CN102039058B - 大型甲醇多效精馏节能装置及甲醇多效精馏节能工艺 - Google Patents

大型甲醇多效精馏节能装置及甲醇多效精馏节能工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型甲醇多效精馏节能装置及甲醇多效精馏节能工艺。该工艺所用主要设备依次包括预精馏塔、第二精馏塔、加压塔、常压塔、回收塔五个塔，所述第二精馏塔、加压塔及常压塔塔顶分别出精甲醇，所述回收塔塔顶出杂醇油，塔底出净化废水。本发明通过增加一个精馏塔，调整各塔工艺参数，得到两种五塔甲醇多效精馏节能工艺流程，降低了有效能损失，从而节省了能耗。同时各塔塔径缩小，大大的减少了大甲醇由于各塔塔径过大，带来的相关设备的放大效应。本发明的工艺设计合理、充分合理利用过程中的能量，使整个装置的能耗较现有双效流程降低20～30％，产品纯度达到美国AA级标准。

Description

大型甲醇多效精馏节能装置及甲醇多效精馏节能工艺
技术领域
本发明涉及精馏技术领域，特别涉及的是甲醇装置大型化过程中的多效精馏节能设备及规模优化工艺。
背景技术
甲醇是基础的有机化工原料和优质燃料。其用途广泛主要应用于精细化工、塑料、农药及医药等领域。甲醇在深加工后也可作为一种新型清洁燃料。
为了获得高纯度、高质量的甲醇产品，甲醇精馏成为甲醇生产企业的重要后处理工序，其能耗约占甲醇总能耗20％，这一工序的能耗高低对甲醇产品的成本有重要影响。如何提高甲醇的质量、降低能耗关系到每个企业争生存、求发展、取得更高经济效益的大事
目前，甲醇装置中的精馏单元大体分为单效(双塔)、双效(三塔或三加一塔)精馏流程。其中，三塔精馏流程是目前大型化甲醇精馏装置普遍采用的工艺，与单效工艺相比，减少能耗30％左右。但是，通过分析可知，双效精馏仍有很多环节有待改善。以三加一塔精馏流程为例，通常采用常压塔底出料作为回收塔的进料，该工艺具有一定的局限性：(1)预精馏塔釜再沸器所用热源为蒸汽，增大了单位甲醇能耗；(2)由于常压塔底出料的甲醇浓度大大低于进料粗甲醇浓度，故回收塔要想达到理想的分离效果，必须加大回流比，增加了回收塔的负荷；(3)对于大型甲醇装置甲醇来说，各塔塔径太大，带来相关设备的操作放大效应和安装运输问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点，提供两种设计更为合理、产品纯度高、能耗更低、塔径更小、生产过程和产品质量易于控制的甲醇多效精馏节能工艺。
本发明的技术方案是：
一种大型甲醇多效精馏节能装置，包括预精馏塔、常压塔、回收塔，在预精馏塔和常压塔之间设置有第二精馏塔和加压塔，预精馏塔塔底通过管路和第二精馏塔进料泵与第二精馏塔中下部连接，第二精馏塔塔底通过管路和加压塔进料泵与加压塔中下部连接，加压塔塔底通过管路与常压塔中下部连接，常压塔塔底通过管路和回收塔进料泵与回收塔中下部相连接。
一种甲醇多效精馏节能工艺，包括如下步骤：
1)粗甲醇进入预精馏塔中上部，塔顶气体经两级冷凝及工艺萃取水的加入，除去轻组分杂质，塔底物料进入第二精馏塔中下部；
2)第二精馏塔塔顶蒸汽作为预精馏塔再沸器热源，塔顶出精甲醇，塔底物料进入加压塔中下部；
3)加压塔塔顶出精甲醇，塔底物料进入常压塔中下部；
4)常压塔塔顶出精甲醇，塔底物料作为回收塔进料；
5)回收塔塔顶出杂醇油，塔底出净化废水。
一种流程为：所述第二精馏塔采用中压操作，塔顶蒸汽作为预精馏塔再沸器的热源，加压塔塔顶蒸汽作为常压塔再沸器的热源。所述第二精馏塔塔顶出20～30％的精甲醇，塔顶压力为300～500KPa，塔顶温度为105～115℃；加压塔塔顶出30～40％的精甲醇，塔顶压力为700～900KPa，塔顶温度为125～135℃；回收塔进料中甲醇摩尔含量为1％～2％。
另一种流程为：所述第二精馏塔采用常压操作，加压塔顶蒸汽分三股，其中两股作为预精馏塔及第二精馏塔再沸器热源，另外一股与预精馏塔底再沸器出来的蒸汽冷凝液合并为常压塔适当部位提供热量。所述第二精馏塔塔顶出20～30％的精甲醇，塔顶压力为常压，塔顶温度为60～70℃；加压塔塔顶出30～40％的精甲醇，塔顶压力为300～500KPa，塔顶温度为100～110℃；回收塔进料中甲醇摩尔含量为1％～2％。
