从稀溶液中回收羧酸的方法和装置 本发明涉及利用反渗透膜系统及其它酸回收技术来从稀溶液中回收羧酸的方法和装置。
在许多重要的工业过程中均会产生含有较稀浓度羧酸的液流。从经济方面和环境方面考虑都希望从此类液流中回收羧酸以便再利用，销售或以最经济的方式处理这些羧酸。
经验表明，水流中稀浓度的，即约低于15％(重量)的羧酸可以通过采用高沸点溶剂的液-液萃取方法得以最经济地除去和回收。当处理含有低于约3％(重量)羧酸的液流时，用这种液-液萃取方法经济地回收羧酸变得相当困难，尽管从环境方面考虑处理这些液流是必要的。本发明提供了如下方法和装置得以更经济地回收羧酸，即，将含有低浓度酸的稀羧酸液流进行预浓缩，接着对上述过程产生的相对较浓的液流进行进一步的处理，例如用液—液萃取方法处理。
按照本发明，发现下述方法为一种高效的回收羧酸的方法，即将含有低于10％(重量)稀羧酸的水流引入到膜分离过程的初始处理步骤，优选为在一反渗透膜系统中的反渗透分离，从而产生一个酸浓度大大高于起始浓度、大多数情况下高于10％(重量)的羧酸中间体液流，然后将所述的中间体液流进行进一步的分离处理，优选为液—液萃取，以产生一个萃取液，接着将所述萃取液进行另一个酸分离处理，优选为蒸馏，从而回收得到一纯化的、浓缩地羧酸产物液流。优选的是，在液—液萃取步骤采用的萃取剂为高沸点材料，例如采用如Sherex公司生产的商标为Adogen、罗姆-哈斯公司生产的商标为Amberlite、赫希斯特股份公司生产的商标为Hosterex的仲胺和叔胺，或赛特克工业公司生产的商标为Cyanex的烷基氧膦。在膜分离之后可以采用的除液-液萃取法以外的其它分离方法包括萃取蒸馏、共沸蒸馏和经典蒸馏(classical distillation)。
更具体地，本发明提供一种从酸浓度低于10％(重量)的稀水溶液中回收羧酸的方法和装置。所述方法包括，将稀酸溶液通过一个膜分离器，由此产生一个实际上不含酸的渗透液(permeate)和一个酸浓度高于10％(重量)的残余液(retentate)；随后将所述残余液与用于酸萃取的液体萃取剂接触从而产生一个富含酸的萃取液和一个实际上不含酸的残液(raffinate)；然后从所述富含酸的萃取液中回收羧酸。当羧酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸以及它们的混合物时，本发明的方法特别有效。更一般地说，本发明适用于回收碳原子数为1到7个的羧酸，优选为2到4个碳原子的羧酸。在本发明的一个较佳实施方式中，羧酸是通过蒸馏步骤由富含酸的萃取液中回收。
在本发明的另一个实施方式中，所述的羧酸稀溶液在进行反向渗透分离之前先进行一预处理步骤以除去其中诸如下述的杂质，如芳香羧酸、金属离子、游离金属颗粒、有机或无机盐类、多于5个碳原子的直链羧酸、糖以及其它类似的杂质。杂质去除步骤可以通过过滤，微量过滤、超滤、毫微过滤(nanofiltration)或者结合使用两项或多项这类方法来进行。更进一步地根据本发明，其中所采用的膜分离器可以采用由下列材料制成的半透膜，如由聚砜、聚醚砜(polyether sulfone)、乙酸纤维素、酰胺、纤维素酯、三乙酸纤维素、聚醚脲(polyether urea)、聚乙烯醇、聚胡椒氮杂酰胺(polypiperiazamide)、聚呋喃(polyfuren)、乙酸纤维素丁酸酯、芳香酰胺、聚乙烯亚酰胺制成的半透膜以及上述任何材料的复合薄膜。
附图的简要说明
附图以框图的方式示出了本发明的一个较佳实施方式的流程。
图中，液流一般是由左向右流经系统。实现本发明的设备包括预处理部分20，其可以是单级或多级过滤、微量过滤、超滤、或毫微过滤装置，或者是这类装置的组合。
如果要处理的液流基本上是清洁的，则预处理步骤20可以省略。
优选的是，本发明还采用另一个预处理步骤22，优选为毫微过滤。毫微过滤步骤的一个输出液流，即过滤浓缩液包括一个重杂质浓缩液流，其以公知的方式从系统中除去并且被导入到回收设备或者被排出。管道24示出了这种除去。
本发明的较佳操作中下一个步骤为膜分离器步骤26。该设备包括具有阻挡大部分羧酸而透过水的性能的半透膜。从反向渗透步骤26流出的输出液流包括残余液流28和渗透液流30。
所述渗透液流实际上为纯水，其被排出或在进行这种回收过程的工厂中再利用。若需要，所述渗透液还可通过一附加的、与步骤26类似的或组成其一部分的反向渗透步骤以增加回收那些可能残留在渗透液流中的羧酸。类似地，残余液流28可以被导入附加的反向渗透处理过程以便产生一个含更高浓度羧酸的残余液流，以及一个附加的渗透液流，该渗透液流可以与渗透液流30混合，或单独排出或单独返回工厂中再利用。
所述的通过管道28的残余液接着被导入到萃取一回收-纯化阶段32中的液-液萃取处理过程，并且由这种处理后产生的残液通过管道34离开系统。所述残液实际上为纯水，其可以被排出或在进行本发明操作的工厂中再利用。富含酸的萃取液可以通过蒸馏或其它可能涉及多级(若需要)的回收和纯化方法加以分离。这种处理最终生产出纯化的羧酸，并通过管道36离开本发明的系统。