一种塔顶余热回收与醇闭环精制的DOTP连续生产装置及方法与流程

本发明属于增塑剂连续合成设备，具体涉及一种适用于对苯二甲酸与异辛醇液相连续酯化工艺的dotp全连续生产装置及方法，其集成有塔顶余热回收与醇闭环精制功能，并可拓展至邻苯、间苯二甲酸酯类增塑剂的连续生产。

背景技术：

1、对苯二甲酸二异辛酯（dotp）是一种对苯二甲酸酯类增塑剂，在pvc制品中广泛使用，具有优良的增塑性能。与常用的邻苯二甲酸二异辛酯（dop）相比，dotp具有耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好等优点，在制品中显示出优良的持久性、耐肥皂水性及低温柔软性。

2、传统对苯二甲酸二异辛酯生产采用间歇打浆、单釜间歇酯化模式，存在以下技术缺陷：

3、第一，原料预处理间歇操作，生产效率低。对苯二甲酸与异辛醇人工分批配浆，浆料沉降且混合不均，单批次配浆耗时一至两小时；酯化单釜周期六至十小时，升降温、出料及清洗占用大量工时，产能低且人工成本高。

4、第二，热能利用率极低。酯化塔顶高温异辛醇-水共沸蒸汽直接通入冷却水冷凝，汽化潜热完全浪费；新鲜异辛醇及水洗热水均依靠独立蒸汽换热器加热，全厂蒸汽消耗量大，运行成本高。

5、第三，异辛醇回收手段粗放。仅依靠冷凝罐简单重力分层，水相中溶解以及乳化所夹带的大量异辛醇随废水直排，造成原料损耗高且污水cod超标。同时，由于缺少精馏提纯环节，循环粗异辛醇中富集的有机酸及催化剂残渣等杂质持续恶化酯化反应速率。

6、第四，缺少连续化后处理精制单元。酯化粗酯直接出料，游离酸、钛系催化剂、残留异辛醇及有色杂质均无法脱除，仅能生产低端工业级对苯二甲酸二异辛酯，无法满足食品、医疗及高端线缆制品指标。

7、第五，水资源消耗大。水洗工序持续投加新鲜脱盐水，脱醇及酯化产生的高温废水缺少循环复用通道，导致废水排放量大且污水处理负荷高。

8、第六，脱色及过滤工序间歇配套。需设置中转储罐缓存粗酯，生产线连续性断裂，中转过程中产品色度与酸值指标波动大，固体杂质易堵塞输送仪表及管线。

9、现有技术中，专利cn222606353u公开了一种对苯二甲酸二异辛酯连续生产装置，其包括浆料配制罐、浆料中间罐、浆料输送泵、一酯化反应釜、一酯化工艺塔、一酯化冷凝器、一酯化凝液收集罐、二酯化反应釜、二酯化工艺塔、二酯化冷凝器及二酯化凝液收集罐，其中一酯化反应釜设有多个反应室以实现分段连续反应，二酯化反应釜出料经成品输送管道直接外送至成品储存系统。该装置实现了配浆及两级酯化反应单元的连续化生产，并可缩短反应时间及实现成品质量的稳定可控。然而，该装置仍存在以下不足：

10、其一，缺少塔顶蒸汽余热换热单元，热能完全浪费。该专利的一级酯化工艺塔及二级酯化工艺塔塔顶处，温度为170℃~230℃的高温异辛醇-水共沸蒸汽全部直通冷凝器冷却，并未设置余热换热支路；浆料配制所需的新鲜异辛醇缺少预热热源，需单独增设蒸汽换热器进行加热，整套装置生蒸汽消耗量大，不具备节能设计。

11、其二，仅简易分层回收异辛醇，缺少精馏脱醇系统，导致原料损耗大且杂质循环累积。该专利仅依靠一酯化凝液收集罐及二酯化凝液收集罐进行重力分层，上部异辛醇通过回流管道直接回流至工艺塔，粗异辛醇因未经精馏提纯即循环回用，其中的有机酸及水解催化剂杂质长期富集，从而降低酯化转化率并加深产品色度；同时，酯化排水中溶解的异辛醇缺少回收渠道，直接通过酯化水管道外排，造成原料损耗。

