CN107551586B - 一种利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，属于化工生产装置技术领域。本装置包括：第一精馏塔，第二精馏塔，第三精馏塔；所述第一精馏塔内设置垂直隔板，将第一精馏塔分为进料侧和出料侧；甲醇原料进入所述第一精馏塔的进料侧，在顶部采出轻组分，出料侧采出第一甲醇产品，底部采出第一粗甲醇进入所述第二精馏塔；所述第二精馏塔的顶部采出第二甲醇产品，底部采出第二粗甲醇进入所述第三精馏塔；所述第三精馏塔的顶部采出第三甲醇产品，底部采出废水，侧线采出杂醇油。全流程仅有一个再沸器使用外部蒸汽，相比普通的三塔双效流程，节能35％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，属于化工生产装置技术领域。
背景技术
甲醇是一种基本化工原料，也是一种很有发展前途的清洁能源，在生产甲醇的过程中，由粗甲醇原料得到合格的甲醇产品必须经过精馏，其能耗在很大程度上影响甲醇的生产成本，因此甲醇精馏的节能措施一直被广泛关注和研究。
目前甲醇装置常采用的精馏工艺包括三塔双效流程和四塔双效流程。三塔双效流程由预塔，加压塔和常压塔组成，加压塔与常压塔组成双效精馏，每吨甲醇产品的蒸汽消耗约为1.0‐1.1吨。四塔双效流程在三塔双效流程的基础上增加一个甲醇回收塔，加压塔和常压塔依然组成双效精馏，此时预塔和回收塔均需要外部蒸汽加热，仅预塔蒸汽消耗就占到总能耗的30％。
中国专利CN200610013047.7，CN200610013269.9，CN200910067942.0，都在甲醇双效精馏的基础上进行了一定的改进措施，比如蒸汽冷凝热利用，内部工艺物流换热，均只对显热进行了热利用，本质上仍为双效精馏，节能幅度受到限制。
中国专利CN201110074332.0将一种隔壁塔形式用于甲醇精馏工艺，结合了隔壁塔与双效精馏，比一般的双效精馏工艺节能，但为了在隔壁塔的底部得到不含挥发杂质的重组分杂质，粗甲醇从隔壁塔的侧线采出进入加压精馏塔，并在加压精馏塔的底部得到可挥发重组分杂质，节能幅度依然会受到限制。
中国专利200910068170.2将精馏塔的数量增加到5个，包括脱轻塔，常压塔，低压塔，高压塔和回收塔，常压塔，低压塔，高压塔和回收塔4个塔出甲醇产品，常压塔，低压塔，高压塔形成三效精馏，回收塔和脱轻塔形成双效精馏，这样可以免除脱轻塔的外部加热，达到了进一步的节能效果，比一般的双效精馏工艺节能30％。但是该工艺设备数量多，造成设备投资高，设备占地面积大，因此一次性投资高，实际装置运行系统散热量也高，会在一定程度影响实际的节能效果。
中国专利CN201010117891.0是一种三塔热泵精馏工艺，综合能耗比传统三塔双效精馏工艺综合节能52％，但是该工艺要用到压缩机动设备，压缩机投资高，维护费用高。
隔壁塔(Dividing Wall Column，简称DWC)在普通精馏塔内设置一垂直隔板，隔板的设置，可使单塔实现两塔的功能，并避免两塔流程中中间组分的返混，降低进料段附近的混合效应，提高热力学效率，因此可以较大幅度降低能耗。同时，采用隔壁塔技术，可以节省一个精馏塔及附属设备，包括冷凝器、再沸器、回流罐、回流泵等，降低了设备投资和占地面积。因此，隔壁塔是一种同时实现节能降耗和降低设备投资的双重节约的过程强化技术。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，利用先进的隔壁塔技术，将隔壁塔精馏技术和多效精馏技术结合，以简化生产设备，并大大降低生产过程中的能耗。
