CN102091429B - 低压三效精馏乙醇回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压三效精馏乙醇回收装置及方法。一种低压三效精馏乙醇回收装置由1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔、精馏塔再沸器、精馏塔进料预热器、冷凝器、回流罐、稀乙醇进料预热器、成品暂贮罐和成品冷却器组成；精馏乙醇回收方法中，通过控制2#精馏塔成品乙醇的采出量使2#精馏塔塔底废水中乙醇的含量为5wt％～30wt％、塔底废水温度为100～120℃；3#精馏塔的工作压力为250～400kPa。本发明采用低压三效精馏工艺，减少了工艺过程的能量损失，能耗大大降低；3#精馏塔操作压力和温度大大降低，对设备的耐高温耐腐蚀性能要求降低，从而降低了设备投资和维护费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙醇回收装置及方法，具体涉及一种低压三效精馏乙醇回收装置及方法，该装置和方法适用于轻工、食品、制药、化工、电子等行业中稀乙醇的连续回收，特别适用于含有盐类等电解质成分的稀乙醇体系，可将5％～75％v/v的稀乙醇精馏浓缩到80％～96％v/v。
背景技术
随着轻工、食品、制药、化工、电子等行业的飞速发展、生产规模的不断扩大，作为工业溶剂的乙醇的用量也在不断上升。传统的间歇式乙醇回收塔已不能满足大规模生产需求。
连续式精馏乙醇回收单元分为单效精馏、双效精馏和多效精馏等种类。其中，单效精馏工艺能耗高、产品质量差，尤其是大规模的乙醇回收装置，能耗巨大；双效精馏虽然能耗上有所降低，但仍有挖潜的空间。普通的三效精馏工艺仍存在以下缺陷：
(1)对蒸汽品位要求高：由于采用的工艺为三效精馏，精馏主装置由负压塔、中压塔和高压塔组成。其中高压塔操作压力高达550～650kPa(表压)，尤其是当稀乙醇进料含有电解质时，塔底温度高达170～180℃，对蒸汽的品位要求更高，压力需达到0.8～1.0MPa(表压)，降低了锅炉蒸汽背压发电量。
(2)主要换热设备投资大：高压塔进料预热器废水端的进口温度达到170℃～180℃左右，对板式换热器的垫片耐高温的要求更高，容易发生漏液现象
(3)一些稀乙醇原料里还含有氯化钠等电解质成分，会使塔底废水的温度升高，而高温对塔器和换热设备的腐蚀性更强，需要采用更加昂贵的材料。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种低压三效精馏乙醇回收装置。
本发明的另一目的在于一种基于上述装置的低压三效精馏乙醇回收方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种低压三效精馏乙醇回收装置，包括1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔、真空系统、精馏塔再沸器、精馏塔进料预热器、冷凝器、回流罐、稀乙醇进料预热器、成品暂贮罐、成品冷却器等。其中，1#精馏塔为负压操作，2#精馏塔为常压或微负压操作，3#精馏塔为正压操作。3#精馏塔的塔顶酒汽作为2#精馏塔再沸器的热源，2#精馏塔的塔顶酒气作为1#精馏塔再沸器的热源，1#精馏塔的塔顶酒气作为稀乙醇进料预热器的预热热源。
基于上述装置的精馏乙醇回收方法，包括以下步骤：
稀乙醇经1#精馏塔顶部酒汽预热后，分成三股：
第一股稀乙醇(占总进料质量流量的20％～40％)经1#塔釜废水(80～95℃)预热后进入1#精馏塔进料口，1#精馏塔由真空系统负压操作，其顶部酒汽(压力为-80～-40kPa，温度50～70℃)经稀乙醇进料预热器冷凝后，再经1#精馏塔冷凝器由循环水冷凝，冷凝液进入1#精馏塔回流罐，成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从1#精馏塔塔板上采出。
