一種用於粗甲醇精製的裝置製造方法

2023-05-19 06:30:16

一種用於粗甲醇精製的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用於粗甲醇精製的裝置：包括穩定塔以及多效蒸發器，前一效蒸發器的蒸汽出口與後一效蒸發器的冷凝管路入口相連，前一效蒸發器的料液出口與下一效蒸發器的料液入口相連，第一效蒸發器的料液入口與穩定塔的塔釜相連，末效蒸發器的蒸汽出口與穩定塔再沸器的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器的冷凝管路出口以及除第一效蒸發器外的其他蒸發器的冷凝管路出口分別與甲醇輸出管路的入口相連，本實用新型利用穩定塔在低壓下除去粗甲醇中的輕組分，確保MTO級甲醇質量指標合格，降低蒸汽消耗，針對MTO級甲醇對水含量要求不高的特點，採用多效蒸發器精製粗甲醇，可獲得合格產品，同時能耗顯著降低。
【專利說明】—種用於粗甲醇精製的裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及甲醇制烯烴的原料(ΜΤ0級甲醇)，特別涉及一種用於粗甲醇精製的裝置。

【背景技術】
[0002]甲醇是極為重要的有機化工原料，在世界經濟中起著十分重要的作用。尤其是近年來，隨著甲醇制烯烴(ΜΤ0或MTP)技術工業化的成功應用，甲醇裝置規模迅速增大。對於甲醇制烯烴項目而言，不同的制烯烴技術對甲醇的質量指標要求各有不同，其原因主要源於催化劑的不同。
[0003]現有甲醇制烯烴技術(ΜΤ0技術)對甲醇含水量無特殊要求，而對總金屬、鹼金屬等離子含量卻要求很嚴格，指標已達到甚至超過美國AA級和我國優等品甲醇級別。為了滿足MTO級甲醇雜質痕量(PPM級)要求，結合現有甲醇精製技術，對粗甲醇所含重組分及金屬離子的脫除，一般是通過甲醇精餾的技術來實現。
[0004]常規甲醇精餾主要有雙塔流程和三塔流程，兩種流程的目的都是除去甲醇中各類雜質，例如除去難揮發性的無機、有機類雜質，同時也將水一併除去。對於MTO級甲醇而言，上述流程能滿足MTO級甲醇的質量要求，但水分的過度脫除卻是多餘的，會白白消耗大量的加熱水蒸氣，造成了高能耗，在甲醇制烯烴中還需要增加水的配給。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種用於粗甲醇精製的裝置。
[0006]為達到上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0007]該裝置包括穩定塔以及多效蒸發器，前一效蒸發器的蒸汽出口與後一效蒸發器的冷凝管路入口相連，前一效蒸發器的料液出口與後一效蒸發器的料液入口相連，第一效蒸發器的料液入口與穩定塔的塔釜相連，末效蒸發器的蒸汽出口與穩定塔再沸器的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器的冷凝管路出口以及除第一效蒸發器外的其他蒸發器的冷凝管路出口分別與甲醇輸出管路的入口相連。
[0008]所述甲醇輸出管路的出口設置有用於冷卻甲醇的第一換熱器。
[0009]所述末效蒸發器的料液出口與濃縮廢液排出管路相連。
[0010]所述第一效蒸發器的冷凝管路入口與外界蒸汽源相連。
[0011]所述多效蒸發器由第一效蒸發器、第二效蒸發器和第三效蒸發器組成，穩定塔的塔釜與第一效蒸發器的料液入口相連，第一效蒸發器的料液出口與第二效蒸發器的料液入口相連，第一效蒸發器的蒸汽出口與第二效蒸發器的冷凝管路入口相連，第二效蒸發器的料液出口與第三效蒸發器的料液入口相連，第二效蒸發器的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路的入口相連，第二效蒸發器的蒸汽出口與第三效蒸發器的冷凝管路入口相連，第三效蒸發器的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路的入口相連，第三效蒸發器的蒸汽出口與穩定塔再沸器的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路的入口相連。
