CN108939590A - 节能型乙二醇精馏提纯设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型乙二醇精馏提纯设备，其包括顺次连接的原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统和新热源系统，新热源系统同时与所述蒸发汽化系统连接。乙二醇溶液依次经原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统处理，得到浓度高的乙二醇，同时经新热源系统处理，得到可用于该设备的清洁能源。上述设备可将能耗降低为传统设备的1/6‑1/5，热能利用率极高，同时大幅减少了污染物的排放，能源得到了循环利用。还提供了利用该设备的精馏提纯工艺，该工艺操作简单、工艺流程可控，得到的乙二醇产品质量稳定且优异，具有良好的经济效益，可连续操作，生产效率高，乙二醇提纯工艺运行成本和能耗低，符合可持续发展要求。

Description

节能型乙二醇精馏提纯设备及工艺

技术领域

本发明属于乙二醇精馏提纯技术领域，涉及一种节能型乙二醇精馏提纯设备及工艺，具体地说涉及一种利用MVR技术的节能型乙二醇精馏提纯设备及工艺。

背景技术

乙二醇是一种重要的化工原料和优良有机溶剂，其主要被用于生产聚酯树脂、醇酸树脂、增塑剂、防冻剂、非离子表面活性剂，此外还可用来生产化妆品、涂料、油墨行业和炸药等。乙二醇的工业生产方法主要包含石油化工路线和以天然气(煤)为原料的合成气路线两类，具体又包括环氧乙烷直接水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯酯法等，当前工业生产中占主导地位的是环氧乙烷直接水合法。

环氧乙烷直接水合法制备的乙二醇往往存在乙二醇的选择性差、水的比重过大、产品浓度低的问题，因此需要后续浓缩提纯处理，目前乙二醇提纯处理的最主要方法是传统的“蒸发+精馏”法，但是该方法存在处理能耗大、设备成本高的问题，即便采用多效精馏，能耗还是偏高，而将废气、废水直接排放，则造成了严重的环境污染和资源浪费。另外，一般的精馏设备，精馏塔顶设置有冷凝器，将塔顶蒸汽进行冷凝后部分回流、部分排出系统，这样不仅需要冷却水作为冷源，塔顶蒸汽的热量也被浪费了，而由于塔顶蒸汽温度和压力较低，一般不能再作为热源继续使用。

MVR(Mechanical Vapor Recompression，机械式蒸汽再压缩)技术是一种采用低温和低压汽蒸及清洁能源(电能)产生蒸汽，将媒介中的水分分离出来的的技术，其以突出的节能特性被广泛用于化工、制药、食品、饮料和环保等行业。但是目前并无将MVR技术与乙二醇提纯工艺结合的相关报道，因此，如何利用MVR技术经济有效地进行能源回收并降低单位能耗、开发出一种节能效果好、成本低的乙二醇精馏回收工艺亟待解决。

发明内容

为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种节能、成本低廉的乙二醇精馏提纯设备及工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种节能型乙二醇精馏提纯设备，所述设备包括顺次连接的原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统和新热源系统，所述新热源系统同时与所述蒸发汽化系统连接。

作为优选，所述原液预热系统包括通过管路顺次连接的原液存储机构、进料泵、蒸馏水板式换热器和不凝气板式换热器。

作为优选，所述蒸发汽化系统包括降膜蒸发器，所述降膜蒸发器连接有第一降膜循环泵、第二降膜循环泵和出料泵，所述降膜蒸发器与所述不凝气板式换热器连接。

作为优选，所述精馏浓缩系统包括一精馏塔，所述降膜蒸发器与所述精馏塔通过管道连接。

作为优选，所述新热源系统包括一压缩机，所述压缩机连接有一积液机构，所述积液机构连接有一积液泵，所述压缩机还同时连接于所述精馏塔和降膜蒸发器。

作为优选，还包括真空泵板式换热器，所述真空泵板式换热器与所述不凝气板式换热器连接，所述真空泵板式换热器还连接有一真空泵。

作为优选，所述蒸馏水板式换热器通过蒸馏水泵连接于一蒸馏水储存机构，所述蒸馏水储存机构通过所述积液泵连接于所述积液机构，所述蒸馏水储存机构通过管路连接于所述降膜蒸发器。

