CN104130094A - 一种利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法。所述方法采用单塔连续精馏，利用垂直壁将隔壁塔内分成四个工作段；待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物自预分馏段中部进入，完成庚烷和辛烷的分离；在主塔段完成己烷和庚烷的分离，并从主塔段的中部侧线采出中间组分庚烷；从公共提馏段的顶部采出轻组分己烷；从公共精馏段的底部采出重组分辛烷，从而实现己烷、庚烷、辛烷的分离。采用本发明所述的方法，在同样的分离要求下，与普通的两塔减压蒸馏和常压隔壁塔相比，可以降低塔釜再沸器和塔顶冷凝器的热负荷，解决精馏过程中的能耗问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法。
背景技术
精馏是当代化工生产中最为成熟、应用最为广泛的分离技术之一。但精馏过程的能耗巨大，化工过程中40～70％的能耗用于分离，而精馏的能耗又占其中的95％。能源价格的持续上涨使得精馏过程节能技术的研究具有重要的意义。对于三元组分的分离，采用双塔减压精馏的能耗大，而在隔壁塔中减压精馏能够大大地降低能耗。
隔壁精馏塔是通过在精馏塔中设一垂直壁，将塔分成上、下两段，由隔板分开的精馏进料段和精馏采出段四部分。用隔壁精馏塔将三组分混合物分离为纯净产品只需要一个塔、一个再沸器、一个冷凝器及一个回流分配器，能耗和设备投资都可以得以降低。因此，近年来隔壁精馏塔的研究越来越多。CN101633597A公开了一种采用常压隔壁塔用于苯乙烯精馏过程的节能，但尚未见隔壁塔在减压下的节能方法。
对于三元组分己烷、庚烷、辛烷的分离，采用传统的塔需要至少两个塔才能达到要求的分离效果，但采用这种方法工艺流程长投资大，能耗高。而采用隔壁塔在减压下操作不仅仅减少了设备投资，而且使能耗大幅度降低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有精馏过程中能耗高的问题，提供一种新的利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法，该方法具有投资小、能耗低的优点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法，所述方法采用单塔连续精馏，利用垂直壁将隔壁塔内分成四个工作段；待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物自预分馏段中部进入，完成庚烷和辛烷的分离；在主塔段完成己烷和庚烷的分离，并从主塔段的中部侧线采出中间组分庚烷；从公共提馏段的顶部采出轻组分己烷；从公共精馏段的底部采出重组分辛烷，从而实现己烷、庚烷、辛烷的分离。
所述隔壁塔利用垂直壁将其分为垂直壁两侧的预分馏段和主塔段，垂直壁以上的公共提馏段及垂直壁以下的公共精馏段四部分。在单个隔壁塔中通过减压连续精馏分离己烷、庚烷、辛烷，能够降低整体能耗。
所述己烷、庚烷、辛烷混合物的进料量为30-3000kmol/h。例如可选择30.2kmol/h，80kmol/h，200kmol/h，500kmol/h，1350kmol/h，1800kmol/h，2300kmol/h，2890kmol/h等。
所述己烷、庚烷、辛烷混合物的进料温度为20-40℃。例如可选择20.02℃，22℃，25℃，28℃，32℃，35.5℃，39℃等。
所述公共提馏段的顶部物料经塔顶冷凝器冷凝后采出轻组分己烷。
所述隔壁塔的塔顶回流比4-7。例如可选择4.02，4.3，4.56，4.9，5.25，5.5，5.7，5.95等。
所述隔壁塔垂直壁两侧各有30块理论板。
所述垂直壁以上的公共提馏段有12块理论板。
所述垂直壁以下的公共精馏段有12块理论板。
所述隔壁塔的操作压力10-20kPa。例如可选择10.2kPa，12kPa，13.6kPa，15kPa，15.7kPa，18kPa，19.8kPa等。
在隔壁塔中减压分离后，己烷、庚烷、辛烷的摩尔分数均能达到98％。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
采用本发明所述的方法，在同样的分离要求下，与普通的两塔减压蒸馏和常压隔壁塔相比，可以降低塔釜再沸器的热负荷及塔顶冷凝器的热负荷。采用本发明可以较好的解决精馏过程中的能耗问题。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是普通双塔减压连续精馏的工艺流程图。
