CN109824480A - 一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的工艺方法，属于乙醇回收技术领域。用粗分塔首先对精馏残渣进行馏分分割，仅将沸点不高于乙醇的组分从塔顶采出，进入到共沸塔脱水，由于物料的含水量较低，极大降低了共沸剂环己烷的循环量，也降低了精馏的能耗；此外通过侧线采出，将大部分水和C2+醇从精馏塔侧线采出，优化了精馏序列，节约了后续分离的能耗，增加了整体经济效益。
Description
技术领域
本发明属于乙醇回收技术领域，尤其涉及一种分离煤制油精馏残渣中乙醇的工艺方法。
背景技术
费托合成是煤制油过程中的主要反应，在该过程中除生成烷烃、烯烃等油品外，还会副产大量混有低碳醇的合成水。
在经过脱油、NaOH中和、醇分离和醇提浓等预处理工段后，得到水含量33％左右的精馏残渣。
该精馏残渣中含有C1-C6醇、乙醛和丙酮等含氧有机物，颜色浑浊，气味刺鼻，静置会发生分相。
该精馏残渣于2016年被列入《国家危险废物名录》，属于HW11精(蒸)馏残渣，废物编号261-128-11。此类危险废物通常采用焚烧的方式处置，造成潜在环境污染的同时，还造成了极大的资源浪费。
该精馏残渣中含有38％左右的乙醇，市场价格5000-6000元/吨，具有很高的资源化利用价值。
在现有技术中，采用连续精馏系统分离该种残渣中的乙醇。在该连续精馏系统分离技术中，精馏残渣首先通过精馏分离出甲醇及较轻组分，其余组分进入共沸精馏塔脱水；进入共沸精馏塔的物料中，除含有乙醇外，还含有大量的水及其它C2+醇，高含水量导致共沸剂用量与循环量大，其余C2+醇与乙醇共同精馏能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分离提纯煤制油燃料醇中的乙醇的精馏系统。燃料醇通过该系统，分离出含水量低于0.5％的乙醇，同时提高经济效益。
所述的精馏残渣主要组成为：水28-35％，乙醛0.5-2％，丙酮1-4％，甲醇5-10％，乙醇33-42％，正丙醇7-12％，正丁醇4-7％，C4+醇2-5％(C大于4的醇)。
一种分离煤制油精馏残渣中乙醇的工艺装置，其特征在于：采用的装置包括粗分塔T1，粗分塔T1的侧边设有两个共沸馏分切割出口，第一个共沸馏分切割出口所对应的板即侧一采出灵敏板温度即为70-80℃，第一个共沸馏分切割出口所对应的板即侧二采出灵敏板温度温度为110-117℃；粗分塔T1塔顶的馏出物与甲醇塔T2连接，甲醇塔T2塔底与共沸塔T3 连接，共沸塔T3塔底与乙醇塔T5连接，乙醇塔T5塔顶采出流股S7，为乙醇含量大于99％，含水量低于0.5％的乙醇产品；共沸塔T3塔顶馏出物与回流分相罐V1连接，回流分相罐 V1上层为环己烷相，作为回流重新进入共沸塔T3；回流分相罐V1下层为水相与脱水塔T4连接；脱水塔T4塔顶采出物(为环己烷和少量水)与共沸塔T3的上部连接进行循环；脱水塔T4塔底采出废水，与污水处理站连接。
粗分塔T1的理论板数为90-110，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处；甲醇塔T2理论板数为45-67块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处；共沸塔T3理论板数为42-54块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处；脱水塔T4理论板数为30-51块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处；乙醇塔T5理论板数为56-79块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处。
回流分相罐V1内装有规整填料，填料优选为规整250Y填料。
