一種二氧化碳-環氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置的製作方法

2023-09-21 13:22:55

專利名稱：一種二氧化碳-環氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工領域中二氧化碳與環氧丙烷混合物分離技術領域，特別是涉及二氧化碳-環氧丙烷共聚生產碳酸丙烯酯過程中未反應的二氧化碳與環氧丙烷混合物分離提純環氧丙烷的裝置。
背景技術：
脂肪族聚碳酸酯共聚物是一類可完全生物降解的新型材料，自1969年井上祥平等首次通過二氧化碳與環氧化合物反應合成脂肪族聚碳酸酯以來，人們在將二氧化碳固定為全降解聚合物這一研究領域取得了大量研究成果。其中二氧化碳與環氧丙烷共聚生產碳酸丙烯酯的反應被廣泛應用於合成氨、天然氣淨化、制氫、紡織印染、石油開採、金屬萃取、生漆增塑劑等不同的化工領域。碳酸丙烯酯(PC)是一種非常重要的有機化工產品和性能優良的高沸點極性溶劑。其實通過CO2與環氧丙烷在催化劑作用下是通過開環聚合反應合成生成碳酸丙烯酯的。這種合成方式不需要使用劇毒的光氣，具有較大優勢。此共聚合成碳酸丙烯酯的反應，由於受到化學平衡的限制不能完全進行，在反應完成後剩餘的反應物CO2與環氧丙烷以混合物的形式排出系統。剩餘未反應物的直接排放不僅造成環境的汙染而且造成原料的浪費，為了進一步降低生產成本，最大限度的利用反應物，對未反應的CO2與環氧丙烷進行分離回收再利用的意義重大。
發明內容本實用新型的目的是提供一種適用於CO2與環氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置，使用本實用新型提供的吸收-精餾分離方法，具有工藝流程簡單、操作方便。能耗較低且目標產物環氧丙烷產品分離的純度非常高以及回收率很高等優點。本實用新型的CO2與環氧丙烷混合物分離裝置，其中進料為CO2與環氧丙烷共聚合成碳酸丙烯酯反應完成後剩餘未反應的CO2與環氧丙烷混合物，進料口設置在壓縮機入口，分離提純後的環氧丙烷從精餾塔塔頂採出，CO2從吸收塔塔頂出口以及精餾塔塔頂冷凝器放空口排出。本實用新型的技術如下本實用新型的裝置，包括混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進料泵(9)、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13)、精餾塔回流緩衝罐(16)、精餾塔再沸器(22);其特徵是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(2)進入系統，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經換熱器(4 )與吸收塔(6 )的進料口相連，在吸收塔(6 )的頂部設有吸收劑進料口以及剩餘氣相出口，吸收塔(6)塔底設有液相才出口，液相採出口通過管道經過精餾塔進料泵(9)與精餾塔(11)的進料相連接，精餾塔(11)的進料口設置在精餾塔(11)的中上部，精餾塔
(11)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(22)連接後返回精餾塔(11)的底部，另一部分作為吸收劑採出通過管道與吸收塔(6)的吸收劑進料管道匯合。精餾塔(11)頂部物流經精餾塔冷凝器(13)與精餾塔回流緩衝罐(16)相連，精餾塔冷凝器(13)設有放空口，精餾塔回流緩衝罐(16)底部出口設有物料回流和物料採出口，其中物料回流口通過管道與精餾塔(11)塔頂部相連接。其中吸收系統可以採用純溶劑吸收，也可以採用複合溶劑吸收。按照本實用新型的裝置進行操作的流程是C02與環氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(2)的進氣口進入系統，經壓縮升壓後的混合氣體(3)經過換熱器(4)冷卻後形成降低溫度的過飽和混合氣體(5)進入吸收塔(6)，經過吸收後的氣相物料(7)從吸收塔(6)的塔頂氣相出口排出系統，吸收過環氧丙烷的液相物料(8)從吸收塔(6)塔底採出，從吸收塔(6)塔底採出的液相物料(8)經精餾塔進料泵(9)後進入精餾塔(11)，精餾塔塔頂氣相產物(12)經精餾塔冷凝器(13)後進入精餾塔回流緩衝罐(16)，從精餾塔回流緩衝罐(16)流出的物料(17) —部分物料(18)返回精餾塔(11)塔頂作為回流液，另一部分物料
(19)作為產品採出，精餾塔塔底液相產物(20) —部分物料(21)經過精餾塔再沸器(22)返 回精餾塔(11)塔底，另一部分物料(24)作為吸收劑與新鮮吸收劑(25)匯合後返回到吸收塔(6)塔頂。壓縮機出口絕對壓力為l-20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，吸收塔的絕對壓力為0. l-20atm。精餾塔回流比為0. 5_8，精餾塔的絕對壓力為0. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本實用新型涉及CO2與環氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置。CO2與環氧丙烷混合物經過吸收過程後在進入精餾塔從而獲得環氧丙烷。本實用新型的優點是採用吸收-精餾裝置，提純的環氧丙烷純度高、收率大，能夠大大降低過程能耗，年經濟效益大大提高。

