CN108863723B - 一种环己醇生产中精馏过程的节能方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种环己醇生产中精馏过程的节能方法及其装置，步骤如下：将粗环己醇经由粗环己醇经预加热器加热后，送入粗环己醇除杂汽化器将不能汽化的杂质分离去除，然后进入环己醇蒸汽换热器，以水为介质利用循环泵进行热交换，换热后的热水用作粗环己醇预加热器热源；而经过环己醇蒸汽换热器热交换的粗环己醇液体进入精馏塔进行精馏，精馏塔塔顶采出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩提升热值后用作再沸器的热源，热能利用后的低热值的精环己醇蒸汽经冷凝器冷凝成液体，最后进入精环己醇成品罐。本发明可将粗环己醇除杂汽化器的热能回收，用于粗环己醇预加热器，节省了粗环己醇预加热器所需蒸汽能耗；将塔顶排出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩后提高热值，用作再沸器的热源。
Description
技术领域
本发明属于化工节能领域，涉及一种环己醇生产中精馏过程的节能方法及其装置。
背景技术
环己醇，分子式C6H12O，分子量100.16，熔点25.2℃，沸点161℃，密度（20/4℃）0.9624g/cm3，折光率1。4641，无色晶体或液体，有樟脑和杂醇油的气味，有吸湿性，易燃烧，稍溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯、二硫化碳、乙酸乙酯和松节油等。主要用作有机合成原料和溶剂等。
在环己醇生产工艺中，精馏系统是保证产品质量的关键操作单元，是环己醇生产的能量消耗最大的工序，也是影响生产成本的主要因素，因此，采用节能技术措施，降低精馏系统能耗，是整套环己醇装置中的重要环节。化工生产的精馏系统大都维持一定的负压状态，可以降低物料的沸点和加热源温度，环己醇在470-430mmmhg负压条件下，沸点为110-120℃。
传统环己醇生产中精馏过程为：粗环己醇汽化除杂后，粗环己醇以蒸汽状态进入精馏塔，在塔内随着塔顶降落下来的回流液凝结成液体进入再沸器，再次汽化后进入精馏塔完成精馏分离，由于粗环己醇蒸汽温度高，含有大量热能，进入精馏塔后，随回流液变成液体，这部分热能就白白损失掉了；精馏塔顶采出相是精环己醇蒸汽，需用大量冷却水经换热器冷凝变为液体成品，此时的精环己醇蒸汽热值很高，经冷却水换热后这部分热能也白白损失掉了，同时还需要将换热后的冷却水降温，才能循环使用。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种环己醇生产中精馏过程的节能方法及其装置。本发明的优点在于：将粗环己醇除杂汽化器的热能回收，用于粗环己醇预加热器，节省了粗环己醇预加热器所需要的蒸汽能耗；将塔顶排出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩后提高热值，用作再沸器的热源，大大地减少中压蒸汽的消耗量，降低了生产成本，具有显著的经济效益。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的环己醇生产中精馏过程的节能方法步骤如下：
a、将温度15-20℃的粗环己醇经由粗环己醇经预加热器加热至55-60℃后，送入粗环己醇除杂汽化器将不能汽化的杂质分离去除，其中粗环己醇预加热器热源温度为95-100℃，粗环己醇除杂汽化器热源温度为150-155℃，粗环己醇蒸汽出料130-135℃；
