CN107162909A - 一种醋酸乙烯精制的热耦合方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种醋酸乙烯精制的热耦合方法及装置。粗VAC塔塔釜的釜液进入粗VAC塔再沸器(107)的管程，醋酸塔塔顶气进入粗VAC塔再沸器(107)的壳程，经过换热，加热后的粗VAC塔塔釜液返回塔釜，醋酸塔塔顶气冷凝后返回醋酸塔回流罐(115)；精VAC塔塔釜的釜液进入精VAC塔再沸器(112)的管程，醋酸塔侧采醋酸蒸汽进入精VAC塔再沸器(112)的壳程，经过换热，加热后的精VAC塔塔釜液返回塔釜，醋酸塔侧采气冷凝后返回醋酸侧采罐(115)，送往合成工段。本发明减少醋酸乙烯精制过程加热蒸汽消耗10％‑20％，减少过程冷却水消耗3‑6％。显著减少了能源和设备投资，降低了醋酸乙烯的生产成本。

Description

一种醋酸乙烯精制的热耦合方法及装置
技术领域
本发明属于醋酸乙烯精制领域，涉及一种醋酸乙烯精制的减少能耗的热耦合方法。一种热耦合能量集成的生产装置和方法
背景技术
醋酸乙烯(VAC)，也称为醋酸乙烯酯，是一种重要的有机化工原料。通过自身聚合或与其它单体共聚，醋酸乙烯可以生成聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯─乙烯共聚物(EVA)、聚醋酸乙烯(PVAC)、醋酸乙烯─氯乙烯共聚物(EVC)等等产物。这些产物的用途十分广泛，一般可用于粘接剂、纸张或织物的上胶剂、油漆、墨水、皮革加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。
乙炔法制醋酸乙烯的过程主要分为合成工段和精制工段。合成工段的主要作用是利用醋酸和乙炔合成醋酸乙烯，精制工段的主要作用是将反应液中的醋酸乙烯分离并精制。精制后的醋酸乙烯可以直接作为产品出售，或者送至聚合工段将醋酸乙烯聚合为聚醋酸乙烯，再经过醇解工段制成聚乙烯醇，聚乙烯醇可以用作维伦、涂料、特种橡胶的生产原料。
乙炔法合成醋酸乙烯的精制工段的进料为合成工段送来的反应液和聚合工段返回的物料，主要包括醋酸乙烯、醋酸、乙炔、乙醛、醋酸甲酯、甲醇、丁烯醛、二乙酸亚乙酯、醋酸酐、丙酮和水等组分。反应液体入精制工段后，首先脱除其中的乙炔气体，然后进行粗分离，分离得到醋酸乙烯为主的轻组分以及醋酸为主的重组分，然后再分别进行精制和分离。
粗分后以醋酸乙烯为主的轻组分物料中含有乙醛、醋酸甲酯、甲醇、丙酮和水等组分，从中进行产品级醋酸乙烯的提纯，需要设计多级分离装置，其中的粗VAC塔和精VAC塔等精馏塔的塔釜再沸器都需要提供大量的热能，在醋酸乙烯精制工段的整个流程中都属于耗能大户。另外，粗分后以醋酸为主的重组分在醋酸塔中得到排杂和醋酸提纯，顶部和侧采得到的蒸汽都需要提供大量的外部冷源或者转移热量。
专利CN 1699326A公开了一种由乙烯、醋酸和含氧气体通过氧酰化气相反应制得的醋酸乙烯粗产品的精制方法。包括步骤：醋酸乙烯粗产品通过酸洗塔用醋酸进行酸洗；第一精馏塔进行精馏以脱除副产的醋酸乙酯、醋酸和水；第二精馏塔进行精馏以脱除副产的醋酸甲酯和乙醛；第三精馏塔进行醋酸精制；第四精馏塔进行再次精制，以脱除残余的微量醋酸乙酯。该方法主要是将醋酸乙酯和水在精馏的第一时间与醋酸乙烯加以分离，使得精馏工艺的操作更容易和更稳定，使能耗有所降低，但在整个流程中没有对热量的再利用。
专利CN 105964008公开了一种高纯度醋酸乙烯分离系统，以合成的粗醋酸乙烯为原料,采用双塔“一次蒸发、一次冷凝”精馏的方式，得到了99.9％纯度以上的精醋酸乙烯,解决传统工艺中粗醋酸乙烯杂质多和能耗高问题。虽然该方法减少了产品物料在非产品系统的含量，但是没有考虑到精馏塔各流股热量的相互补充和利用。