本发明提出的利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，包括：第一精馏塔T1、第二精馏塔T2和第三精馏塔T3；所述的第一精馏塔T1内设置垂直隔板B，将第一精馏塔分为进料侧F和出料侧S，甲醇原料1进入第一精馏塔T1的进料侧F，在第一精馏塔T1的顶部采出轻组分2，在第一精馏塔T1的出料侧S采出第一甲醇产品3，第一精馏塔的底部采出第一粗甲醇4，在第一精馏塔T1的顶部与轻组分2的管线之间设有第一换热器E1，该第一换热器E1作为第一精馏塔T1的冷凝器，在第一精馏塔T1的底部设有第二换热器E2，该第二换热器E2作为第一精馏塔T1的再沸器；所述的第二精馏塔T2的进料口通过第一粗甲醇4的管线与第一精馏塔T1相连，第二精馏塔T2的顶部采出第二甲醇产品5，第二精馏塔T2的底部采出第二粗甲醇6，在第二精馏塔T2的底部设有第三换热器E3，该第三换热器E3作为第二精馏塔T2的再沸器；所述的第三精馏塔T3的进料口通过第二粗甲醇6的管线与第二精馏塔T2相连，第三精馏塔T3的顶部采出第三甲醇产品7，第三精馏塔T3的侧线采出杂醇油8，第三精馏塔T3的底部采出废水9，在第三精馏塔T3的底部设有第四换热器E4，该第四换热器E4作为第三精馏塔T3的再沸器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第一精馏塔T1内设置的垂直隔板B向上延伸至第一精馏塔T1的顶部，第一精馏塔T1的进料侧F和出料侧S的顶部互不相通；在第一精馏塔T1的进料侧F的顶部采出轻组分2，在第一精馏塔T1的出料侧S的顶部采出第一甲醇产品3，在第一精馏塔T1的进料侧F的顶部与轻组分2的管线之间设有第一换热器E1，该第一换热器E1作为第一精馏塔T1的进料侧F的冷凝器，在第一精馏塔T1的出料侧S的顶部与第一甲醇产品3的管线之间设有第五换热器E5，该第五换热器E5作为第一精馏塔T1的出料侧S的冷凝器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第二换热器E2的加热热源入口与第二精馏塔T2的顶部相连，第二换热器E2的热源出口与第二甲醇产品5的管线相连，第二换热器E2作为第二精馏塔T2的冷凝器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第三换热器E3的加热热源入口与第三精馏塔T3的顶部相连，第三换热器E3的热源出口与第三甲醇产品7的管线相连，第三换热器E3作为第三精馏塔T3的冷凝器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第二换热器E2的加热热源入口与第三精馏塔T3的顶部相连，第二换热器E2的热源出口与第三甲醇产品7的管线相连，第二换热器E2作为第三精馏塔T3的冷凝器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第四换热器E4的加热热源入口与第二精馏塔T2的顶部相连，第四换热器E4的热源出口与第二甲醇产品5的管线相连，第四换热器E4作为第二精馏塔T2的冷凝器。
上述生产甲醇的装置，还包括第四精馏塔T4，第四精馏塔T4的进料口通过第二粗甲醇6的管线与第二精馏塔T2相连，第四精馏塔T4的顶部采出第四甲醇产品10，第四精馏塔T4的底部采出第三粗甲醇11，在第四精馏塔T4的底部设有第六换热器E6，该第六换热器E6作为第四精馏塔T4的再沸器，第三精馏塔T3的进料口通过第三粗甲醇11的管线与第四精馏塔T4相连。
上述生产甲醇的装置中，所述的第二换热器E2的加热热源入口与第四精馏塔T4的顶部相连，第二换热器E2的热源出口与第四甲醇产品10的管线相连，第二换热器E2作为第四精馏塔T4的冷凝器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第四换热器E4的加热热源入口与第二精馏塔T2的顶部相连，第四换热器E4的热源出口与第二甲醇产品5的管线相连，第四换热器E4作为第二精馏塔T2的冷凝器。
上述生产甲醇的装置中，所述的第六换热器E6的加热热源入口与第三精馏塔T3的顶部相连，第六换热器E6的热源出口与第三甲醇产品7的管线相连，第六换热器E6作为第三精馏塔T3的冷凝器。
