甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法

2023-08-10 14:01:16

專利名稱：甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法
技術領域：
本發明涉及一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法。
背景技術：
現有的羰基合成醋酸工藝中精餾過程包括三個精餾塔脫輕塔(也稱初蒸塔)、脫水塔(乾燥塔)和成品塔(脫重塔)。其工藝流程如圖1所示閃蒸器或蒸發器產生的汽相物料進入脫輕塔1，經脫輕塔冷凝器2冷凝後在分層器3內分為兩個液相，重相返回反應器；輕相的一部分返回反應器，一部分回流到脫輕塔1塔頂。脫輕塔1塔釜液用脫輕塔再沸器4加熱，塔底殘液被送回反應器。從脫輕塔1精餾段側線引出粗醋酸被送到脫水塔6，脫水塔6塔頂餾出物經過脫水塔冷凝器7冷凝後部分回流到脫水塔6塔頂，其餘部分返回反應器。脫水塔6塔釜液用脫水塔再沸器81加熱，塔底殘液被送入成品塔9進一步精餾。成品塔9塔頂餾出物經過成品塔冷凝器11冷凝後一部分液體回流成品塔9塔頂，其餘部分返回脫水塔6進料口，醋酸成品由靠近成品塔9塔頂的側線引出。成品塔9塔釜通過成品塔再沸器10加熱，從塔底採出含重雜質的醋酸、丙酸廢液。
上述流程不足之處在於精餾的能量利用不合理，成品塔塔頂蒸汽溫度高於130℃，該熱量通過冷凝器的循環水帶走，未加以充分利用，並還需要消耗水循環所需的能量。並且脫水塔和成品塔消耗的加熱蒸汽量約佔整個精餾工藝所消耗蒸汽量的90％。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾節能方法。
為解決上述技術問題，本發明技術方案包括將閃蒸或蒸發產生的汽相物料依次送入脫輕塔、脫水塔和成品塔進行精餾，成品塔塔頂的蒸汽在熱交換裝置中冷凝時放出的熱量作為脫水塔的加熱源，成品塔的冷凝溫度高於脫水塔塔釜液的沸騰溫度。
由於成品塔的冷凝溫度高於脫水塔塔釜液的沸騰溫度，使熱交換裝置的傳熱面有足夠的溫度差，從而實現成品塔塔頂的蒸汽作為脫水塔再沸的熱源，組成精餾的雙效節能流程。不僅可節省近50％的加熱蒸汽，也節省了原成品塔冷凝器的循環水所消耗的能量。所述熱交換裝置可採用再沸-冷凝器。
具體工藝條件的優化為脫水塔的沸騰溫度和操作絕對壓力分別為115～145℃和常壓～200kPa，成品塔的冷凝溫度和操作絕對壓力分別為120～160℃和150～500kPa。成品塔的具體操作壓力值由熱交換裝置傳熱面所需要的溫度差來決定。
現有技術中，脫輕塔的主物料從精餾段側線引出作為脫水塔的進料，其中含有一氧化碳等不凝氣體，由於反應器到蒸發器的不凝氣體的流量不穩定，吸收塔的阻力隨之變化，而引起脫水塔的壓力波動，從而降低脫水塔的分離精度。為此必須控制脫水塔的壓力，使其比脫輕塔的壓力高得多，以削減壓力波動的影響。這樣就導致了脫水塔塔釜的溫度升高，大於150℃。本發明中，在脫水塔進料管線上安裝一個降低脫水塔操作壓力的脫氣裝置，該脫氣裝置可以為脫氣罐或具有分餾段的小提餾塔，將進料中溶解的一氧化碳等不凝氣脫去，使脫水塔冷凝器中沒有溶解的氣體排出，其放空管也不必再引至吸收塔和火炬系統。這樣脫水塔的操作壓力可降到常壓或接近常壓，從而可降低脫水塔的溫度。
脫氣罐或提餾塔產生的氣體可以送回脫輕塔或脫輕塔的冷凝器，最優送回脫輕塔。脫氣罐或提餾塔不宜通過減壓進行脫氣，因為當壓力降低後，閃蒸出的不凝氣和碘甲烷、醋酸就不能回到脫輕塔和吸收系統了。因而應採用外加熱方式脫氣，可以將零星的熱源用於此處的加熱，如成品塔再沸器的蒸汽冷凝液。
精餾過程中的脫水塔和成品塔可以是板式塔，也可以是填料塔。填料塔的壓力降較小，可以降低成品塔所需加熱蒸汽的壓力，進一步降低能耗，但其投資較板式塔高，因此具體的選擇要根據經濟綜合評價結果而定。
以下通過圖2和具體實施方式
