CN101607869B - 甲醇双效精馏高弹性组合工艺及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了甲醇双效精馏高弹性组合工艺，本方法包括以下步骤：(1)蒸馏塔底的预后甲醇经预后甲醇分流控制系统分为两股；(2)所述的一股预后甲醇与预蒸馏塔和加压塔再沸器蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器中换热，被加热后送入加压塔；(3)另外一股预后甲醇与常压塔塔底废液通过甲醇回收塔进料缓冲罐混合后进入甲醇回收塔。本发明具有如下优点：在反应系统和市场需求波动时，可将全流程切换为两塔流程(预精馏塔/甲醇回收塔)、三塔流程(预精馏塔/加压精馏塔/常压塔)和上述四塔流程三种操作方案予以应对。

Description

甲醇双效精馏高弹性组合工艺及其系统

技术领域

本发明涉及化工产品纯化技术领域，特别涉及的是甲醇双效精馏高弹性组合工艺及其系统。

背景技术

甲醇是一种非常重要的基本化工原料，也是一种性能优良的洁净能源和动力燃料，在全球化工产品市场上起着举足轻重的作用。近年来，由于三大合成材料的迅猛发展，世界对甲醇的需求急剧增长。

精馏是甲醇生产中的一个非常重要的化工单元操作，直接关系到产品的质量、环境保护、能耗、生产成本等问题，因此精馏工艺过程的改进越来越受到人们的重视。

我国现有的甲醇精馏装置中的精馏单元大体分为单效、双效三塔和双效四塔精馏流程。

单效精馏具有流程简单，操作方便，运行稳定，设备投资费用低等优点，但也存在能耗高、精甲醇中乙醇含量偏高等缺陷。双效精馏与单效精馏相比，由于利用加压塔顶甲醇蒸汽的冷凝热作为常压塔再沸器的热源，能耗降低30％左右，且精甲醇中有机物杂质相对较少，但设备投资费用要比同等规模的单效精馏高20％-30％左右。

双效四塔流程和与双效三塔流程相比，常压塔操作变既要确保塔顶产品质量又要确保塔底水排放为只需确保塔顶产品质量，操作难度大大降低。专利号为CN200510015658.0的中国专利公开了甲醇双效精馏节能设备及方法，该设备是由粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝再沸器和甲醇回收塔组成，其中预蒸馏塔和加压塔的再沸器的蒸汽冷凝水管均与预后甲醇加热器连接；预后甲醇加热器的出水管与粗甲醇预热器相连接；常压塔冷凝再沸器与预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器连接；预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器与加压塔回流罐连接；加压塔回流罐与回流泵连接。中国专利CN200610013269.9公开了甲醇双效精馏节能节水系统及工艺，该系统包括：粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝再沸器和甲醇回收塔；其特征是常压塔侧线采出管与冷却器连接，冷却器再与回收塔进料口连接；常压塔底连接含碱盐溶液采出管；回收塔侧线连接杂醇油采出管；塔底的废液排出管与预精馏塔的萃取水管连接。但双效四塔流程由于加入了甲醇回收塔，设备费用和设备占用的空间都加大了，但是操作弹性和回收率都有所提高，适用于改造及大型新建甲醇装置。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供操作弹性大、生产过程和产品质量易于控制、能耗低的甲醇双效精馏高弹性组合工艺及其系统。

本发明的甲醇双效精馏高弹性组合工艺，它包括以下步骤：

(1)蒸馏塔底的预后甲醇经预后甲醇分流控制系统分为两股；

(2)所述的一股预后甲醇与预蒸馏塔和加压塔再沸器蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器中换热，被加热后送入加压塔；

(3)另外一股预后甲醇与常压塔塔底废液通过甲醇回收塔进料缓冲罐混合后进入甲醇回收塔。

本发明的甲醇双效精馏高弹性组合工艺的系统，它包括粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝器、甲醇回收塔，它还包括预后甲醇分流控制系统和甲醇回收塔进料缓冲罐，所述的预蒸馏塔塔底出料口与预后甲醇分流控制系统入口管相连，所述的预后甲醇分流控制系统出口管为两支，一支与所述的预后甲醇加热器入口管相连，所述的甲醇加热器出口管和加压塔进料口连接，另一支和常压塔底出料管分别与所述的甲醇回收塔进料缓冲罐的两支入口管相连，所述的甲醇回收塔进料缓冲罐出口管和甲醇回收塔进料口相连。

