Optimized process and method for separating ethyl acetate, isopropanol and water

技术领域

本发明涉及化工传质与分离技术领域，具体为优化的一种优化的乙酸乙酯、异丙醇和水的分离工艺及方法。

背景技术

近年来，全国各地陆续出台“禁塑”的相关法规措施，治理“白色污染”，保护环境，刻不容缓，可降解材料产业也驶上了高速发展的快车道。

PGA作为可降解材料，具有全生物降解、高生物相溶性、高机械性能及高阻隔性能等诸多优点，可在土壤、海水等环境中完全无害降解。PGA不仅可广泛应用于一次性塑料袋、餐盒、吸管等食品包装领域，还可用于油气开发所需的桥塞、压裂球和各种暂堵材料以及医用手术缝合线、骨骼支架材料领域，为我国治理白色污染、服务民生需求和攻关“卡脖子”技术提供了新的路径。用煤生产的PGA成本大幅降低，可使用该材料生产一次性塑料制品，对治理白色污染起到重要作用。在全球相继“限塑”“禁塑”、环保要求日益苛刻的大环境下，PGA可作为理想的一次性塑料制品替代品。

乙酸乙酯和异丙醇因具有优异的溶解能力，被作为溶剂应用在PGA的生产中。在PGA的生产过程中产生了大量的富含乙酸乙酯和异丙醇的水溶液，如何实现溶剂的分离回收和循环利用，影响着PGA生产流程的整体经济性，一度成为PGA生产中的卡脖子问题。

乙酸乙酯、异丙醇和水这三种组分中存在四种共沸，乙酸乙酯和异丙醇存在二元共沸，乙酸乙酯和水存在二元共沸，异丙醇和水存在二元共沸，乙酸乙酯、异丙醇和水存在三元共沸，整个体系比较复杂，无法用常规精馏分离分别得到纯度较高的乙酸乙酯和异丙醇。

在乙酸乙酯和异丙醇的分离中，大多数文献都集中在研究通过添加第三种组分作为萃取剂，实现二者的分离。这种萃取精馏从理论上是可行的，但存在引入新组分且能耗较大的问题。也有文献研究二者的变压精馏分离，第一台塔为减压精馏，塔釜得到异丙醇，塔顶进入第二台塔；第二塔为常压塔，塔釜得到乙酸乙酯，塔顶为共沸物。

在乙酸乙酯-异丙醇-水混合物的分离中，目前的研究也都是以萃取精馏为多，目前未有文献中提及采用变压精馏实现三者的分离。

针对目前乙酸乙酯-异丙醇-水的混合溶液分离难或需要引入新组分且能耗高的问题，本发明提出一种乙酸乙酯、异丙醇和水的分离回收方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供优化的一种优化的乙酸乙酯、异丙醇和水的分离工艺及方法，采用变压精馏，并耦合分子筛脱水和刮膜蒸发器脱重，获得高纯度的乙酸乙酯产品和异丙醇产品，实现乙酸乙酯和异丙醇的回收利用，采用变压精馏技术，回收得到高纯度的乙酸乙酯和异丙醇产品，以循环利用。节约资源，降低能耗，有利于可持续发展，具有极大的经济效益。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种优化的乙酸乙酯、异丙醇和水的分离工艺及方法，采用变压精馏并耦合分子筛脱水和刮膜蒸发器脱重，以获得高纯度的乙酸乙酯产品和异丙醇产品，最大限度地实现乙酸乙酯和异丙醇的回收利用。

作为本发明技术方案的一可选方案，一种优化的乙酸乙酯、异丙醇和水的分离工艺及方法，包括预分馏塔、乙酸乙酯产品塔、异丙醇产品塔、分子筛脱水罐和刮膜蒸发器；所述预分馏塔塔顶通过管线与塔顶冷凝器和回流罐相连，所述回流罐通过管线与乙酸乙酯产品塔相连，所述预分馏塔塔釜通过管线与再沸器和异丙醇产品塔相连；

所述乙酸乙酯产品塔塔顶通过管线与塔顶冷凝器和回流罐相连，所述回流罐通过管线与分子筛脱水罐相连，所述乙酸乙酯产品塔塔釜通过管线与高纯异丙醇产品返回前端PGA反应系统相连；

所述异丙醇产品塔塔顶通过管线与冷凝器和再沸器相连，所述异丙醇产品塔塔釜通过管线与再沸器和刮膜蒸发器相连。

作为本发明技术方案的一可选方案，所述分子筛脱水罐顶部通过管线与预分馏塔相连；刮膜蒸发器顶部通过管线与异丙醇产品塔相连。

作为本发明技术方案的一可选方案，所述预分馏塔的操作压力为5-20KPA，操作温度为7-40℃；塔顶富含乙酸乙酯、异丙醇和水的流股进入乙酸乙酯产品塔，塔釜富含异丙醇的流股进入异丙醇产品塔。

作为本发明技术方案的一可选方案，所述乙酸乙酯产品塔的操作压力为200-400KPA，操作温度为90-120℃，塔顶富含乙酸乙酯、异丙醇和水的三元共沸物进入分子筛脱水罐，经脱水后返回预分馏塔；塔釜得到纯度大于99％的乙酸乙酯产品。

作为本发明技术方案的一可选方案，所述异丙醇产品塔的操作压力为5-20KPA，操作温度为20-110℃，塔顶得到纯度大于99.5％的异丙醇产品，塔釜含有少量异丙醇的重组分进入刮膜蒸发器，以回收其中含有的异丙醇，脱除重组分。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明通过采用变压精馏，并耦合分子筛脱水和刮膜蒸发器脱重，实现乙酸乙酯和异丙醇的回收利用。本发明在不引入新组分的情况下，借助于变压精馏，实现了复杂共沸体积的分离，获得了高纯度的乙酸乙酯和异丙醇产品，实现了PGA生产过程中溶剂的循环利用，降低了能耗物耗。本发明将变压精馏与分子筛脱水和刮膜蒸发器耦合利用，实现了该体系的脱水脱重，最大限度地回收了混合溶液中的乙酸乙酯和异丙醇。