圖I為CO2與環氧丙烷混合物的吸收-精餾提純工藝流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型所提供的裝置進行進一步的說明。本實用新型是通過如下技術方案實現的如圖I所示，混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進料泵(9)、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13)、精餾塔回流緩衝罐(16)、精餾塔再沸器(22);其特徵是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(2)進入系統，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經換熱器(4)與吸收塔(6)的進料口相連，在吸收塔(6)的頂部設有吸收劑進料口以及剩餘氣相出口，吸收塔(6)塔底設有液相才出口，液相採出口通過管道經過精餾塔進料泵(9)與精餾塔(11)的進料相連接，精餾塔(11)的進料口設置在精餾塔(11)的中上部，精餾塔(11)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(22)連接後返回精餾塔(11)的底部，另一部分作為吸收劑採出通過管道與吸收塔(6)的吸收劑進料管道匯合。精餾塔(11)頂部物流經精餾塔冷凝器(13)與精餾塔回流緩衝罐(16)相連，精餾塔冷凝器(13)設有放空口，精餾塔回流緩衝罐底部出口設有物料回流和物料採出口，其中物料回流口通過管道與精餾塔(11)塔頂部相連接。CO2與環氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(2)的進氣口進入系統，經壓縮升壓後的混合氣體(3)經過換熱器(4)冷卻後形成降低溫度的過飽和混合氣體(5)進入吸收塔(6)，經過吸收後的氣相物料(7)從吸收塔(6)的塔頂氣相出口排出系統，氣相物料(7)的主要成分大量二氧化碳、少量的水以及極少量的環氧丙烷混合氣體，吸收過環氧丙烷的液相物料(8)從吸收塔(6)塔底採出，其主要成分為水、環氧丙烷以及極少量的二氧化碳，從吸收塔(6)塔底採出的液相物料(8)經精餾塔進料泵(9)後進入精餾塔(11)，精餾塔塔頂氣相產物(12)經精餾塔冷凝器(13)後進入精餾塔回流緩衝罐(16)，從精餾塔回流緩衝罐(16)流出的物料(17) 一部分物料(18)返回精餾塔(11)塔頂作為回流液，另一部分物料(19)作為產品採出，精餾塔塔底液相產物(20) —部分物料(21)經過精餾塔再沸器(22)返回精餾塔(11)塔底，另一部分物料(24)作為吸收劑與新鮮吸收劑(25)匯合後返回到吸收塔(6)塔頂。壓縮機出口絕對壓力為l_20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，吸收塔的絕對壓力為0. l-20atm。精餾塔回流比為0. 5_8，精餾塔的絕對壓力為0. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本實用新型的設備廣泛適用於所有的CO2與環氧丙烷混合物分離過程，為了更好地說明本實用新型在產品純度與收率方面的優勢，選取其中三個應用實例加以說明，但並不因此限制本技術和設備的適用範圍。實施例I將本實用新型裝置用於CO2與環氧丙烷混合物分離過程，混合氣體處理量為3. 49噸/小時，與發明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機、換熱器、吸收塔、精餾塔進料泵、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩衝罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機出口絕對壓力為4atm，換熱器熱流股出口溫度為15°C，吸收塔的絕對壓力為3. 5atm，新鮮吸收劑用量為5kg/h，精餾塔的絕對壓力為4atm，塔頂溫度為0°C，塔底溫度為143. 8°C，回流比為2. 5，混合氣體進料摩爾組成CO2為0. 9，環氧丙烷為0. I。經上述過程後，主要產品高純環氧丙烷產品的純度可以達到96. 8%，環氧丙烷收率可以達到98%。與未處理的剩餘反應物混合氣體相比，環氧丙烷純度由10%提升為99. 9%。實施例2將本實用新型裝置用於CO2與環氧丙烷混合物分離過程，混合氣體處理量為10. 76噸/小時，與發明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機、換熱器、吸收塔、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩衝罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機出口絕對壓力為2atm，換熱器熱流股出口溫度為_50°C，吸收塔的絕對壓力為0. latm，新鮮吸收劑用量為14kg/h，精餾塔的絕對壓力為0. latm，塔頂溫度為_50°C，塔底溫度為143. 