[0012]所述穩定塔為板式塔，各效蒸發器均為釜式重沸器。
[0013]所述裝置還包括與穩定塔塔頂相連的穩定塔回流罐。
[0014]本實用新型的有益效果體現在:
[0015]本實用新型利用粗甲醇體系中輕組分在低壓下易揮發的特點，利用穩定塔在低壓下除去粗甲醇中的輕組分雜質，並利用多級蒸發分離粗甲醇中的重組分雜質，既確保MTO級甲醇質量指標合格，又避免過度去除水分，降低了蒸汽消耗；本實用新型針對MTO級甲醇對水含量要求不高的特點，採用多效蒸發器精製粗甲醇，可獲得合格產品，同時能耗顯著降低。
[0016]進一步的，本實用新型可以通過對三效蒸發器各效之間壓力的選擇，既可實現能量的全部利用(甲醇-水體系蒸汽潛熱)，又可實現粗甲醇精製的高收率，使裝置成本與收益達到更優。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型所述用於粗甲醇精製的裝置的結構示意圖；
[0018]圖中:1為穩定塔，2為穩定塔再沸器，3為穩定塔回流罐，4為第一效蒸發器，5為第二效蒸發器，6為第三效蒸發器，7為甲醇輸出管路，8為輸送泵，9為穩定塔回流泵，10為第一換熱器，11為第二換熱器，12為濃縮廢液排出管路，SI為料液入口，S2為料液出口，E為蒸汽出口，Cl為冷凝管路入口，C2為冷凝管路出口，CWR為循環水供水，CffS為循環水回水，LP為低壓蒸汽，LC為低壓蒸汽凝液。

【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型做詳細說明。
[0020]參見圖1，本實用新型所述用於粗甲醇精製的裝置包括穩定塔I以及多效蒸發器，所述穩定塔I為板式塔，各效蒸發器均為釜式重沸器，前一效蒸發器的蒸汽出口與後一效蒸發器的冷凝管路入口相連，前一效蒸發器的料液出口與後一效蒸發器的料液入口相連，第一效蒸發器的冷凝管路入口與外界蒸汽源相連，第一效蒸發器的料液入口與穩定塔的塔釜相連，末效蒸發器的料液出口與濃縮廢液排出管路12相連，末效蒸發器的蒸汽出口與穩定塔再沸器2的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器2的冷凝管路出口以及除第一效蒸發器外的其他蒸發器的冷凝管路出口分別與甲醇輸出管路7的入口相連。所述甲醇輸出管路7的出口設置有用於冷卻甲醇的第一換熱器10。所述裝置還包括與穩定塔塔頂相連的穩定塔回流罐3。
[0021]本實用新型的工作原理如下:
[0022]首先以三效串聯蒸發器為例說明蒸發器的連接關係，每效蒸發器為獨立單元，每效蒸發器的蒸汽和濃縮液採用管道連接，具體描述如下:所述多效蒸發器由第一效蒸發器4、第二效蒸發器5和第三效蒸發器6組成，穩定塔I的塔釜與第一效蒸發器4的料液入口相連，第一效蒸發器4的料液出口與第二效蒸發器5的料液入口相連，第一效蒸發器4的蒸汽出口與第二效蒸發器5的冷凝管路入口相連，第二效蒸發器5的料液出口與第三效蒸發器6的料液入口相連，第二效蒸發器5的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路7的入口相連，第二效蒸發器5的蒸汽出口與第三效蒸發器6的冷凝管路入口相連，第三效蒸發器6的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路7的入口相連，第三效蒸發器6的蒸汽出口與穩定塔再沸器2的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器2的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路7的入口相連。
[0023]粗甲醇送至穩定塔1，在穩定塔內通過減壓精餾除去輕組分(輕組分由塔頂採出送至界外)，塔釜全物料送至一套三效蒸發器，經三效蒸發器逐級對粗甲醇進行蒸發、濃縮，各效蒸發氣體(二次蒸汽)經冷凝後獲得合格的MTO級甲醇產品，濃縮液體(富含雜質)由第三效蒸發器抽出送出界外。
