CN105503933A - 一种化工单体节能精馏系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化工单体节能精馏系统及方法，包括精馏系统和加热系统，精馏系统包括依次连接的脱高塔、一甲上塔、一甲下塔、二甲塔、脱低上塔和脱低下塔，其中，一甲上塔、一甲下塔和二甲塔串联，脱低上塔和脱低下塔串联；加热系统为：中压蒸汽源连接脱高塔再沸器，脱高塔再沸器蒸汽出口连接二甲塔再沸器，二甲塔再沸器蒸汽出口分别连接一甲上塔再沸器和一甲下塔再沸器，一甲上塔再沸器蒸汽出口和一甲下塔再沸器蒸汽出口都与脱低上塔再沸器和脱低下塔再沸器连接，脱低上塔再沸器蒸汽出口和脱低下塔再沸器蒸汽出口都与脱轻塔再沸器连接。既提高了脱高塔的负荷，又降低了脱低塔的负荷；实现蒸汽的多次、梯级利用，降低蒸汽消耗。
Description
技术领域
本发明涉及多组分分离领域，具体涉及一种化工单体节能精馏系统及方法。
背景技术
有机硅是重要的化工基础原料，有机硅合成属于精细化工范畴，合成路线长，单体合成段工艺控制要求严格。在有机硅生产中，精馏过程占有重要的地位，它在产品质量、消耗以及三废排放方面，都有重要的影响。在一定的压力下，利用物料中各组分沸点的不同，经过多次的部分汽化和部分冷凝，得到所需组分，并且按照各个塔的目的不同组成连续精馏的过程。单体精馏单元是将来自单体合成单元的甲基氯硅烷混合粗单体通过连续精馏，分离得到一甲(一甲基三氯硅烷)、二甲(二甲基二氯硅烷)、一甲含氢、高沸物、共沸物、低沸物等产品，主要为下一工序水解单元提供合格的二甲。二甲产品的质量直接影响水解单元的操作和裂解单元DMC的产品质量。
有机硅单体传统精馏单元主要流程为粗单体进脱高塔、脱低塔、二甲塔，最终在二甲塔釜得到产品二甲单体[(CH3)2SiCl2]。尽管此系统多效精馏有利于提高终产物产品质量与达到一定的节能减排的效果，但是主要产物需要三效蒸发产出，增加了脱低塔的负荷，同时限制了脱高塔的负荷。在当今严峻环保形势与能源危机下，如何提高脱高塔负荷与降低脱低塔负荷，进一步节能降耗成为有机硅合成发展的方向。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明公开了一种化工单体节能精馏系统及方法，既提高了脱高塔的负荷，又降低了脱低塔的负荷。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种化工单体节能精馏系统，包括精馏系统和加热系统，精馏系统主要包括依次连接的脱高塔、一甲上塔、一甲下塔、二甲塔、脱低上塔和脱低下塔，其中，一甲上塔、一甲下塔和二甲塔串联，脱低上塔和脱低下塔串联；
一甲上塔的进口均与脱高塔的塔顶出口、一甲下塔的塔顶出口和二甲塔的塔顶出口连接，一甲上塔的塔顶出口连接脱低上塔的进口，一甲上塔的塔底出口连接一甲下塔的塔顶气相管，一甲下塔的塔底出口连接二甲塔的塔顶气相管，脱低上塔的塔底出口连接脱低下塔的塔顶气相管，脱低下塔的塔顶出口连接脱低上塔的进口，所述脱低上塔的塔顶出口连接脱轻塔的进口；
加热系统为：中压蒸汽源连接脱高塔再沸器，脱高塔再沸器的蒸汽出口连接二甲塔再沸器，二甲塔再沸器的蒸汽出口分别连接一甲上塔再沸器和一甲下塔再沸器，一甲上塔再沸器的蒸汽出口和一甲下塔再沸器的蒸汽出口都与脱低上塔再沸器和脱低下塔再沸器连接，脱低上塔再沸器的蒸汽出口和脱低下塔再沸器的蒸汽出口都与脱轻塔的再沸器连接。
本发明首先将一甲上塔、一甲下塔和二甲塔串联，充分精馏后在二甲塔釜得到沸点较高二甲产品；然后将脱低上塔和脱低下塔串联，充分精馏后得到沸点略低一甲产品，由于经过先经过一甲上塔、一甲下塔和二甲塔的充分精馏，去除了沸点较高的二甲产品，因而降低了脱低上塔和脱低下塔所需的能量，同时降低了脱低上塔和脱低下塔的负荷。
