用于在純化用于制造纖維素酯的羧酸酐中回收能量的方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及纖維素酯制造中的羧酸酐純化系統(tǒng)和與制造單元有關(guān)的實用操作的整合。
[0002]纖維素酯的生產(chǎn)來源于纖維素，通常是木漿纖維素。例如在醋酸纖維素中，處理纖維素以提供對纖維素結(jié)構(gòu)的最大接近，然后在催化劑如硫酸存在下與醋酸和醋酸酐反應?？梢詫⑵渌人狒缍∷狒虮狒c醋酸酐結(jié)合或替代醋酸酐地使用，以與纖維素反應。接著，使反應的纖維素經(jīng)歷部分水解以除去硫酸酯和足夠數(shù)量的羧酸基團，以為產(chǎn)物賦予期望的性質(zhì)。葡萄糖酐單元是纖維素的基本重復結(jié)構(gòu)并且具有三個能夠反應形成醋酸酯的羥基。如果最終產(chǎn)物在每三個羥基中大約兩個上具有醋酸酯基團，則將產(chǎn)物稱為二醋酸酯。如果最終產(chǎn)物在所有三個羥基上具有醋酸酯基團，則將產(chǎn)物稱為三醋酸酯。
[0003]作為生產(chǎn)方法的一部分，使用相對大量的羧酸和羧酸酐二者。出于該原因，許多生產(chǎn)商選擇純化粗羧酸酐作為用于乙?；绦蛑械膯卧僮鞯囊徊糠帧Ｔ谑褂们氨仨殢拇拄人狒宄廴疚镉绕涫侵刭|(zhì)污染物?？赡芤院哿看嬖诘倪@些雜質(zhì)影響羧酸酐的質(zhì)量，這可能引起雜質(zhì)在使羧酸酐循環(huán)通過反應工藝時隨著時間累積。
[0004]常規(guī)的純化技術(shù)使粗羧酸酐經(jīng)受塔蒸餾。在許多化學方法如羧酸酐純化中，蒸餾塔消耗大量的能量。所述蒸餾塔可以各自獨立地接收驅(qū)動塔內(nèi)的分離所須的能量。純化羧酸酐的方法使用大量能量，從而將羧酸酐與不想要的污染物分離。
[0005]因此，鑒于上述考慮，存在降低運行所述方法所需能量的量或用某種方式捕獲并重新使用輸入系統(tǒng)中的能量的需求。對此需求的任何方案必須不負面地影響羧酸酐純化方法本身或生產(chǎn)設施中的任何相關(guān)單元。
[0006]發(fā)明簡述
[0007]本發(fā)明涉及纖維素酯制造中的羧酸酐純化系統(tǒng)和與制造單元有關(guān)的實用操作的整合。
[0008]本文中所描述的一個實施方案是用于從羧酸酐蒸餾塔中回收熱的方法，所述方法包括以下步驟:提供包括羧酸酐和羧酸的粗羧酸酐料流；在蒸餾塔中蒸餾所述粗羧酸酐料流，獲得包括經(jīng)純化的、蒸氣態(tài)羧酸酐的塔頂或側(cè)線料流，和塔底料流；提供包括第一工藝入口、第一工藝出口、第一水入口和第一蒸汽出口的蒸汽發(fā)生器；將至少一部分所述塔頂或側(cè)線料流經(jīng)由所述第一工藝入口引入至所述蒸汽發(fā)生器；將蒸汽冷凝物料流經(jīng)由所述第一水入口引入至所述蒸汽發(fā)生器；在所述蒸汽發(fā)生器中加熱所述蒸汽冷凝物料流以產(chǎn)生低溫蒸汽；冷卻部分所述塔頂或側(cè)線料流以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的塔頂或側(cè)線料流；其中所述低溫蒸汽經(jīng)由所述第一蒸汽出口離開所述蒸汽發(fā)生器和所述經(jīng)冷卻的塔頂或側(cè)線料流經(jīng)由所述第一工藝出口離開所述蒸汽發(fā)生器；和其中所述第一工藝出口的溫度低于所述第一工藝入口的溫度。
[0009]本文中所描述的另一個實施方案是用于從羧酸酐蒸餾塔中回收熱的方法，所述方法包括以下步驟:提供包括羧酸酐和羧酸的粗羧酸酐料流；在蒸餾塔中蒸餾所述粗羧酸酐料流，獲得包括經(jīng)純化的、蒸氣態(tài)羧酸酐的塔頂或側(cè)線料流，和塔底料流；提供包括第一工藝入口、第一工藝出口、第一水入口和第一蒸汽出口的蒸汽發(fā)生器；將至少一部分所述塔頂或側(cè)線料流經(jīng)由所述第一工藝入口引入至所述蒸汽發(fā)生器；將蒸汽冷凝物料流經(jīng)由所述水入口引入至所述蒸汽發(fā)生器；在所述蒸汽發(fā)生器中加熱所述蒸汽冷凝物料流以產(chǎn)生低溫蒸汽；將部分所述塔頂或側(cè)線料流冷卻至少約0.1°C和最多約190°C以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的塔頂或側(cè)線料流；其中所述低溫蒸汽經(jīng)由所述第一蒸汽出口離開所述蒸汽發(fā)生器和所述經(jīng)冷卻的塔頂或側(cè)線料流經(jīng)由所述第一工藝出口離開所述蒸汽發(fā)生器；提供包括第二工藝入口、第二工藝出口、第二水入口和第二水出口的熱交換器；將第二部分的所述塔頂或側(cè)線料流經(jīng)由所述第二工藝入口引入至所述第二熱交換器；將冷卻水料流經(jīng)由第二水入口引入至所述第二熱交換器；將第二部分的所述塔頂或側(cè)線料流在所述第二熱交換器中冷卻至少約