本发明还提供一种利用所述的节能型乙二醇精馏提纯设备进行精馏提纯的工艺，其包括如下步骤：

S1、预热乙二醇溶液，乙二醇溶液经原液预热系统预热升温至蒸发温度；

S2、蒸发汽化，预热后的乙二醇溶液经蒸发汽化系统汽化处理；

S3、精馏浓缩提浓，将汽化后的乙二醇和水混合蒸汽通过精馏浓缩系统处理，分离乙二醇和水；

S4、步骤S3分离出的水蒸汽经新热源系统压缩处理，得到加热蒸汽。

作为优选，所述加热蒸汽用至所述步骤S2。

作为优选，所述步骤S2处理后得到温度为70℃，压力为31KPa的乙二醇和水混合的二次蒸汽；所述步骤S4得到的加热蒸汽温度为88℃，压力为65KPa。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其包括顺次连接的原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统和新热源系统，所述新热源系统同时与所述蒸发汽化系统连接。乙二醇溶液依次经原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统处理，得到浓度高的乙二醇，同时经新热源系统处理，得到可用于该设备的清洁能源。上述设备可将质量浓度为20％的乙二醇溶液提纯回收，回收同浓度乙二醇溶液的能耗仅为传统设备的1/6-1/5，热能利用率极高，减少了对传统锅炉设备的依赖，同时大幅减少了污染物的排放，能源得到了循环利用，是一种节能环保的设备。

(2)本发明所述的精馏提纯工艺，包括乙二醇溶液的预热、蒸发汽化、精馏浓缩提浓、MVR技术处理提高水蒸汽热焓，得到新的热源，将乙二醇溶液由低浓度提高至高浓度，该工艺操作简单、工艺流程可控，得到的乙二醇产品质量稳定且优异，具有良好的经济效益。并且，该工艺自动化程度高、可连续操作，生产效率高，乙二醇提纯工艺运行成本和能耗低，符合可持续发展要求，可广泛应用于实际工业生产过程中。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例所述的节能型乙二醇精馏提纯设备的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-原液储存机构；2-进料泵；3-蒸馏水板式换热器；4-不凝气板式换热器；5-蒸馏水泵；6-蒸馏水储存机构；7-降膜蒸发器；8-第一降膜循环泵；9-第二降膜循环泵；10-出料泵；11-精馏塔；12-压缩机；13-积液机构；14-积液泵；15-真空泵板式换热器；16-真空泵。

具体实施方式

实施例

本实施例提供一种节能型乙二醇精馏提纯设备，其用于对乙二醇原液进行精馏提纯，所述设备包括顺次连接的原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统和新热源系统，其中，所述新热源系统同时与所述蒸发汽化系统连接，将产生的新热源回用于所述蒸发汽化系统。

请参阅图1，所述原液预热系统包括通过管路顺次连接的原液储存机构1(所述原液储存机构1为一原液储存罐)、进料泵2、蒸馏水板式换热器3和不凝气板式换热器4，所述蒸馏水板式换热器3通过蒸馏水泵5连接有一蒸馏水储存机构6(所述蒸馏水储存机构6为一蒸馏水罐)，存储于原液储存罐内的乙二醇原液通过进料泵2的作用，依次进入蒸馏水板式换热器3和不凝气板式换热器4，分别与蒸馏水板式换热器3内的蒸馏水、不凝气板式换热器4内的不凝气进行换热，不凝气板式换热器4与所述蒸发汽化系统连接，蒸馏水罐内的蒸馏水在蒸馏水泵5的作用下进入蒸馏水板式换热器3。预料预热系统包括两种板式换热器，其具有如下优点：a、适用于水换热，换热效率极高，有效温差6℃即可满足传热需要；b、料液在预热器内的停留时间短，板片传热效率高；c、维护方便，增减面积仅需拆装板片。

