專利名稱：一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油化工物料，丙烯酸水溶液脫水的方法。
背景技術(shù)：
兩種(或幾種)液體形成的恒沸點(diǎn)混合物稱為恒沸混合物，是指處于平衡狀態(tài)下， 氣相和液相組成完全相同時的混合溶液。
丙烯酸作為一種重要的化工基礎(chǔ)原料，目前主要通過丙烯兩步氧化法制得。氧化后得到的混合氣體經(jīng)水吸收后制得粗丙烯酸水溶液，其中丙烯酸濃度為35-60% (重量)， 由于氫鍵強(qiáng)度強(qiáng)，造成脫水困難，而且丙烯酸極易發(fā)生自聚現(xiàn)象，造成收率下降。目前比較經(jīng)濟(jì)方法是通過共沸精餾法來獲得純度較高的丙烯酸產(chǎn)品。共沸精餾法通常采用與水共沸精餾的有機(jī)溶劑(稱其為恒沸劑)使水脫水精餾，從而達(dá)到分離的效果。目前常用的恒沸劑包括芳烴，如苯、甲苯、二甲苯等；酯族烴，如庚烷、環(huán)己烷等；酮類，如甲基異丁基酮、甲基丙基酮等；醚類，如二丁基醚、異丁醚等；酯類，如醋酸丁酯、醋酸丙脂、丁酸乙酯等。探索新的，具有較高脫水率的單一或復(fù)配恒沸劑，已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究重心。
現(xiàn)有的丙烯酸水溶液脫水方法，各有優(yōu)點(diǎn)，然而，普遍存在脫水率 低，丙烯酸易聚合，回收成本較高的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的丙烯酸水溶液脫水方法。采用單一或復(fù)配恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水分形成最低恒沸物。通過加熱一定配比的恒沸劑與丙烯酸水溶液液相，使恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水所形成最低恒沸物汽化，汽化后的恒沸物從溶液體系中分離出來，被冷凝成液相，冷凝液相分為恒沸物層和水層，將水層采出，離開體系，恒沸物層返回丙烯酸溶液體系中循環(huán)使用。
本發(fā)明所述的一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法，采用單一或復(fù)配恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水分形成最低恒沸物。通過加熱一定配比的恒沸劑與丙烯酸水溶液液相， 在真空條件下，加熱蒸發(fā)，塔頂溫度為恒沸劑在此壓力下與水的最低恒沸溫度，使恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水所形成最低恒沸物汽化，汽化后的恒沸物從溶液體系中分離出來，經(jīng)冷凝冷卻器，被冷凝成液相，冷凝液相分為恒沸物層和水層，將水層采出，離開體系，恒沸物層返回丙烯酸溶液體系中循環(huán)使用。
所述恒沸劑為間二甲苯、2-戊酮、2-戊酮-環(huán)己烷、甲苯-環(huán)己烷、環(huán)己烷-甲乙酮、環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷中的一種。
所述的恒沸劑用量為恒沸劑與水分的質(zhì)量比為20 :1 1: 20。
所述的復(fù)配恒沸劑2-戊酮-環(huán)己烷、甲苯-環(huán)己烷、環(huán)己烷-甲乙酮、環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷中兩物質(zhì)的摩爾比為10 :1 1: 10。
所述的加熱方式可以采用蒸汽、導(dǎo)熱油、電加熱形式。其中的電加熱可以采用直接電加熱、微波、電磁、遠(yuǎn)紅外方式。
所述的冷凝方式可以采用水冷、空冷、冷凍鹽水方式。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過加熱一定配比的恒沸劑與丙烯酸水溶液液相，使恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水所形成最低恒沸物汽化，汽化后的恒沸物從溶液體系中分離出來， 被冷凝器冷凝成液相，液相中恒沸劑與水靜置一段時間分層，將下層的水分采出，離開體系，恒沸劑返回丙烯酸溶液體系中循環(huán)使用。該方法具有高的脫水率，加熱冷卻能耗低、恒沸劑易回收以保證低成本循環(huán)使用。
單一或復(fù)配恒沸劑的效果優(yōu)劣直接衡量指標(biāo)為脫水率、回收率。脫水率和回收率越高，則表明該溶劑脫水效果越好。
進(jìn)行試驗，選用不同的恒沸劑，控制塔的真空度，在真空狀態(tài)下加熱蒸發(fā)，塔頂溫度值為該操作壓力下的共沸溫度值。試驗中加入的醋酸，絕大部分留在蒸發(fā)后的丙烯酸水溶液中，在丙烯酸裝置中的脫醋酸塔中處理；結(jié)果證明丙烯酸水溶液中的水含量均降到 O. 1% (wt)以下。
當(dāng)采用本發(fā)明進(jìn)行丙烯酸水溶液脫除水分操作時，可高效脫除水分，低能耗回收恒沸劑，恒沸劑回收率達(dá)到90%。


圖1 一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法工藝流程圖。
具體實施方式
下面，通過具體實施例，對本發(fā)明作出進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實施例1 :
一種含有約56. 88% (摩爾濃度)丙烯酸，41. 91% (摩爾濃度)水和1. 21% (摩爾濃度)醋酸的丙烯酸水溶液。采用單一間二甲苯為恒沸劑，恒沸劑投加質(zhì)量為水分總質(zhì)量的20倍，在O. 085MPa真空度下，采用蒸汽加熱方式對體系進(jìn)行加熱蒸發(fā)，在塔釜溫度達(dá)到55°C時，間二甲苯與水的最低恒沸物從體系出來，可將丙烯酸水溶液中的水分含量降到 O. 1%以下。間二甲苯與水的最低恒沸物蒸汽被水冷卻成液相，塔頂溫度達(dá)到53°C，為在此壓力下的恒沸點(diǎn)，冷凝冷卻器流出物進(jìn)分層器，冷凝液分為兩層，水在下層，間二甲苯在上層，將下層水分采出，上層間二甲苯返回新的丙烯酸水溶液中，進(jìn)行下一批次脫水操作。