粗分塔T1的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；甲醇塔T2 的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；共沸塔T3的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；脱水塔T4的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；乙醇塔T5的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置。
采用上述装置进行分离煤制油精馏残渣中乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，精馏残渣由中上部进入理论板数为90-110块的粗分塔进行粗馏分切割，压力控制在0.1-15kPa，塔顶温度50-60℃，塔釜温度115-120℃，侧一采出灵敏板温度70-80℃，侧二采出灵敏板温度110-117℃，将沸点不高于乙醇的低沸点物质从塔顶分离，送入甲醇塔进行分离提纯，该部分物料正丙醇含量不超过4％；正丙醇和水共沸物从侧一线采出进入后续工段；正丁醇、戊醇和水共沸物从侧二线采出进入后续工段，该部分物料正丙醇含量不超过7％；废水从塔底采出进入后续工段；
第二步，由第一步分离得到的塔顶低沸点物质由甲醇塔T2中上部进入理论板数为45-67块的甲醇塔进行分离提纯，压力控制在10-70kPa，塔顶温度53-62℃，塔釜温度74-80℃。塔顶采出沸点不高于甲醇的轻组分物质，进入后续工段，该部分物料乙醇含量不超过3％；塔底采出乙醇、丙醇和水的混合物进入共沸塔进行脱水处理；
第三步，由第二步分离得到的乙醇、丙醇和水的混合物由中上部进入理论板数为42-54 块的共沸塔进行脱水处理，压力控制在100-250kPa，塔顶温度60-63℃，塔釜温度79-84℃。共沸塔中含有循环利用的环己烷，从塔顶采出环己烷、乙醇和水的三元共沸物，进入回流分相罐V1进行分相分离；塔底采出乙醇和丙醇的混合物进入乙醇塔进行产品提纯。
第四步，由第三步分离得到的三元共沸物，进入装有填料的回流分相罐V1进行分相；上层油相为环己烷和乙醇混合物，作为回流返回共沸塔中；下层水相为环己烷、水和乙醇混合物，进入脱水塔进行脱水处理。
第五步，由第四步分离得到的环己烷、水和乙醇混合物由中上部进入理论板数为30-51 块的脱水塔进行脱水处理，压力控制在150-300kPa，塔顶温度102-106℃，塔釜温度119-124℃。塔顶采出提浓后的环己烷、乙醇和少量水返回共沸塔上部循环利用；塔底采出废水进入污水处理站。
第六步，由第三步塔底采出的乙醇和丙醇混合物进入理论板数为56-79块的乙醇塔进行乙醇提纯，真空度控制在40-70kPa，塔顶温度50-55℃，塔釜温度71-75℃。塔底采出丙醇和少量乙醇进入后续工段；塔顶采出最终得到乙醇含量大于99％，含水量低于0.5％的乙醇产品。
本发明的优势在于，在原有技术的基础上，用粗分塔首先对精馏残渣进行馏分分割，仅将沸点不高于乙醇的组分从塔顶采出，进入到共沸塔脱水，由于物料的含水量较低，极大降低了共沸剂环己烷的循环量，也降低了精馏的能耗；此外通过侧线采出，将大部分水和 C2+醇从精馏塔侧线采出，优化了精馏序列，节约了后续分离的能耗，增加了整体经济效益。
附图说明
图1为本发明工艺步骤装置及流程图。
S1为煤制油精馏残渣进料流股，S2为甲醇塔T2塔顶采出流股，S3第一侧线采出流股、S4 第二侧线采出流股，S5粗分塔塔底采出流股、S6脱水塔塔底采出废水，S7乙醇塔塔顶采出流股，乙醇塔塔底流股S8；粗分塔T1、甲醇塔T2、共沸塔T3、脱水塔T4、乙醇塔T5、分相罐V1。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
采用的具体装置见图1。
粗分塔T1的理论板数为100块，进料位置在中上部42板数处；甲醇塔T2理论板数为59块，进料位置在中上部26板数处；共沸塔T3理论板数为48块，进料位置在中部22板数处；脱水塔T4理论板数为45块，进料位置在中上部20板数处；乙醇塔T5理论板数为66块，进料位置在中部32板数处。
