recovery rate reaches more than 99.4 percent, the separation energy consumption is low, the separation effect is obvious, and the process is favorable for popularization and application in the field of maleic anhydride solvent recovery.)
技术领域
本发明属于顺酐生产技术领域，具体是一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺。
背景技术
顺酐是一种常用的重要有机化工原料，其消费量仅次于苯酐和醋酐。主要用于生产不饱和聚酯树脂、BDO、涂料等，近几年顺酐需求旺盛，市场前景良好，下游产品BDO价格不断攀升，进口量保持在较高规模。
目前顺酐生产过程总体上可分为氧化工艺和后处理工艺两大部分，氧化工艺按原料分，可分为苯法和正丁烷法，后处理工艺主要有水吸收法和溶剂吸收法。近年，正丁烷法装置由于原料正丁烷价格低廉、产品收率高、产品质量稳定、能耗低利润丰厚等优点，而呈现出了迅猛发展的趋势。
从顺酐反应气中回收顺酐主要有水吸收和溶剂吸收两种工艺，水吸收工艺由于在吸收及脱水操作时，温度控制不当易生成富马酸杂质，从而堵塞塔盘，增加装置脱水操作的能耗。溶剂吸收工艺的吸收过程没有顺酐水合成顺酸的过程，装置堵塞的可能性降低了许多，有效提高了顺酐后处理工艺的回收率，也提高了装置的操作稳定性，增加了生产时间，提高了经济效益。
但是由于在正丁烷法顺酐生产过程中由于正丁烷的存在，顺酐的选择性较低，副产主要有乙酸、丙烯酸等，同时由于溶剂吸收过程中，溶剂含有少量水，顺酐遇水生成顺丁烯二酸和富马酸，该过程中产生的酸均能溶于吸收顺酐的溶剂，在后续顺酐的解吸过程中，仍然很难脱除干净。同时吸收顺酐的溶剂用量较大，解吸工艺脱除顺酐的效果较好，因此溶剂可循环利用。若不对溶于溶剂中的杂质酸进行处理，酸即会不断在溶剂中累积，进而影响溶剂的吸收效果和顺酐的收率。
目前工业上对循环使用的贫溶剂采用离心萃取技术进行处理，将含杂质的贫溶剂与水预混后进入离心萃取机，但是由于含杂质的贫溶剂与水的密度接近，密度差仅为0.045kg/m3，国产的离心萃取机很难实现溶剂与水的分离，同时处理后的废水相，溶剂含量较高，有机相水含量也达到3%左右，进口的离心萃取机虽能在一定程度上实现油水分离，但设备价格昂贵，开发新型顺酐溶剂净化再利用的装置代替离心萃取机是目前顺酐生产领域的难题。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺，可有效实现有机物中少量杂质的分离，分离能耗低，溶剂回收率高，溶剂中水含量低，装置设备投资低，且运行效果稳定。
本发明提供的一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置，包括：贫溶剂储罐、预热器、脉动泵、微混合器、油水分离器和分子筛透水膜组件；
其中，所述贫溶剂储罐的出口端与预热器的进口端相连；所述预热器的出口端与脉动泵的进口端相连；所述脉动泵的出口端与微混合器的第一进口端相连；所述微混合器的第二进口端与去离子水管道相连；所述微混合器的出口端与油水分离器的进口端相连；
所述油水分离器的油相出料端与分子筛透水膜组件的进口端相连；所述油水分离器的水相出料端与废水处理系统相连；
所述分子筛透水膜组件的油相出料端与合格循环溶剂处理系统相连；所述分子筛透水膜组件的水相出料端与废水处理系统相连。
优选地，所述微混合器的截面为矩形、圆形、正方形、梯形、椭圆形、三角形、圆角矩形中的至少一种。
本发明还提供一种用于顺酐溶剂净化再利用的工艺，包括下述步骤：
S1、含杂质的贫溶剂自贫溶剂储罐进入预热器预热后，与去离子水经脉动泵泵入微混合器，在所述微混合器中，贫溶剂中的杂质与去离子水充分接触，混合溶解后，得到油水混合物；
S2、所述油水混合物自微混合器的出口端采出，进入油水分离器的进口端，在油水分离器中静置分层，得到上层油相和下层废水相，所述下层废水相进入废水处理系统；
S3、所述上层油相进入分子筛透水膜组件，经分子筛吸附，所述分子筛透水膜组件的油相出料端采出合格的循环溶剂用于顺酐吸收，水相出料端采出脱油后的废水进入废水处理系统。
优选地，所述贫溶剂为邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二异丙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、六氢化邻苯二甲酸二异丁酯、四氢邻苯二甲酸二乙酯中的至少一种。