本发明具有如下优点：本发明的甲醇双效精馏高弹性组合流程与普通的双效四塔精馏设备基本相同，根据该发明对现有甲醇双效精馏设备进行改造时，只需添加一个预后甲醇分流控制系统和一个甲醇回收塔进料缓冲罐。但是该流程将预精馏塔的部分预后甲醇与常压塔底液汇合后共同进入甲醇回收塔进行处理。在反应系统和市场需求波动时，可将全流程切换为两塔流程(预精馏塔/甲醇回收塔)、三塔流程(预精馏塔/加压精馏塔/常压塔)和上述四塔流程三种操作方案予以应对。本方法大大增加了全流程操作的灵活性，使装置设计生产能力在20～200Kt/a的较大范围内正常操作。故该组合流程的优点就是可以根据市场需求大小自由选用两塔、三塔或四塔流程，实现装置设计生产能力在较大范围内正常操作的高弹性。

附图说明

附图是本发明的甲醇双效精馏高弹性组合工艺的工艺流程图。

具体实施方式

下面首先结合附图对常规的工艺流程进行说明：

1.粗甲醇经原料预热器11与回收塔再沸器9-5及预后甲醇加热器12蒸汽冷凝水换热后，进入预精馏塔1中上部。预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器6-2中部分冷凝，该冷凝器温度一般控制在60-70℃，一级冷凝器的控制温度随粗甲醇中轻组分中丙酮含量增加而增加。一级冷凝器中的不凝气体进入二级冷凝器6-1被冷却到38-40℃。二级冷凝器中的不凝气经回收系统送去做燃料，二级冷凝器中的冷凝液经一级冷凝器回流罐5-1，由回流泵9-1回流至精馏塔塔顶。在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝器的回流罐内加入工艺萃取水，改变罐内液相组成，除去轻组分杂质并调节预后甲醇水溶性。工艺萃取水的加入量一般为粗甲醇进料量的5％～20％(wt)，也可用回流液密度或预后甲醇的密度定量控制该量。塔顶总回流量为预精馏塔进料量的50％～70％(wt)。在回流罐的气液分界面附近设有一个采出口，可不定期将浮在液面上的不溶性轻烃及轻组分采出，从而控制精甲醇产品中的各种轻组分含量。在该塔的中下部设NaOH水溶液加入口，平衡预后甲醇的PH值，一般将PH值控制在7-9。

2.预蒸馏塔塔底的预后甲醇与预蒸馏塔再沸器7-1和加压塔再沸器7-2蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器12换热后进入加压塔2。加压塔顶的全部或部分(可针对不同的原料组成，对加压塔向常压塔供热的甲醇蒸汽流量进行调整)甲醇蒸汽送入常压精馏塔再沸器8-1作为其热源，再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔热水再沸器8-2或粗甲醇预热器11提供部分热量，冷凝液经过回流罐5-2，部分经回流泵9-2作为加压塔的回流液，部分经冷却器10冷却后作为精甲醇产品采出。加压塔和常压塔两塔之间形成双效精馏模式。

3.加压塔顶不凝气一般采用平衡管引入常压塔3或预蒸馏塔冷凝器，塔底进入常压塔3。常压塔顶蒸汽经常压塔冷凝器6-3冷凝，凝液经常压塔冷凝器回流罐5-3，部分作为回流液由常压塔回流泵9-3送回塔顶，其余部分作为精甲醇产品。