所述蒸发汽化系统包括一降膜蒸发器7，所述降膜蒸发器7连接有第一降膜循环泵8、第二降膜循环泵9和出料泵10，所述第一降膜循环泵、第二降膜循环泵9均同时连接于所述降膜蒸发器的底部和顶部，降膜蒸发器7与所述不凝气板式换热器4通过管路连接，经不凝气中夹带的二次蒸汽预热后的乙二醇溶液进入降膜蒸发器7内，所述降膜蒸发器7为管壳式换热器，塔顶采出蒸汽可经压缩机压缩后作为热源。进入降膜蒸发器7内的乙二醇溶液通过第一降膜循环泵8和第二降膜循环泵9的作用，从降膜蒸发器7顶部进入，在降膜蒸发器列管内，乙二醇物料从上而下作为需要加热的介质在管程内流动，管程内乙二醇溶液的温度为70℃、压力为31KPa，乙二醇受热蒸发，得到气液混合的浓缩液，浓缩液落下至降膜蒸发器7的下管箱进行初步分离，得到乙二醇和水混合蒸汽。

所述精馏浓缩系统包括一精馏塔11，所述降膜蒸发器7与所述精馏塔11通过管道连接，降膜蒸发器7内得到的乙二醇和水混合蒸汽进入精馏塔11中，通过控制精馏塔11塔顶与塔底温度，根据液相组分的挥发性差异进行分离，在精馏塔内液体物料多次部分气化或多次部分冷凝，进行传质传热过程，最终分离得到塔顶较纯的轻组分、塔底重组分，使低沸点水与高沸点乙二醇进一步分离，塔底得到的浓度越来越高的乙二醇溶液重新回到降膜蒸发器7内，通过出料密度判断浓度达到要求的乙二醇溶液，在出料泵10的作用下输送出设备，浓缩后的乙二醇浓度可达65％。

所述新热源系统是一种利用MVR技术提高水蒸汽热焓从而将得到的水蒸汽作为新热源的装置，其包括一压缩机12，所述压缩机连接有一积液机构13(所述积液机构13为积液罐)，所述积液机构13又连接有一积液泵14，精馏塔11分离出的水蒸汽进入所述压缩机12，所述压缩机12还连接于所述降膜蒸发器7，通过压缩机12做功提高水蒸汽的温度和压力，得到温度为88℃、压力为65KPa的加热蒸汽，其可用作降膜蒸发器7的加热蒸汽。

所述设备还包括真空泵系统，所述真空泵系统包括相互连接的真空泵板式换热器15和真空泵16，所述真空泵板式换热器15与所述不凝气板式换热器4连接，真空泵16将真空泵板式换热器15内的不凝气排出设备。

本实施例还提供一种利用所述精馏提纯设备精馏提纯的工艺，本实施例中，所述工艺用于处理流量为5.75t/h的乙二醇溶液，其中乙二醇溶液的质量浓度为20％，该工艺包括如下步骤：

S1、预热乙二醇溶液，乙二醇溶液经原液预热系统预热升温至蒸发温度，储存于原液罐内的乙二醇溶液，由进料泵2依次打入蒸馏水板式换热器3和不凝气板式换热器4，依次与蒸馏水板式换热器3内的蒸馏水和不凝气板式换热器4内的不凝气夹带的二次蒸汽进行换热，达到乙二醇溶液的蒸发温度76℃，所述蒸馏水为蒸馏水罐内的蒸馏水经蒸发得到的二次蒸汽冷凝水，所述不凝气夹带的二次蒸汽为压力-0.036MpaG，温度88℃的饱和蒸汽。

S2、蒸发汽化，预热后的乙二醇溶液经蒸发汽化系统汽化处理：预热后的乙二醇溶液进入降膜蒸发器7内，并在第一降膜循环泵8和第二降膜循环泵9的作用下从降膜蒸发器7顶部进入，在降膜蒸发器7的列管内，物料从上而下，受热蒸发，气液混合的浓缩液落下至下管箱进行初步分离，得到乙二醇和水混合蒸汽，上述过程循环进行。所述降膜蒸发器7即为精馏塔塔底再沸器，精馏塔11塔顶采出蒸汽经压缩机12压缩后，得到温度为88℃、压力为65KPa的高温高压蒸汽，其可作为降膜蒸发器7的热源，将降膜蒸发器7内乙二醇溶液进行气化。该高温高压蒸汽在加热物料过程中，冷凝成水流至蒸馏水罐，并由蒸馏水泵5送入蒸馏水板式换热器3与原料液换热，降温至35℃后排出系统。所述降膜蒸发器11内提供31KPa的微负压，分离得到的温度为70℃、压力为31KPa的乙二醇和水混合的二次蒸汽。