12、其三，酯化末端缺少中和及水洗连续精制系统，粗酯中的酸性物质与盐类杂质无法脱除。该专利的二级酯化反应釜出料直接经成品输送管道外送储存，完全缺失中和及水洗成套设备。具体而言，粗酯中残留的游离单酯酸及钛系酸性催化剂导致成品酸值超标；缺少碱中和反应单元，酸性杂质在储存过程中持续反酸；缺少逆流水洗脱盐工序，中和生成的钠盐及钛盐悬浮于油相，致使成品透明度下降。

13、其四，缺少两级负压汽提脱醇及热水循环复用单元，成品中残留异辛醇超标且水资源浪费。该专利未设置汽提脱醇塔，粗酯中溶解的大量游离异辛醇无法脱除，导致成品挥发分超标并在高温加工时释放异味；同时缺少汽提塔顶油水分层结构，亦缺少脱醇高温热水的回用通道。

14、其五，缺少连续过滤脱色精制系统，成品中的有色杂质及固体颗粒无法去除。该专利缺少脱色混合及精密过滤设备，酯化过程中产生的色素、盐渣及催化剂微粒直接进入成品储罐，导致产品发黄且透光率差。

15、其六，工艺单元割裂，缺少全流程连续串联设计。该专利仅实现了配浆至两级酯化反应的单段连续化，酯化之后的中和、水洗、脱醇、精馏及脱色工序均为空白，如需生产合格的高端对苯二甲酸二异辛酯产品，必须增设间歇中转储罐转运物料，导致生产线自动化连续性断裂。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、本发明的目的在于提供一种塔顶余热回收与醇闭环精制的dotp连续生产装置及方法，旨在充分回收利用酯化塔顶高温共沸蒸汽的余热，以预热新鲜异辛醇并供给后续精馏及汽提工序的热源需求，从而显著降低装置整体生蒸汽消耗量。

3、首先，本发明提供一种塔顶余热回收与醇闭环精制的dotp连续生产装置，其技术方案如下：

4、一种塔顶余热回收与醇闭环精制的dotp连续生产装置，包括依次串联的配浆-酯化-精馏单元、中和-水洗分层单元和两级汽提-脱色过滤单元；

5、所述配浆-酯化-精馏单元包括浆料配制罐、第一酯化釜、第二酯化釜、第一酯化工艺塔、第二酯化工艺塔、第一酯化一级冷凝器和第二酯化一级冷凝器；

6、所述浆料配制罐的出料口依次连接所述第一酯化釜和所述第二酯化釜；所述第一酯化釜的蒸汽出口经所述第一酯化工艺塔连接所述第一酯化一级冷凝器的壳程，所述第二酯化釜的蒸汽出口经所述第二酯化工艺塔连接所述第二酯化一级冷凝器的壳程，新鲜异辛醇管经所述第一酯化一级冷凝器和所述第二酯化一级冷凝器的管程连接所述浆料配制罐；

7、所述第二酯化釜的出料口连接精馏塔的进料口，所述精馏塔的塔顶冷凝液出口经回用异辛醇管连接所述浆料配制罐，所述精馏塔的塔底出料口连接所述中和-水洗分层单元，所述中和-水洗分层单元的出料口连接所述两级汽提-脱色过滤单元。

8、可选地，所述配浆-酯化-精馏单元还包括pta料仓、pta出料旋转阀、振动筛和pta计量称，所述pta料仓的出料口依次经所述pta出料旋转阀、所述振动筛、所述pta计量称连接至所述浆料配制罐的进料口。

9、可选地，所述配浆-酯化-精馏单元还包括第一酯化二级冷凝器和第二酯化二级冷凝器，所述第一酯化一级冷凝器的壳程出口连接至所述第一酯化二级冷凝器的壳程入口；所述第二酯化一级冷凝器的壳程出口连接至所述第二酯化二级冷凝器的壳程入口。

