CN106588572B - 一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统及方法 - Google Patents

一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统及方法。其中，该三塔差压耦合精馏系统包括依次连通的脱水塔、甲醇塔和乙醇丙醇塔，进一步包括：脱水塔一次冷凝器，脱水塔塔顶蒸汽出口与脱水塔的通路上设置有脱水塔二次冷凝器，第一气相混合物出口与甲醇塔的塔釜相连通，第一液相混合物出口与乙醇丙醇塔相连通；以及乙醇丙醇塔一次冷凝器，乙醇丙醇塔顶蒸汽出口与乙醇丙醇塔的通路上设置有乙醇丙醇塔二次冷凝器，第二气相混合物出口与甲醇塔的塔釜相连通，第二液相混合物出口与乙醇丙醇塔相连通。应用本发明的低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统，大幅降低生产成本和能耗，理论上精馏节能近30％。

Description

一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统及方法
技术领域
本发明涉及混合醇分离技术领域，具体而言，涉及一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统及方法。
背景技术
低碳混合醇是指由C1-C6的醇类形成的混合醇，其主要是将煤基合成气合成的粗混合醇进行脱水处理后形成的。低碳混合醇可以代替甲基叔丁基醚作为汽油添加剂，同时其本身也是一种良好的洁净燃料，可以代替汽油作为燃料。将低碳混合醇进行分离，可以得到甲、乙、丙、丁、戊醇等高级化工醇，这些单纯产品是重要的化工中间体，具有较高的经济价值，因此，开展低碳混合醇分离工艺的研究具有重要意义。
然而，由于低碳混合醇中醇类组分较多，利用传统的精馏系统进行精馏分离时，因理论板多，回流比大，导致能耗很大，其中能耗最高的工段为甲醇段。为了解决上述问题，急需一种新的分离工艺，以降低能耗。
发明内容
本发明旨在提供一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统及方法，以解决现有技术中低碳混合醇精馏分离时能耗大的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统。该三塔差压耦合精馏系统包括依次连通的脱水塔、甲醇塔和乙醇丙醇塔，进一步包括：脱水塔一次冷凝器，设置有脱水塔塔顶蒸汽入口、脱水塔塔顶蒸汽出口以及甲醇塔塔釜液第一入口、第一气相混合物出口和第一液相混合物出口，脱水塔塔顶蒸汽出口与脱水塔的通路上设置有脱水塔二次冷凝器，第一气相混合物出口与甲醇塔的塔釜相连通，第一液相混合物出口与乙醇丙醇塔相连通；以及乙醇丙醇塔一次冷凝器，设置有乙醇丙醇塔顶蒸汽入口、乙醇丙醇塔顶蒸汽出口以及甲醇塔塔釜液第二入口、第二气相混合物出口和第二液相混合物出口，乙醇丙醇塔顶蒸汽出口与乙醇丙醇塔的通路上设置有乙醇丙醇塔二次冷凝器，第二气相混合物出口与甲醇塔的塔釜相连通，第二液相混合物出口与乙醇丙醇塔相连通。
进一步地，三塔差压耦合精馏系统还包括：脱水塔塔底再沸器，与脱水塔的脱水塔塔釜液出口及脱水塔再沸釜液入口相连通，甲醇塔塔底辅助再沸器，与甲醇塔的甲醇塔塔釜液出口及甲醇塔再沸釜液入口相连通；以及乙醇丙醇塔塔底再沸器，与乙醇丙醇塔的乙醇丙醇塔釜液出口及乙醇丙醇塔再沸釜液入口相连通。
进一步地，三塔差压耦合精馏系统，还包括：脱水塔塔釜出料冷却器，与脱水塔的脱水塔塔釜液出口相连通。
进一步地，三塔差压耦合精馏系统，还包括：甲醇塔塔顶冷凝器，与甲醇塔的甲醇塔塔顶蒸汽冷凝液出口及甲醇塔顶蒸汽入口相连通。
