CN110078582A - 用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置，包括：第一精馏塔、第二精馏塔、再沸器、回流罐、冷却器和压缩机，所述第一精馏塔和第二精馏塔的侧壁上均设有进料口，塔顶均设有气相出口和回流口，塔底均设有出料口；所述第一精馏塔的出料口连接所述第二精馏塔的进料口；所述第一精馏塔塔顶的气相出口连接所述压缩机，该压缩机的出口连接所述再沸器的热源进口，其热源出口依次连接所述冷却器和回流罐，所述回流罐的出口连接所述第一精馏塔的回流口。本发明采用清洁的电能驱动压缩机，以机械压缩的方式将塔顶蒸汽压缩升温作为塔釜的热源，节约了大量蒸汽和循环水的使用，与达到同等分离效果的四效精馏系统相比，每年可节省运行费用约20％。
Description
技术领域
本发明属于化工分离技术领域，具体涉及一种用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置及方法。
背景技术
环己酮和环己醇是重要的有机化工原料和工业溶剂。工业上较经济的工艺路线是环己烷空气氧化法。该生产工艺的主要特点是低转化率、大循环量。环己烷单程氧化的转化率只有5％左右，约95％的环己烷需要通过精馏与产物分离后循环再利用。因此该工序的能耗高相当高，约占整个工艺过程总蒸汽量的60％。
为减少能耗，目前生产上一般采用三效或四效精馏的方法分离环己烷，多效精馏的原理是通过扩展工艺流程来降低精馏操作能耗，以多塔代替单塔，各塔能位级别不同，能位较高塔的塔顶蒸汽向能位较低塔的再沸器供热，同时自己被冷凝。这样多效精馏只是第一个塔需要加入热量，最后一个塔塔顶蒸汽用冷却介质冷凝，其余塔不需要外接进行供热和冷却。但随着效数的增加，扩展了工艺流程，设备的投资随之增加，也一定程度上增加了过程控制的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种经济的短流程的用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述装置分离环己烷的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置，其特征在于，包括：第一精馏塔、第二精馏塔、再沸器、回流罐、冷却器和压缩机，所述第一精馏塔和第二精馏塔的侧壁上均设有进料口，塔顶均设有气相出口和回流口，塔底均设有出料口；所述第一精馏塔的出料口连接所述第二精馏塔的进料口；所述第一精馏塔塔顶的气相出口连接所述压缩机，该压缩机的出口连接所述再沸器的热源进口，其热源出口依次连接所述冷却器和回流罐，所述回流罐的出口连接所述第一精馏塔的回流口。
在上述技术方案中，所述回流罐上还设有一喷淋口，所述喷淋口与一喷淋泵相连接，所述喷淋泵的出口分别与所述压缩机的进口和出口相连通。
在上述技术方案中，所述压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机或离心式压缩机。
在上述技术方案中，还包括一循环泵，所述循环泵的入口连接所述第一精馏塔的塔釜，该循环泵的出口连接所述再沸器的物料进口，所述再沸器为横管降膜再沸器。
在上述技术方案中，所述压缩机的压比为1.1～2.5。
在上述技术方案中，所述压缩机的进口蒸汽温度为60～90℃，出口温度为100～115℃。
一种上述分离装置在环己酮和环己醇生产中的应用。
在上述技术方案中，包括：将环己烷、环己酮和环己醇的混合物引入所述第一精馏塔的进料口，经蒸馏，该塔的塔顶蒸汽进入所述压缩机，其压比为1.1～2.5，经压缩升温后作为塔釜再沸器的热源，再沸器热源的温度为100～115℃，经换热后的塔顶蒸汽进入冷却器进一步冷却，所述冷却器的物料进口温度为100～115℃，其出口温度为50～65℃，冷却后的物料进入回流罐，然后回流至塔顶，塔釜的料液温度为95～105℃，该塔釜液经泵送至第二精馏塔继续蒸馏。
本发明的优点和有益效果为：
1.本发明采用清洁的电能驱动压缩机，以机械压缩的方式将塔顶蒸汽压缩升温作为塔釜的热源，节约了大量蒸汽和循环水的使用；