[0024]所述穩定塔為板式塔，塔頂操作壓力0.15?0.18MPa (a)，操作溫度為73?76°C，塔釜操作壓力0.18?0.22MPa(a)，操作溫度為81?86°C。
[0025]所述輕組分由塔頂採出，採出的該股輕組分因富含甲醇蒸汽，經水冷凝(在第二換熱器11處)後自流至穩定塔回流罐3 (回收甲醇)，再由穩定塔回流泵9送至穩定塔塔頂，未冷凝輕組分(包含氣相甲醇)被送出界外。一般控制甲醇回流量為採出輕組分的10?12倍,保障MTO級甲醇的收率。
[0026]所述三效串聯蒸發器均為釜式重沸器(BKU)，效間換熱物料(蒸汽和濃縮液體)依靠壓差由第一效(首效)順流至第三效(末效)，換熱物料流向相同。
[0027]所述三效串聯蒸發器均包含蒸發、冷凝步驟。其中:
[0028]第一效(首效)蒸發器熱源由界外低壓蒸汽提供(由冷凝管路入口輸入第一效蒸發器)，待蒸發濃縮液(由料液入口輸入第一效蒸發器)來自穩定塔塔釜；
[0029]第二效蒸發器熱源來自第一效蒸發器所產二次蒸汽(由第一效蒸發器的蒸汽出口輸出)的潛熱，待蒸發濃縮液(通過料液入口輸入第二效蒸發器)來自第一效未蒸發濃縮液(第一效蒸發器的料液出口輸出)；
[0030]第三效蒸發器熱源來自第二效蒸發器所產二次蒸汽(由第二效蒸發器的蒸汽出口輸出)的潛熱，待蒸發濃縮液(通過料液入口輸入第三效蒸發器)來自第二效蒸發器未蒸發濃縮液(第二效蒸發器的料液出口輸出)。
[0031]所述第三效蒸發器所產二次蒸汽(由第三效蒸發器的蒸汽出口輸出)送至穩定塔再沸器，為穩定塔精餾提供熱源，未蒸發濃縮液由第三效蒸發器(由料液出口)抽出，作為濃縮廢液(富含雜質)送出界外。
[0032]所述第一效蒸發器的蒸發壓力為1.3?1.5MPa(a)。
[0033]所述三效串聯蒸發器的效間壓差為Λ 1-2 = 0.55MPa，Δ 2-3 = 0.45MPa。
[0034]合格的MTO級甲醇是由前效所產二次蒸氣經後效或穩定塔再沸器冷凝後所得液體混合物(ΜΤ0級甲醇產品)。
[0035]實施例
[0036]粗甲醇精製生產MTO級甲醇的裝置，包括穩定塔減壓精餾單元、三效蒸發單元，具體設備包括:穩定塔1、穩定塔再沸器2、穩定塔回流罐3，第一效蒸發器4、第二效蒸發器5、第三效蒸發器6，其中穩定塔再沸器2既是第三效蒸發器的冷凝器，又是穩定塔的再沸器。
[0037]原料(指粗甲醇，組成為甲醇、水以及雜質，其中，雜質質量組成為:①輕組分0.43%，包含甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮氣重組分0.1%，包含金屬離子、重碳烴類、雜醇；水為7.93% )首先進入穩定塔I，操作壓力為0.15MPa(a)(塔頂)?0.18MPa(a)(塔釜)，操作溫度為73.3°C (塔頂)?81.8°C (塔釜)，塔頂採出富含甲醇的輕組分，經水冷回收甲醇後，輕組分送去界外，冷凝甲醇自流至穩定塔回流罐3，再由泵送至穩定塔I塔頂；穩定塔I塔釜出料泵入第一效蒸發器4蒸發濃縮，操作壓力1.42MPa(a)，操作溫度為153°C，第一效蒸發器4由界外低壓蒸汽提供熱源(低壓蒸汽壓力1.0MPa(g)，溫度250°C )，第一效蒸發器4所產二次蒸汽送至第二效蒸發器5提供熱源，凝液為MTO級甲醇產品，未蒸發濃縮液靠效間壓差自流至第二效蒸發器5繼續蒸發、濃縮；第二效蒸發器5所產二次蒸汽送至第三效蒸發器6提供熱源，凝液為MTO級甲醇產品，未蒸發濃縮液靠效間壓差自流至第三效蒸發器6繼續蒸發、濃縮；第三效蒸發器6所產二次蒸汽送至穩定塔再沸器2提供熱源，凝液為MTO級甲醇產品，未蒸發濃縮液作為最終濃縮廢液送去界外；三效串聯蒸發器效間壓差為Ap2 = 0.55MPa，Δ2_3 = 0.45MPa，操作溫度為各效甲醇一水體系的飽和溫度。
[0038]利用上述裝置，每生產I噸MTO級甲醇，消耗0.664噸低壓蒸汽，如採用三塔精餾製備MTO級甲醇，噸甲醇蒸汽消耗為1.1噸(二塔精餾蒸汽消耗更高)，因此本裝置可節約蒸汽用量約39.6%，按照低壓蒸汽每噸70元計算，對於180萬t/a甲醇裝置而言，每年可節約蒸汽折合人民幣約為5500萬元。