8°C，回流比為0. 5，混合氣體進料摩爾組成CO2為0. 5，環氧丙烷為0. 5。經上述過程後，主要產品高純環氧丙烷產品的純度可以達到96. 1%，環氧丙烷收率可以達到98. 3%。與未處理的剩餘反應物混合氣體相比，環氧丙烷純度由50%提升為99. 9%。實施例3將本實用新型裝置用於CO2與環氧丙烷混合物分離過程，混合氣體處理量為20. 45噸/小時，與發明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機、換熱器、吸收塔、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩衝罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機出口絕對壓力為20atm，換熱器熱流股出口溫度為100°C，吸收塔的絕對壓力為20atm，新鮮吸收劑用量為26kg/h，精餾塔的絕對壓力為20atm，塔頂溫度為100°C，塔底溫度為163. 2°C，回流比為8，混合氣體進料摩爾組成CO2為0. 1，環氧丙燒為0. 9。經上述過程後，主要產品高純環氧丙烷產品的純度可以達到95. 9%，環氧丙烷收率可以達到97. 8%。與未處理的剩餘反應物混合氣體相比，環氧丙烷純度由90%提升為99. 9%。由以上實施例可見，利用本實用新型的CO2與環氧丙烷混合物的吸收-精餾分離提純裝置是可行的，整個分離提純過程不僅工藝操作簡單、能耗較小、而且分離效率很高。本實用新型提出的CO2與環氧丙烷混合物的吸收-精餾分離提純裝置，已通過較佳實施例進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和範圍內對本文所述的設備進行改動或適當變更與組合，來實現本實用新型技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本實用新型精神、範圍和內容中。
權利要求1.一種分離CO2與環氧丙烷混合物的吸收-精餾提純裝置，包括混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4 )、吸收塔(6 )、精餾塔進料泵(9 )、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13 )、精餾塔回流緩衝罐(16)、精餾塔再沸器(22);其特徵是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(2)進入系統，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經換熱器(4)與吸收塔(6)的進料口相連，在吸收塔(6)的頂部設有吸收劑進料口以及剩餘氣相出口，吸收塔(6)塔底設有液相採出口，液相採出口通過管道經過精餾塔進料泵(9 )與精餾塔(11)的進料口相連接，精餾塔(11)的進料口設置在精餾塔(11)的中上部，精餾塔(11)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(22)連接後返回精餾塔(11)底作為塔底蒸汽，另一部分作為吸收劑採出通過管道(24)與吸收塔(6)的吸收劑進料管道(25 )匯合成管道(26 );精餾塔(11)頂部物流(12 )經精餾塔冷凝器(13 )與精餾塔 回流緩衝罐(16)進料口相連，精餾塔冷凝器(13)設有放空口，精餾塔回流緩衝罐(16)底部出口設有物料回流和物料採出口，其中物料回流口通過管道與精餾塔(11)塔頂部相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種二氧化碳-環氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置，包括混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進料泵(9)、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13)、精餾塔回流緩衝罐(16)、精餾塔再沸器(22)；其特徵是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(2)進入系統，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經換熱器(4)與吸收塔(6)的進料口相連，在吸收塔(6)的頂部設有吸收劑進料口以及剩餘氣相出口，吸收塔(6)塔底設有液相採出口，液相採出口通過管道經過精餾塔進料泵(9)與精餾塔(11)的進料口相連接。本實用新型的優點是採用吸收-精餾裝置，提純的環氧丙烷純度高、收率大，能夠大大降低過程能耗，年經濟效益大大提高。
文檔編號C07D301/32GK202786067SQ20122028606
公開日2013年3月13日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者李洪, 高鑫, 許長春, 李鑫鋼 申請人:天津大學