實施例2
一種含有約56. 88% (摩爾濃度)丙烯酸，41. 91% (摩爾濃度)水和1. 21% (摩爾濃度)醋酸的丙烯酸水溶液。采用單一間二甲苯為恒沸劑，恒沸劑投加質(zhì)量與水分總質(zhì)量比為1: 1，在O. 085MPa真空度下，采用蒸汽加熱的方式對體系進(jìn)行加熱蒸發(fā)，在塔釜溫度達(dá)到55°C時，間二甲苯與水的最低共沸物從體系蒸發(fā)出來，可將丙烯酸水溶液中的水分含量降到O. 1%以下。間二甲苯與水的最低共沸物蒸汽被水冷卻成液相，塔頂溫度達(dá)到 53°C，為在此壓力下的共沸點(diǎn)，冷凝冷卻器流出物進(jìn)分層器，冷凝液分為兩層，水在下層，間二甲苯在上層，將下層水分采出，上層間二甲苯返回新的丙烯酸水溶液中，進(jìn)行下一批次脫水操作。
實施例3
一種含有約56. 88% (摩爾濃度)丙烯酸，41. 91% (摩爾濃度)水和1. 21% (摩爾濃度)醋酸的丙烯酸水溶液。采用單一間二甲苯為恒沸劑，恒沸劑投加質(zhì)量與水分總質(zhì)量比為1: 20，在O. 085MPa真空度下，采用蒸汽加熱方式對體系進(jìn)行加熱蒸發(fā)，在塔釜溫度達(dá)到55°C時，間二甲苯與水的最低共沸物從體系出來，可將丙烯酸水溶液中的水分含量降到O. 1%以下。間二甲苯與水的最低共沸物蒸汽被水冷卻成液相，分為兩層，水在下層，間二甲苯在上層，將下層水分采出，上層間二甲苯返回原丙烯酸水溶液中，繼續(xù)采用蒸汽加熱蒸發(fā)最低共沸物，最終使得丙烯酸水溶液中的水分含量降到O. 1%以下。間二甲苯與水的最低共沸物蒸汽被水冷卻成液相，塔頂溫度達(dá)到53°C，為在此壓力下的共沸點(diǎn)，冷凝冷卻器流出物進(jìn)分層器，冷凝液分為兩層，水在下層，間二甲苯在上層，將下層水分采出，上層間二甲苯返回新丙烯酸水溶液中，進(jìn)行下一批次脫水操作。
實施例4
條件與實施例1相同，將單一間二甲苯恒沸劑改為2-戊酮。
實施例5
條件與實施例2相同，將單一間二甲苯恒沸劑改為2-戊酮。
實施例6
條件與實施例3相同，將單一間二甲苯恒沸劑改為2-戊酮。
實施例7
條件與實施例1相同，將單一間二甲苯恒沸劑改為2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑，兩者摩爾比為10 I。
實施例8
條件與實施例2相同，將單一間二甲苯恒沸劑改為2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑，兩者摩爾比為10 I。
實施例9
條件與實施例3相同，將單一間二甲苯恒沸劑改為2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑，兩者摩爾比為10 I。
實施例10
條件與實施例8相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑的摩爾比改為1:1o
實施例11
條件與實施例9相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑的摩爾比改為1:1o
實施例12
條件與實施例10相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑的摩爾比改為IIo
實施例13
條件與實施例8相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑的摩爾比改為1:10。
實施例14
條件與實施例9相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑的摩爾比改為1:10。
實施例15
條件與實施例10相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑的摩爾比改為I10。
實施例16
條件與實施例7相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。
實施例17
條件與實施例8相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例18 條件與實施例9相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例19 條件與實施例10相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例20 條件與實施例11相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例21 條件與實施例12相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例22 條件與實施例13相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例23 條件與實施例14相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例24 條件與實施例15相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為甲苯-環(huán)己烷。