分离煤制油精馏残渣中乙醇的工艺方法中，共包含粗分塔T1、甲醇塔T2和乙醇塔T5 等3座普通精馏塔，1个液-液分相罐V1以及由共沸塔T3和脱水塔T4组成的共沸精馏系统。
来自罐区的燃料醇首先向粗分塔T1进料，进料量为10t/h，含水30％、乙醛0.5％、丙酮3.5％、甲醇8％、乙醇39％、正丙醇10％、正丁醇5％、C4+醇4％。
粗分塔T1顶采出乙醛、丙酮、甲醇、乙醇、水和丙醇，向甲醇塔T2进料；第一侧线、第二侧线以及塔底分别采出流股S3、S4、S5进入后续工段处理。塔顶压力7kPa、塔顶温度 55℃、侧一灵敏板74℃、侧二灵敏板114℃、塔釜温度120℃。塔顶采出量5.57t/h，含乙醛0.9％、丙酮6.28％、甲醇14.36％、乙醇68.58％、正丙醇3.59％、水6.28％。第一侧线S3采出量1.34t/h，含乙醇5.97％、丙醇56.72％、水29.85％、C3+醇7.46％；第二侧线S4采出量1.24t/h，含正丙醇3.23％、C3+醇64.52％、水32.26％。
甲醇塔T2塔顶采出流股S2中包含乙醛、丙酮、甲醇和少量乙醇，进入后续工段；塔底采出乙醇、水和丙醇混合物，向共沸塔T3进料。塔顶压力35kPa、塔顶温度54.5℃、塔釜温度75℃。塔顶S2流股采出量1.24t/h，含乙醛4.03％、丙酮28.23％、甲醇64.52％、乙醇3.23％；塔底采出量4.33t/h，含乙醇87.3％、正丙醇4.62％、水8.08％。
共沸塔T3中加入的环己烷，作为共沸剂脱除乙、丙混合醇中的水，可以与乙醇、水形成三元共沸物(三元共沸组成为：水4.51％，环己烷71.38％，乙醇24.11％)。由塔顶采出乙醇、水和环己烷，进入回流分相罐V1；塔底采出乙醇、丙醇混合物，向乙醇塔T5进料。塔顶压力180kPa、塔顶温度61.5℃、塔釜温度82℃。塔底采出量3.98t/h，含乙醇94.97％，正丙醇5.03％。回流分相罐V1上层为环己烷相，作为回流重新进入共沸塔T3；下层水相向 T4脱水塔进料。其中上层环己烷相约含环己烷96％、乙醇3％、水1％；下层水相约含水12％、环己烷28％、乙醇60％。
脱水塔T4塔顶采出环己烷和少量乙醇，由顶部进料口进入共沸塔T3进行循环；塔底采出废水S6，进入污水处理站。塔顶压力200kPa、塔顶温度103℃、塔釜温度121℃。塔顶采出约含水7％、环己烷30％、乙醇63％。
乙醇塔T5塔顶采出流股S7，为乙醇含量大于99％，含水量低于0.5％的乙醇产品，作为高附加值产品出售；塔底流股S8进入后续工段。塔顶真空度40-70kPa、塔顶温度53℃、塔釜温度73℃。
Claims (9)
1.一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：采用的装置包括粗分塔T1，粗分塔T1的侧边设有两个共沸馏分切割出口，第一个共沸馏分切割出口所对应的板即侧一采出灵敏板温度即为70-80℃，第一个共沸馏分切割出口所对应的板即侧二采出灵敏板温度温度为110-117℃；粗分塔T1塔顶的馏出物与甲醇塔T2连接，甲醇塔T2塔底与共沸塔T3连接，共沸塔T3塔底与乙醇塔T5连接，乙醇塔T5塔顶采出流股S7，为乙醇含量大于99％，含水量低于0.5％的乙醇产品；共沸塔T3塔顶馏出物与回流分相罐V1连接，回流分相罐V1上层为环己烷相，作为回流重新进入共沸塔T3；回流分相罐V1下层为水相与脱水塔T4连接；脱水塔T4塔顶采出物与共沸塔T3的上部连接进行循环；脱水塔T4塔底采出废水，与污水处理站连接。
2.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：粗分塔T1的理论板数为90-110，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处。
3.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：甲醇塔T2理论板数为45-67块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处。