本发明提出的利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，其优点在于，本发明装置中的第一精馏塔采用隔壁塔精馏技术，在分离轻组分时的同时得到甲醇产品，可以大幅度降低能耗，设备数量少，而且占地面积少，可以降低设备投资和运行费用，降低甲醇的生产成本；隔壁塔利用第二精馏塔或第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成双效精馏，相比普通的三塔双效生产甲醇的装置，节能更加明显；在隔壁塔利用第二精馏塔或第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热的基础上，第二精馏塔利用第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，或者第三精馏塔利用第二精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成三效精馏，可以进一步降低能耗。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明提出的利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置的结构示意图。
图2至图10是本发明装置的不同实施例。
图1-图10中，T1是第一精馏塔，T2是第二精馏塔，T3是第三精馏塔，T4是第四精馏塔，E1是第一换热器，E2是第二换热器，E3是第三换热器，E4是第四换热器，E5是第五换热器，E6是第六换热器，F是进料侧，S是出料侧，B是垂直隔板，1是甲醇原料，2是轻组分，3是第一甲醇产品，4是第一粗甲醇，5是第二甲醇产品，6是第二粗甲醇，7是第三甲醇产品，8是杂醇油，9是废水，10是第四甲醇产品，11是第三粗甲醇。
具体实施方式
本发明提出的一种利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，其结构如图1所示，其特征在于，包括：第一精馏塔T1、第二精馏塔T2和第三精馏塔T3；所述的第一精馏塔T1内设置垂直隔板B，将第一精馏塔分为进料侧F和出料侧S，甲醇原料1进入第一精馏塔T1的进料侧F，在第一精馏塔T1的顶部采出轻组分2，在第一精馏塔T1的出料侧S采出第一甲醇产品3，第一精馏塔的底部采出第一粗甲醇4，在第一精馏塔T1的顶部与轻组分2的管线之间设有第一换热器E1，该第一换热器E1作为第一精馏塔T1的冷凝器，在第一精馏塔T1的底部设有第二换热器E2，该第二换热器E2作为第一精馏塔T1的再沸器；所述的第二精馏塔T2的进料口通过第一粗甲醇4的管线与第一精馏塔T1相连，第二精馏塔T2的顶部采出第二甲醇产品5，第二精馏塔T2的底部采出第二粗甲醇6，在第二精馏塔T2的底部设有第三换热器E3，该第三换热器E3作为第二精馏塔T2的再沸器；所述的第三精馏塔T3的进料口通过第二粗甲醇6的管线与第二精馏塔T2相连，第三精馏塔T3的顶部采出第三甲醇产品7，第三精馏塔T3的侧线采出杂醇油8，第三精馏塔T3的底部采出废水9，在第三精馏塔T3的底部设有第四换热器E4，该第四换热器E4作为第三精馏塔T3的再沸器。第一精馏塔采用隔壁塔精馏技术，在塔内设置垂直隔板，在分离轻组分时的同时得到甲醇产品，可以大幅度降低能耗，设备数量少，而且占地面积少，可以降低设备投资和运行费用，降低甲醇的生产成本。
上述图1所示的生产甲醇的装置中，所述的第一精馏塔T1内设置的垂直隔板B向上延伸至第一精馏塔T1的顶部，第一精馏塔T1的进料侧F和出料侧S的顶部互不相通；在第一精馏塔T1的进料侧F的顶部采出轻组分2，在第一精馏塔T1的出料侧S的顶部采出第一甲醇产品3，在第一精馏塔T1的进料侧F的顶部与轻组分2的管线之间设有第一换热器E1，该第一换热器E1作为第一精馏塔T1的进料侧F的冷凝器，在第一精馏塔T1的出料侧S的顶部与第一甲醇产品3的管线之间设有第五换热器E5，该第五换热器E5作为第一精馏塔T1的出料侧S的冷凝器，如图2所示。该实施例的进料侧和出料侧顶部互不相通，进料侧上部的轻组分无法进入出料侧，影响出料侧采出的甲醇产品质量，因此可以适当降低第一精馏塔的高度。
上述图1所示的生产甲醇的装置中，所述的第二换热器E2的加热热源入口与第二精馏塔T2的顶部相连，第二换热器E2的热源出口与第二甲醇产品5的管线相连，第二换热器E2作为第二精馏塔T2的冷凝器，如图3所示。该实施例中，第一精馏塔采用隔壁塔技术，同时利用第二精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成双效精馏，相比普通的三塔双效生产甲醇的装置，节能更加明显，节能幅度达到35％以上。