實施例25 條件與實施例7相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例26 條件與實施例8相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例27 條件與實施例9相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例28 條件與實施例10相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例29 條件與實施例11相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例30 條件與實施例12相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例31 條件與實施例13相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例32 條件與實施例14相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例33 條件與實施例15相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲乙酮。實施例34 條件與實施例7相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。實施例35 條件與實施例8相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。實施例36 條件與實施例9相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
實施例37
條件與實施例10相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
實施例38
條件與實施例11相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
實施例39
條件與實施例12相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
實施例40
條件與實施例13相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
實施例41
條件與實施例14相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
實施例42:
條件與實施例15相同，將2-戊酮-環(huán)己烷復(fù)配恒沸劑改為環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷。
上述實施例4 42，均在真空狀態(tài)下加熱蒸發(fā)，因恒沸劑不同，真空度也不同，塔中溫度也不同，為避免繁瑣，真空度、溫度值未加表述，而塔頂溫度值為該操作壓力下的共沸溫度值。試驗中加入的醋酸，絕大部分留在蒸發(fā)后的丙烯酸水溶液中，在丙烯酸裝置中的脫醋酸塔中處理；本發(fā)明各實施例操作結(jié)果，證明丙烯酸水溶液中的水含量均降到O. 1% (wt)以下。
從上述實施例顯然可以看出，當(dāng)采用本發(fā)明進(jìn)行丙烯酸水溶液脫除水分操作時， 可高效脫除水分，低能耗回收恒沸劑，恒沸劑回收率達(dá)到90%。
權(quán)利要求
1.一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法，其特征在于 (1)將單一或復(fù)配恒沸劑與丙烯酸水溶液混合，使恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水分形成最低恒沸物； (2)在真空條件下加熱蒸發(fā)恒沸劑和丙烯酸水溶液混合溶液，塔頂溫度為恒沸劑在此壓力下與水的恒沸溫度，恒沸劑和丙烯酸水溶液中的水所形成的最低恒沸物被汽化，汽化后的最低恒沸物從溶液中分離出來； (3)最低恒沸物經(jīng)冷凝冷卻器，被冷凝成液相，冷凝后的液相分為恒沸劑層和水層，將水層采出，恒沸劑層返回步驟(I)與丙烯酸溶液水溶液混合循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求1所述的一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法，其特征在于所述恒沸劑為間二甲苯、2-戊酮、2-戊酮-環(huán)己烷、甲苯-環(huán)己烷、環(huán)己烷-甲乙酮、環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法，其特征在于，所述的恒沸劑用量為恒沸劑與水分的質(zhì)量比為20 :1 1: 20。
4.如權(quán)利要求1所述的一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法，其特征在于，所述的復(fù)配恒沸劑2-戊酮-環(huán)己烷、甲苯-環(huán)己烷、環(huán)己烷-甲乙酮、環(huán)己烷-甲基環(huán)己烷中兩物質(zhì)的摩爾比為10 :1至1: 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脫除丙烯酸水溶液中水分的方法；將單一或復(fù)配恒沸劑與丙烯酸水溶液混合，使恒沸劑與丙烯酸水溶液中的水分形成最低恒沸物；在真空條件下加熱蒸發(fā)恒沸劑和丙烯酸水溶液混合溶液，塔頂溫度為恒沸劑在此壓力下與水的恒沸溫度，恒沸劑和丙烯酸水溶液中的水所形成的最低恒沸物被汽化，汽化后的最低恒沸物從溶液中分離出來；最低恒沸物經(jīng)冷凝冷卻器，被冷凝成液相，冷凝后的液相分為恒沸劑層和水層，將水層采出，恒沸劑層返回與丙烯酸溶液水溶液混合循環(huán)使用；本方法可高效脫除水分，丙烯酸水溶液中的水含量均降到0.1％(wt)以下，低能耗回收恒沸劑，恒沸劑回收率達(dá)到90％。
文檔編號C07C51/44GK103012108SQ201110288820
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者劉利, 鞏傳志, 李欣平, 張木蘭, 劉學(xué)線, 郭曉宇, 王偉東, 劉麗艷 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 中石油東北煉化工程有限公司