因此开发新的工艺，合理安排系统中的热量交换，有效降低精制工段的生产能耗，是减少醋酸乙烯装置生产成本的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种热耦合能量集成的生产装置和方法。应用该方法于乙炔法制醋酸乙烯的分离工艺中，该方法合理安排系统中的热量交换，在得到高纯度的醋酸乙烯的前提下，大幅降低能耗。
本发明解决气技术问题所采用的技术方案是：
一种醋酸乙烯精制的热耦合方法，包括如下步骤：
(1)包括醋酸塔塔顶气在粗VAC塔再沸器换热的步骤；
(2)包括醋酸塔侧采气在精VAC塔再沸器换热的步骤。
本发明的醋酸乙烯精制的热耦合装置，包括粗VAC塔(101)、精VAC塔(102)、醋酸塔(103)组成；每个塔下部都设有再沸器，塔顶都设有冷凝器；醋酸塔(103)塔顶蒸汽出口与粗VAC塔(101)塔釜再沸器(107)壳程上端蒸汽入口相连，再沸器(107)壳程下端凝液出口与醋酸塔(103)塔顶回流罐(115)相连；粗VAC塔再沸器(107)管程与粗VAC塔(101)塔釜出入口相连；醋酸塔(103)侧采气出口与精VAC塔(102)塔釜再沸器(112)壳程上端蒸汽入口相连，再沸器(112)壳程下端凝液出口与出界管线相连；精VAC塔再沸器(112)管程与精VAC塔(102)塔釜出入口相连。
利用本发明的装置进行醋酸乙烯精制的热耦合方法；包括如下步骤：
(1)粗VAC塔(101)塔釜的釜液进入粗VAC塔再沸器(107)的管程，醋酸塔(103)塔顶气进入粗VAC塔再沸器(107)的壳程，经过换热，加热后的粗VAC塔(101)塔釜液返回塔釜，醋酸塔(103)塔顶气冷凝后返回醋酸塔回流罐(115)；
(2)精VAC塔(102)塔釜的釜液进入精VAC塔再沸器(112)的管程，醋酸塔(103)侧采醋酸蒸汽进入精VAC塔再沸器(112)的壳程，经过换热，加热后的精VAC塔(101)塔釜液返回塔釜，醋酸塔(103)侧采气冷凝后返回醋酸侧采罐(115)，送往合成工段。
所述粗VAC塔(101)、精VAC塔(102)、醋酸塔(103)的操作压力均为1.0-1.2bara。
所述粗VAC塔(101)塔釜温度是70-90℃，与之换热的醋酸塔(103)塔顶气温度是100-120℃。
所述精VAC塔(102)塔釜温度是70-90℃，与之换热的醋酸塔(103)侧采温度是110-130℃。
所述几个塔的塔釜再沸器均优选采用管壳式热虹吸再沸器。
本发明中，醋酸塔塔顶气为粗VAC塔再沸器的加热介质，醋酸塔侧采醋酸蒸气为精VAC塔再沸器的加热介质，再沸器采用管壳式热虹吸再沸器，充分利用了各流股热量。不同物料间进行换热，合理安排了系统中的热量交换，减少了醋酸乙烯精制过程中的加热蒸汽和冷却水用量，在满足分离要求的前提下，大幅度减少了精馏单元能耗，降低了醋酸乙烯生产的成本。
本发明的优点和有益效果如下：
本发明利用醋酸塔的塔顶蒸汽和侧采蒸汽的热量，分别对粗VAC塔再沸器和精VAC塔再沸器提供热量，取代了外部蒸汽加热，同时也减少了醋酸塔顶和侧采蒸汽冷凝所需的冷却水用量。经过上述流程，可减少醋酸乙烯精制过程加热蒸汽消耗10％-20％，可减少过程冷却水消耗3-6％。在同样的分离任务下，显著减少了能源和设备投资，降低了醋酸乙烯的生产成本。
附图说明
图1为乙炔法合成醋酸乙烯精馏系统热耦合方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几种连接作进一步的详细说明。
一种醋酸乙烯精制系统的热耦合系统，由粗VAC塔101、精VAC塔102、醋酸塔103组成；每个塔下部都设有再沸器，塔顶都设有冷凝器；粗VAC塔101设有再沸器107，醋酸塔103塔顶、粗VAC塔再沸器107、醋酸塔回流罐115依次相连接；精VAC塔设有再沸器112，醋酸塔103侧采、精VAC塔再沸器112依次相连。
粗VAC塔101塔釜的釜液进入粗VAC塔再沸器107的管程，醋酸塔103塔顶气进入粗VAC塔再沸器107的壳程，经过换热，加热后的粗VAC塔101釜液返回塔釜，醋酸塔103塔顶气冷凝后返回醋酸塔回流罐115；精VAC塔102塔釜的釜液进入精VAC塔再沸器112的管程，醋酸塔103侧采醋酸蒸汽进入精VAC塔再沸器112的壳程，经过换热，加热后的精VAC塔102釜液返回塔釜，醋酸塔103侧采气冷凝后返回醋酸侧采罐115，送往合成工段。