根据本发明的另一方面，提供了一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏方法。该三塔差压耦合精馏方法包括采用依次连通的脱水塔、甲醇塔和乙醇丙醇塔进行精馏，利用脱水塔塔顶蒸汽与乙醇正丙醇塔塔顶蒸汽作为甲醇塔塔釜液再沸的热源。
进一步地，当甲醇塔的塔釜热负荷与脱水塔和乙醇丙醇塔的塔顶热负荷匹配，无需开启其他换热装置。
进一步地，脱水塔的操作压力范围为0.1-0.4MPa，甲醇塔的操作压力范围为0-0.1MPa，乙醇丙醇塔的操作压力范围为0.1-0.3MPa。
应用本发明的低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统，利用脱水塔塔顶蒸汽与乙醇正丙醇塔塔顶蒸汽作为甲醇塔塔釜液再沸的热源，大幅降低生产成本和能耗，理论上精馏节能近30％。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了实施例1的三塔差压耦合精馏系统的结构及工艺流程示意图；以及
图2示出了对比例1的低碳混合醇传统分离系统的结构及工艺流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统。如图1所示，该三塔差压耦合精馏系统包括依次连通的脱水塔T-1、甲醇塔T-2和乙醇丙醇塔T-3，进一步包括：脱水塔一次冷凝器E-1，设置有脱水塔塔顶蒸汽入口、脱水塔塔顶蒸汽出口以及甲醇塔塔釜液第一入口、第一气相混合物出口和第一液相混合物出口，脱水塔塔顶蒸汽出口与脱水塔T-1的通路上设置有脱水塔二次冷凝器E-2，第一气相混合物出口与甲醇塔T-2的塔釜相连通，第一液相混合物出口与乙醇丙醇塔T-3相连通；以及乙醇丙醇塔一次冷凝器E-6，设置有乙醇丙醇塔顶蒸汽入口、乙醇丙醇塔顶蒸汽出口以及甲醇塔塔釜液第二入口、第二气相混合物出口和第二液相混合物出口，乙醇丙醇塔顶蒸汽出口与与乙醇丙醇塔T-3的通路上设置有乙醇丙醇塔二次冷凝器E-8，第二气相混合物出口与甲醇塔T-2的塔釜相连通，第二液相混合物出口与乙醇丙醇塔T-3相连通。
应用本发明的低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统，脱水塔一次冷凝器E-1和乙醇丙醇塔一次冷凝器E-6是做为甲醇塔T-2的再沸器，利用脱水塔塔顶蒸汽与乙醇正丙醇塔塔顶蒸汽作为甲醇塔塔釜液再沸的热源，既节省脱水塔T-1和乙醇丙醇塔T-3塔顶冷凝器的冷却负荷，又节省甲醇塔T-2塔釜再沸器的加热负荷，大幅降低生产成本和能耗，理论上精馏节能近30％。
根据本发明一种典型的实施方式，还包括：脱水塔塔底再沸器E-3，与脱水塔T-1的脱水塔塔釜液出口及脱水塔再沸釜液入口相连通，甲醇塔塔底辅助再沸器E-7，与甲醇塔T-2的甲醇塔塔釜液出口及甲醇塔再沸釜液入口相连通；以及乙醇丙醇塔塔底再沸器E-9，与乙醇丙醇塔T-3的乙醇丙醇塔釜液出口及乙醇丙醇塔再沸釜液入口相连通。甲醇塔T-2塔釜热负荷与脱水塔T-1和乙醇丙醇塔T-3的塔顶热负荷匹配情况下，脱水塔二次冷凝器E-2、乙醇丙醇塔二次冷凝器E-8和甲醇塔辅助再沸器E-7可无需开启。
优选的，该三塔差压耦合精馏系统还包括：脱水塔塔釜出料冷却器E-4，与脱水塔T-1的脱水塔塔釜液出口相连通。优选的，该三塔差压耦合精馏系统还包括：甲醇塔塔顶冷凝器E-5，与甲醇塔T-2的甲醇塔塔顶蒸汽出口及甲醇塔顶蒸汽入口相连通。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏方法，包括采用依次连通的脱水塔T-1、甲醇塔T-2和乙醇丙醇塔T-3进行精馏，利用脱水塔塔顶蒸汽与乙醇正丙醇塔塔顶蒸汽作为甲醇塔塔釜液再沸的热源。