4.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：共沸塔T3理论板数为42-54块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处。
5.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：脱水塔T4理论板数为30-51块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处。
6.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：乙醇塔T5理论板数为56-79块，进料位置在中上部三分之一至二分之一对应的板数处。
7.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：回流分相罐V1内装有规整填料，填料优选为规整250Y填料。
8.按照权利要求1所述的一种分离提纯煤制油精馏残渣中乙醇的装置，其特征在于：粗分塔T1的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；甲醇塔T2的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；共沸塔T3的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；脱水塔T4的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置；乙醇塔T5的塔顶设有热交换器对塔顶产品进行冷却，塔底设有加热装置。
9.采用权利要求1-8任一项所述的装置进行分离煤制油精馏残渣中乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，精馏残渣由中上部进入理论板数为90-110块的粗分塔进行粗馏分切割，压力控制在0.1-15kPa，塔顶温度50-60℃，塔釜温度115-120℃，侧一采出灵敏板温度70-80℃，侧二采出灵敏板温度110-117℃，将沸点不高于乙醇的低沸点物质从塔顶分离，送入甲醇塔进行分离提纯，该部分物料正丙醇含量不超过4％；正丙醇和水共沸物从侧一线采出进入后续工段；正丁醇、戊醇和水共沸物从侧二线采出进入后续工段，该部分物料正丙醇含量不超过7％；废水从塔底采出进入后续工段；
第二步，由第一步分离得到的塔顶低沸点物质由甲醇塔T2中上部进入理论板数为45-67块的甲醇塔进行分离提纯，压力控制在10-70kPa，塔顶温度53-62℃，塔釜温度74-80℃。塔顶采出沸点不高于甲醇的轻组分物质，进入后续工段，该部分物料乙醇含量不超过3％；塔底采出乙醇、丙醇和水的混合物进入共沸塔进行脱水处理；
第三步，由第二步分离得到的乙醇、丙醇和水的混合物由中上部进入理论板数为42-54块的共沸塔进行脱水处理，压力控制在100-250kPa，塔顶温度60-63℃，塔釜温度79-84℃。共沸塔中含有循环利用的环己烷，从塔顶采出环己烷、乙醇和水的三元共沸物，进入回流分相罐V1进行分相分离；塔底采出乙醇和丙醇的混合物进入乙醇塔进行产品提纯。
第四步，由第三步分离得到的三元共沸物，进入装有填料的回流分相罐V1进行分相；上层油相为环己烷和乙醇混合物，作为回流返回共沸塔中；下层水相为环己烷、水和乙醇混合物，进入脱水塔进行脱水处理。
第五步，由第四步分离得到的环己烷、水和乙醇混合物由中上部进入理论板数为30-51块的脱水塔进行脱水处理，压力控制在150-300kPa，塔顶温度102-106℃，塔釜温度119-124℃。塔顶采出提浓后的环己烷、乙醇和少量水返回共沸塔上部循环利用；塔底采出废水进入污水处理站。
第六步，由第三步塔底采出的乙醇和丙醇混合物进入理论板数为56-79块的乙醇塔进行乙醇提纯，真空度控制在40-70kPa，塔顶温度50-55℃，塔釜温度71-75℃。塔底采出丙醇和少量乙醇进入后续工段；塔顶采出最终得到乙醇含量大于99％，含水量低于0.5％的乙醇产品。
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