的實施例對本發明作進一步詳細的說明。


圖1為現有技術甲醇低壓羰基合成醋酸中的精餾工藝流程示意圖；圖2為本發明精餾工藝流程示意圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發明的精餾工藝流程如下閃蒸器或蒸發器產生的汽相物料進入脫輕塔1，在脫輕塔冷凝器2中冷凝後在分層器3內分為兩個液相，重相含碘甲烷，返回反應器；輕相為稀醋酸，一部分返回反應器，一部分回流到脫輕塔1塔頂。脫輕塔1塔釜液用脫輕塔再沸器4加熱，塔底殘液是含碘化氫的濃醋酸，被送回反應器。從脫輕塔1精餾段側線引出粗醋酸被送到脫氣罐5，脫出不凝氣後的液體大部分被送到脫水塔6，小部分返回脫輕塔1側線採出板的下一塔板，脫氣罐5產生的氣體引回脫輕塔1側線採出板的上部汽相空間。脫水塔6塔頂餾出物為稀醋酸，經過脫水塔冷凝器7冷凝後部分返回反應器，部分回流到脫水塔6塔頂。脫水塔6塔釜產物為無水醋酸，被送入成品塔9進一步精餾。把成品塔9塔頂的醋酸成品蒸汽引入再沸-冷凝器82，用以加熱脫水塔6塔釜液。再沸-冷凝器82的冷凝液一部分回流入成品塔9塔頂，一部分作為成品引出。當冷凝液中含有微量碘化物時，可以將一小部分冷凝液引回脫水塔6進料，其餘部分回流入成品塔9塔頂，而由靠近成品塔9塔頂的側線採出醋酸成品。成品塔9塔釜通過成品塔再沸器10加熱，從塔底採出含重雜質的醋酸、丙酸廢液。
實施例1 脫輕塔、脫水塔、成品塔均為板式精餾塔閃蒸器產生的汽相物料流量為68.81t/h，組成(重量百分比，以下相同)為不凝汽1.02％，碘化氫0.06％，碘甲烷37.98％，醋酸甲酯1.55％，水11.64％，醋酸47.62％，丙酸0.13％。脫輕塔1塔頂壓力190kPa(絕對壓力，以下相同)，回流比即進入精餾段的液體流量(mol/h)與塔頂餾出液流量(mol/h)的比值為2.0，脫輕塔再沸器4加入熱量1.633Mw。脫水塔6塔頂壓力110kPa，回流比1.2。成品塔9塔頂壓力250kPa，回流比3.0，成品塔再沸器10加入熱量12.903Mw。脫水塔6塔釜液與成品塔9塔頂蒸汽在再沸-冷凝器82中進行熱交換，脫水塔6塔釜液在再沸-冷凝器82中沸騰，需要加入熱量11.020Mw，沸騰溫度為130.3℃；成品塔9塔頂蒸汽在再沸-冷凝器中8冷凝，冷凝放出熱量12.602Mw，冷凝溫度150.6℃，再沸-冷凝器82傳熱面溫差20℃。經過三個塔精餾後得到醋酸成品21.1t/h，其中含水＜0.01％，含丙酸＜0.007％。成品塔塔底廢液組成為醋酸39.4％，丙酸60.6％。三個塔再沸器需要的總熱量值為14.536Mw，三個塔冷凝器需要移走熱量總值為20.81Mw。
對比實施例1閃蒸器產生的汽相物料流量為68.81t/h，組成為不凝汽1.02％，碘化氫0.06％，碘甲烷37.98％，醋酸甲酯1.55％，水11.64％，醋酸47.62％，丙酸0.13％。脫輕塔1塔頂壓力190kPa，回流比2.0，脫輕塔再沸器4加入熱量1.633Mw。脫水塔6塔頂壓力110kPa，回流比1.2。脫水塔再沸器81加入熱量11.020Mw。成品塔9塔頂壓力250kPa，回流比3.0，成品塔再沸器10加入熱量12.903Mw。三個塔再沸器需要的總熱量值為25.556Mw，三個塔冷凝器需要移走熱量總值為31.70Mw。
對比顯示使用本發明流程後，可節省脫水塔再沸器81加熱蒸汽43％，並可省去成品塔冷凝器11所需的循環水。本發明精餾工序中冷凝器的換熱總量僅為傳統工藝中換熱總量的66％。