其次，本发明将能量最高的蒸汽直接最大量的供给脱高塔，然后将换热后的蒸汽供给脱低塔，提高了脱高塔的能量供给，能够极大增加脱高塔的负荷，同时能够最大程度的脱除粗单体中的高沸物，使得脱高塔塔顶的混合单体中的高沸物的含量极少，从而使得一甲上塔、一甲下塔和二甲塔的充分精馏得到的二甲产品的纯度足够高，进而使得本发明不需要优二甲塔的进一步精馏以保证二甲产品的纯度；而且由于混合单体中的高沸物的含量极少也使得经过脱低上塔和脱低下塔充分精馏的一甲产品的纯度足够高，进而减少了一甲塔的进一步精馏以保证一甲产品的纯度。
最后，由于本申请先将能量供给脱高塔，经换热后依次供给二甲塔、一甲上下塔、脱低上下塔和脱轻塔，达到了能源的多次、梯级利用。
优选的，所述脱高塔的塔底出口连接高沸塔的进口，脱高塔的进口连接高沸塔的塔顶出口。由于供给脱高塔的能量高，极大的增加了脱高塔的负荷，所以导致部分有机硅单体随高沸物从塔底排出，经过高沸塔的精馏，能够提高有机硅单体的回收率。
进一步优选的，中压蒸汽源连接高沸塔再沸器，高沸塔再沸器蒸汽出口连接二甲塔再沸器。由于高沸塔需要将有机硅单体回收利用，需要的能够较高，将中压蒸汽源直接连接高沸塔再沸器，增加了高沸塔的能量，提高了高沸塔有机硅单体的回收利用率。
优选的，一甲上塔的塔底出口与一甲下塔的塔顶气相管之间连接第一接力泵，一甲下塔的塔底出口与二甲塔的塔顶气相管之间连接第二接力泵。有助于将塔底产品送入塔顶。
优选的，脱低上塔的塔底出口与脱低下塔的塔顶气相管之间连接第三接力泵。
优选的，所述脱轻塔的塔底出口连接含氢塔的进口。
进一步优选的，所述含氢塔的塔底出口连接共沸塔的进口。
更进一步优选的，所述共沸塔的塔底出口连接三甲塔的进口。能够进一步回收利用三甲产品，提高原料的利用率。
一种化工单体节能精馏方法，粗单体从脱高塔的中上部或下部进料，经精馏分离后，脱高塔塔顶得到的混合单体进入一甲上塔进行精馏，一甲上塔塔底得到的混合单体经一甲下塔和二甲塔连续精馏，在二甲塔塔底得到二甲产品，一甲上塔塔顶得到的混合单体经过脱低上塔和脱低下塔连续精馏，在脱低下塔塔底得到一甲产品；
中压蒸汽分别进入脱高塔再沸器，作为脱高塔的塔釜加热源，换热后依次进入二甲塔再沸器、一甲上下塔再沸器、脱低上下塔再沸器和脱轻塔再沸器，作为以上各塔的塔釜加热源，换热后产生的凝结水进入各自的凝液罐并控制其液位，然后经低压凝结水总管去凝结水站回收。
本发明将最大量的能源用于脱高塔，提高了脱高塔的负荷，同时由于先将二甲产品分离，所以极大的降低了进入脱低塔的进料量，降低了脱低塔的负荷，实现了能量的多次、梯级利用。
优选的，一甲下塔塔顶和二甲塔塔顶获得的混合单体回流至一甲上塔进行精馏；脱低下塔塔顶获得的混合单体回流至脱低上塔进行精馏。能够提高一甲产品的回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、打破有机硅行业常规精馏思维，解决了精馏系统扩产的瓶颈问题，脱高塔进料量可提高29.4％，进一步提高二甲基二氯硅烷产量；
2、脱低塔的负荷大大降低，脱低塔的进料量降低了79.5％，同时产品一甲基三氯硅烷的质量得到提高；
3、蒸汽的多次、梯级利用，大大降低了蒸汽消耗。
附图说明
图1为本发明化工单体节能精馏系统工艺流程图；
其中，1.脱高塔，2.一甲上塔，3.一甲下塔，4.二甲塔，5.脱低上塔，6.脱低下塔，7.脱轻塔，8.高沸塔，9.含氢塔，10.共沸塔，11.三甲塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种化工单体节能精馏系统，包括精馏系统和加热系统，精馏系统如图1所示，主要包括依次连接的脱高塔1、一甲上塔2、一甲下塔3、二甲塔4、脱低上塔5和脱低下塔6，其中，一甲上塔2、一甲下塔3和二甲塔4串联，脱低上塔5和脱低下塔6串联；
