CN103172501B - 一种二甲醚精馏的节能分离方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种二甲醚精馏的节能分离方法及装置，包括有气液分离罐、气体分配器、气液混合器、原料冷凝器、精馏塔、再沸器、冷凝器和机泵组成。精馏塔塔顶设置有冷凝器塔底设置有再沸器；高温混合物先经气液分离罐闪蒸后分成气液两相，气相经气体分配器分配成两股，一股气相物料作为冷凝液相进料，经原料冷凝器冷凝成液相后进入精馏塔精馏段中上部，能够降低精馏段的温度，减少塔顶冷凝器的负荷。另外一股作为混合进料气相物料和从气液分离罐出来的液相混合后进入精馏塔提馏段中下部，为塔釜再沸器提供部分能量。该工艺及设备在显著降低生产能耗的同时也明显降低了精馏塔的操作负荷，使精馏塔塔底二甲醚的残余量降到最低。达到节能减排的目的。

Description

一种二甲醚精馏的节能分离方法和装置

技术领域

本发明涉及精馏分离技术领域，特别是涉及一种二甲醚精馏的节能分离方法及装置。

背景技术

二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。二甲醚作为一种基本化工原料，由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。

目前工业上应用最为成熟的二甲醚生产工艺是甲醇气相脱水生产二甲醚，该工艺具有流程短、投资少、消耗低等优点，同时甲醇的转化率高，二甲醚的选择性高，经反应后的物料为二甲醚（DME）、水和甲醇的混合物。二甲醚精馏过程是一个多组分分离过程，其产品纯度要求需达到99.5%以上，如何科学优化该分离工艺以实现其低耗高效分离一直是二甲醚精馏工艺的一个重要技术难点，这也是当前各研究单位和生产企业提高品质降低生产成本的重要一个环节。

原有二甲醚精馏工艺流程简图见附图2。

精馏设备包括：原料冷凝器8，精馏塔12，塔顶冷凝器14，再沸器17和机泵组成。原料冷凝器8连接精馏塔12，精馏塔12塔顶连接塔顶冷凝器14，精馏塔12塔釜连接再沸器17。

该流程的操作方法是：从反应工段输入的二甲醚、甲醇、水的气液混合物1进入原料冷凝器8全部冷凝为液相9，冷凝的液相物料9进入精馏塔12中部，塔顶气相13经塔顶冷凝器14冷凝成液相后，一部分作为塔顶回流物料15回流回精馏塔12塔顶，另一部分作为塔顶采出物料19采出，塔釜物料16一部分作为加热后返回精馏塔12的物料进入再沸器17，经再沸器加热成气相18后回到精馏塔12塔釜，另一部分作为塔釜采出物料20采出。从流程图上可以看出从反应工段来的原料先经过冷凝器冷凝全部变为液相，消耗大量冷却介质，冷凝液相温度较低，进入精馏塔后增加塔釜再沸器的热负荷，所以原有工艺既增加了冷凝过程的热负荷又增加了加热过程的热负荷。增加了能量消耗和企业生产成本。

本发明针对现有二甲醚生产工艺能耗高、热量未充分利用等缺点，对二甲醚精馏工艺进行科学优化，提出一种高效节能的二甲醚精馏分离工艺。

发明内容

本发明针对二甲醚精馏工艺主要存在进料携带热量过剩，塔顶冷凝器冷量不足，塔釜二甲醚残余量较高的问题针对二甲醚精馏设备和操作方法进行优化，以期充分利用反应混合物中携带的热量，降低精馏塔、冷凝器、再沸器操作负荷，降低二甲醚在塔底的残留量。提出了一种二甲醚精馏的工艺和设备。

一种二甲醚精馏装置，包括有气液分离罐2、气体分配器5、气液混合器10、原料冷凝器8、精馏塔12、再沸器17、冷凝器14和机泵组成；气液分离罐2顶端连接气体分配器5，底部连接气液混合器10，气体分配器5有两个出口，一个出口连接到原料冷凝器8，另外一个出口连接到气液混合器10，原料冷凝器8出口连接到精馏塔12的中上部，气液混合器10的出口连接到精馏塔12的下部；精馏塔12顶设置有冷凝器14塔底设置有再沸器17。

本发明进行二甲醚精馏节能方法：

a.从反应工段输入的二甲醚、甲醇、水的气液混合物1进入气液分离罐2，经气液分离罐2闪蒸后形成气液两相，气相3进气体分配器5，液相4进入气液混合器10；

b.进入气体分配器5的气体分成两股，一股气相物料作为冷凝液相进料6进入原料冷凝器8，经原料冷凝器8冷凝到30～60℃进入精馏塔12精馏段的中上部；另外一股作为混合进料气相物料7进入气液混合器10，与从气液分离罐2出来的液相4进行混合后输入精馏塔12提馏段的中下部；

c.进入精馏塔12的两股物料经精馏塔分离提纯后塔顶得到纯度为99.5%以上的二甲醚，塔底得到甲醇及其他反应生成物的混合物。

本发明提出了一种二甲醚精馏的方法和设备，精馏塔塔顶设置有冷凝器塔底设置有再沸器；高温混合物先经气液分离罐闪蒸后分成气液两相，气相经气体分配器分配成两股，一股气相物料作为冷凝液相进料，经原料冷凝器冷凝成液相后进入精馏塔精馏段中上部，能够降低精馏段的温度，减少塔顶冷凝器的负荷。另外一股作为混合进料气相物料和从气液分离罐出来的液相混合后进入精馏塔提馏段中下部，为塔釜再沸器提供部分能量。该工艺及设备在显著降低生产能耗的同时也明显降低了精馏塔的操作负荷，使精馏塔塔底二甲醚的残余量降到最低。达到节能减排的目的。

