一種使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法及裝置的製作方法

2023-05-11 14:44:36 2

專利名稱：一種使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於化工原料精製技術領域，具體是涉及一種使用分隔壁精餾塔和加壓精餾塔聯合作業對含有輕、重組份雜質的粗甲醇進行精製的方法及裝置。
背景技術：
甲醇是一種重要的有機化工原料、工業溶劑和新型能源燃料，在化工、輕工和清潔能源領域具有廣泛的用途。在化學工業領域，存在兩類對含有雜質的粗甲醇進行精餾精製以獲得高純度的精甲醇的應用需求其一是在合成甲醇工業生產過程中，從合成氣製得的粗甲醇含有多種輕組份雜質和重組份雜質，除去這些雜質的精製工序是決定甲醇產品質量的重要工序；其二是在以甲醇作為溶劑的化學合成和分離過程中，使用過的甲醇也含有多種輕組份雜質和重組份雜質，必須通過精餾精製除去雜質獲得精甲醇以循環利用。在上述兩類應用中，精製工序的能耗都是影響整個生產過程的能耗指標和生產成本的關鍵因素之一。因此，在保證精甲醇產品質量的條件下，甲醇精製工序的節能降耗具有十分重要的意義。目前在溶劑甲醇回收應用領域，大多採用「輕組份分離塔+精甲醇製取塔」的二塔精餾工藝；而在合成甲醇工業中，已經廣泛採用「預塔+加壓塔+常壓塔」的三塔雙效精餾節能型精製工藝，其工藝流程是粗甲醇順序通過預塔、加壓塔和常壓塔進行精餾分離。與兩塔精餾工藝相比，三塔雙效精餾工藝能減少能耗30 %左右，節能效果顯著。分隔壁精餾塔(Dividing Wall Column,簡稱DWC)是在精餾塔中設置一垂直壁，也可將垂直壁延伸至塔頂或塔底，DffC塔被分隔壁分開的兩部分可以有共同的精餾段或提餾段，或同時有共同的精餾段和提餾段。DWC塔是熱力學上較理想的系統結構，在分離3組分混合物時，用相同的理論板數，完成同樣的分離任務，採用DWC塔比傳統的兩塔流程需更少的再沸熱量和冷凝量。對於某些給定的物料，分隔壁精餾塔和常規精餾塔相比需更小的回流比，故操作容量增大，節能最高可達到60%以上，可能節省設備投資30%。DWC塔能廣泛地應用於石油煉製、石油化工、化學品及氣體分離。

發明內容
本發明提供了一種使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，該方法使用分隔壁精餾塔與普通加壓精餾塔組成的雙效精餾系統對含有輕、重組份雜質的粗甲醇進行精餾精製，具有很好的節能、節水效果，得到的產品質量高。一種使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，包括(1)將粗甲醇作為原料經換熱器預熱後從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理(i)在與進料口同側的A側塔頂收集輕組分雜質；(ii)在分隔壁另一側B側塔頂收集第I批甲醇產品，在該側塔中側線收集經初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發雜質的重組分雜質；(2)將上述步驟(ii)中得到經初級分離的甲醇料液經換熱器預熱後通入到加壓
4精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發性重組分雜質，在塔頂收集第II批甲醇產品，合併第I批甲醇產品和第II批甲醇產品得到精製的甲醇產品。為進一步提高精製效率，所述的原料為甲醇的重量百分比含量為20 95%的粗甲醇，該原料中主要含有水、鹽鹼、醚類、醇類、烷烴類或其他有機溶劑等組分中的兩種或多種，且目標組分甲醇的揮發度介於輕組分雜質和重組分雜質之間，以便於更加適用於分隔壁精餾塔技術。所述的原料粗甲醇可選用甲醇合成工序得到成分複雜的甲醇粗產品或者含甲醇的回收溶劑。所述的預熱換熱器的熱工質可選擇分隔壁精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔頂收集的第II批甲醇產品和蒸汽冷凝水中的一種或多種。為保證精製過程的順利進行，優選的技術方案中，所述的分隔壁精餾塔A側塔頂的回流比根據輕組分類型和含量的多少，選擇為1. 5 22，B側塔頂回流比為0. 5 3， 進料流量為3000 150000kg/hr ；所述的分隔壁精餾塔B側塔頂收集的第I批甲醇佔甲醇產品總量的30% 70%，加壓精餾塔塔頂回流比為1. 2 7。