10、可选地，所述配浆-酯化-精馏单元还包括分离罐和热水罐，所述第一酯化工艺塔和所述第二酯化工艺塔的塔顶冷凝液的水相出口分别连接至所述分离罐，所述分离罐的出水口连接至所述热水罐，所述热水罐的出水口连接至所述中和-水洗分层单元的热水入口。

11、可选地，所述中和-水洗分层单元包括管道混合器、中和罐、一级分层罐、水洗釜和二级分层罐，所述精馏塔的塔底出料口以及碱液管分别连接至所述管道混合器的进料端，所述管道混合器的出料口依次连接所述中和罐、所述一级分层罐、所述水洗釜和所述二级分层罐，所述二级分层罐的油相出料口连接至所述两级汽提-脱色过滤单元。

12、可选地，所述中和罐安装有在线ph检测仪，所述在线ph检测仪的信号输出端连接至dcs自动控制系统，所述dcs自动控制系统的控制输出端连接至所述碱液管上的碱液计量泵。

13、可选地，所述两级汽提-脱色过滤单元包括一级汽提塔、二级汽提塔和一级汽提换热器，所述中和-水洗分层单元的出料口连接至所述一级汽提换热器的冷侧进口，所述一级汽提换热器的冷侧出口连接至所述一级汽提塔的进料口；所述一级汽提塔的塔底液相出口经一级汽提物料输送泵连接至所述一级汽提换热器的热侧入口，所述一级汽提换热器的热侧出口连接至所述二级汽提塔的进料口；所述二级汽提塔的塔底液相出口连接至脱色过滤单元。

14、可选地，所述一级汽提塔和所述二级汽提塔的塔顶冷凝液出口分别连接至所述回用异辛醇管，所述一级汽提塔和所述二级汽提塔的塔顶冷凝液的水相出口分别连接至热水回用管路，所述热水回用管路连接至所述中和-水洗分层单元的热水入口。

15、可选地，所述脱色过滤单元包括脱色罐、初级过滤器和精过滤器，所述二级汽提塔的塔底液相出口连接至所述脱色罐的进料口，所述脱色罐的出料口依次连接所述初级过滤器和所述精过滤器。

16、可选地，所述两级汽提-脱色过滤单元还包括硅藻土料仓和硅藻土出料旋转阀，所述硅藻土料仓的出料口经所述硅藻土出料旋转阀连接至所述脱色罐的固体进料口。

17、可选地，所述两级汽提-脱色过滤单元还包括产品冷却器和产品中间罐，所述精过滤器的出料口连接至所述产品冷却器的热侧进口，所述产品冷却器的热侧出口连接至所述产品中间罐的入口。

18、其次，本发明还提供一种采用权利要求1至11任一项所述装置进行塔顶余热回收与醇闭环精制的dotp连续生产方法，其技术方案如下：

19、一种塔顶余热回收与醇闭环精制的dotp连续生产方法，包括以下步骤：

20、配浆步骤：将对苯二甲酸（pta）粉体经计量后送入浆料配制罐，将新鲜异辛醇经酯化塔顶共沸蒸汽余热预热至120℃~150℃后送入所述浆料配制罐，将精馏回收的高纯异辛醇送入所述浆料配制罐，将钛系复合催化剂溶液按比例连续投加至所述浆料配制罐，搅拌均匀配制成反应浆料；所述对苯二甲酸与异辛醇的摩尔配比为1:2.30~2.60，浆料固含量为32wt%~38wt%；

21、连续酯化步骤：将所述反应浆料依次送入第一酯化釜和第二酯化釜进行连续酯化反应；所述第一酯化釜的反应温度为180℃~210℃，表压为0.10mpa~0.25mpa，物料停留时间为2.0小时~3.0小时；所述第二酯化釜的反应温度为210℃~235℃，表压为0.05mpa~0.20mpa，物料停留时间为2.5小时~3.5小时；