该方法和设备适用于用甲醇和水为原料合成二甲醚的分离操作。能够充分利用整个系统的热量，有效降低塔顶冷凝器和塔底再沸器以及全塔的负荷，有效降低二甲醚在塔底的残留量，提高产品质量的同时降低了能耗节约了成本。

附图说明

图1：本发明的二甲醚精馏的操作方法和设备；

图2：原来的二甲醚精馏流程；

1—反应工段输入的高温二甲醚、甲醇、水及其他混合物，2—气液分离罐，3—气液分离罐采出气相，4—气液分离罐采出液相，5—气体分配器，6—冷凝气相进料，7—混合进料气相物料，8—原料冷凝器，9—冷凝液相，10—气液混合器，11—气液混合物，12—精馏塔，13—精馏塔塔顶气相，14—精馏塔塔顶冷凝器，15—精馏塔塔顶回流，16—精馏塔塔釜物料，17—再沸器，18—塔釜上升蒸汽，19—精馏塔塔顶采出物料，20—精馏塔塔釜采出物料。

具体实施方式

下面结合附图的实施例将对本发明所提供的方法和设备予以进一步的说明，附图是为说明本发明而绘制的，不对本发明的具体应用形式构成限制。

本发明包括气液分离罐2、气体分配器5、气液混合器10、原料冷凝器8、精馏塔12、再沸器17、冷凝器14和机泵组成。气液分离罐2顶端连接气体分配器5，底部连接气液混合器10，气体分配器5有两个出口，一个出口连接到原料冷凝器8，另外一个出口连接到气液混合器10，原料冷凝器8出口连接到精馏塔12的中上部，气液混合器10的出口连接到精馏塔12的下部；精馏塔12顶设置有冷凝器14塔底设置有再沸器17。

通过如下技术方案实现的：

如图1所示，从反应工段输入的高温二甲醚、甲醇、水及其他混合物1进入气液分离罐2，经闪蒸后分成气液两相，气相3进入气体分配器5，液相4进入气液混合器10，进入气体分配器5的气体被分成两股，一股作为冷凝液相进料6进入原料冷凝器8，经原料冷凝器8冷凝成液相9后输入到精馏塔12精馏段中上部，另外一股作为混合进料气相物料7进入气液混合器10，从气液混合器10出来的气液混合物11进入精馏塔12提馏段的下部，精馏塔12塔顶气相13经冷凝器14冷凝后分成两股，一股作为精馏塔塔顶回流物料15回流入精馏塔12塔顶，另外一股作为精馏塔12塔顶采出物料19采出。精馏塔12塔底物料一部分作为精馏塔12塔釜上升物料经再沸器17加热成蒸汽18后进入精馏塔12，一部分作为精馏塔12塔釜采出物料20采出。

混合物经精馏塔12分离提纯后塔顶得到纯度为99.5%以上的二甲醚，塔底得到甲醇及其他反应生成物的混合物，塔底物料进一步处理。

本发明的工艺和设备可应用于高浓度二甲醚生产过程，为了更好地说明本发明在节能降耗方面的优势，选取一个应用实例加以说明，但并不因此限制本技术和设备的适用范围。

将二甲醚含量为40～60%的原料进入气液分离罐2，气液分离后经原料冷凝器8，气液混合器10输入到二甲醚精馏塔的适当位置，二甲醚精馏塔塔顶压力1000kPa，温度为44.5℃，塔底143.2℃，压力1040kPa,塔顶得到99.5%的二甲醚，塔底得到甲醇和水以及其他杂质的混合物。

为说明本发明在节能方面的优点，将本发明所述流程与传统分离流程进行比较，主要能量消耗及设备的相关操作参数见下表。

由对比表可以看出，优化后的流程进料温度明显高于传统流程，充分利用了反应工段带来的热量，再沸器17的负荷明显降低，这不仅降低了系统能耗还能降低设备投资费用。通过对精馏流程的改进，充分利用了原料中的热量，能够明显的降低塔顶冷凝器的负荷和塔底再沸器的负荷，实现节能减排的目的。创造了良好的经济效益的同时也创造了良好的社会效益。

本发明提出的二甲醚精馏的工艺及设备，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技术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。

Claims (1)

1.一种二甲醚精馏的节能分离方法，其特征是：

a.从反应工段输入的二甲醚、甲醇、水的气液混合物(1)进入气液分离罐(2)，经气液分离罐(2)闪蒸后形成气液两相，气相(3)进气体分配器(5)，液相(4)进气液混合器(10)；

b.进入气体分配器(5)的气体分成两股，一股气相物料作为冷凝液相进料(6)进入原料冷凝器(8)，经原料冷凝器(8)冷凝到30～60℃进入精馏塔(12)精馏段的中上部；另外一股作为混合进料气相物料(7)进入气液混合器(10)，与从气液分离罐(2)出来的液相4进行混合后输入精馏塔(12)提馏段的中下部；

c.进入精馏塔(12)的两股物料经精馏塔分离提纯后塔顶得到纯度为99.5％以上的二甲醚，塔底得到甲醇及其他反应生成物的混合物。