第二股稀乙醇(占总进料质量流量的20％～40％)经2#精馏塔采出成品乙醇预热后，进入2#精馏塔进料口。2#精馏塔顶部的酒汽(压力90～150kPa，温度90～110℃)经过1#精馏塔再沸器冷凝后，冷凝液进入2#精馏塔回流罐。成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从2#精馏塔塔板上采出。采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐。通过控制成品乙醇的采出量进而控制2#精馏塔塔底废水中乙醇的含量为5wt％～30wt％(温度100～120℃)。2#精馏塔塔底废水进入1#精馏塔进料层下部塔板。
第三股稀乙醇(占总进料质量流量的20％～40％)经3#精馏塔采出成品乙醇预热后，进入3#精馏塔进料口。由于2#精馏塔塔底温度较低(100～120℃)，因而3#精馏塔顶部的酒汽可以采用较低的压力和温度(压力250～400kPa，温度110～125℃)。3#精馏塔顶部的酒汽经过2#精馏塔再沸器冷凝后，冷凝液进入3#精馏塔回流罐。成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从3#精馏塔塔板上采出。采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐。3#精馏塔的塔底不含乙醇的废水(温度135～155℃)进入2#精馏塔塔釜。
成品暂贮罐的乙醇经冷却后去成品乙醇罐区。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明采用低压三效精馏工艺，比普通双效和常规高压三效精馏工艺能耗大大降低。
(2)本发明3#精馏塔废水直接进入2#精馏塔塔釜闪蒸，2#精馏塔废水直接进入1#精馏塔塔釜或进料层下方塔板，可以回收废水中的废热，减少了工艺过程的能量损失。
(3)本发明2#精馏塔废水中乙醇的含量为5％～30％，因废水中含有低沸点的乙醇，使得2#精馏塔的塔底温度100～120℃，比常规三效精馏工艺的110～135℃大大降低；2#精馏塔的塔底温度降低后，3#精馏塔的操作压力和所用蒸汽的品位也可以随之降低，从而大大地节省了能耗。
(4)本发明3#精馏塔操作压力250～400kPa，塔底废水温度135～155℃。比常规三效精馏工艺的550～650kPa，塔底温度170～180℃均大大降低。一方面对设备的耐高温耐腐蚀性能要求降低，从而降低了设备投资和维护费用；另一方面，与常规三效精馏工艺相比，本工艺对蒸汽品位的要求由0.8～1.0MPa降低到0.5～0.6Mpa，可以不使用高品位的蒸汽，使得大部分工厂的蒸汽供应均能满足生产要求。
附图说明
图1为常规双效精馏乙醇回收方法流程图：
1-稀乙醇进料预热器；2-1#精馏塔进料预热器；3-1#精馏塔；4-1#精馏塔冷凝器；5-1#精馏塔回流罐；6-2#精馏塔进料预热器；7-2#精馏塔；8-1#精馏塔再沸器；9-2#精馏塔回流罐；10-2#精馏塔再沸器；11-成品暂贮罐；12-成品冷却器。
图2为本发明低压三效精馏乙醇回收方法流程图：
1-稀乙醇进料预热器；2-1#精馏塔进料预热器；3-1#精馏塔；4-1#精馏塔冷凝器；5-1#精馏塔回流罐；6-2#精馏塔进料预热器；7-2#精馏塔；8-1#精馏塔再沸器；9-2#精馏塔回流罐；10-3#精馏塔进料预热器；11-3#精馏塔；12-2#精馏塔再沸器；13-3#精馏塔回流罐；14-3#精馏塔再沸器；15-成品暂贮罐；16-成品冷却器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
对比例1
双效精馏乙醇回收装置(如图1所示)，包括1#精馏塔3、2#精馏塔7、精馏塔再沸器、真空系统、稀乙醇进料预热器1、成品冷却器12等。
乙醇含量为50％V/V的稀乙醇(流量200t/h，温度35℃，氯化钠含量4wt％)在进料预热器1中经1#精馏塔3顶部酒汽(-75kPa，53℃)预热到52℃后，分成两股：