優選的技術方案中，當原料粗甲醇中含有一些需要用水作萃取劑進行萃取精餾才能分離的雜質(例如烷烴類等)時，可選擇在所述的步驟(1)中在通入原料的同時從分隔壁精餾塔塔頂通入萃取水，根據實際粗甲醇中輕組分的類型和含量不同，萃取劑進料流量可選擇為O 30000kg/hr，此時，在加壓精餾塔塔底收集的可揮發性重組分雜質以水為主， 為保證在加壓精餾塔塔底收集的廢水能夠達到環保排放標準和易於回收利用，所述的步驟 (2)中，可選擇首先在所述的加壓精餾塔底部側線出料收集中間組分雜質；這樣，從塔底收集的廢水為不含中間組分的軟水；為進一步節省水源，降低損耗，可將加壓精餾塔塔底收集的軟水作為分隔壁精餾塔的萃取水的一部分或全部回收利用。優選的技術方案中，為降低總的能量消耗，可將所述的加壓精餾塔塔頂收集的甲醇蒸汽直接作為分隔壁精餾塔塔底再沸器的熱源，此時，加壓精餾塔內的壓力需要保證其產生的甲醇蒸汽的溫度能夠滿足分隔壁精餾塔再沸器的需要，以保證分隔壁精餾塔的正常工作；此時加壓精餾塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為分隔壁精餾塔再沸器的加熱源，形成雙效精餾，降低了設備設置成本。所述的加壓精餾塔塔底再沸器的熱源可選擇水蒸氣或者其他工業回收熱源。本發明還提供了一種實現上述方法的裝置，該裝置整體結構簡單，採用分隔壁精餾塔和加壓精餾塔雙效精餾系統，很好的實現了對粗甲醇的節能、節水和高效的精製過程。一種實現上述方法的裝置，包括分隔壁精餾塔、加壓精餾塔以及設於分隔壁精餾塔和加壓精餾塔進料口處的用於對原料液進行預熱的換熱器組，換熱器組可由一臺或多臺換熱器組成；所述的分隔壁頂端向上延伸與塔頂內壁固定，分隔壁的兩側分別為A側和B 側；所述分隔壁精餾塔下部連通，共用提餾段；所述的分隔壁精餾塔位於分隔壁A側的側壁中部設有進料口，該側塔頂設有輕組分出料口 ；所述的分隔壁精餾塔位於分隔壁B側的側壁中部設有出料口，該側塔頂設有第I產品出料口 ；所述的分隔壁精餾塔塔底設有含不揮發雜質的重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔頂部設有第II產品出料口，塔底設有可揮發性重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔的進料口通過液體泵與分隔壁精餾塔出料口連通。分隔壁的長度需要根據實際塔高和需要處理的溶劑體系確定，一般情況下，選用的分隔壁的高度為塔體總高度的25% 75%。分隔壁可選用與塔體相同的材料，也可在其表面增加隔熱材料形成複合壁。
為實現由加壓精餾塔塔頂所得高溫甲醇蒸汽的回用，降低成本，可將所述的加壓精餾塔頂部的第II產品出料口與分隔壁精餾塔的塔底再沸器的熱源入口連通。此時，分隔壁精餾塔塔底的再沸器同時作為加壓精餾塔塔頂的冷凝器使用，實現加壓精餾塔內熱量的再利用。根據實際處理體系的不同，可在分隔壁精餾塔塔頂設置萃取劑進料口 ；為保證加壓精餾塔塔底得到的可揮發性重組分達到排放和回用標準，可在所述的加壓精餾塔提餾段設置一個或多個中間組分側線出料口，以去除重組分中的中間組分雜質(如雜醇油等)；當選用萃取劑進行萃取精餾時，可選擇將得到的可揮發性重組分用作分隔壁精餾塔的萃取劑回收利用，此時可將所述的可揮發性重組分出料口與分隔壁精餾塔的萃取劑進料口連通。 對於組分複雜的甲醇原料，可在所述的分隔壁精餾塔B側頂端設置一輕組分出料口，進一步去除甲醇產品中的輕組分雜質，同時在低於該輕組分雜質出料口處設置第I產品側線出料口 ；此時，該輕組分雜質中含有少量的甲醇，為進一步回收甲醇，可將分隔壁精餾塔B側頂端收集的輕組分雜質與甲醇原料合併然後進行再次精餾。本發明的有益效果體現在(1)採用了分隔壁精餾塔並進行了熱集成，能夠減少每噸甲醇的蒸汽消耗，達到了節能目的。(2)採用了分隔壁精餾塔和加壓精餾塔兩塔聯合工藝，與傳統三塔工藝相比，減少一個再沸器和一個塔設備，從而減少了佔地面積節約了設備投資。(3)本發明的精緻甲醇的方法對乙醇等雜質的分離能力較強，得到的產品純度高，
質量好。(4)原料中鹽鹼等不揮發雜質全部由分隔壁精餾塔塔底排出，避免將鹽鹼成分帶入加壓精餾塔，消除了鹽鹼成分對加壓精餾塔提餾段和再沸器的腐蝕，降低了對設備材質的耐腐蝕要求，從而節約了設備投資。(5)加壓精餾塔側線抽提雜醇油等中間組分雜質後可使塔底出料基本上為軟水， 完全可以循環用作分隔壁精餾塔的萃取水，從而減少萃取所需的新鮮工藝軟水用量，實現了工藝軟水的集成。