b、然后进入环己醇蒸汽换热器，以水为介质利用循环泵进行热交换，换热后的热水用作粗环己醇预加热器热源，所述环己醇蒸汽换热器的冷却水温度20-25℃，换热后温度95-100℃，粗环己醇物料出口温度70-75℃；
c、而经过环己醇蒸汽换热器热交换的粗环己醇液体进入精馏塔进行精馏，精馏塔塔顶采出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩提升热值后用作再沸器的热源，热能利用后的低热值的精环己醇蒸汽经冷凝器冷凝成液体，最后进入精环己醇成品罐；其中精馏塔塔顶出口的精环己醇蒸汽温度110-115℃，环己醇蒸汽压缩机出口温度135-140℃，再沸器热源温度135-140℃。
适用于本发明节能方法的装置包括通过管路由出料口至进料口依次相连的粗环己醇预加热器、粗环己醇除杂汽化器、环己醇蒸汽换热器，所述粗环己醇预加热器的换热后的热水出口通过管路与换热水储罐相连，所述粗环己醇蒸汽换热器循环水进口通过经循环泵与换热水储罐相连，经粗环己醇蒸汽换热器换热后的热水经由循环水出口通过管路与粗环己醇预加热器的循环水进口相连，粗环己醇蒸汽换热器内的粗环己醇液体出料口经设置在精馏塔侧下部的粗环己醇液体入口接入精馏塔，精馏塔顶采出的精环己醇蒸汽与环己醇蒸汽压缩机入口相连，环己醇蒸汽压缩机的出口与再沸器的热源入口相连，再沸器的热源出口与冷凝器入口相连, 冷凝器的出口与精环己醇成品罐相连；再沸器的物料汽化出口接入精馏塔下部的环己醇气相进口，精馏塔底部的回流液出口与再沸器的液相进口相连。
本发明所述的环己醇蒸汽换热器为列管式结构；所述精馏塔为板式塔或填料塔；所述环己醇蒸汽压缩机的压缩比为1.8~2.2；所述再沸器为降膜式结构。
本发明采用粗环己醇蒸汽换热器将热能回收用于粗环己醇预加热器，将粗环己醇降至泡点温度70-75℃，既回收了热能，又满足了环己醇进入精馏塔的温度条件。
本发明采用的环己醇蒸汽压缩机，叶轮为受控涡方式，切线速度70m2/s对应的机器马赫数为1.2，叶片安装角为55度，等熵效率为85%，流量弹性范围70%~110%，压比范围1.8-2.2%，无叶扩压器出进口宽度比为0.92；环己醇蒸汽压缩机充分利用精环己醇蒸汽热量，经等熵压缩后提高精环己醇蒸汽热值用于再沸器，以少量的电能消耗换取高热值的热源，环保和经济效益显著。
本发明的有益效果如下：
采用本发明的环己醇生产中精馏过程的节能方法及装置可以将粗环己醇除杂汽化器的热能回收，用于粗环己醇预加热器，节省了粗环己醇预加热器所需要的蒸汽能耗；将塔顶排出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩后提高热焓值，用作再沸器的热源，大大地减少中压蒸汽的消耗量，降低了生产成本，具有显著的经济效益。
附图说明
图-1 本发明装置的原理结构图。
图中序号: 1.粗环己醇预加热器 ，2.粗环己醇除杂汽化器，3.环己醇蒸汽换热器，4.循环泵，5.换热水储罐，6.粗环己醇液体入口，7.精馏塔，8.环己醇蒸汽压缩机，9.再沸器，10.冷凝器，11.精环己醇成品罐 。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
本发明的环己醇生产中精馏过程的节能方法步骤如下：
a、将温度15-20℃的粗环己醇经由粗环己醇经预加热器加热至55-60℃后，送入粗环己醇除杂汽化器将不能汽化的杂质分离去除，其中粗环己醇预加热器热源温度为95-100℃，粗环己醇除杂汽化器热源温度为150-155℃，粗环己醇蒸汽出料130-135℃；