第一股稀乙醇(占总进料质量流量的46％)在1#精馏塔进料预热器2中经1#精馏塔塔釜废水(温度88℃)预热到70℃后进入1#精馏塔进料口，1#精馏塔3由真空系统负压操作，操作压力-75kPa，其顶部酒汽经稀乙醇进料预热器1冷凝后，再经1#精馏塔冷凝器4由循环水冷凝，冷凝液进入1#精馏塔回流罐5，成品乙醇从1#精馏塔顶部第二层塔板上采出进入成品乙醇暂贮罐11。
第二股稀乙醇(占总进料质量流量的54％)在2#精馏塔进料预热器6中经2#精馏塔采出成品乙醇和汽凝水预热后，进入2#精馏塔进料口。2#精馏塔7的塔底废水(温度132℃，乙醇含量为0％)进入1#精馏塔塔釜。2#精馏塔顶部的酒汽(压力100kPa，温度98℃)经过1#精馏塔再沸器8冷凝后，冷凝液进入2#精馏塔回流罐9。成品乙醇(94％V/V，温度98℃，流量51.03t/h)从2#精馏塔回流罐9采出，与进料稀乙醇换热后降温到58℃进入成品暂贮罐11。2#精馏塔再沸器12采用0.5MPag的蒸汽间接加热，汽凝水用于稀乙醇进料的二级预热。
成品暂贮罐15的乙醇(90％V/V，98.8t/h，56℃)经冷却到30℃后去成品乙醇罐区。该工艺的蒸汽消耗量为53t/h，吨90％V/V乙醇的0.5MPag蒸汽消耗为0.536t。
对比例2
一种高压三效精馏乙醇回收装置(如图2所示)，包括1#精馏塔3、2#精馏塔7、3#精馏塔11、精馏塔再沸器、真空系统、稀乙醇进料预热器1、成品冷却器16等。
乙醇含量为50％V/V的稀乙醇(流量200t/h，温度35℃，氯化钠含量4wt％)在稀乙醇进料预热器1中经1#精馏塔顶部酒汽预热到50℃后，分成三股：
第一股稀乙醇(占总进料质量流量的30％)在1#精馏塔进料预热器2中经1#塔釜废水(温度88℃)预热到75℃后进入1#精馏塔进料口，1#精馏塔3由真空系统负压操作，操作压力-75kPa，其顶部酒汽经稀乙醇进料预热器1冷凝后，经过1#精馏塔冷凝器4由循环水冷凝，冷凝液进入1#精馏塔回流罐5，成品乙醇从1#精馏塔顶部第三层塔板上采出。
第二股稀乙醇(占总进料质量流量的35％)在2#精馏塔进料预热器6中经2#精馏塔7采出成品乙醇和汽凝水预热后，进入2#精馏塔7进料口。2#精馏塔的塔底废水(温度132℃，乙醇含量为0％)进入1#精馏塔塔釜。2#精馏塔顶部的酒汽(压力120kPa，温度99℃)经过1#精馏塔再沸器8冷凝后，冷凝液进入2#精馏塔回流罐9。成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从2#精馏塔塔板上采出。采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐15。
第三股稀乙醇(占总进料质量流量的35％)在3#精馏塔进料预热器10中经3#精馏塔11采出成品乙醇和汽凝水预热后，进入3#精馏塔11进料口。3#精馏塔的塔底不含乙醇的废水(温度174℃)进入2#精馏塔塔釜。3#精馏塔顶部的酒汽(压力630kPa，温度138℃)经过2#精塔再沸器12冷凝后，冷凝液进入3#精馏塔回流罐13。成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从3#精馏塔塔板上采出。采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐15。3#精馏塔再沸器14采用0.9MPag的新鲜蒸汽间接加热，汽凝水还可进一步用于稀乙醇进料的二级预热。
成品暂贮罐15的乙醇(90％V/V，98.8t/h，68℃)经冷却后去成品乙醇罐区。
该工艺的蒸汽消耗量为36.2t/h，吨90％V/V乙醇的0.9MPag蒸汽消耗为0.366t，比对比例1节省蒸汽消耗31.7％，但需要消耗高品位的新鲜蒸汽。
实施例1
一种低压三效精馏乙醇回收装置(如图2所示)，包括1#精馏塔3、2#精馏塔7、3#精馏塔11、精馏塔再沸器、真空系统、稀乙醇进料预热器1、成品冷却器16等。
乙醇含量为50％V/V的稀乙醇(流量200t/h，温度35℃，氯化钠含量4wt％)在稀乙醇进料预热器1中经1#精馏塔顶部酒汽预热到50℃后，分成三股：