优选的，当甲醇塔T-2的塔釜热负荷与脱水塔T-1和乙醇丙醇塔T-3的塔顶热负荷匹配，无需开启其他换热装置。
优选的，脱水塔T-1的操作压力范围为0.1-0.4MPa，甲醇塔T-2的操作压力范围为0-0.1MPa，乙醇丙醇塔T-3的操作压力范围为0.1-0.3MPa。
下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统，包括脱水塔T-1，甲醇塔T-2，乙醇丙醇塔T-3，脱水塔一次冷凝器E-1，脱水塔二次冷凝器E-2，脱水塔塔底再沸器E-3，脱水塔塔釜出料冷却器E-4，甲醇塔塔顶冷凝器E-5，乙醇丙醇塔一次冷凝器E-6，甲醇塔塔底辅助再沸器E-7，乙醇丙醇塔二次冷凝器E-8，乙醇丙醇塔塔底再沸器E-9。
三塔差压耦合精馏工艺：
如图1所示，混合醇水1经脱水塔T-1分离后，脱水塔塔釜液分为两部分，一部分脱水塔塔釜液5经脱水塔塔底再沸器E-3加热后形成再沸汽返回脱水塔T-1，另一部分脱水塔塔釜液6经脱水塔塔釜出料冷却器E-4冷却后作为废水排出进行下步处理，脱水塔塔顶蒸汽2经脱水塔一次冷凝器E-1，脱水塔二次冷凝器E-2换热冷凝后，按一定的回流比第一流股3回流，第二流股4进入甲醇塔T-2，甲醇塔塔顶蒸汽7经甲醇塔塔顶冷凝器E-5后，按一定的回流比第三流股8回流，第四流股9作为甲醇产品采出，甲醇塔塔釜液体经泵P-1后分为第五流股10和第六流股13，第五流股10经脱水塔一次冷凝器E-1换热后，气相混合物11进入甲醇塔T-2塔釜，第一液相混合物12进入乙醇丙醇塔T-3，第六流股13可分为第七流股14和第八流股15，第七流股14经甲醇塔塔底辅助再沸器E-7加热后形成再沸汽17返回到甲醇塔T-2，第八流股15经乙醇丙醇塔一次冷凝器E-6换热后，气相混合物16进入甲醇塔T-2塔釜，第二液相混合物18进入乙醇丙醇塔T-3，乙醇丙醇塔塔顶蒸汽20经乙醇丙醇塔一次冷凝器E-6和乙醇丙醇塔二次冷凝器E-8后，按一定的回流比第九流股21回流，第十流股22采出，乙醇丙醇塔塔釜液分为两部分，一部分乙醇丙醇塔塔釜液23经乙醇丙醇塔塔底再沸器E-9加热后形成再沸汽返回乙醇丙醇塔T-3，另一部分乙醇丙醇塔塔釜液24采出进行下一步处理。其中，第一液相混合物12和第二液相混合物18经混合器V-1汇合第三成液相混合物19后通过泵P-2进入乙醇丙醇塔T-3。
混合醇水进料量为1942.403kg/h，其中甲醇的质量分数为20.7％，脱水塔T-1操作压力为0.316MPa，塔顶温度为99.9℃，甲醇塔T-2操作压力为0.050MPa，塔顶温度为48.0℃，塔釜温度为67.4℃，乙醇丙醇塔T-3操作压力为0.203MPa，塔顶温度为97.0℃；整个低碳醇混合分离系统总的低压蒸汽消耗量约为4.98吨/吨产品。
对比例1
低碳混合醇传统分离工艺：
如图2所示，传统分离工艺系统包括脱水塔T-1，甲醇塔T-2，乙醇丙醇塔T-3，脱水塔塔顶冷凝器E-1，脱水塔塔底再沸器E-3，脱水塔塔釜出料冷却器E-4，甲醇塔塔顶冷凝器E-5，甲醇塔塔底再沸器E-7，乙醇丙醇塔塔顶冷凝器E-6，乙醇丙醇塔塔底再沸器E-9。
混合醇水1经脱水塔T-1分离后，脱水塔塔釜液分为两部分，一部分脱水塔塔釜液5经脱水塔塔底再沸器E-3加热后形成再沸汽返回脱水塔T-1，另一部分脱水塔塔釜液6经脱水塔塔釜出料冷却器E-4冷却后作为废水排出进行下步处理，脱水塔塔顶蒸汽2经脱水塔塔顶冷凝器E-1换热冷凝后，按一定的回流比第一流股3回流，第二流股4进入甲醇塔T-2，甲醇塔T-2塔顶蒸汽7经甲醇塔塔顶冷凝器E-5换热冷凝后，按一定的回流比第三流股8回流，第四流股9作为甲醇产品采出，甲醇塔塔釜液分为两部分，一部分甲醇塔塔釜液10经甲醇塔塔底再沸器E-7加热后形成再沸汽返回甲醇塔T-2，另一部分甲醇塔塔釜液11进入乙醇丙醇塔T-3，乙醇丙醇塔塔顶蒸汽12经乙醇丙醇塔冷凝器E-6后，按一定的回流比第五流股13回流，第六流股14采出，乙醇丙醇塔塔釜液分为两部分，一部分乙醇丙醇塔塔釜液15经乙醇丙醇塔塔底再沸器E-9加热后形成再沸汽返回乙醇丙醇塔T-3，另一部分乙醇丙醇塔塔釜液16采出进行下一步处理。