以下采用具体说明的实施例来说本申请方法的具体实施过程。
在本实施例中，来自粗分塔塔顶及其他工段的进料量为13.5m3/h，经过粗VAC塔(101)脱除轻组分杂质，将塔釜纯度较高的VAC送至精VCA塔(102)进料，进料量为12m3/h，经过精VAC塔(103)进一步精制，从塔顶得到纯度99.9％的VAC产品。与此同时，来自粗分塔塔釜的醋酸组分在醋酸塔(103)中分离精制，进料量为14.6m3/h，从塔顶采出含有丁烯醛等轻组分杂质的醋酸蒸汽，送至粗VAC塔再沸器(107)进行换热，醋酸塔(103)中部侧采出的高纯度的醋酸蒸汽送至精VAC塔再沸器(112)换热，最后得到的99.9％的醋酸液相返回合成工段使用。
其中，粗VAC塔的操作压力为1.0-1.2bara，塔顶温度为60℃，塔釜温度为82℃；精VAC塔的操作压力为1.0-1.2bara，塔顶温度为70℃，塔釜温度为72℃；醋酸塔操作压力为1.0-1.2bara，塔顶温度为100℃，侧采温度为120℃，塔釜温度为130℃。
经过三座热耦合精馏塔之间的分离之后，最终脱出轻重组分杂质，得到了高纯度的醋酸乙烯和醋酸，达到了分离要求，同时减少了6500kg/h的加热蒸汽消耗，并且极大减少了醋酸乙烯精制系统的设备投资费用。

Claims (7)

1.一种醋酸乙烯精制的热耦合方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)包括醋酸塔塔顶气在粗VAC塔再沸器换热的步骤；
(2)包括醋酸塔侧采气在精VAC塔再沸器换热的步骤。
2.实现权利要求1的醋酸乙烯精制的热耦合装置，包括粗VAC塔(101)、精VAC塔(102)、醋酸塔(103)组成；每个塔下部都设有再沸器，塔顶都设有冷凝器；其特征是醋酸塔(103)塔顶蒸汽出口与粗VAC塔(101)塔釜再沸器(107)壳程上端蒸汽入口相连，再沸器(107)壳程下端凝液出口与醋酸塔(103)塔顶回流罐(115)相连；粗VAC塔再沸器(107)管程与粗VAC塔(101)塔釜出入口相连；醋酸塔(103)侧采气出口与精VAC塔(102)塔釜再沸器(112)壳程上端蒸汽入口相连，再沸器(112)壳程下端凝液出口与出界管线相连；精VAC塔再沸器(112)管程与精VAC塔(102)塔釜出入口相连。
3.利用权利要求2的装置进行醋酸乙烯精制的热耦合方法；包括如下步骤：
(1)粗VAC塔(101)塔釜的釜液进入粗VAC塔再沸器(107)的管程，醋酸塔(103)塔顶气进入粗VAC塔再沸器(107)的壳程，经过换热，加热后的粗VAC塔(101)塔釜液返回塔釜，醋酸塔(103)塔顶气冷凝后返回醋酸塔回流罐(115)；
(2)精VAC塔(102)塔釜的釜液进入精VAC塔再沸器(112)的管程，醋酸塔(103)侧采醋酸蒸汽进入精VAC塔再沸器(112)的壳程，经过换热，加热后的精VAC塔(101)塔釜液返回塔釜，醋酸塔(103)侧采气冷凝后返回醋酸侧采罐(115)，送往合成工段。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是粗VAC塔(101)、精VAC塔(102)、醋酸塔(103)的操作压力均为1.0-1.2bara。
5.如权利要求3所述的方法，其特征是粗VAC塔(101)塔釜温度是70-90℃，与之换热的醋酸塔(103)塔顶气温度是100-120℃。
6.如权利要求3所述的方法，其特征是精VAC塔(102)塔釜温度是70-90℃，与之换热的醋酸塔(103)侧采温度是110-130℃。
7.如权利要求3所述的方法，其特征是塔釜再沸器均采用管壳式热虹吸再沸器。
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