22、余热回收步骤：将所述第一酯化釜和所述第二酯化釜产生的170℃~230℃的异辛醇-水共沸蒸汽分别经第一酯化工艺塔和第二酯化工艺塔后，送入一级冷凝器的壳程，与流经所述一级冷凝器管程的新鲜异辛醇进行换热，利用共沸蒸汽的汽化潜热将新鲜异辛醇预热至120℃~150℃；

23、精馏回收步骤：将所述第二酯化釜的出料送入精馏塔进行精馏，所述精馏塔的塔顶温度为155℃~175℃，塔底温度为220℃~245℃，塔顶绝压为0.07mpa~0.09mpa，塔顶冷凝得到的高纯异辛醇一部分回流至所述精馏塔，另一部分返回所述浆料配制罐循环利用；精馏塔塔底出料为脱除大部分异辛醇后的粗酯物料；

24、中和-水洗步骤：将所述粗酯物料与碱液经管道混合器预混合后送入中和罐进行中和反应，中和后的物料经一级分层罐分层，油相送入水洗釜与来自汽提步骤的回用热水进行逆流水洗，水洗后的物料经二级分层罐分层，得到脱盐粗酯；

25、两级负压汽提步骤：将所述脱盐粗酯依次送入一级汽提塔和二级汽提塔进行负压汽提，脱除残留异辛醇；一级汽提塔的塔温为170℃~195℃，塔顶绝压为0.080mpa~0.092mpa；二级汽提塔的塔温为180℃~205℃，塔顶绝压为0.085mpa~0.095mpa；汽提塔顶蒸汽经冷凝后分层，上层粗异辛醇送入所述精馏塔回收，下层高温热水回用于所述水洗釜；

26、脱色过滤步骤：将汽提后的半成品送入脱色罐，加入脱色助剂进行吸附脱色，然后经初级过滤和精密过滤，得到dotp成品。

27、作为优选，所述钛系复合催化剂溶液的配方为：以pta投料总质量计，钛酸四异丙酯主催化剂的添加量为0.025%~0.045%，协同稳定剂乙二醇二乙酸酯的添加量为钛酸四异丙酯添加量的30%；采用循环精制异辛醇配制成10wt%均相催化母液，连续计量注入所述第一酯化釜。

28、作为优选，所述碱液为弱碱复合溶液，其质量配方为：脱盐水94wt%、碳酸钠3wt%、碳酸氢钠3wt%，配制温度为50℃~60℃；碱液投加摩尔量为粗酯中游离酸总物质的量的1.05~1.10倍。

29、作为优选，所述脱色助剂的配方为：以粗酯质量计，食品级硅藻土0.12%~0.20%，活性白土0.04%~0.08%。

30、作为优选，所述精馏塔的进料中添加有阻聚剂，所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚（tbc），按精馏总进料中粗异辛醇质量的0.008%~0.015%连续加注。

31、相对于现有技术，本发明取得了如下有益效果：

32、第一，实现全流程无间歇连续自动化运行，生产稳定性显著增强。本发明新增的中和ph联锁控制模块、汽提真空自控模块、精馏纯度在线监测模块及余热换热温度自动调节模块，与原有酯化单元的液位、流量、压力自控系统完整联动，整套装置从对苯二甲酸粉体投料至dotp成品出料全程无需设置中转储罐，亦无需人工转运物料，物料始终在密闭管道及设备内连续流动，产品指标波动极小，自动化程度与产能利用率相比间歇式生产模式及现有半连续装置均有显著提升。

33、第二，显著降低装置整体生蒸汽消耗量，节能效果突出。本发明通过在一级酯化工艺塔及二级酯化工艺塔的塔顶分别增设第一酯化一级冷凝器和第二酯化一级冷凝器作为余热换热单元，使170℃~230℃的高温共沸蒸汽与管程内的新鲜异辛醇直接换热，利用共沸蒸汽的汽化潜热将新鲜异辛醇预热至120℃~150℃后再送入浆料配制罐，同时换热降温后的蒸汽继续进入原有酯化二级冷凝器完成冷凝。该余热回收方式完全替代了新鲜异辛醇的独立蒸汽预热设备，并且精馏塔及两级汽提塔所需热源亦可部分复用酯化余热，从而使整套装置生蒸汽消耗量降低30%以上，克服了现有技术中塔顶汽化潜热完全浪费、供热成本高昂的缺陷。

