膜法浓缩丙烯酸生产吸收塔侧线采出混合酸溶液研究

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丙烯酸是合成丙烯酸酯的重要单体。丙烯酸酯合成的高分子聚合物具有稳定性、耐久性等优点,被广泛应用于涂料、粘合剂、纺织、塑料、橡胶等领域。目前丙烯酸的生产中使用急冷吸收塔冷却吸收含有丙烯酸的热蒸汽,吸收塔塔底酸浓度较低,后续精馏过程的能耗较大,同时会产生大量的废水。
  为了提高吸收塔塔底酸浓度,本文提出了丙烯酸吸收塔与膜法耦合的工艺对吸收塔侧线采出的部分吸收液进行浓缩,浓液从酸浓度相同的塔板返回吸收塔,淡液作为喷淋水回用。由此可以减少新鲜喷淋水用量,增加塔底酸浓度。采用能耗较低的电渗析和反渗透工艺对丙烯酸和醋酸混合溶液进行浓缩研究。
  使用电渗析对丙烯酸和醋酸的溶液进行浓缩实验,研究了电压、流速、温度、初始酸浓度等操作条件对浓缩效果和能耗的影响规律。提高操作电压、循环流速、操作温度,能够增加丙烯酸、醋酸的浓缩率,但提高操作电压会增加能耗。当丙烯酸浓度2.5%醋酸浓度2.5%,操作电压10V,浓淡室体积比1:3时,丙烯酸和醋酸的浓缩率分别达到203.3%和156.6%。利用Aspen软件对丙烯酸吸收工艺进行了模拟,耦合电渗析工艺后,喷淋水用量减少37.1%,塔底丙烯酸浓度增加4.56%。另外,测试了离子交换膜在酸性溶液中的性能变化。使用1,200小时后,阴、阳离子交换膜的迁移数和离子交换容量各降低了1.03%、18.39%和1.09%、14.4%。阴、阳离子交换膜的膜面电阻分别升高至2.5Ω·cm-2和3.5Ω·cm-2。
  使用反渗透对丙烯酸和醋酸的溶液进行浓缩实验,研究了压力、温度、初始酸浓度对通量和截留率的影响,并测试了反渗透膜(SWC5和SWC6)在不同浓度的酸性溶液中的稳定性。增加操作压力和操作温度有利于提高通量,增加操作压力或降低操作温度有利于提高酸截留率。初始酸浓度增加,通量降低,酸截留率变化较小。当操作压力为3.5MPa,膜对丙烯酸和醋酸的截留率均超过78%。随浸泡酸浓度和浸泡时间的增加,膜性能变化幅度增大。在浓度为2.5%丙烯酸和2.5%醋酸溶液中浸泡6个月后,两种膜对酸的截留率均保持在75%以上,SWC6长时间浸泡后性能相对稳定。
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