4.常压塔不出侧线，塔顶出精甲醇，塔釜出净化废水。

5.甲醇回收塔对常压精馏的塔底产品进行精馏，甲醇回收塔顶产物经甲醇回收塔冷凝器6-4冷凝后，凝液部分经甲醇回收塔流罐5-4由甲醇回收塔回流9-4送回塔顶，塔顶产品合格则随精甲醇进产品罐区，不合格可打回粗甲醇罐区或进入常压塔重新分离。在精馏段底部和提馏段中部同时采出两股杂醇，既改善了甲醇产品的质量又使塔底出料基本上为软水，送往预蒸馏塔做萃取水。同时保证塔底液中甲醇含量为50ppm控制塔顶产品乙醇含量100ppm使之可以与加压塔和常压塔精甲醇进行调和出厂。

本发明的工艺流程对常规的工艺流程改进包括以下部分：

1.预蒸馏塔塔底的预后甲醇在进入加压塔之前通过预后甲醇分流控制系统13分为两股，其中一股与预蒸馏塔再沸器7-1和加压塔再沸器7-2蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器12换热，被加热后进入加压塔2。预后甲醇根据加压塔及常压塔设备结构所能承受气液负荷大小分成两股，提高流程的操作弹性。其中一股与预蒸馏塔和加压塔再沸器蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器中换热，被加热后进入加压精馏塔。

2.常压塔不出侧线，塔底废液与另外一股预后甲醇通过甲醇回收塔进料缓冲罐14混合后进入甲醇回收塔。此时常压塔底废水的沸点较低，加压塔在较低压力下操作便可维持常压塔底部足够的换热温差。

本发明的甲醇双效精馏高弹性组合工艺的系统，它包括粗甲醇预热器11、预精馏塔1、预后甲醇加热器12、加压塔2、常压塔3、再沸器、冷凝器、甲醇回收塔4，它还包括预后甲醇分流控制系统13和甲醇回收塔进料缓冲罐14，所述的预蒸馏塔塔底出料口与预后甲醇分流控制系统入口管相连，所述的预后甲醇分流控制系统出口管为两支，一支与所述的预后甲醇加热器12入口管相连，所述的甲醇加热器出口管和加压塔进料口连接，另一支和常压塔底出料管分别与所述的甲醇回收塔进料缓冲罐的两支入口管相连，所述的甲醇回收塔进料缓冲罐出口管和甲醇回收塔进料口相连。所述的分流控制系统13包括流量调节阀以及流量显示器。

对比例

1.粗甲醇经原料预热器11与回收塔再沸器9-5及预后甲醇加热器12蒸汽冷凝水换热后，进入预精馏塔1中上部。预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器6-2中部分冷凝，该冷凝器温度一般控制在60-70℃，一级冷凝器的控制温度随粗甲醇中轻组分中丙酮含量增加而增加。一级冷凝器中的不凝气体进入二级冷凝器6-1被冷却到38-40℃。二级冷凝器中的不凝气经回收系统送去做燃料，二级冷凝器中的冷凝液经一级冷凝器回流罐5-1，由回流泵9-1回流至精馏塔塔顶。在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝器的回流罐内加入工艺萃取水，改变罐内液相组成，除去轻组分杂质并调节预后甲醇水溶性。工艺萃取水的加入量一般为粗甲醇进料量的5％～20％(wt)，也可用回流液密度或预后甲醇的密度定量控制该量。塔顶总回流量为预精馏塔进料量的50％～70％(wt)。在回流罐的气液分界面附近设有一个采出口，可不定期将浮在液面上的不溶性轻烃及轻组分采出，从而控制精甲醇产品中的各种轻组分含量。在该塔的中下部设NaOH水溶液加入口，平衡预后甲醇的PH值，一般将PH值控制在7-9。

2.预蒸馏塔塔底的预后甲醇与预蒸馏塔再沸器7-1和加压塔再沸器7-2蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器12换热后进入加压塔2。加压塔顶的全部或部分(可针对不同的原料组成，对加压塔向常压塔供热的甲醇蒸汽流量进行调整)甲醇蒸汽送入常压精馏塔再沸器8-1作为其热源，再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔热水再沸器8-2或粗甲醇预热器11提供部分热量，冷凝液经过回流罐5-2，部分经回流泵9-2作为加压塔的回流液，部分经冷却器10冷却后作为精甲醇产品采出。加压塔和常压塔两塔之间形成双效精馏模式。