b、然后进入环己醇蒸汽换热器，以水为介质利用循环泵进行热交换，换热后的热水用作粗环己醇预加热器热源，所述环己醇蒸汽换热器的冷却水温度20-25℃，换热后温度95-100℃，粗环己醇物料出口温度70-75℃；
c、而经过环己醇蒸汽换热器热交换的粗环己醇液体进入精馏塔进行精馏，精馏塔塔顶采出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩提升热值后用作再沸器的热源，热能利用后的低热值的精环己醇蒸汽经冷凝器冷凝成液体，最后进入精环己醇成品罐；其中精馏塔塔顶出口的精环己醇蒸汽温度110-115℃，环己醇蒸汽压缩机出口温度135-140℃，再沸器热源温度135-140℃。
如图1所示，适用于本发明节能方法的装置包括通过管路由出料口至进料口依次相连的粗环己醇预加热器（1）、粗环己醇除杂汽化器（2）、环己醇蒸汽换热器（3），所述粗环己醇预加热器（1）的换热后的热水出口通过管路与换热水储罐（5）相连，所述粗环己醇蒸汽换热器（3）循环水进口通过经循环泵（4）与换热水储罐（5）相连，经粗环己醇蒸汽换热器（3）换热后的热水经由循环水出口通过管路与粗环己醇预加热器（1）的循环水进口相连，粗环己醇蒸汽换热器（3）内的粗环己醇液体出料口经设置在精馏塔（7）侧下部的粗环己醇液体入口（6）接入精馏塔（7），精馏塔顶采出的精环己醇蒸汽与环己醇蒸汽压缩机（8）入口相连，环己醇蒸汽压缩机（8）的出口与再沸器（9）的热源入口相连，再沸器（9）的热源出口与冷凝器（10）入口相连, 冷凝器（10）的出口与精环己醇成品罐（11）相连；再沸器（9）的物料汽化出口接入精馏塔（7）下部的环己醇气相进口，精馏塔（7）底部的回流液出口与再沸器（9）的液相进口相连。
本发明所述的环己醇蒸汽换热器（3）为列管式结构；所述精馏塔（7）为板式塔或填料塔；所述环己醇蒸汽压缩机（8）的压缩比为1.8~2.2；所述再沸器（9）为降膜式结构。
实施例 1
进料量及组分：6.3吨/小时，其中环己醇78%，不挥发物12%，其他10%。
粗环己醇预加热器（1）以汽化器（2）回收的（温度95℃）热水为热源加热粗环己醇，粗环己醇除杂汽化器（2）所用中压蒸汽温度为150℃，粗环己醇蒸汽出料130℃，环己醇蒸汽换热器（3）循环冷却水经换热后温度达到95℃，符合粗环己醇预加热器（1）使用要求，粗环己醇冷却后温度为70℃，然后进入精馏塔。
馏塔塔体（7）温度为150℃，塔顶出口环己醇蒸汽温度115℃，经环己醇蒸汽压缩机（8）压缩提高热值后，出口温度为137℃，满足再沸器（9）热源温度（10）135℃的要求。
实施例 2
进料量及组分：5.1吨/小时，其中环己醇76%，不挥发物11%，其他13%。
粗环己醇预加热器（1）以汽化器（2）回收的（温度97℃）热水为热源加热粗环己醇，粗环己醇除杂汽化器（2）所用中压蒸汽温度为150℃，粗环己醇蒸汽出料133℃，环己醇蒸汽换热器（3）循环冷却水经换热后温度达到94℃，符合粗环己醇预加热器（1）使用要求，粗环己醇冷却后温度为71℃，然后进入精馏塔。
馏塔塔体（7）温度为150℃，塔顶出口环己醇蒸汽温度117℃，经环己醇蒸汽压缩机（8）压缩提高热值后，出口温度为136℃，满足再沸器（9）热源温度（10）135℃的要求。
实施例 3
进料量及组分：7.0吨/小时，其中环己醇80%，不挥发物12%，其他8%。
粗环己醇预加热器（1）以汽化器（2）回收的（温度97℃）热水为热源加热粗环己醇，粗环己醇除杂汽化器（2）所用中压蒸汽温度为152℃，粗环己醇蒸汽出料134℃，环己醇蒸汽换热器（3）循环冷却水经换热后温度达到97℃，符合粗环己醇预加热器（1）使用要求，粗环己醇冷却后温度为72℃，然后进入精馏塔。