第一股稀乙醇(占总进料质量流量的30％)在1#精馏塔进料预热器2中经1#塔釜废水(温度88℃)预热后进入1#精馏塔进料口，1#精馏塔3由真空系统负压操作，操作压力-75kPa，其顶部酒汽经稀乙醇进料预热器1冷凝后，经过1#精馏塔冷凝器4由循环水冷凝，冷凝液进入1#精馏塔回流罐5，成品乙醇从1#精馏塔顶部第三层塔板上采出。
第二股稀乙醇(占总进料质量流量的35％)在2#精馏塔进料预热器6中经2#精馏塔7采出成品乙醇和汽凝水预热后，进入2#精馏塔进料口。2#精馏塔7顶部的酒汽(压力120kPa，温度99℃)经过1#精馏塔再沸器8冷凝后，冷凝液进入2#精馏塔回流罐9。成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从2#精馏塔塔板上采出。采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐15。通过控制成品乙醇的采出量使2#精馏塔7的塔底废水中乙醇的含量为17wt％、塔底废水的温为度109℃。2#精馏塔7的塔底废水进入1#精馏塔进料层下部第3块塔板。
第三股稀乙醇(占总进料质量流量的35％)在3#精馏塔进料预热器10中经3#精馏塔11采出成品乙醇和汽凝水预热后，进入3#精馏塔进料口。3#精馏塔11的塔底不含乙醇的废水(温度149℃)进入2#精馏塔塔釜。3#精馏塔11顶部的酒汽(压力300kPa，温度117℃)经过2#精馏塔再沸器12冷凝后，冷凝液进入3#精馏塔回流罐13。成品乙醇可以从回流罐采出，也可以从3#精馏塔塔板上采出。采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐15。3#精馏塔再沸器14采用0.5MPag的新鲜蒸汽间接加热，汽凝水进一步用于稀乙醇进料的二级预热。
成品暂贮罐15的乙醇(90％V/V，98.8t/h，65℃)经冷却后去成品乙醇罐区。
该工艺的蒸汽消耗量为33.4t/h，吨90％V/V乙醇的0.5MPag蒸汽消耗为0.338t，比对比例1节省蒸汽消耗36.9％，比对比例2节省蒸汽消耗7.7％，且无需消耗高品位的新鲜蒸汽。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种低压三效精馏乙醇回收方法，其特征在于：所述方法用到的装置是由1#精馏塔、2#精馏塔、3#精馏塔、精馏塔再沸器、精馏塔进料预热器、冷凝器、回流罐、稀乙醇进料预热器、成品暂贮罐和成品冷却器组成的；其中，3#精馏塔的塔顶酒汽是2#精馏塔再沸器的热源，2#精馏塔的塔顶酒气是1#精馏塔再沸器的热源，1#精馏塔的塔顶酒气是稀乙醇进料预热器的预热热源；
所述方法包括以下步骤：
乙醇含量为50%V/V的稀乙醇经1#精馏塔顶部酒汽预热后，分成三股；
第一股稀乙醇经1#精馏塔塔釜废水预热后进入1#精馏塔进料口；1#精馏塔顶部的酒汽经稀乙醇进料预热器冷凝后，再经1#精馏塔冷凝器由循环水冷凝，冷凝液进入1#精馏塔回流罐，成品乙醇从回流罐采出，或者从1#精馏塔塔板上采出；
第二股稀乙醇经2#精馏塔采出的成品乙醇预热后，进入2#精馏塔进料口；2#精馏塔顶部的酒汽经过1#精馏塔再沸器冷凝后，冷凝液进入2#精馏塔回流罐；成品乙醇从回流罐采出，或者从2#精馏塔塔板上采出；采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐；通过控制成品乙醇的采出量使2#精馏塔塔底废水中乙醇的含量为5wt%～30wt%、塔底废水温度为100～120℃；2#精馏塔塔底废水进入1#精馏塔进料层下部塔板；
第三股稀乙醇经3#精馏塔采出的成品乙醇预热后，进入3#精馏塔进料口；3#精馏塔顶部的酒汽压力为250～400KPa、温度为110～125℃；3#精馏塔顶部的酒汽经过2#精馏塔再沸器冷凝后，冷凝液进入3#精馏塔回流罐；成品乙醇从回流罐采出，或者从3#精馏塔塔板上采出；采出的成品乙醇与进料稀乙醇换热后进入成品暂贮罐；3#精馏塔的塔底废水进入2#精馏塔塔釜；
成品暂贮罐的乙醇经冷却后去成品乙醇罐区。
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