上述图3所示的生产甲醇的装置中，所述的第三换热器E3的加热热源入口与第三精馏塔T3的顶部相连，第三换热器E3的热源出口与第三甲醇产品7的管线相连，第三换热器E3作为第三精馏塔T3的冷凝器，如图4所示。在该实施例中，第一精馏塔采用隔壁塔技术，在第一精馏塔利用第二精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热的基础上，第二精馏塔利用第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成三效精馏，可以进一步降低能耗。
上述图1所示的生产甲醇的装置中，所述的第二换热器E2的加热热源入口与第三精馏塔T3的顶部相连，第二换热器E2的热源出口与第三甲醇产品7的管线相连，第二换热器E2作为第三精馏塔T3的冷凝器，如图5所示。该实施例中，第一精馏塔采用隔壁塔技术，同时利用第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成双效精馏，相比普通的三塔双效生产甲醇的装置，节能更加明显。上述图1所示的生产甲醇的装置中，也可以在第二精馏塔和第三精馏塔之间组成双效精馏，达到节能的目的。
上述图5所示的生产甲醇的装置中，所述的第四换热器E4的加热热源入口与第二精馏塔T2的顶部相连，第四换热器E4的热源出口与第二甲醇产品5的管线相连，第四换热器E4作为第二精馏塔T2的冷凝器，如图6所示。在该实施例中，第一精馏塔采用隔壁塔技术，在第一精馏塔利用第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热的基础上，第三精馏塔利用第二精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成三效精馏，可以进一步降低能耗。
上述图1所示的生产甲醇的装置中，还包括第四精馏塔T4，第四精馏塔T4的进料口通过第二粗甲醇6的管线与第二精馏塔T2相连，第四精馏塔T4的顶部采出第四甲醇产品10，第四精馏塔T4的底部采出第三粗甲醇11，在第四精馏塔T4的底部设有第六换热器E6，该第六换热器E6作为第四精馏塔T4的再沸器，第三精馏塔T3的进料口通过第三粗甲醇11的管线与第四精馏塔T4相连，如图7所示。在该实施例中，第一精馏塔采用隔壁塔技术，在第二精馏塔和第三精馏塔之间增加第四精馏塔出甲醇产品，可适当降低各塔的塔径。在甲醇生产装置规模较大，塔径较大时，塔内构件的设计会变得复杂，减小塔径，可降低塔内构件的设计难度。
上述图7所示的生产甲醇的装置中，所述的第二换热器E2的加热热源入口与第四精馏塔T4的顶部相连，第二换热器E2的热源出口与第四甲醇产品10的管线相连，第二换热器E2作为第四精馏塔T4的冷凝器，如图8所示。该实施例中，第一精馏塔采用隔壁塔技术，同时利用第四精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成双效精馏，节能效果明显。上述图7所示的生产甲醇的装置中，第一精馏塔也可以利用第二精馏塔或第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成双效精馏，达到节能的目的。第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔与第四精馏塔之间也可以组成一个或多个双效精馏。
上述图8所示的生产甲醇的装置中，所述的第四换热器E4的加热热源入口与第二精馏塔T2的顶部相连，第四换热器E4的热源出口与第二甲醇产品5的管线相连，第四换热器E4作为第二精馏塔T2的冷凝器。如图9所示。在该实施例中，第一精馏塔利用第四精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热的基础上，第三精馏塔利用第二精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，组成三效精馏，可以进一步降低能耗。也可以在第一精馏塔利用第二精馏塔、第三精馏塔或第四精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热的基础上，第二精馏塔、第三精馏塔或第四精馏塔之间组成双效精馏，组成双效或三效精馏，可以进一步降低能耗。