优选地，所述贫溶剂中的杂质为丙烯酸、顺丁烯二酸、富马酸、邻苯二甲酸、顺酐、焦油中的至少一种。
优选地，所述贫溶剂与去离子水的进料质量比为10：1-3：1。
优选地，所述预热器的操作温度为40-70℃。
优选地，所述微混合器出料端的流速为15-30mL/min，所述贫溶剂与去离子水在微混合器中的混合时间为3-8min。
优选地，所述上层油相中水含量为2-10%。
优选地，所述分子筛透水膜组件的载体为NaA分子筛、中空纤维氧化铝或硅铝分子筛。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明采用微混合器耦合分子筛透水膜组件，实现顺酐溶剂中含酸杂质和水的脱除，顺酐溶剂净化效果显著。
2、本发明在顺酐贫溶剂进入微混合器之前设置预热器，通过调节脉动泵流量，控制进入微混合器中贫溶剂的进料温度和进料流率，确保贫溶剂中的有机酸在微混合器中与去离子水充分接触，溶于去离子水中，实现顺酐贫溶剂中有机酸的有效脱除，其中丙烯酸和富马酸的脱除率达100%。
3、本发明针对贫溶剂与水的密度接近，分相可能不彻底的问题，设置了分子筛透水膜组件，分相后的油相经分子筛透水膜组件脱水，有效降低了循环吸收剂中水含量，降低了顺丁烯二酸酐、富马酸的生成，从而从源头降低了贫溶剂中顺丁烯二酸酐、富马酸的含量，保证了溶剂的净化效果。
4、本发明提出的顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺，分离能耗低，溶剂回收率高达99.4%以上，装置设备投资低，且运行效果稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图。
其中，1、贫溶剂储罐；2、预热器；3、脉动泵；4、微混合器；5、油水分离器；6、分子筛透水膜组件。
a、含杂质的贫溶剂；b、去离子水；c、油水混合物；d、上层油相；e、下层废水相；f、合格的循环贫溶剂；g、脱油后的废水。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例1
参照图1，一种用于顺酐溶剂净化再利用的装置，包括：贫溶剂储罐1、预热器2、脉动泵3、微混合器4、油水分离器5和分子筛透水膜组件6。
其中，贫溶剂储罐1的出口端与预热器2的进口端相连；预热器2的出口端与脉动泵3的进口端相连；脉动泵3的出口端与微混合器4的第一进口端相连；微混合器4的第二进口端与去离子水管道相连；微混合器4的出口端与油水分离器5的进口端相连。
油水分离器5的油相出料端与分子筛透水膜组件6的进口端相连；油水分离器5的水相出料端与废水处理系统相连。
分子筛透水膜组件6的油相出料端与合格循环溶剂处理系统相连；分子筛透水膜组件6的水相出料端与废水处理系统相连。
实施例2
一种用于顺酐溶剂净化再利用的工艺，采用实施例1的装置，所述工艺包括下述步骤：
S1、顺酐溶剂吸收工段后闪蒸塔采出的贫溶剂经冷却后进入贫溶剂储罐1，含杂质的贫溶剂a经贫溶剂储罐1的出口端采出，经预热器2预热至40℃，经脉动泵3以22.33 mL/min的流率泵入矩形截面的微混合器4中，40℃的去离子水b以4.63 mL/min的流率泵入微混合器4中，含杂质的贫溶剂和去离子水在微混合器4的进口端附近，经曝气分散后进入微混合器4内部通道中，在微混合器4的通道中，贫溶剂中的杂质与水充分接触，并溶于水中，得到油水混合物c；
S2、所述油水混合物c以27.67 mL/min的流率从微混合器4的出口端采出，进入油水分离器5的进口端，在油水分离器5中经静置5min分层，上层油相d以22.58 mL/min的流率采出，下层废水相e以4.48 mL/min的流率采出进入废水处理系统；
S3、所述上层油相的水含量为6.104%，进入分子筛透水膜组件6，经NaA分子筛吸附，油相中所含少量水被分子筛吸附，分子筛透水膜组件6的油相出料端采出合格的循环贫溶剂f用于顺酐吸收，水相出料端采出脱油后的废水g进入废水处理系统。
其中，贫溶剂储罐1的出口端采出的贫溶剂中邻苯二甲酸二丁酯含量（质量分数，下同）为97.84%，丙烯酸含量为0.002%，顺酐含量为0.112%，顺丁烯二酸含量为0.212%，富马酸含量为0.062%，邻苯二甲酸酐含量为0.176%，邻苯二甲酸含量为0.020%，焦油含量为1.45%，水含量为0.13%。
油水分离器5的油相出料端采出的有机相中邻苯二甲酸二丁酯含量为92.356%，丙烯酸含量为0.00%，顺酐含量为0.007%，顺丁烯二酸含量为0.067%，富马酸含量为0.00%，邻苯二甲酸酐含量为0.088%，邻苯二甲酸含量为0.018%，焦油含量为1.36%，水含量为6.104%。