本发明的积极意义在于通过增加一个精馏塔，调整各塔工艺参数，得到两种五塔甲醇多效精馏节能工艺流程，降低了有效能损失，从而节省了能耗。回收塔塔顶不出精甲醇，出杂醇油，塔底出净化废水，此方式大大的减少了回流比，进而降低了能耗。第二精馏塔、加压塔及常压塔塔顶分别出精甲醇混合作为最后产品，此方式有助于减小各塔塔径，可以解决大甲醇由于各塔塔径过大，带来装置的放大效应问题。本发明的工艺设计合理、充分合理利用过程中的能量，使整个装置的能耗较现有双效流程降低20～30％，产品纯度达到美国AA级标准。
附图说明
图1为本发明的第一种五塔精馏工艺流程示意图；
图2为本发明的第一种五塔精馏工艺流程示意图；
图1、2中：1-预精馏塔，2-第二精馏塔，3-加压塔，4-常压塔，5-回收塔，6-1-预精馏塔冷凝器、6-2-第二精馏塔冷凝器、6-3-加压塔冷凝器、6-4-回收塔冷凝器、7-1-预精馏塔再沸器、7-2-第二精馏塔塔再沸器、7-3-加压塔再沸器、7-4-常压塔再沸器、7-5-回收塔再沸器，8-1-第二精馏塔塔进料泵、8-2-加压塔进料泵、8-3-回收塔进料泵、8-4-回收塔底水泵，9-轻馏分，10-甲醇原料，11-甲醇产品，12-杂醇油，13-废水。
具体实施方式
下面结合附图1和2对本发明的工艺流程通过具体的实施例来进一步描述本发明的细节。
将组成如表1所示的粗甲醇按以下过程进行分离：
本发明的节能工艺包括两种工艺流程，第一种流程为：粗甲醇10进入预精馏塔1中上部。塔顶气体经预精馏塔冷凝器6-1及工艺萃取水的加入，达到除去轻组分杂质9的目的并调节预后甲醇水溶性。在该塔的中下部设NaOH水溶液加入口，平衡预后甲醇的PH值。塔顶温度为80～90℃，塔釜温度为80～90℃，常压操作，回流比为0.5～1。塔底物料进入第二精馏塔2中下部，第二精馏塔2塔顶蒸汽作为预精馏塔1再沸器热源，塔顶出30～40％的精甲醇11，塔顶压力为300～500KPa，塔顶温度为105～115℃，塔釜温度为110～120℃，回流比为2～3。塔底物料进入加压塔3中下部，加压塔3塔顶出30～40％的精甲醇，塔顶压力为700～900KPa，塔顶温度为125～135℃，塔釜温度为135～145℃，回流比为2.5～3.5。加压塔3塔顶蒸汽作为常压塔4再沸器热源，塔底物料进入常压塔4中下部，塔顶压力为常压，塔顶温度为60～70℃，塔釜温度为100～110℃，回流比为1～2。塔顶出30～40％的精甲醇11，塔釜物料甲醇含量为1％～2％(mol)作为回收塔5进料。回收塔5塔顶压力为常压，塔顶温度为80～90℃，塔釜温度为100～110℃，回流比为3～5。塔顶出杂醇油12，塔釜出净化废水13。
第二种流程为：基本流程与第一种流程相似，不同的是，第二精馏塔2为常压操作，塔顶出20～30％的精甲醇11，塔顶温度为60～70℃，塔釜温度为80～90℃，回流比为1～2。加压塔3塔顶压力为300～500KPa，塔顶出30～40％的精甲醇11，塔顶温度为100～110℃，塔釜温度为110～120℃，回流比为2～3。塔顶蒸汽分为三股，其中两股作为预塔1及第二精馏塔2再沸器热源，另外一股与预塔1塔底再沸器出来的蒸汽冷凝液合并为常压塔4适当部位提供热量。预精馏塔1塔顶温度为80～90℃，塔釜温度为80～90℃，常压操作，回流比为0.5～1。常压塔4顶压力为常压，塔顶温度为60～70℃，塔釜温度为100～110℃，回流比为1～2。回收塔5塔顶压力为常压，塔顶温度为80～90℃，塔釜温度为100～110℃，回流比为3～5，回收塔5进料中甲醇摩尔含量为1％～2％。各塔具体的工艺操作条件见表2，主要工艺指标见表3。
本发明提出的两种甲醇多效精馏节能工艺，使整个装置的能耗较现有双效流程降低25％，已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
表1原料组成
Figure BDA0000034594800000031
Figure BDA0000034594800000041
注：预塔回流比指塔顶回流总量与塔进料量的比值。
表3主要工艺指标
Figure BDA0000034594800000042