[0039]本實用新型的特點概括如下:
[0040](I)利用粗甲醇體系中輕組分在低壓下易揮發的特點，先在低壓下除去粗甲醇中的輕組分，確保MTO級甲醇質量指標合格，降低蒸汽消耗。
[0041](2)根據粗甲醇所含金屬離子等雜質的不揮發性，利用三效蒸發技術，通過各效所產二次蒸汽作為二次熱源，對粗甲醇進行多次蒸發、濃縮，不僅可保證MTO級甲醇的質量，同時更加節約能耗。相比現有「三塔流程」生產MTO級甲醇，能耗降低39.6% (指蒸汽消耗，三塔流程蒸汽消耗為1.lt/t甲醇)。
[0042](3)三效蒸發各效之間壓力的選擇若恰到好處，既可實現能量的全部利用(甲醇-水體系蒸汽潛熱)，又可實現粗甲醇精製的高收率，精製甲醇的收率不小於98%。
【權利要求】
1.一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:該裝置包括穩定塔(I)以及多效蒸發器，前一效蒸發器的蒸汽出口與後一效蒸發器的冷凝管路入口相連，前一效蒸發器的料液出口與後一效蒸發器的料液入口相連，第一效蒸發器的料液入口與穩定塔的塔釜相連，末效蒸發器的蒸汽出口與穩定塔再沸器(2)的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器(2)的冷凝管路出口以及除第一效蒸發器外的其他蒸發器的冷凝管路出口分別與甲醇輸出管路(7)的入口相連。
2.根據權利要求1所述一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:所述甲醇輸出管路(7)的出口設置有用於冷卻甲醇的第一換熱器(10)。
3.根據權利要求1所述一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:所述末效蒸發器的料液出口與濃縮廢液排出管路(12)相連。
4.根據權利要求1所述一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:所述第一效蒸發器的冷凝管路入口與外界蒸汽源相連。
5.根據權利要求1所述一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:所述多效蒸發器由第一效蒸發器(4)、第二效蒸發器(5)和第三效蒸發器(6)組成,穩定塔(I)的塔爸與第一效蒸發器(4)的料液入口相連，第一效蒸發器(4)的料液出口與第二效蒸發器(5)的料液入口相連，第一效蒸發器(4)的蒸汽出口與第二效蒸發器(5)的冷凝管路入口相連，第二效蒸發器(5)的料液出口與第三效蒸發器￠)的料液入口相連，第二效蒸發器(5)的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路(7)的入口相連，第二效蒸發器(5)的蒸汽出口與第三效蒸發器(6)的冷凝管路入口相連，第三效蒸發器￠)的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路(7)的入口相連，第三效蒸發器(6)的蒸汽出口與穩定塔再沸器(2)的冷凝管路入口相連，穩定塔再沸器(2)的冷凝管路出口與所述甲醇輸出管路(7)的入口相連。
6.根據權利要求1所述一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:所述穩定塔(I)為板式塔，各效蒸發器均為釜式重沸器。
7.根據權利要求1所述一種用於粗甲醇精製的裝置，其特徵在於:所述裝置還包括與穩定塔塔頂相連的穩定塔回流罐(3)。
【文檔編號】C07C31/02GK204224492SQ201420575903
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】董林英, 呂春成, 郗小明, 陳琪, 徐斌, 趙引師, 鄭小勳, 楊士超 申請人:陝西延長中煤榆林能源化工有限公司