一甲上塔2的进口均与脱高塔1的塔顶出口、一甲下塔3的塔顶出口和二甲塔4的塔顶出口连接，一甲上塔2的塔顶出口连接脱低上塔5的进口，一甲上塔2的塔底出口连接一甲下塔3的塔顶气相管，一甲下塔3的塔底出口连接二甲塔4的塔顶气相管，脱低上塔5的塔底出口连接脱低下塔6的塔顶气相管，脱低下塔6的塔顶出口连接脱低上塔5的进口，所述脱低上塔5的塔顶出口连接脱轻塔7的进口；脱高塔1的塔底出口连接高沸塔8的进口，脱高塔1的进口连接高沸塔8的塔顶出口；一甲上塔2的塔底出口与一甲下塔3的塔顶气相管之间连接第一接力泵，一甲下塔3的塔底出口与二甲塔4的塔顶气相管之间连接第二接力泵，脱低上塔5的塔底出口与脱低下塔6的塔顶气相管之间连接第三接力泵；所述脱轻塔7的塔底出口连接含氢塔9的进口；所述含氢塔9的塔底出口连接共沸塔10的进口；所述共沸塔10的塔底出口连接三甲塔11的进口。
加热系统为：中压蒸汽源连接脱高塔1再沸器，脱高塔1再沸器的蒸汽出口连接二甲塔4再沸器，二甲塔4再沸器的蒸汽出口分别连接一甲上塔2再沸器和一甲下塔3再沸器，一甲上塔2再沸器的蒸汽出口和一甲下塔3再沸器的蒸汽出口都与脱低上塔5再沸器和脱低下塔6再沸器连接，脱低上塔5再沸器的蒸汽出口和脱低下塔6再沸器的蒸汽出口都与脱轻塔7的再沸器连接；中压蒸汽源连接高沸塔8再沸器，高沸塔8再沸器蒸汽出口连接二甲塔4再沸器。
其工艺流程为：
粗单体从脱高塔1的中上部或下部进料，经精馏分离后，脱高塔1塔顶得到的混合单体进入一甲上塔2进行精馏，一甲上塔2塔底得到的混合单体经一甲下塔3和二甲塔4连续精馏，在二甲塔4塔底得到二甲产品，一甲上塔2塔顶得到的混合单体经过脱低上塔5和脱低下塔6连续精馏，在脱低下塔6塔底得到一甲产品；一甲下塔3塔顶和二甲塔4塔顶获得的混合单体回流至一甲上塔2进行精馏；脱低下塔6塔顶获得的混合单体回流至脱低上塔5进行精馏。
单体合成单元的甲基氯硅烷粗单体首先进脱高塔1(8.5-11t/h)脱除高沸物，脱高塔1塔顶采出液(8.0-10.5t/h)进入一甲上下塔和二甲塔4进行二效分离，二甲单体在二甲塔4塔底采出，一甲上塔2塔顶采出液(1.7-2.5t/h)进入脱低上下塔三效分离，一甲基三氯硅烷在脱低下塔6塔底采出，脱低上塔5塔顶采出液进入脱轻塔7进一步分离。
从脱低上塔5顶采出的物料由脱低塔7回流泵送至脱轻进料缓冲罐,经脱轻塔进料泵送至脱轻塔7，从塔的中部进料，经精馏分离后，塔顶得到沸点小于一甲含氢的低沸物，采出后送低沸物储罐储存或直接送焚烧装置进行焚烧处理，塔釜得到一甲含氢、四氯化硅、三甲以及少量一甲、二甲、高沸物组成的混合单体，进入含氢塔9进行精馏。
从脱轻塔7釜采出的物料进入脱轻塔釜液罐，经含氢塔进料泵送至含氢塔9，从塔的中部进料，经精馏分离后，塔顶得到纯度较高的一甲含氢单体，采出后送一甲含氢产品储罐；塔釜得到四氯化硅、三甲以及少量一甲、二甲、高沸物组成的混合单体，送共沸塔10进行精馏。
从含氢塔9釜采出的物料由含氢塔釜液泵送至共沸进料缓冲罐，经共沸塔进料泵送至共沸塔10，从塔的中部进料。因四氯化硅与三甲的沸点非常接近(57.57℃/57.7℃),精馏过程中形成共沸物，故塔顶得到四氯化硅/三甲约为60/40的共沸物，采出后送共沸产品储罐；塔釜得到三甲与少量一甲、二甲、高沸物组成的混合单体，进入三甲塔11进行精馏。
从共沸塔10釜采出的物料由泵送至三甲进料缓冲罐，经三甲塔进料泵送至三甲塔11，从塔的中部进料，经精馏分离后，塔顶得到纯度较高的三甲单体，采出后送三甲产品储罐；塔釜得到三甲以及一甲、二甲、高沸物组成的混合单体，通过釜液泵返回到粗单体球罐。
其中，各精馏塔的压力和温度参数见表1。
表1.各精馏塔压力和温度参数
来自各精馏塔二冷器或者储槽的排放气体汇集至放空气凝液收集罐，再通过罐顶冷凝器冷凝回收和气液分离罐除液干燥后进入压缩机，通过压缩机加压输送至焚烧装置进行焚烧。
中压蒸汽分别进入脱高塔再沸器和高沸塔再沸器，作为两精馏塔的塔釜加热源，换热后依次进入二甲塔再沸器、一甲上下塔再沸器、脱低上下塔再沸器和脱轻塔再沸器，作为以上各塔的塔釜加热源，同时，脱高塔再沸器和高沸塔再沸器换热后的蒸汽进入含氢塔再沸器、共沸塔再沸器和三甲塔再沸器，换热后产生的凝结水进入各自的凝液罐并控制其液位，然后经低压凝结水总管去凝结水站回收。