3.加压塔顶不凝气一般采用平衡管引入常压塔3或预蒸馏塔冷凝器，塔底进入常压塔3。常压塔顶蒸汽经常压塔冷凝器6-3冷凝，凝液经常压塔冷凝器回流罐5-3，部分作为回流液由常压塔回流泵9-3送回塔顶，其余部分作为精甲醇产品。

4.常压塔不出侧线，塔顶出精甲醇，塔釜出净化废水。

5.甲醇回收塔对常压精馏的塔底产品进行精馏，甲醇回收塔顶产物经甲醇回收塔冷凝器6-4冷凝后，凝液部分经甲醇回收塔流罐5-4由甲醇回收塔回流9-4送回塔顶，塔顶产品合格则随精甲醇进产品罐区，不合格可打回粗甲醇罐区或进入常压塔重新分离。在精馏段底部和提馏段中部同时采出两股杂醇，既改善了甲醇产品的质量又使塔底出料基本上为软水，送往预蒸馏塔做萃取水。同时保证塔底液中甲醇含量为50ppm控制塔顶产品乙醇含量100ppm使之可以与加压塔和常压塔精甲醇进行调和出厂。

实施例1

相对于比较例的工艺流程，本实施例做了如下改进：

预蒸馏塔塔底的预后甲醇在进入加压塔之前通过预后甲醇分流控制系统13分为两股，两股的流量比为3∶1，其中一股(75％)与预蒸馏塔再沸器7-1和加压塔再沸器7-2蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器12换热，被加热至128℃进入加压塔2。

常压塔不出侧线，塔底甲醇液中甲醇含量为13.51％(mol)的甲醇液与另外一股预后甲醇(25％)通过甲醇回收塔进料缓冲罐14进入甲醇回收塔4。

采用本流程将预精馏塔的部分预后甲醇与常压塔底液汇合后共同进入甲醇回收塔进行处理，在不改变原流程现有设备结构的情况下，在反应系统和市场需求波动时，可将全流程切换为两塔流程(预精馏塔/甲醇回收塔)、三塔流程(预精馏塔/加压精馏塔/常压塔)和上述四塔流程三种操作方案予以应对。同现有的四塔操作流程相比大大增加了全流程操作的灵活性。

Claims (5)

1.一种甲醇双效精馏高弹性组合工艺，其特征在于它包括以下步骤：

(1)蒸馏塔底的预后甲醇经预后甲醇分流控制系统分为两股；

(2)所述的一股预后甲醇与预蒸馏塔和加压塔再沸器蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器中换热，被加热后送入加压塔；

(3)另外一股预后甲醇与常压塔塔底废液通过甲醇回收塔进料缓冲罐混合后进入甲醇回收塔。

2.根据权利要求1所述的甲醇双效精馏高弹性组合工艺，其特征在于：将所述的甲醇回收塔底排出的主要成分是水的废液全部或部分循环回到预蒸馏塔代替部分萃取水。

3.一种实现权利要求1所述的甲醇双效精馏高弹性组合工艺的系统，它包括粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝器、甲醇回收塔，其特征在于：它还包括预后甲醇分流控制系统和甲醇回收塔进料缓冲罐，所述的预蒸馏塔塔底出料口与预后甲醇分流控制系统入口管相连，所述的预后甲醇分流控制系统出口管为两支，一支与所述的预后甲醇加热器入口管相连，所述的甲醇加热器出口管和加压塔进料口连接，另一支和常压塔底出料管分别与所述的甲醇回收塔进料缓冲罐的两支入口管相连，所述的甲醇回收塔进料缓冲罐出口管和甲醇回收塔进料口相连。

4.根据权利要求3所述的甲醇双效精馏高弹性组合工艺的系统，其特征在于：在所述的甲醇回收塔精馏段底部和提馏段中部分别设置两个采出口。

5.根据权利要求3所述的甲醇双效精馏高弹性组合工艺的系统，其特征在于：所述的甲醇回收塔塔底的废液排出管与预蒸馏塔的萃取水管连接。

Images