本技术涉及化工行业,专注于聚乙烯醇母液回收过程中醋酸甲酯的水解与精制防腐技术及其相关设备。该防腐设备由醋酸甲酯浓缩装置、脱醛装置、水解装置和水处理单元组成,旨在提高回收效率和产品质量。
背景技术
聚乙烯醇(简称PVA)外观为白色粉末,是一种水溶性高分子聚合物,性能介于塑料和橡胶之间,在纺织行业、建筑装潢行业、化工行业、农业、日用化妆品及高频淬火剂等方面有广泛应用。PVA是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物,属于一种生物可降解高分子材料,可由非石油路线大规模生产,价格低廉,其耐油、耐溶剂及气体阻隔性能出众,在食品、药品包装方面具有独特优势。
聚醋酸乙烯醇解生产聚乙烯醇的过程中产生大量的醇解母液,主要组成为甲醇、醋酸甲酯和醋酸钠等,这些都是重要的化工原料应加以回收。醋酸甲酯实际上是由原料醋酸和甲醇生成的,每生产1吨聚乙烯醇就生成约1.5吨醋酸甲酯。虽然醋酸甲酯也是一种化工原料,但需求量小,一般不作为副产物出售,需把醋酸甲酯水解成醋酸和甲醇,经分离和提纯后用于醋酸乙烯合成及聚合。工业生产过程中,醋酸甲酯在强酸性阳离子交换树脂的作用下,发生如下式所示水解反应,生成醋酸和甲醇:
CH3COOCH3+H2O===CH3OH+CH3COOH
醋酸精制过程中常因形成含杂质高温浓醋酸,造成设备腐蚀严重。该行业曾尝试过将设备材质由316L不锈钢升级为脱氧铜,甚至纯钛材,虽能略延长使用周期,但均不能彻底解决腐蚀问题,长期以来一直困扰着PVA行业发展。
文献报道(毛永胜,醋酸提浓塔腐蚀研究,硕士学位论文,2000;许志强,PVA车间醋酸塔腐蚀机理研究及防护对策,石油化工设备技术,2008,29(5),46)醋酸精制塔产生严重腐蚀的主要原因是该塔进料稀醋酸中混入了氯离子等含卤素杂质,在其操作条件下,卤素离子与氢离子结合为相应氢化物与水形成最高共沸物,共沸点介于进料板和塔釜温度之间,造成卤素氢化物在塔内积聚。累积后的卤素氢化物在高浓度醋酸、较高温度环境下对金属材质腐蚀具有十分明显的加快作用,在很短时间内即可造成腐蚀破裂,大大缩短设备使用周期。马远征等(马远征,聚乙烯醇生产中醋酸浓缩塔的腐蚀研究,硕士学位论文,2005)提出在醋酸精制塔内氯离子积聚区设置侧线采出口将含氯离子的醋酸从塔内采出,从而减缓氯离子累积的防腐策略。该方法虽然能从一定程度上缓解腐蚀问题,但会形成大量含氯废醋酸无法处理,问题未得到有效解决。
目前,虽然聚乙烯醇行业有些生产装置的醋酸精制设备材质已升级至耐腐蚀性很强的钛材,但仍未解决醋酸腐蚀问题。开发具有增强防腐能力的新工艺流程,从源头上消除增强醋酸腐蚀性的杂质,对聚乙烯醇装置的长周期安全生产具有重要意义,对其它行业同类型装置也具有推广价值。
实现思路