0.1°C和最多約190°C以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第二部分的所述塔頂或側(cè)線料流；和其中所述經(jīng)冷卻的第二部分的所述塔頂或側(cè)線料流離開第二交換器第二工藝出口和所述冷卻水料流經(jīng)由所述第二水出口離開所述第二熱交換器。
[0010]在閱讀下文的優(yōu)選實施方案的描述的時候，本發(fā)明的特征和有利之處將對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
[0011]附圖簡述
[0012]引入以下附圖以說明本發(fā)明的某些方面，并且其不應當被視為排他性實施方案。所公開的主題能夠如得益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到那樣在形式和功能方面相當?shù)刈冃?、替換、組合和等價。
[0013]圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的示例性方案。
[0014]圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的示例性方案。
[0015]發(fā)明詳述
[0016]回應對重新捕獲和重新使用輸入羧酸酐純化系統(tǒng)的能量的需求，本發(fā)明提供了新的和改進的方法，以有利地增加羧酸酐純化方法的總體效率。本發(fā)明捕獲了蒸餾塔頂物中所含的能量以生產(chǎn)可以在其它地方用于纖維素酯生產(chǎn)方法中的低壓蒸汽。本發(fā)明整合了纖維素酯制造中的羧酸酐純化系統(tǒng)和與制造方法有關(guān)的實用操作的能量需求。如上文所描述，酸酐可以包括醋酸酐、丁酸酐、丙酸酐等，以及用于混合酸酐法中(例如在醋酸纖維素-丙酸酯的生產(chǎn)中)的它們的組合。
[0017]本發(fā)明的一些實施方案可以包括從所述羧酸酐純化蒸餾塔塔頂、側(cè)線或離開所述蒸餾塔的其它合適的熱料流傳熱，優(yōu)選過量的熱來將水(優(yōu)選蒸汽液態(tài)冷凝物)加熱成低壓蒸汽。在常規(guī)的系統(tǒng)中，將會使用冷卻水冷卻離開所述蒸餾塔的這些料流并且不會有利地回收過量的熱。該回收方法會增加整個羧酸酐純化單元和支持實用單元的效率；因此降低燃料成本和能量消耗。
[0018]以下描述本發(fā)明的說明性實施例。為了清楚起見，在該說明書中并沒有描述實際實施的所有特征。當然應當意識到，在任何這樣的實際實施方案的開發(fā)中，必須作出大量實施特異性的決定，以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，如符合將從一種實施變化到另一種的系統(tǒng)相關(guān)的和商業(yè)相關(guān)的限制，并且對于得益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會是常規(guī)的任務。
[0019]圖1顯示了示例性羧酸酐純化單元。主要單元操作是蒸餾粗羧酸酐以除去輕質(zhì)和重質(zhì)雜質(zhì)。羧酸酐純化蒸餾塔100接收粗羧酸酐進料110，其包括40-99%羧酸酐，剩余物為羧酸、痕量高沸點有機化合物、含碳固體和由制造羧酸酐形成的催化劑鹽(典型地，
0.1-ο.5%)o羧酸酐純化蒸餾塔100典型地是塔板類型的塔。塔100包括在所述塔的底部的再沸器141，其添加熱從而驅(qū)動塔頂餾出物，同時使得從塔100中經(jīng)由包含羧酸酐、羧酸、濃縮的含碳固體和催化劑鹽的重質(zhì)尾部餾分除去料流140除去重質(zhì)雜質(zhì)。塔頂料流120包括蒸氣形式的具有一些羧酸的經(jīng)純化的羧酸酐。如本文中所使用的術(shù)語“塔頂料流120”可以不僅包括僅塔頂物本身，而且包括任何側(cè)線取出料流或離開所述蒸餾塔的需要冷卻的其它合適的熱料流。例如一種替代性構(gòu)造可以包括包含經(jīng)純化的羧酸酐的蒸氣態(tài)側(cè)線料流產(chǎn)物，主要包含羧酸的塔頂物，和包含酸酐和重質(zhì)尾部餾分(例如固體)的底部產(chǎn)物。所述側(cè)線料流蒸氣和塔頂蒸氣二者合適地足夠熱，以有效地產(chǎn)生低壓蒸汽。然而，主要除去沸點低于羧酸的酸酐輕質(zhì)餾分純化塔通常不顯示出產(chǎn)生低壓蒸汽的合適高的溫度。
[0020]期望的是冷卻和冷凝塔頂料流120，然后將其送去進一步處理。盡管這可以使用裝置冷卻水來完成，但是本發(fā)明的方法替代地使用蒸汽發(fā)生器300，通過所述蒸汽發(fā)生器使用經(jīng)由管線323來自實用蒸汽冷凝物的水冷卻至少一部分塔頂料流120。因此冷凝至少一部分塔頂料流120用于進一步處理，同時蒸汽冷凝物經(jīng)歷溫度和壓力方面的期望的增加。將低壓鍋爐補償水經(jīng)由