上述图9所示的生产甲醇的装置中，所述的第六换热器E6的加热热源入口与第三精馏塔T3的顶部相连，第六换热器E6的热源出口与第三甲醇产品7的管线相连，第六换热器E6作为第三精馏塔T3的冷凝器，如图10所示。在本实施例中，增加第四精馏塔利用第三精馏塔的塔顶蒸汽冷凝的潜热给再沸器加热，形成四效精馏，可以进一步降低能耗。第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔和第四精馏塔之间也可以通过其它组合方式实现四效精馏，同样可以达到进一步降低能耗的目的。
第一精馏塔、第二精馏塔、第三塔精馏塔和第四精馏塔的内构件形式可以为板式塔、填料塔、板式塔和填料塔的复合塔、或者其它形式的内构件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种利用隔壁塔组合多效精馏生产甲醇的装置，其特征在于，包括：第一精馏塔(T1)、第二精馏塔(T2)、第四精馏塔(T4)和第三精馏塔(T3)；所述的第一精馏塔(T1)内设置垂直隔板(B)，将第一精馏塔分为进料侧(F)和出料侧(S)，甲醇原料(1)进入第一精馏塔(T1)的进料侧(F)，在第一精馏塔(T1)的顶部采出轻组分(2)，在第一精馏塔(T1)的出料侧(S)采出第一甲醇产品(3)，第一精馏塔的底部采出第一粗甲醇(4)，在第一精馏塔(T1)的顶部与轻组分(2)的管线之间设有第一换热器(E1)，该第一换热器(E1)作为第一精馏塔(T1)的冷凝器，在第一精馏塔(T1)的底部设有第二换热器(E2)，该第二换热器(E2)作为第一精馏塔(T1)的再沸器；所述的第二精馏塔(T2)的进料口通过第一粗甲醇(4)的管线与第一精馏塔(T1)相连，第二精馏塔(T2)的顶部采出第二甲醇产品(5)，第二精馏塔(T2)的底部采出第二粗甲醇(6)，在第二精馏塔(T2)的底部设有第三换热器(E3)，该第三换热器(E3)作为第二精馏塔(T2)的再沸器；第四精馏塔(T4)的进料口通过第二粗甲醇(6)的管线与第二精馏塔(T2)相连，第四精馏塔(T4)的顶部采出第四甲醇产品(10)，第四精馏塔(T4)的底部采出第三粗甲醇(11)，在第四精馏塔(T4)的底部设有第六换热器(E6)，该第六换热器(E6)作为第四精馏塔(T4)的再沸器，第三精馏塔(T3)的进料口通过第三粗甲醇(11)的管线与第四精馏塔(T4)相连；第三精馏塔(T3)的顶部采出第三甲醇产品(7)，第三精馏塔(T3)的侧线采出杂醇油(8)，第三精馏塔(T3)的底部采出废水(9)，在第三精馏塔(T3)的底部设有第四换热器(E4)，该第四换热器(E4)作为第三精馏塔(T3)的再沸器；
所述的第二换热器(E2)的加热热源入口与第四精馏塔(T4)的顶部相连，第二换热器(E2)的热源出口与第四甲醇产品(10)的管线相连，第二换热器(E2)作为第四精馏塔(T4)的冷凝器；
所述的第四换热器(E4)的加热热源入口与第二精馏塔(T2)的顶部相连，第四换热器(E4)的热源出口与第二甲醇产品(5)的管线相连，第四换热器(E4)作为第二精馏塔(T2)的冷凝器。
2.如权利要求1所述的生产甲醇的装置，其特征在于所述的第六换热器(E6)的加热热源入口与第三精馏塔(T3)的顶部相连，第六换热器(E6)的热源出口与第三甲醇产品(7)的管线相连，第六换热器(E6)作为第三精馏塔(T3)的冷凝器。
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| 具有完全热集成和水集成的合成甲醇精制工艺;周志超等;《化工学报》;20171231;图1 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107551586A (zh) | 2018-01-09 |
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