图1中：1-公共提馏段；2-预分馏段；3-公共精馏段；4-塔顶冷凝器；5-垂直壁；6-主塔段；7-塔釜再沸器；F-己烷、庚烷、辛烷混合物；D-轻组分己烷；S-中间组分庚烷；W-重组分辛烷。
图2中：8-塔I；9-塔II；F-己烷、庚烷、辛烷混合物；D1-塔顶出料己烷；D2-塔顶出料庚烷；W2-塔釜出料辛烷。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
如图1所示，一种利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法，所述方法采用单塔连续精馏，利用垂直壁5将隔壁塔内分成四个工作段；待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物F自预分馏段2中部进入，完成庚烷和辛烷的分离；在主塔段6完成己烷和庚烷的分离，并从主塔段6的中部侧线采出中间组分庚烷S；从公共提馏段1的顶部采出轻组分己烷D；从公共精馏段3的底部采出重组分辛烷W，从而实现己烷、庚烷、辛烷的分离。
所述己烷、庚烷、辛烷混合物F的进料量为30-3000kmol/h。所述己烷、庚烷、辛烷混合物F的进料温度为20-40℃。
所述公共提馏段1的顶部物料经塔顶冷凝器4冷凝后采出轻组分己烷D。所述隔壁塔的塔顶回流比4-7。
所述隔壁塔垂直壁5两侧各有30块理论板。所述垂直壁以上的公共提馏段1有12块理论板。所述垂直壁以下的公共精馏段3有12块理论板。
所述隔壁塔的操作压力10-20kPa。所述隔壁塔底部设有塔釜再沸器7。
在隔壁塔中减压分离后，己烷、庚烷、辛烷的摩尔分数均能达到98％。
图2示出了普通双塔减压连续精馏的工艺流程图。己烷、庚烷、辛烷的混合物F进入塔I8，在塔I8中主要完成己烷的分离，D1为塔顶出料己烷。从塔底采出的混合物进入塔II9，在塔II9中完成庚烷、辛烷的分离，D2为塔顶出料庚烷，W2为塔釜出料辛烷。
实施例1
采用图1所示的流程，待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物的进料量为30kmol/h，进料温度为20℃，己烷、庚烷、辛烷的摩尔比为1:2:1。采用的隔壁塔垂直壁两侧各有30块理论板，垂直壁上部有12块理论板，下部有12块理论板，操作压力101.325kPa(常压隔壁塔)，塔顶回流比6，结果列于表1。
采用图1所示的流程，其它条件不变，操作压力改为10kPa(减压隔壁塔)，塔顶回流比为6，侧线采出在垂直壁右侧的中间位置，采出量为15kmol/h，结果也列于表1。
采用图2所示的流程，进料量和进料摩尔组成不变，塔I共有26块理论板，第22块板进料，回流比为2.8，塔II共有15块理论板，第7块板进料，回流比为0.5，两塔的操作压力均为10kPa。为便于比较，结果也列于表1。
表1采用常规减压两塔、常压隔壁塔、减压隔壁塔分离三组分的结果
实施例2
采用图1所示的流程，进料量和进料温度不变的情况下，己烷、庚烷、辛烷的摩尔比改为1:1:1。采用的隔壁塔垂直壁5两侧各有30块理论板，垂直壁上部有12块理论板，下部有12块理论板，操作压力为101.325kPa(常压隔壁塔)，塔顶回流比为6，塔底产品的流率7.5kmol/h，垂直壁右侧中间位置侧线采出，采出量为10kmol/h，结果列于表2。
采用图1所示的流程，其它条件不变，操作压力改为10kPa(减压隔壁塔)，塔顶回流比为6，侧线采出量为10kmol/h，结果也列于表2。
采用图2所示的流程，进料量和进料摩尔组成不变，塔I共有26块理论板，第2块板进料，回流比为2.8，塔II共有15块理论板，第7块板进料，回流比为0.5，两塔的操作压力均为10kPa，结果也列于表2。
表2采用常规减压两塔、常压隔壁塔、减压隔壁塔分离三组分的结果
实施例3
采用图1所示的流程，进料量和进料温度不变的情况下，己烷、庚烷、辛烷的摩尔比改为2:1:1。采用的隔壁塔垂直壁两侧各有30块理论板，垂直壁上部有12块理论板，下部有12块理论板，操作压力为101.325kPa(常压隔壁塔)，塔顶回流比为6，在垂直壁右侧中间位置侧线采出，采出量为4.5kmol/h，结果列于表3。
采用图1所示的流程，其它条件不变，操作压力改为10kPa(减压隔壁塔)，塔顶回流比为6，侧线采出量为4.5kmol/h，结果也列于表3。
采用图2所示的流程，进料量和进料摩尔组成不变，塔I共有26块理论板，第22块板进料，回流比为2.8，塔II共有15块理论板，第7块板进料，回流比0.5，两塔的操作压力均为10kPa，结果也列于表3。