馏塔塔体（7）温度为150℃，塔顶出口环己醇蒸汽温度117℃，经环己醇蒸汽压缩机（8）压缩提高热值后，出口温度为137℃，满足再沸器（9）热源温度（10）135℃的要求。
经济效益分析
与传统精馏过程相比较，采用本专利节能方法，可节约蒸汽8.5t/h，循环水580m3/h（20℃—25℃），增加电力消耗1170kW。以现行价格计算，蒸汽175元/t，循环水0.2元/m3，电费0.7元/度，二者年操作费用比较如下表（每年运行时间按8000h计算）：
| 项目 | 传统精馏 | 本发明节能方法 |
| 蒸汽耗费（万元/年） | 1190 | 80 |
| 循环水（万元/年） | 160 | 67.2 |
| 电费（万元/年） | 75 | 655.2 |
| 总计（万元/年） | 1425 | 802.4 |
从上表可以看出，采用一种环己醇生产中精馏过程的节能方法，每年操作费用较传统精馏节约1425-802.4=622.6万元，大大降低了能耗和生产成本。
Claims (2)
1.一种环己醇生产中精馏过程的节能方法，其特征在于，所述节能方法的装置包括通过管路由出料口至进料口依次相连的粗环己醇预加热器（1）、粗环己醇除杂汽化器（2）、环己醇蒸汽换热器（3），所述粗环己醇预加热器（1）的换热后的热水出口通过管路与换热水储罐（5）相连，所述粗环己醇蒸汽换热器（3）循环水进口通过经循环泵（4）与换热水储罐（5）相连，经粗环己醇蒸汽换热器（3）换热后的热水经由循环水出口通过管路与粗环己醇预加热器（1）的循环水进口相连，粗环己醇蒸汽换热器（3）内的粗环己醇液体出料口经设置在精馏塔（7）侧下部的粗环己醇液体入口（6）接入精馏塔（7），精馏塔顶采出的精环己醇蒸汽与环己醇蒸汽压缩机（8）入口相连，环己醇蒸汽压缩机（8）的出口与再沸器（9）的热源入口相连，再沸器（9）的热源出口与冷凝器（10）入口相连, 冷凝器（10）的出口与精环己醇成品罐（11）相连；再沸器（9）的物料汽化出口接入精馏塔（7）下部的环己醇气相进口，精馏塔（7）底部的回流液出口与再沸器（9）的液相进口相连；
所述节能方法步骤如下：
步骤a、将温度15-20℃的粗环己醇经由粗环己醇经预加热器加热至55-60℃后，送入粗环己醇除杂汽化器将不能汽化的杂质分离去除，其中粗环己醇预加热器热源温度为95℃，粗环己醇除杂汽化器热源温度为150℃，粗环己醇蒸汽出料130℃；所述粗环己醇进料量6.3吨/小时；其中，粗环己醇的组分包括环己醇78%，不挥发物12%，其他10%；
b、然后进入环己醇蒸汽换热器，以水为介质利用循环泵进行热交换，换热后的热水用作粗环己醇预加热器热源，所述环己醇蒸汽换热器的冷却水温度20-25℃，换热后温度95℃，粗环己醇物料出口温度70℃；
c、而经过环己醇蒸汽换热器热交换的粗环己醇液体进入精馏塔进行精馏，精馏塔塔顶采出的精环己醇蒸汽经压缩机压缩提升热值后用作再沸器的热源，热能利用后的低热值的精环己醇蒸汽经冷凝器冷凝成液体，最后进入精环己醇成品罐；其中，精馏塔塔体温度为150℃，精馏塔塔顶出口的精环己醇蒸汽温度115℃，环己醇蒸汽压缩机出口温度137℃，再沸器热源温度135℃。
2.根据权利要求1所述的节能方法，其特征在于，所述环己醇蒸汽换热器（3）为列管式结构；
所述精馏塔（7）为板式塔或填料塔；所述环己醇蒸汽压缩机（8）的压缩比为1.8~2.2；所述再沸器（9）为降膜式结构。
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