多效精馏塔的热源蒸汽根据各塔塔温，依次通过脱高塔、二甲塔、一甲上下塔、脱低上下塔与脱轻塔为四塔提供热量，达到能源的多次、梯级利用。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种化工单体节能精馏系统，其特征是，包括精馏系统和加热系统，精馏系统主要包括依次连接的脱高塔、一甲上塔、一甲下塔、二甲塔、脱低上塔和脱低下塔，其中，一甲上塔、一甲下塔和二甲塔串联，脱低上塔和脱低下塔串联；
一甲上塔的进口均与脱高塔的塔顶出口、一甲下塔的塔顶出口和二甲塔的塔顶出口连接，一甲上塔的塔顶出口连接脱低上塔的进口，一甲上塔的塔底出口连接一甲下塔的塔顶气相管，一甲下塔的塔底出口连接二甲塔的塔顶气相管，脱低上塔的塔底出口连接脱低下塔的塔顶气相管，脱低下塔的塔顶出口连接脱低上塔的进口，所述脱低上塔的塔顶出口连接脱轻塔的进口；
加热系统为：中压蒸汽源连接脱高塔再沸器，脱高塔再沸器的蒸汽出口连接二甲塔再沸器，二甲塔再沸器的蒸汽出口分别连接一甲上塔再沸器和一甲下塔再沸器，一甲上塔再沸器的蒸汽出口和一甲下塔再沸器的蒸汽出口都与脱低上塔再沸器和脱低下塔再沸器连接，脱低上塔再沸器的蒸汽出口和脱低下塔再沸器的蒸汽出口都与脱轻塔的再沸器连接。
2.如权利要求1所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，所述脱高塔的塔底出口连接高沸塔的进口，脱高塔的进口连接高沸塔的塔顶出口。
3.如权利要求2所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，中压蒸汽源连接高沸塔再沸器，高沸塔再沸器蒸汽出口连接二甲塔再沸器。
4.如权利要求1所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，一甲上塔的塔底出口与一甲下塔的塔顶气相管之间连接第一接力泵，一甲下塔的塔底出口与二甲塔的塔顶气相管之间连接第二接力泵。
5.如权利要求1所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，脱低上塔的塔底出口与脱低下塔的塔顶气相管之间连接第三接力泵。
6.如权利要求1所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，所述脱轻塔的塔底出口连接含氢塔的进口。
7.如权利要求6所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，所述含氢塔的塔底出口连接共沸塔的进口。
8.如权利要求7所述的一种化工单体节能精馏系统，其特征是，所述共沸塔的塔底出口连接三甲塔的进口。
9.一种化工单体节能精馏方法，其特征是，粗单体从脱高塔的中上部或下部进料，经精馏分离后，脱高塔塔顶得到的混合单体进入一甲上塔进行精馏，一甲上塔塔底得到的混合单体经一甲下塔和二甲塔连续精馏，在二甲塔塔底得到二甲产品，一甲上塔塔顶得到的混合单体经过脱低上塔和脱低下塔连续精馏，在脱低下塔塔底得到一甲产品；
中压蒸汽分别进入脱高塔再沸器和高沸塔再沸器，作为两精馏塔的塔釜加热源，换热后依次进入二甲塔再沸器、一甲上下塔再沸器、脱低上下塔再沸器和脱轻塔再沸器，作为以上各塔的塔釜加热源，换热后产生的凝结水进入各自的凝液罐并控制其液位，然后经低压凝结水总管去凝结水站回收。
10.如权利要求9所述的一种化工单体节能精馏方法，其特征是，一甲下塔塔顶和二甲塔塔顶获得的混合单体回流至一甲上塔进行精馏；脱低下塔塔顶获得的混合单体回流至脱低上塔进行精馏。
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