實施例2 脫輕塔、脫水塔、成品塔均為瓷波紋填料塔閃蒸器產生的汽相物料流量為6.525t/h，組成為不凝汽0.98％，碘化氫0.04％，碘甲烷37.38％，醋酸甲酯1.61％，水11.97％，醋酸47.9％，丙酸0.12％。脫輕塔1塔頂壓力190kPa，回流比2.0，脫輕塔再沸器4加入熱量0.06Mw。脫水塔6塔頂壓力110kPa，回流比1.4。成品塔9塔頂壓力200kPa，回流比2.8，成品塔再沸器10加入熱量1.30Mw。脫水塔6塔釜液與成品塔9塔頂蒸汽在再沸-冷凝器82中進行熱交換，脫水塔6塔釜液在再沸-冷凝器82中沸騰，需要加入熱量1.15Mw，沸騰溫度為121.4℃；成品塔9塔頂蒸汽在再沸-冷凝器82中冷凝，冷凝放出熱量1.27Mw，冷凝溫度141.9℃，再沸-冷凝器82傳熱面溫差20℃。經過三個塔精餾後得到醋酸成品2.25t/h，其中含水＜0.01％，含丙酸＜0.005％。成品塔塔底廢液組成為醋酸44.9％，丙酸55.1％。三個塔再沸器需要的總熱量值為1.36Mw，三個塔冷凝器需要移走熱量總值為2.04Mw。
對比實施例2閃蒸器產生的汽相物料流量為6.525t/h，組成為不凝汽0.98％，碘化氫0.04％，碘甲烷37.38％，醋酸甲酯1.61％，水11.97％，醋酸47.9％，丙酸0.12％。脫輕塔1塔頂壓力190kPa，回流比2.0，脫輕塔再沸器4加入熱量0.06Mw。脫水塔6塔頂壓力110kPa，回流比1.4，脫水塔再沸器81加入熱量1.15Mw。成品塔9塔頂壓力200kPa，回流比2.8，成品塔再沸器10加入熱量1.30Mw。三個塔再沸器需要的總熱量值為2.51Mw，三個塔冷凝器需要移走熱量總值為3.07Mw。
對比顯示使用本發明流程後，可節省脫水塔再沸器81加熱蒸汽46％，並可省去成品塔冷凝器11所需的循環水。本發明精餾工序中冷凝器的換熱總量僅為傳統工藝中換熱總量的66％。
權利要求
1.一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法，包括將閃蒸或蒸發產生的汽相物料依次送入脫輕塔、脫水塔和成品塔進行精餾，其特徵在於，將成品塔塔頂的蒸汽在熱交換裝置中冷凝時放出的熱量作為脫水塔的加熱源，成品塔的冷凝溫度高於脫水塔塔釜液的沸騰溫度。
2.根據權利要求1所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法，其特徵在於，所述熱交換裝置為再沸-冷凝器。
3.根據權利要求1或2所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法，其特徵在於，所述脫水塔的沸騰溫度和操作絕對壓力分別為115～145℃和常壓～200kPa，成品塔的冷凝溫度和操作絕對壓力分別為120～160℃和150～500kPa。
4.根據權利要求1或2所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法，其特徵在於，在所述脫水塔的進料管線上設置一降低脫水塔操作壓力的脫氣裝置。
5.根據權利要求4所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法，其特徵在於，所述脫氣裝置為脫氣罐或具有分餾段的提餾塔。
6.根據權利要求4所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法，其特徵在於，所述脫氣裝置產生的氣體被送入脫輕塔或脫輕塔的冷凝器。
全文摘要
本發明公開了一種甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中的精餾方法。該方法包括將閃蒸或蒸發產生的汽相物料依次送入脫輕塔、脫水塔和成品塔進行精餾，成品塔塔頂的蒸汽在熱交換裝置中冷凝時放出的熱量作為脫水塔的加熱源，成品塔的冷凝溫度高於脫水塔塔釜液的沸騰溫度。該方法組成了精餾的雙效節能流程，不僅可節省近50％的加熱蒸汽，也節省了原成品塔冷凝器的循環水所消耗的能量。
文檔編號C07C51/42GK1803753SQ20051002244
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者胡文勵, 王曉東, 曾健, 廖炯, 謝經國, 李煊, 毛震波, 陳群文 申請人:西南化工研究設計院