低壓三效精餾乙醇回收裝置及方法

2023-05-18 19:00:21 1

專利名稱：低壓三效精餾乙醇回收裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種乙醇回收裝置及方法，具體涉及一種低壓三效精餾乙醇回收裝置 及方法，該裝置和方法適用於輕工、食品、製藥、化工、電子等行業中稀乙醇的連續回收，特 別適用於含有鹽類等電解質成分的稀乙醇體系，可將5% 75% ν/ν的稀乙醇精餾濃縮到 80% 96% ν/ν。
背景技術：
隨著輕工、食品、製藥、化工、電子等行業的飛速發展、生產規模的不斷擴大，作為 工業溶劑的乙醇的用量也在不斷上升。傳統的間歇式乙醇回收塔已不能滿足大規模生產需 求。連續式精餾乙醇回收單元分為單效精餾、雙效精餾和多效精餾等種類。其中，單效 精餾工藝能耗高、產品質量差，尤其是大規模的乙醇回收裝置，能耗巨大；雙效精餾雖然能 耗上有所降低，但仍有挖潛的空間。普通的三效精餾工藝仍存在以下缺陷(1)對蒸汽品位要求高由於採用的工藝為三效精餾，精餾主裝置由負壓塔、中 壓塔和高壓塔組成。其中高壓塔操作壓力高達550 650kPa(表壓)，尤其是當稀乙醇進 料含有電解質時，塔底溫度高達170 180°C，對蒸汽的品位要求更高，壓力需達到0. 8 1. OMPa(表壓)，降低了鍋爐蒸汽背壓發電量。(2)主要換熱設備投資大高壓塔進料預熱器廢水端的進口溫度達到170°C 180°C左右，對板式換熱器的墊片耐高溫的要求更高，容易發生漏液現象(3) 一些稀乙醇原料裡還含有氯化鈉等電解質成分，會使塔底廢水的溫度升高，而 高溫對塔器和換熱設備的腐蝕性更強，需要採用更加昂貴的材料。

發明內容
本發明的首要目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種低壓三效精餾乙醇 回收裝置。本發明的另一目的在於一種基於上述裝置的低壓三效精餾乙醇回收方法。本發明的目的通過下述技術方案實現一種低壓三效精餾乙醇回收裝置，包括1#精餾塔、姊精餾塔、3#精餾塔、真空系 統、精餾塔再沸器、精餾塔進料預熱器、冷凝器、回流罐、稀乙醇進料預熱器、成品暫貯罐、成 品冷卻器等。其中，1#精餾塔為負壓操作，姊精餾塔為常壓或微負壓操作，3#精餾塔為正壓 操作。3#精餾塔的塔頂酒汽作為2#精餾塔再沸器的熱源，2#精餾塔的塔頂酒氣作為1#精 餾塔再沸器的熱源，1#精餾塔的塔頂酒氣作為稀乙醇進料預熱器的預熱熱源。基於上述裝置的精餾乙醇回收方法，包括以下步驟稀乙醇經1#精餾塔頂部酒汽預熱後，分成三股第一股稀乙醇(佔總進料質量流量的20% 40% )經1#塔釜廢水(80 95°C)預熱後進入1#精餾塔進料口，1#精餾塔由真空系統負壓操作，其頂部酒汽(壓力為-80 _40kPa，溫度50 70°C )經稀乙醇進料預熱器冷凝後，再經1#精餾塔冷凝器由 循環水冷凝，冷凝液進入1#精餾塔回流罐，成品乙醇可以從回流罐採出，也可以從1#精餾 塔塔板上採出。第二股稀乙醇(佔總進料質量流量的20% 40% )經姊精餾塔採出成品乙醇預 熱後，進入2#精餾塔進料口。2#精餾塔頂部的酒汽(壓力90 150kPa，溫度90 110°C ) 經過1#精餾塔再沸器冷凝後，冷凝液進入姊精餾塔回流罐。成品乙醇可以從回流罐採出， 也可以從姊精餾塔塔板上採出。採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後進入成品暫貯罐。 通過控制成品乙醇的採出量進而控制2#精餾塔塔底廢水中乙醇的含量為5wt% 30wt% (溫度100 120°C )。2#精餾塔塔底廢水進入1#精餾塔進料層下部塔板。第三股稀乙醇(佔總進料質量流量的20% 40% )經3#精餾塔採出成品乙醇預 熱後，進入3#精餾塔進料口。由於姊精餾塔塔底溫度較低(100 120°C)，因而3#精餾 塔頂部的酒汽可以採用較低的壓力和溫度(壓力250 400kPa，溫度110 125°C )。3# 精餾塔頂部的酒汽經過2#精餾塔再沸器冷凝後，冷凝液進入3#精餾塔回流罐。