34、第三，实现异辛醇全工序闭环回收，大幅降低原料损耗。本发明将各工序产生的含醇废液集中送入精馏塔进行提纯处理，具体包括酯化凝液排水、水洗分层废水以及两级汽提分层所得粗异辛醇共三股含醇物料，经精馏塔精馏后塔顶产出高纯异辛醇，通过回用异辛醇管返回浆料配制罐循环参与配浆。相比传统工艺，该闭环回收体系使异辛醇原料损耗降低95%，同时精馏提纯过程有效脱除了粗异辛醇中循环富集的有机酸及催化剂残渣等杂质，从而稳定了酯化反应速率并改善了产品色度，并显著削减了废水cod值与危废处理成本。

35、第四，高温热水循环复用，污水减排效果显著。本发明中一级汽提塔及二级汽提塔的塔顶蒸汽经冷凝后进入回流罐完成油水两相分层，其中下层高温热水通过热水供水管全部回用于水洗釜作为洗涤用水，装置仅需少量补充工艺损耗的脱盐水，无需持续投加新鲜脱盐水。这一热水循环复用结构使废水外排总量降低80%，大幅降低了污水处理设施运行负荷，克服了现有技术中水洗工序持续消耗新鲜水源、酯化废水及汽提废水直排的缺陷。

36、第五，逐级脱除粗酯中各类杂质，产品品级全面升级。本发明在酯化出料之后连续集成中和、逆流水洗及两级负压汽提工序，其中中和系统借助在线ph检测仪表联锁控制碱液加入量，精准脱除粗酯中的游离酸并破坏钛系催化剂活性；逆流水洗系统通过高温热水与粗酯逆向接触，充分分离中和生成的钠盐及钛盐；两级负压汽提塔在负压条件下利用低压蒸汽逆向汽提，深度脱除残留游离异辛醇。经过上述连续精制处理后，成品酸值、挥发分及透光率等核心指标能够满足食品接触级、医用级及高端电缆料用dotp国家标准，解决了现有技术中酯化粗酯直接出料、仅能生产低端工业级产品的局限。

37、第六，原料配方精准连续配比，产品一致性好。本发明采用的主原料pta与异辛醇摩尔配比、钛系复合催化剂配方、中和弱碱液配方、脱色助剂配方全部采用自动化在线计量控制，摒弃间歇工艺人工粗放投料配比波动问题，酯化转化率稳定维持在99.5%以上，成品酸值稳定≤0.03mgkoh/g，批量产品指标一致性大幅提升。

38、第七，环保低损耗配方体系，绿色生产水平高。本发明采用的钛系无重金属催化配方、弱碱复合中和配方、汽提热水循环洗涤配方协同作用，减少催化剂危废、含盐固废产出量35%以上；精馏阻聚配方解决了辛醇高温聚合损耗问题，循环辛醇纯度稳定≥99.8%。

39、第八，分级助剂配方适配高端产品，产品品质优异。本发明采用的硅藻土与活性白土复合脱色配方可完全脱除有机色素，搭配低温负压汽提工艺，生产的dotp满足gb/t30822食品接触、医用pvc增塑剂指标，解决了传统单一脱色剂脱色不彻底、成品发黄的缺陷。

40、第九，提升成品外观与储存稳定性，降低设备检修频次。本发明的两级汽提均在负压条件下运行，汽提温度显著低于常压沸点，有效避免了dotp物料在高温下氧化发黄；后续在脱色罐中连续定量投加的硅藻土对有机色素进行充分吸附，再经初级过滤器及精过滤器两级精密过滤，彻底截留硅藻土、盐渣及催化剂固体微粒，成品透光率高且长期储存无沉淀析出。同时，固体杂质被过滤单元有效拦截后，下游管线及输送仪表、调节阀的堵塞问题得到显著改善，设备检修频次降低60%。