2.采用横管降膜再沸器实现塔顶蒸汽与塔釜液的热交换，充分利用了塔顶蒸汽由饱和蒸汽变成凝液的相变热，热效率较高；
3.本发明的精馏塔数仅为2个(四效精馏系统为6个)，缩短了流程，节约了部分设备的费用；与达到同等分离效果的四效精馏系统相比，采用本发明的装置每年可节省约20％的运行费用。
附图说明
图1为本发明的实施例1的精馏装置的流程简图；
图2为本发明的对比例1的精馏装置的流程简图。
其中，1为压缩机，2为第一精馏塔，3为第二精馏塔，4为输送泵，5为循环泵，6为喷淋泵，7为回流泵，8为回流罐，9为冷却器，10为再沸器，C0为初馏塔，C1为精馏一塔，C2为精馏二塔，C3为精馏三塔，C4为精馏四塔，C5为回收塔，LS为蒸汽入口，LC为蒸汽出口，CWS为循环水入口，CWR为循环水出口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置，其特征在于，包括：第一精馏塔2、第二精馏塔3、横管降膜再沸器10、回流罐8、冷却器9和离心式压缩机1，第一精馏塔和第二精馏塔的侧壁上均设有进料口，塔顶均设有气相出口和回流口，塔底均设有出料口；第一精馏塔的出料口连接第二精馏塔的进料口；第一精馏塔塔顶的气相出口连接压缩机，该压缩机的出口连接再沸器的热源进口，其热源出口依次连接冷却器和回流罐，回流罐的出口连接第一精馏塔的回流口。该回流罐上还设有一喷淋口，喷淋口与一喷淋泵6相连接，喷淋泵的出口管路上连通有过滤器。喷淋泵的出口分别与压缩机的进口和出口相连通，用于将压缩机流出的过热蒸汽降至为饱和温度的蒸汽。装置还设有一循环泵5，循环泵的入口连接第一精馏塔的塔釜，该循环泵的出口连接再沸器的物料进口。
将常压下165℃环己烷、环己酮、环己醇和水的混合物160t/h(质量分数依次为95.5％，2％，2％和0.5％)引入第一精馏塔的进料口，经蒸馏，该塔的塔顶蒸汽进入压缩机，其进口温度为65℃，压力为110kPa，出口压力为209kPa，压比为1.9，压缩机的多变效率为0.65，机械效率为0.95。塔顶蒸汽经压缩升温后作为塔釜再沸器的热源，并在其中发生相变，冷凝为饱和液体，与此同时，塔釜液吸收热量蒸发成饱和蒸汽。再沸器热源的温度为107.5℃，经换热后的塔顶蒸汽进入冷却器进一步冷却，冷却器的物料出口温度为60℃，冷却后的物料进入回流罐，然后经回流泵7回流至塔顶，塔釜的料液温度为98℃，通过输送泵4送至第二精馏塔继续蒸馏。
实施例2
一种用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置，其特征在于，包括：第一精馏塔、第二精馏塔、横管降膜再沸器、回流罐、冷却器和离心式压缩机，第一精馏塔和第二精馏塔的侧壁上均设有进料口，塔顶均设有气相出口和回流口，塔底均设有出料口；第一精馏塔的出料口连接第二精馏塔的进料口；第一精馏塔塔顶的气相出口连接压缩机，该压缩机的出口连接再沸器的热源进口，其热源出口依次连接冷却器和回流罐，回流罐的出口连接第一精馏塔的回流口。该回流罐上还设有一喷淋口，喷淋口与一喷淋泵相连接，喷淋泵的出口分别与压缩机的进口和出口相连通，用于将压缩机流出的过热蒸汽降至为饱和蒸汽温度。装置还设有一循环泵，循环泵的入口连接第一精馏塔的塔釜，该循环泵的出口连接再沸器的物料进口。
将常压下150℃环己烷、环己酮、环己醇和水的混合物160t/h(质量分数依次为93.5％，2％，3％和1.5％)引入第一精馏塔的进料口，经蒸馏，该塔的塔顶蒸汽进入压缩机，其进口温度为85℃，压力为110kPa，出口压力为215kPa，压比为1.95，压缩机的多变效率为0.65，机械效率为0.95。塔顶蒸汽经压缩升温后作为塔釜再沸器的热源，再沸器热源的温度为109℃，经换热后的塔顶蒸汽进入冷却器进一步冷却，冷却器的物料出口温度为55℃，冷却后的物料进入回流罐，然后回流至塔顶，塔釜的料液温度为102℃，通过输送泵送至第二精馏塔继续蒸馏。
对比例1