成品乙醇 可以從回流罐採出，也可以從3#精餾塔塔板上採出。採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後 進入成品暫貯罐。3#精餾塔的塔底不含乙醇的廢水(溫度135 155°C )進入2#精餾塔 i合 ^fe ο成品暫貯罐的乙醇經冷卻後去成品乙醇罐區。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果(1)本發明採用低壓三效精餾工藝，比普通雙效和常規高壓三效精餾工藝能耗大 大降低。(2)本發明3#精餾塔廢水直接進入2#精餾塔塔釜閃蒸，2#精餾塔廢水直接進入 1#精餾塔塔釜或進料層下方塔板，可以回收廢水中的廢熱，減少了工藝過程的能量損失。(3)本發明姊精餾塔廢水中乙醇的含量為5% 30%，因廢水中含有低沸點的乙 醇，使得姊精餾塔的塔底溫度100 120°C，比常規三效精餾工藝的110 135°C大大降低； 姊精餾塔的塔底溫度降低後，3#精餾塔的操作壓力和所用蒸汽的品位也可以隨之降低，從 而大大地節省了能耗。(4)本發明3#精餾塔操作壓力250 400kPa，塔底廢水溫度135 155°C。比常 規三效精餾工藝的陽0 650kPa，塔底溫度170 180°C均大大降低。一方面對設備的耐 高溫耐腐蝕性能要求降低，從而降低了設備投資和維護費用；另一方面，與常規三效精餾工 藝相比，本工藝對蒸汽品位的要求由0. 8 1. OMPa降低到0. 5 0. 6Mpa，可以不使用高品 位的蒸汽，使得大部分工廠的蒸汽供應均能滿足生產要求。


圖1為常規雙效精餾乙醇回收方法流程圖1-稀乙醇進料預熱器；2_1#精餾塔進料預熱器；3_1#精餾塔；4_1#精餾塔冷凝 器;5-1#精餾塔回流罐；6-2#精餾塔進料預熱器 』7-2#精餾塔；8-1#精餾塔再沸器；9- 精餾塔回流罐；10- 精餾塔再沸器；11-成品暫貯罐；12-成品冷卻器。圖2為本發明低壓三效精餾乙醇回收方法流程圖1-稀乙醇進料預熱器；2_1#精餾塔進料預熱器；3_1#精餾塔；4_1#精餾塔冷凝器；5_1#精餾塔回流罐；6- 精餾塔進料預熱器 』7-2#精餾塔；8-1#精餾塔再沸器；9- 精餾塔回流罐；10_3#精餾塔進料預熱器；11_3#精餾塔；12- 精餾塔再沸器；13-3#精餾 塔回流罐；14_3#精餾塔再沸器；15-成品暫貯罐；16-成品冷卻器。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 於此。對比例1雙效精餾乙醇回收裝置(如圖1所示)，包括1#精餾塔3、姊精餾塔7、精餾塔再 沸器、真空系統、稀乙醇進料預熱器1、成品冷卻器12等。乙醇含量為50% V/V的稀乙醇(流量200t/h，溫度35°C，氯化鈉含量)在 進料預熱器1中經1#精餾塔3頂部酒汽(_75kPa，53°C)預熱到52°C後，分成兩股第一股稀乙醇(佔總進料質量流量的46% )在1#精餾塔進料預熱器2中經1#精 餾塔塔釜廢水(溫度88°C)預熱到70°C後進入1#精餾塔進料口，1#精餾塔3由真空系統 負壓操作，操作壓力_75kPa，其頂部酒汽經稀乙醇進料預熱器1冷凝後，再經1#精餾塔冷凝 器4由循環水冷凝，冷凝液進入1#精餾塔回流罐5，成品乙醇從1#精餾塔頂部第二層塔板 上採出進入成品乙醇暫貯罐11。第二股稀乙醇(佔總進料質量流量的)在姊精餾塔進料預熱器6中經姊精 餾塔採出成品乙醇和汽凝水預熱後，進入姊精餾塔進料口。姊精餾塔7的塔底廢水(溫度 132°C，乙醇含量為0% )進入1#精餾塔塔釜。姊精餾塔頂部的酒汽(壓力IOOkPa,溫度 98°C)經過1#精餾塔再沸器8冷凝後，冷凝液進入姊精餾塔回流罐9。成品乙醇(94%V/ V，溫度98°C，流量51. 03t/h)從2#精餾塔回流罐9採出，與進料稀乙醇換熱後降溫到58°C 進入成品暫貯罐11。2#精餾塔再沸器12採用0. 5MPag的蒸汽間接加熱，汽凝水用於稀乙 醇進料的二級預熱。