采用传统分离工艺，整个低碳醇混合分离系统共消耗约7.2吨低压蒸汽/吨产品，而采用三塔差压耦合方法后，整个低碳醇混合分离系统总的低压蒸汽消耗量约为4.98吨/吨产品，节能近30％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
应用本发明的低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统，利用脱水塔塔顶工艺气体与乙醇正丙醇塔塔顶工艺气体的冷凝潜热，代替传统工艺中甲醇塔塔釜低压蒸汽，大幅降低生产成本和能耗，理论上精馏节能近30％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏方法，包括采用依次连通的脱水塔(T-1)、甲醇塔(T-2)和乙醇丙醇塔(T-3)进行精馏，其特征在于，利用脱水塔塔顶蒸汽与乙醇正丙醇塔塔顶蒸汽作为甲醇塔塔釜液再沸的热源；
所述三塔差压耦合精馏方法采用低碳混合醇分离的三塔差压耦合精馏系统完成，所述三塔差压耦合精馏系统包括依次连通的脱水塔(T-1)、甲醇塔(T-2)和乙醇丙醇塔(T-3)，其特征在于，进一步包括：
脱水塔一次冷凝器(E-1)，设置有脱水塔塔顶蒸汽入口、脱水塔塔顶蒸汽出口以及甲醇塔塔釜液第一入口、第一气相混合物出口和第一液相混合物出口，所述脱水塔塔顶蒸汽出口与所述脱水塔(T-1)的通路上设置有脱水塔二次冷凝器(E-2)，所述第一气相混合物出口与所述甲醇塔(T-2)的塔釜相连通，所述第一液相混合物出口与所述乙醇丙醇塔(T-3)相连通；以及
乙醇丙醇塔一次冷凝器(E-6)，设置有乙醇丙醇塔顶蒸汽入口、乙醇丙醇塔顶蒸汽出口以及甲醇塔塔釜液第二入口、第二气相混合物出口和第二液相混合物出口，所述乙醇丙醇塔顶蒸汽出口与所述乙醇丙醇塔(T-3)的通路上设置有乙醇丙醇塔二次冷凝器(E-8)，所述第二气相混合物出口与所述甲醇塔(T-2)的塔釜相连通，所述第二液相混合物出口与所述乙醇丙醇塔(T-3)相连通；所述三塔差压耦合精馏系统还包括：
脱水塔塔底再沸器(E-3)，与所述脱水塔(T-1)的脱水塔塔釜液出口及脱水塔再沸釜液入口相连通，
甲醇塔塔底辅助再沸器(E-7)，与所述甲醇塔(T-2)的甲醇塔塔釜液出口及甲醇塔再沸釜液入口相连通；以及
乙醇丙醇塔塔底再沸器(E-9)，与所述乙醇丙醇塔(T-3)的乙醇丙醇塔釜液出口及乙醇丙醇塔再沸釜液入口相连通。
2.根据权利要求1所述的三塔差压耦合精馏方法，其特征在于，所述三塔差压耦合精馏系统还包括：脱水塔塔釜出料冷却器(E-4)，与所述脱水塔(T-1)的脱水塔塔釜液出口相连通。
3.根据权利要求1所述的三塔差压耦合精馏方法，其特征在于，所述三塔差压耦合精馏系统还包括：甲醇塔塔顶冷凝器(E-5)，与所述甲醇塔(T-2)的甲醇塔塔顶蒸汽冷凝液出口及甲醇塔顶蒸汽入口相连通。
4.根据权利要求1所述的三塔差压耦合精馏方法，其特征在于，当所述甲醇塔(T-2)的塔釜热负荷与所述脱水塔(T-1)和所述乙醇丙醇塔(T-3)的塔顶热负荷匹配，无需开启其他换热装置。
5.根据权利要求1所述的三塔差压耦合精馏方法，其特征在于，所述脱水塔(T-1)的操作压力范围为0.1-0.4MPa，所述甲醇塔(T-2)的操作压力范围为0-0.1MPa，所述乙醇丙醇塔(T-3)的操作压力范围为0.1-0.3MPa。
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