初馏塔C0的底液经泵加压后进入精馏一塔C1，精馏一塔的塔顶气相作为精馏二塔C2塔底再沸器的热源。精馏一塔塔底的釜液通过二塔间的压差送至精馏二塔继续分离，精馏二塔的塔顶气相作为精馏三塔C3塔底再沸器的热源。精馏二塔塔底的釜液通过二塔间的压差送至精馏三塔继续分离。同理的精馏三塔的釜液送至精馏四塔C4，精馏四塔釜液进入回收塔塔，回收塔塔底产品(环己酮和环己醇)进入下一工序。
采用四效精馏的方法处理与实施例1同等工况下的环己烷、环己酮、环己醇和水的混合物，第一、第二、第三和第四精馏塔的塔顶温度分别为149℃，131℃，112℃，829℃，39℃，操作压力分别为600kPa，380kPa，240kPa，110kPa，110kPa，在达到相同分离效果的前提下，所需的操作费用对比如下表：
(根据装置所在地具体情况，按照蒸汽价格150元/吨，电价0.7元/度，冷却水价格0.2元/m3，全年按8000小时运行进行计算)
通过对比可知，使用本发明的分离装置分离环己烷，可大大节约生产操作费用，同时生产流程大为缩短，与相同进料状况的四效精馏相比，每年的操作费用可节省约20％。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于环己酮和环己醇生产的环己烷分离装置，其特征在于，包括：第一精馏塔、第二精馏塔、再沸器、回流罐、冷却器和压缩机，所述第一精馏塔和第二精馏塔的侧壁上均设有进料口，塔顶均设有气相出口和回流口，塔底均设有出料口；所述第一精馏塔的出料口连接所述第二精馏塔的进料口；所述第一精馏塔塔顶的气相出口连接所述压缩机，该压缩机的出口连接所述再沸器的热源进口，其热源出口依次连接所述冷却器和回流罐，所述回流罐的出口连接所述第一精馏塔的回流口。
2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述回流罐上还设有一喷淋口，所述喷淋口与一喷淋泵相连接，所述喷淋泵的出口分别与所述压缩机的进口和出口相连通。
3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机或离心式压缩机。
4.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，还包括一循环泵，所述循环泵的入口连接所述第一精馏塔的塔釜，该循环泵的出口连接所述再沸器的物料进口，所述再沸器为横管降膜再沸器。
5.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述压缩机的压比为1.1～2.5。
6.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述压缩机的进口蒸汽温度为60～90℃，出口温度为100～115℃。
7.如权利要求1～6任一所述的分离装置在环己酮和环己醇生产中的应用。
8.利用如权利要求1～6任一所述的分离装置分离环己烷的方法，其特征在于，包括：将环己烷、环己酮和环己醇的混合物引入所述第一精馏塔的进料口，经蒸馏，该塔的塔顶蒸汽进入所述压缩机，其压比为1.1～2.5，经压缩升温后作为塔釜再沸器的热源，再沸器热源的温度为100～115℃，经换热后的塔顶蒸汽进入冷却器进一步冷却，所述冷却器的物料进口温度为100～115℃，其出口温度为50～65℃，冷却后的物料进入回流罐，然后回流至塔顶，塔釜的料液温度为95～105℃，该塔釜液经泵送至第二精馏塔继续蒸馏。
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| CN110280037A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-09-27 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 四氯化钛精馏装置 |
| CN111548243A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-18 | 天津市汇筑恒升科技有限公司 | 一种环己烯法合成环己酮装置中的热集成节能工艺 |
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