成品暫貯罐15的乙醇(90% V/V，98. 8t/h，56°C )經冷卻到30°C後去成品乙醇罐 區。該工藝的蒸汽消耗量為53t/h，噸90% V/V乙醇的0. 5MPag蒸汽消耗為0. 536t。對比例2一種高壓三效精餾乙醇回收裝置(如圖2所示)，包括1#精餾塔3、2#精餾塔7、 3#精餾塔11、精餾塔再沸器、真空系統、稀乙醇進料預熱器1、成品冷卻器16等。乙醇含量為50% V/V的稀乙醇(流量200t/h，溫度35°C，氯化鈉含量)在 稀乙醇進料預熱器1中經1#精餾塔頂部酒汽預熱到50°C後，分成三股第一股稀乙醇(佔總進料質量流量的30% )在1#精餾塔進料預熱器2中經1#塔 釜廢水(溫度88°C)預熱到75°C後進入1#精餾塔進料口，1#精餾塔3由真空系統負壓操 作，操作壓力_75kPa，其頂部酒汽經稀乙醇進料預熱器1冷凝後，經過1#精餾塔冷凝器4由 循環水冷凝，冷凝液進入1#精餾塔回流罐5，成品乙醇從1#精餾塔頂部第三層塔板上採出。第二股稀乙醇(佔總進料質量流量的35% )在姊精餾塔進料預熱器6中經2#精 餾塔7採出成品乙醇和汽凝水預熱後，進入姊精餾塔7進料口。姊精餾塔的塔底廢水(溫 度132°C，乙醇含量為0% )進入1#精餾塔塔釜。2#精餾塔頂部的酒汽(壓力120kPa，溫 度99°C )經過1#精餾塔再沸器8冷凝後，冷凝液進入2#精餾塔回流罐9。成品乙醇可以從回流罐採出，也可以從2#精餾塔塔板上採出。採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後進入 成品暫貯罐15。第三股稀乙醇(佔總進料質量流量的35% )在3#精餾塔進料預熱器10中經3# 精餾塔11採出成品乙醇和汽凝水預熱後，進入3#精餾塔11進料口。3#精餾塔的塔底不含 乙醇的廢水(溫度174°C)進入姊精餾塔塔釜。3#精餾塔頂部的酒汽(壓力630kPa，溫度 138°C )經過2#精塔再沸器12冷凝後，冷凝液進入3#精餾塔回流罐13。成品乙醇可以從 回流罐採出，也可以從3#精餾塔塔板上採出。採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後進入成 品暫貯罐15。3#精餾塔再沸器14採用0. 9MPag的新鮮蒸汽間接加熱，汽凝水還可進一步 用於稀乙醇進料的二級預熱。成品暫貯罐15的乙醇(90% V/V，98. 8t/h，68°C )經冷卻後去成品乙醇罐區。該工藝的蒸汽消耗量為36. 2t/h，噸90% V/V乙醇的0. 9MPag蒸汽消耗為0. 366t， 比對比例1節省蒸汽消耗31.7%，但需要消耗高品位的新鮮蒸汽。實施例1一種低壓三效精餾乙醇回收裝置(如圖2所示)，包括1#精餾塔3、2#精餾塔7、 3#精餾塔11、精餾塔再沸器、真空系統、稀乙醇進料預熱器1、成品冷卻器16等。乙醇含量為50% V/V的稀乙醇(流量200t/h，溫度35°C，氯化鈉含量)在 稀乙醇進料預熱器1中經1#精餾塔頂部酒汽預熱到50°C後，分成三股第一股稀乙醇(佔總進料質量流量的30% )在1#精餾塔進料預熱器2中經1#塔 釜廢水(溫度88°C )預熱後進入1#精餾塔進料口，1#精餾塔3由真空系統負壓操作，操作 壓力-75kPa，其頂部酒汽經稀乙醇進料預熱器1冷凝後，經過1#精餾塔冷凝器4由循環水 冷凝，冷凝液進入1#精餾塔回流罐5，成品乙醇從1#精餾塔頂部第三層塔板上採出。第二股稀乙醇(佔總進料質量流量的35% )在姊精餾塔進料預熱器6中經2#精 餾塔7採出成品乙醇和汽凝水預熱後，進入姊精餾塔進料口。姊精餾塔7頂部的酒汽(壓 力120kPa，溫度99°C)經過1#精餾塔再沸器8冷凝後，冷凝液進入姊精餾塔回流罐9。成 品乙醇可以從回流罐採出，也可以從2#精餾塔塔板上採出。採出的成品乙醇與進料稀乙醇 換熱後進入成品暫貯罐15。通過控制成品乙醇的採出量使2#精餾塔7的塔底廢水中乙醇 的含量為17wt%、塔底廢水的溫為度109°C。姊精餾塔7的塔底廢水進入1#精餾塔進料層 下部第3塊塔板。