圖1為實施例1中的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的工藝流程示意圖。圖2為實施例2中的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的工藝流程示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，一種精製甲醇的裝置，該裝置可用於組分複雜的粗甲醇的精製，其包括左側分隔壁精餾塔Tl和右側的加壓精餾塔T2 ；分隔壁精餾塔和加壓精餾塔的進料口前分別配有一個進料預熱換熱器組Hl和H2 ；分隔壁精餾塔內設有一豎直的分隔壁，分隔壁頂端向上延伸與分隔壁精餾塔頂端固定，分隔壁的高度為分隔壁精餾塔總高的3/4，分隔壁的左右兩側分別記為A側和B側，將分隔壁精餾塔上部精餾段分為兩部分；其中位於分隔壁 A側的分隔壁精餾塔側壁中部設有進料口，該側塔頂頂部設有萃取水進料口和輕組分出料口 ；位於分隔壁B側的塔壁中部設有出料口，頂部設有含甲醇的輕組分出料口，靠近頂部設有第I產品出料口 ；分隔壁精餾塔內提餾段連通，塔底設有含不揮發雜質的重組分出料口。 加壓精餾塔中部設有進料口，通過液體泵與分隔壁精餾塔的出料口連通；加壓精餾塔塔頂設有第Π產品出料口，該出料口與分隔壁精餾塔塔底再沸器的供熱管道連通；加壓精餾塔提餾段一側設有一側線出料口，塔底設有可揮發性重組分出料口。利用上述裝置進行精製甲醇的方法包括將來自甲醇合成工序的粗甲醇原料Fl 通入換熱器組Hl進行預熱，換熱器組Hl包括兩臺換熱器，其熱工質分別為分隔壁精餾塔塔底收集的重組分和加壓精餾塔塔頂收集的第II批甲醇產品；預熱後的原料從分隔壁精餾塔A側中部進料口通入到分隔壁精餾塔中，同時將萃取水Wl從分隔壁精餾塔A側塔頂萃取水進料口進料，經過分隔壁精餾塔A側精餾分離後，經一級冷凝後的不凝氣輕組分雜質Vll 從A側塔頂排出系統，液相與萃取水混合後回流至分隔壁精餾塔A側，塔底排出含不揮發組分的廢水B1，B側塔頂排出經冷凝後的含甲醇和少量輕組分的物流V12與粗甲醇Fl混合後重新進入A側中部，第I批精甲醇產品Pl從靠近B側塔頂的側線採出。分隔壁精餾塔B側中部側線出料F2作為加壓精餾塔進料，進入換熱器組H2進行預熱，換熱器組包括兩臺換熱器，其熱工質分別為加壓精餾塔塔底收集的重組分和蒸汽冷凝水。加壓精餾塔塔頂採出第 II批精甲醇產品P2，提餾段側線採出雜醇油S2，塔底排出可揮發性廢水B2作為分隔壁精餾塔的部分萃取水回用。加壓精餾塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為分隔壁精餾塔再沸器的加熱源， 形成雙效精餾。其中，粗甲醇進料流量為14000kg/hr，組成見表1，分隔壁精餾塔A側回流比為20， B側回流比為0. 9，萃取水用量為2045kg/hr，分隔壁精餾塔B側塔頂收集的第I批甲醇佔甲醇產品總量的40%，加壓精餾塔塔頂回流比為4. 5，塔底收集的回用水為955kg/hr，塔設備參數見表2，產品甲醇的組成見表3。表4給出了普通三塔雙效工藝與新工藝的數據對比， 包括蒸汽消耗對比和軟水消耗對比，其中普通三塔雙效工藝的實施參數可參見文獻具有完全熱集成和水集成的合成甲醇精製工藝，化工學報，2007年12月第58卷第12期。表1粗甲醇組成(質量分率，％ )
曱醇二曱醚乙醇水雜醇油曱酸曱酸曱酯丙酮正己烷正辛烷0.9340.0075.7χ10-40.0560.001l.OxlO-5l.OxlO-58.56χ10-44.0χ10-62.86χ10-4表2塔設備參數
分隔壁精餾塔加壓精餾塔塔頂壓/kPa 塔壓降/kPa塔板數塔頂壓/kPa 塔壓降/kPa塔板數102 2060680 3060表3產品甲醇組成(質量分率，％ )
權利要求
1.一種使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，包括(1)將粗甲醇作為原料經換熱器預熱後從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理(i)在與進料口同側的A側塔頂收集輕組分雜質；(ii)在分隔壁另一側 B側塔頂收集第I批甲醇產品，在該側塔中側線收集經初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發雜質的重組分雜質；(2)將上述步驟(ii)中得到經初級分離的甲醇料液經換熱器預熱後通入到加壓精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發性重組分雜質，在塔頂收集第II批甲醇產品，合併第I 批甲醇產品和第II批甲醇產品得到精製的甲醇產品。