S3、精馏浓缩提浓，将汽化后的乙二醇和水混合蒸汽通过精馏浓缩系统处理，分离乙二醇和水：经降膜蒸发器7内得到乙二醇和水混合蒸汽，进入所述精馏塔11中，通过控制精馏塔塔底(85℃)与塔顶(70℃)温度，根据液相组分的挥发性差异进行分离，在精馏塔11内液体物料多次部分气化或多次部分冷凝，进行传质传热过程，最终分离得到塔顶较纯的轻组分-水蒸汽、塔底重组分-乙二醇，使低沸点水与高沸点乙二醇进一步分离。塔底得到浓度越来越高的乙二醇溶液，进入降膜蒸发器7内，通过出料密度测得达到浓度65％的乙二醇溶液，采用所述出料泵10将其输送出系统。

S4、步骤S3分离出的水蒸汽经新热源系统压缩处理，得到加热蒸汽，精馏塔11分离的水蒸汽进入压缩机12。其中进入压缩机12前水蒸汽的温度为70℃，压力为31KPa，经压缩机12压缩后，温度升至88℃，压力提高至65KPa，作为新的热源排出系统，其可用于作为降膜蒸发器7的加热蒸汽。所述压缩机12连接有二次蒸汽大管道，开机过程中大管道中残留的冷凝积液流至积液罐，并由积液泵14送入蒸馏水罐，通过蒸馏水泵5送出系统。

实验例

测试采用本发明所述的设备和工艺处理乙二醇原液的运行能耗情况，测试结果如表1所示。

表1

上述测试结果表明，本发明所述的乙二醇精馏提纯设备及工艺具有能耗低、产量高、工艺简单、设备数量少、建设投资少等优点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，所述设备包括顺次连接的原液预热系统、蒸发汽化系统、精馏浓缩系统和新热源系统，所述新热源系统同时与所述蒸发汽化系统连接。

2.根据权利要求1所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，所述原液预热系统包括通过管路顺次连接的原液存储机构、进料泵、蒸馏水板式换热器和不凝气板式换热器。

3.根据权利要求2所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，所述蒸发汽化系统包括降膜蒸发器，所述降膜蒸发器连接有第一降膜循环泵、第二降膜循环泵和出料泵，所述降膜蒸发器与所述不凝气板式换热器连接。

4.根据权利要求3所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，所述精馏浓缩系统包括一精馏塔，所述降膜蒸发器与所述精馏塔通过管道连接。

5.根据权利要求4所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，所述新热源系统包括一压缩机，所述压缩机连接有一积液机构，所述积液机构连接有一积液泵，所述压缩机还同时连接于所述精馏塔和降膜蒸发器。

6.根据权利要求5所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，还包括真空泵板式换热器，所述真空泵板式换热器与所述不凝气板式换热器连接，所述真空泵板式换热器还连接有一真空泵。

7.根据权利要求6所述的节能型乙二醇精馏提纯设备，其特征在于，所述蒸馏水板式换热器通过蒸馏水泵连接于一蒸馏水储存机构，所述蒸馏水储存机构通过所述积液泵连接于所述积液机构，所述蒸馏水储存机构通过管路连接于所述降膜蒸发器。

8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的节能型乙二醇精馏提纯设备进行精馏提纯的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、预热乙二醇溶液，乙二醇溶液经原液预热系统预热升温至蒸发温度；

S2、蒸发汽化，预热后的乙二醇溶液经蒸发汽化系统汽化处理；

S3、精馏浓缩提浓，将汽化后的乙二醇和水混合蒸汽通过精馏浓缩系统处理，分离乙二醇和水；

S4、步骤S3分离出的水蒸汽经新热源系统压缩处理，得到加热蒸汽。

9.根据权利要求8所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述加热蒸汽用至所述步骤S2。

10.根据权利要求9所述的精馏提纯工艺，其特征在于，所述步骤S2处理后得到温度为70℃，压力为31KPa的乙二醇和水混合的二次蒸汽；所述步骤S4得到的加热蒸汽温度为88℃，压力为65KPa。