第三股稀乙醇(佔總進料質量流量的35% )在3#精餾塔進料預熱器10中經3# 精餾塔11採出成品乙醇和汽凝水預熱後，進入3#精餾塔進料口。3#精餾塔11的塔底不含 乙醇的廢水(溫度149°C )進入2#精餾塔塔釜。3#精餾塔11頂部的酒汽(壓力300kPa， 溫度117°C )經過2#精餾塔再沸器12冷凝後，冷凝液進入3#精餾塔回流罐13。成品乙醇 可以從回流罐採出，也可以從3#精餾塔塔板上採出。採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後 進入成品暫貯罐15。3#精餾塔再沸器14採用0. 5MPag的新鮮蒸汽間接加熱，汽凝水進一 步用於稀乙醇進料的二級預熱。成品暫貯罐15的乙醇(90% V/V，98. 8t/h，65°C )經冷卻後去成品乙醇罐區。該工藝的蒸汽消耗量為33. 4t/h，噸90% V/V乙醇的0. 5MPag蒸汽消耗為0. 338t， 比對比例1節省蒸汽消耗36. 9%，比對比例2節省蒸汽消耗7. 7%，且無需消耗高品位的新
鮮蒸汽。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種低壓三效精餾乙醇回收裝置，其特徵在於該裝置是由1#精餾塔、姊精餾塔、 3#精餾塔、精餾塔再沸器、精餾塔進料預熱器、冷凝器、回流罐、稀乙醇進料預熱器、成品暫 貯罐和成品冷卻器組成；其中，3#精餾塔的塔頂酒汽是2#精餾塔再沸器的熱源，姊精餾塔 的塔頂酒氣是1#精餾塔再沸器的熱源，1#精餾塔的塔頂酒氣是稀乙醇進料預熱器的預熱 熱源。
2.基於權利要求1所述裝置的低壓三效精餾乙醇回收方法，其特徵在於包括以下步驟稀乙醇經1#精餾塔頂部酒汽預熱後，分成三股；第一股稀乙醇經1#塔釜廢水預熱後進入1#精餾塔進料口 ；1#精餾塔頂部的酒汽經稀 乙醇進料預熱器冷凝後，再經1#精餾塔冷凝器由循環水冷凝，冷凝液進入1#精餾塔回流 罐，成品乙醇從回流罐採出，或者從1#精餾塔塔板上採出；第二股稀乙醇經2#精餾塔採出成品乙醇預熱後，進入2#精餾塔進料口 ;2#精餾塔頂 部的酒汽經過1#精餾塔再沸器冷凝後，冷凝液進入姊精餾塔回流罐；成品乙醇從回流罐採 出，或者從姊精餾塔塔板上採出；採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後進入成品暫貯罐； 通過控制成品乙醇的採出量使姊精餾塔塔底廢水中乙醇的含量為5wt% 30wt%、塔底廢 水溫度為100 120°C ；2#精餾塔塔底廢水進入1#精餾塔進料層下部塔板；第三股稀乙醇經3#精餾塔採出成品乙醇預熱後，進入3#精餾塔進料口 ；3#精餾塔頂 部的酒汽壓力為250 400kPa、溫度為110 125°C ；3#精餾塔頂部的酒汽經過2#精餾塔 再沸器冷凝後，冷凝液進入3#精餾塔回流罐；成品乙醇從回流罐採出，或者從3#精餾塔塔 板上採出；採出的成品乙醇與進料稀乙醇換熱後進入成品暫貯罐；3#精餾塔的塔底廢水進 入2#精餾塔塔釜；成品暫貯罐的乙醇經冷卻後去成品乙醇罐區。
全文摘要
本發明公開了一種低壓三效精餾乙醇回收裝置及方法。一種低壓三效精餾乙醇回收裝置由1#精餾塔、2#精餾塔、3#精餾塔、精餾塔再沸器、精餾塔進料預熱器、冷凝器、回流罐、稀乙醇進料預熱器、成品暫貯罐和成品冷卻器組成；精餾乙醇回收方法中，通過控制2#精餾塔成品乙醇的採出量使2#精餾塔塔底廢水中乙醇的含量為5wt％～30wt％、塔底廢水溫度為100～120℃；3#精餾塔的工作壓力為250～400kPa。本發明採用低壓三效精餾工藝，減少了工藝過程的能量損失，能耗大大降低；3#精餾塔操作壓力和溫度大大降低，對設備的耐高溫耐腐蝕性能要求降低，從而降低了設備投資和維護費用。
文檔編號C07C29/80GK102091429SQ20101059596
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者周宏才, 唐兆興, 姜新春, 韓品謙, 馬建智, 黎進英 申請人:廣東中科天元新能源科技有限公司