表3采用常规减压两塔、常压隔壁塔、减压隔壁塔分离三组分的结果
表1-3列出了采用本发明所述的减压隔壁塔与常压隔壁塔和常规减压两塔的再沸器热负荷的对比。可以看出，在最优的工艺条件下，采用本发明所述的方法，减压隔壁塔比常压隔壁塔节省37～48％能量，比常规减压两塔节省16～33％能量。
实施例4
采用图1所示的流程，待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物的进料量为3000kmol/h，进料温度为20℃，己烷、庚烷、辛烷的摩尔比为1:2:1。采用的隔壁塔垂直壁两侧各有30块理论板，垂直壁上部有12块理论板，下部有12块理论板，操作压力101.325kPa(常压隔壁塔)，塔顶回流比4.3，结果列于表4。
采用图1所示的流程，其它条件不变，操作压力改为20kPa(减压隔壁塔)，塔顶回流比为4.3，侧线采出在垂直壁右侧的中间位置，采出量为1500kmol/h，结果也列于表4。
采用图2所示的流程，进料量和进料摩尔组成不变，塔I共有26块理论板，第22块板进料，回流比为2.8，塔II共有15块理论板，第7块板进料，回流比为0.5，两塔的操作压力均为20kPa。为便于比较，结果也列于表4。
表4采用常规减压两塔、常压隔壁塔、减压隔壁塔分离三组分的结果
实施例5
采用图1所示的流程，待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物的进料量为30kmol/h，进料温度为40℃，己烷、庚烷、辛烷的摩尔比为1:2:1。采用的隔壁塔垂直壁两侧各有30块理论板，垂直壁上部有12块理论板，下部有12块理论板，操作压力101.325kPa(常压隔壁塔)，塔顶回流比6.8，结果列于表5。
采用图1所示的流程，其它条件不变，操作压力改为20kPa(减压隔壁塔)，塔顶回流比为6.8，侧线采出在垂直壁右侧的中间位置，采出量为15kmol/h，结果也列于表5。
采用图2所示的流程，进料量和进料摩尔组成不变，塔I共有26块理论板，第22块板进料，回流比为2.8，塔II共有15块理论板，第7块板进料，回流比为0.5，两塔的操作压力均为20kPa。为便于比较，结果也列于表5。
表5采用常规减压两塔、常压隔壁塔、减压隔壁塔分离三组分的结果
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的方法，但本发明并不局限于上述操作步骤，即不意味着本发明必须依赖上述操作步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种利用隔壁塔减压分离己烷、庚烷、辛烷的节能方法，其特征在于，所述方法采用单塔连续精馏，利用垂直壁(5)将隔壁塔内分成四个工作段；待分离的己烷、庚烷、辛烷混合物(F)自预分馏段(2)中部进入，完成庚烷和辛烷的分离；在主塔段(6)完成己烷和庚烷的分离，并从主塔段(6)的中部侧线采出中间组分庚烷(S)；从公共提馏段(1)的顶部采出轻组分己烷(D)；从公共精馏段(3)的底部采出重组分辛烷(W)，从而实现己烷、庚烷、辛烷的分离。
2.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，所述己烷、庚烷、辛烷混合物(F)的进料量为30-3000kmol/h。
3.根据权利要求1或2所述的节能方法，其特征在于，所述己烷、庚烷、辛烷混合物(F)的进料温度为20-40℃。
4.根据权利要求1-3之一所述的节能方法，其特征在于，所述公共提馏段(1)的顶部物料经塔顶冷凝器(4)冷凝后采出轻组分己烷(D)。
5.根据权利要求2所述的节能方法，其特征在于，所述隔壁塔的塔顶回流比4-7。
6.根据权利要求1-5之一所述的节能方法，其特征在于，所述隔壁塔垂直壁(5)两侧各有30块理论板。
7.根据权利要求1-6之一所述的节能方法，其特征在于，所述垂直壁以上的公共提馏段(1)有12块理论板。
8.根据权利要求1-7之一所述的节能方法，其特征在于，所述垂直壁以下的公共精馏段(3)有12块理论板。
9.根据权利要求1-8之一所述的节能方法，其特征在于，所述隔壁塔的操作压力10-20kPa。
10.根据权利要求1-9之一所述的节能方法，其特征在于，在隔壁塔中减压分离后，己烷、庚烷、辛烷的摩尔分数均能达到98％。
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