2.根據權利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，其特徵在於，所述的粗甲醇中甲醇的重量百分比含量為20 95% ；所述的分隔壁精餾塔A側塔頂的回流比為 1. 5 22，B側塔頂回流比為0. 5 3，進料流量為3000 150000kg/hr ；所述的加壓精餾塔塔頂回流比為1.2 7。
3.根據權利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，其特徵在於，所述的步驟(1)中在通入原料的同時從分隔壁精餾塔A側的塔頂通入萃取水。
4.根據權利要求3所述的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，其特徵在於，所述的步驟O)中，在加壓精餾塔側線出料收集中間組分雜質，使加壓精餾塔塔底收集的可揮發性重組分雜質為水，並將其作為分隔壁精餾塔的萃取水回收利用。
5.根據權利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，其特徵在於，所述的分隔壁精餾塔和加壓精餾塔的進料，先經過換熱器預熱，其熱工質為分隔壁精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔頂收集的第II批甲醇產品和蒸汽冷凝水中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，其特徵在於，所述的加壓精餾塔塔底再沸器的熱源為水蒸氣；所述的加壓精餾塔塔頂收集的甲醇蒸汽直接作為分隔壁精餾塔塔底再沸器的熱源。
7.一種實現權利要求1 6任一權利要求所述的使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法的裝置，包括分隔壁精餾塔、加壓精餾塔以及分別設於分隔壁精餾塔和加壓精餾塔進料口處的用於對原料液進行預熱的換熱器組；所述的分隔壁頂端向上延伸與塔頂內壁固定，分隔壁的兩側分別為A側和B側；所述分隔壁精餾塔下部連通，其特徵在於，所述的分隔壁精餾塔位於分隔壁A側的側壁中部設有進料口，該側塔頂設有輕組分出料口 ；所述的分隔壁精餾塔位於分隔壁B側的側壁中部設有出料口，該側塔頂設有第I產品出料口 ；所述的分隔壁精餾塔塔底設有含不揮發組分的重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔頂部設有第II產品出料口，塔底設有可揮發性重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔的進料口通過液體泵與分隔壁精餾塔出料口連通。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的加壓精餾塔頂部的第II產品出料口與分隔壁精餾塔的塔底再沸器的熱源入口連通。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的分隔壁精餾塔A側塔頂設有萃取水進料口 ；所述的加壓精餾塔提餾段設有中間組分側線出料口 ；所述的可揮發性重組分出料口與分隔壁精餾塔的萃取水進料口連通。
10.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的分隔壁精餾塔B側塔頂設有含甲醇的輕組分出料口，該出料口高於第I產品出料口 ；所述的輕組分出料口與分隔壁精餾塔進料口連通。
全文摘要
本發明公開了一種使用分隔壁精餾塔精製甲醇的方法，包括(1)將粗甲醇作為原料從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理，進行如下處理(i)在與進料口同側的A側塔頂收集輕組分雜質；(ii)在分隔壁另一側的B側塔頂收集第I批甲醇產品，在該側塔中側線收集經初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發雜質的重組分；(2)將上述步驟(ii)中得到經初級分離的甲醇料液通入到加壓精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發性重組分，在塔頂收集第II批甲醇產品。本發明還公開了實現上述方法的裝置。本發明採用分隔壁精餾塔技術，利用兩個塔設備即可實現粗甲醇的精製，節約了設備投資。
文檔編號C07C29/80GK102190559SQ20111007433
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者吳嘉, 夏欣桐, 李偉, 李曉清, 林龍勇, 胡曉萍, 蔣蔚清 申請人:杭州浙大合力科技有限公司, 浙江大學