油水分离器5的水相出料端采出的废水相中邻苯二甲酸二丁酯含量为3.51%，丙烯酸含量为0.0139%，顺酐含量为0.731%，顺丁烯二酸含量为0.987%，富马酸含量为0.433%，邻苯二甲酸酐含量为0.582%，邻苯二甲酸含量为0.007%，焦油含量为0.117%，水含量为93.61%。
分子筛透水膜组件6的油相出料端采出合格的贫溶剂中邻苯二甲酸二丁酯含量为98.36%，丙烯酸含量为0.00%，顺酐含量为0.007%，顺丁烯二酸含量为0.071%，富马酸含量为0.00%，邻苯二甲酸酐含量为0.094%，邻苯二甲酸含量为0.019%，焦油含量为1.45%。
综上所述，经该顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺净化，邻苯二甲酸二丁酯的回收率为99.48%，顺酐溶剂中丙烯酸的去除率达100%，顺酐去除率达94.41%，顺丁烯二酸去除率达66.69%，富马酸的去除率达100%，邻苯二甲酸酐的去除率达47.31%，邻苯二甲酸的去除率达5.15%，焦油的去除率达11.53%。
实施例3
一种用于顺酐溶剂净化再利用的工艺，采用实施例1的装置，所述工艺包括下述步骤：
S1、顺酐溶剂吸收工段后闪蒸塔采出的贫溶剂经冷却后进入贫溶剂储罐1，含杂质的贫溶剂a经贫溶剂储罐1的出口端采出，经预热器2预热至70℃，经脉动泵3以18.61 mL/min的流率泵入圆形截面的微混合器4中，70℃的去离子水b以5.02 mL/min的流率泵入微混合器4中，含杂质的贫溶剂和去离子水在微混合器4的进口端附近，经曝气分散后进入微混合器4内部通道中，在微混合器4的通道中，贫溶剂中的杂质与水充分接触，并溶于水中，得到油水混合物c；
S2、所述油水混合物c以24.43 mL/min的流率从微混合器4的出口端采出，进入油水分离器5的进口端，在油水分离器5中经静置4 min分层，上层油相d以18.82 mL/min的流率采出，下层废水相e以4.85 mL/min的流率采出进入废水处理系统；
S3、所述上层油相的水含量为3.628%，进入分子筛透水膜组件6，经硅铝分子筛吸附，油相中所含少量水被分子筛吸附，分子筛透水膜组件6的油相出料端采出合格的循环贫溶剂f用于顺酐吸收，水相出料端采出脱油后的废水g进入废水处理系统。
其中，贫溶剂储罐1的出口端采出的贫溶剂中邻苯二甲酸二丁酯含量（质量分数，下同）为65.37%，六氢化邻苯二甲酸二异丁酯含量为32.62%，丙烯酸含量为0.001%，顺酐含量为0.105%，顺丁烯二酸含量为0.067%，富马酸含量为0.107%，邻苯二甲酸酐含量为0.117%，邻苯二甲酸含量为0.017%，六氢化邻苯二甲酸含量0.066%，焦油含量为1.53%。
油水分离器5的油相出料端采出的有机相中邻苯二甲酸二丁酯含量为63.27%，六氢化邻苯二甲酸二异丁酯含量为31.57%，丙烯酸含量为0.00%，顺酐含量为0.004%，顺丁烯二酸含量为0.023%，富马酸含量为0.00%，邻苯二甲酸酐含量为0.074%，邻苯二甲酸含量为0.009%，六氢化邻苯二甲酸含量0.012%，焦油含量为1.32%，水含量为3.718%。
油水分离器5的水相出料端采出的废水相中邻苯二甲酸二丁酯含量为0.00%，六氢化邻苯二甲酸二异丁酯含量为0.01%，丙烯酸含量为0.004%，顺酐含量为0.452%，顺丁烯二酸含量为0.194%，富马酸含量为0.480%，邻苯二甲酸酐含量为0.182%，邻苯二甲酸含量为0.035%，六氢化邻苯二甲酸含量0.240%，焦油含量为0.745%，水含量为97.66%。
分子筛透水膜组件6的油相出料端采出合格的贫溶剂中邻苯二甲酸二丁酯含量为65.64%，六氢化邻苯二甲酸二异丁酯含量为32.76%，丙烯酸含量为0.00%，顺酐含量为0.004%，顺丁烯二酸含量为0.024%，富马酸含量为0.00%，邻苯二甲酸酐含量为0.077%，邻苯二甲酸含量为0.009%，六氢化邻苯二甲酸含量0.012%，焦油含量为1.37%。
综上所述，经该顺酐溶剂净化再利用的装置及工艺净化，邻苯二甲酸二丁酯的回收率≥99.99%，六氢化邻苯二甲酸二异丁酯的回收率为99.99%，顺酐溶剂中丙烯酸的去除率达100%，顺酐去除率达96.06%，顺丁烯二酸去除率达64.53%，富马酸的去除率达100%，邻苯二甲酸酐的去除率达34.65%，邻苯二甲酸的去除率达45.30%，六氢化邻苯二甲酸的去除率达81.21%，焦油的去除率达10.86%。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。
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