Claims (5)

1.一种甲醇多效精馏节能工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)粗甲醇进入预精馏塔中上部，塔顶气体经两级冷凝及工艺萃取水的加入，除去轻组分杂质，塔底物料进入第二精馏塔中下部；
2)第二精馏塔塔顶蒸汽作为预精馏塔再沸器热源，塔顶出精甲醇，塔底物料进入加压塔中下部；
3)加压塔塔顶出精甲醇，塔底物料进入常压塔中下部；
4)常压塔塔顶出精甲醇，塔底物料作为回收塔进料；
5)回收塔塔顶出杂醇油，塔底出净化废水。
2.根据权利要求1所述甲醇多效精馏节能工艺，其特征在于，所述第二精馏塔塔顶压力为300～500KPa，塔顶蒸汽作为预精馏塔再沸器的热源，加压塔塔顶蒸汽作为常压塔再沸器的热源。
3.根据权利要求1所述甲醇多效精馏节能工艺，其特征在于，所述第二精馏塔采用常压操作，加压塔顶蒸汽分三股，其中两股作为预精馏塔及第二精馏塔再沸器热源，另外一股与预精馏塔底再沸器出来的蒸汽冷凝液合并为常压塔适当部位提供热量。
4.根据权利要求2所述甲醇多效精馏节能工艺，其特征在于，所述第二精馏塔塔顶出20～30％的精甲醇，塔顶压力为300～500KPa，塔顶温度为105～115℃；加压塔塔顶出30～40％的精甲醇，塔顶压力为700～900KPa，塔顶温度为125～135℃；回收塔进料中甲醇摩尔含量为1％～2％。
5.根据权利要求3所述甲醇多效精馏节能工艺，其特征在于，所述第二精馏塔塔顶出20～30％的精甲醇，塔顶压力为常压，塔顶温度为60～70℃；加压塔塔顶出30～40％的精甲醇，塔顶压力为300～500KPa，塔顶温度为100～110℃；回收塔进料中甲醇摩尔含量为1％～2％。
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