CN110105216A - 一种自回热精馏的方法及装置 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/08—Purification; Separation; Stabilisation

Abstract

本发明公开了一种自回热精馏的方法，其特征在于，包括：将碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯的粗产品加入第一精馏塔中，塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器冷凝，然后经第一回流罐回流至塔顶；第一冷凝器内的冷媒为饱和状态下的循环工质，该循环工质经泵由第一缓冲罐送至第一冷凝器中，并在第一冷凝器内蒸发然后回到第一缓冲罐，该第一缓冲罐中的蒸气进入第一压缩机增压升温后作为第一再沸器的热源，然后经第一冷却器冷却后回到第一缓冲罐中；第一精馏塔采出的塔釜液进入第二精馏塔继续精馏。本发明采用清洁的电能驱动压缩机，以机械压缩的方式收集塔顶的热量并作为塔釜的热源，节约了大量蒸汽和循环水的使用，每年的操作费用可节省约69％。

Description

一种自回热精馏的方法及装置
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种自回热精馏的方法及装置。
背景技术
碳酸甲乙酯是一种重要的环保型不对称碳酸酯。碳酸甲乙酯黏度小，介电常数大，可作为电解液，有效提高锂电池性能。随着近年来锂电池研究的飞速发展，碳酸甲乙酯受到越来越多的关注。碳酸二乙酯是一种绿色环保的化工产品，可作为医药合成的中间体，优良溶剂，还可作表面活性剂等，有着广泛的市场开发前景。碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯都可通过酯交换反应来生产，即碳酸二甲酯和乙醇酯交换生成碳酸甲乙酯，然后碳酸甲乙酯和乙醇进行酯交换反应生成碳酸二乙酯。无论是生产碳酸甲乙酯还是碳酸二乙酯，酯交换反应得到的粗产品均需要进行进一步的精馏分离以得到高纯的产品。但是，精馏分离过程能耗较大，这一点成为其生产成本居高不下的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能的用于碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯自回热精馏的方法。
本发明的另一个目的是提供一种上述方法的专用精馏装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自回热精馏的方法，其特征在于，包括：将碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯的粗产品加入第一精馏塔中，经蒸馏，塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器冷凝，然后经第一回流罐回流至塔顶；所述第一冷凝器内的冷媒为饱和状态下的循环工质，该循环工质经泵由第一缓冲罐送至第一冷凝器中，并在第一冷凝器内吸热后蒸发为饱和的蒸汽，然后回到第一缓冲罐，该第一缓冲罐中的蒸气进入第一压缩机增压升温后作为第一再沸器的热源，然后经第一冷却器冷却后回到第一缓冲罐中；第一精馏塔采出的塔釜液进入第二精馏塔继续精馏。
在上述技术方案中，所述第二精馏塔的塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第二冷凝器冷凝，然后经第二回流罐回流至塔顶；所述第二冷凝器内的冷媒为饱和状态下的循环工质，该循环工质经泵由第二缓冲罐送至第二冷凝器中并第二冷凝器内吸收热量蒸发为饱和的蒸汽，该第二缓冲罐中的水蒸气进入第二压缩机增压升温作为第二再沸器的热源，经第二冷却器冷却，然后回到第二缓冲罐中。
在上述技术方案中，所述第二精馏塔的塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器被其中的循环工质冷凝，然后经第二回流罐回流至第二精馏塔塔顶；所述第二精馏塔的塔釜液进入第一再沸器中被其中的循环工质加热汽化然后回到第二精馏塔塔釜，第一冷凝器中第一精馏塔和第二精馏塔中的塔顶物料互不混合，第一再沸器中第一精馏塔和第二精馏塔中的塔釜物料互不混合。
在上述技术方案中，所述循环工质为水。
在上述技术方案中，所述第一压缩机和第二压缩机的压比均为1.1～3。
在上述技术方案中，所述第一压缩机和第二压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机或离心式压缩机，所述第一压缩机的进口蒸汽温度为65～115℃，出口温度为110～135℃，所述第二压缩机的进口蒸汽温度为45～125℃，出口温度为115～135℃。
在上述技术方案中，所述第一冷却器的出口温度为65～115℃，所述第二冷却器的出口温度为45～125℃。
在上述技术方案中，所述第一精馏塔的塔顶温度为70～120℃，塔釜温度为105～130℃，所述第二精馏塔的塔顶温度为50～130℃，塔釜温度为110～130℃。
一种自回热精馏的装置，包括：第一精馏塔和第二精馏塔，所述第一精馏塔塔釜的出料口连接所述第二精馏塔的进料口，其特征在于，还包括第一循环工质压缩系统和第二循环工质压缩系统，所述第一循环工质压缩系统包括：第一压缩机、第一缓冲罐和第一冷却器，所述第一缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，所述气相出口连接所述第一压缩机，该第一压缩机的出口依次连接第一再沸器的热源进口、第一再沸器的热源出口、第一冷却器的物料进口、第一冷却器的物料出口和第一缓冲罐的第二进口，所述第一缓冲罐的液相出口经泵连接第一冷凝器的冷媒进口，然后第一冷凝器的冷媒出口连接第一缓冲罐第一进口；
所述第二循环工质压缩系统包括：第二压缩机、第二缓冲罐和第二冷却器，所述第二缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，所述气相出口连接所述第二压缩机，该第二压缩机的出口依次连接第二再沸器的热源进口、第二再沸器的热源出口、第二冷却器的物料进口、第二冷却器的物料出口和第二缓冲罐的第二进口，所述第二缓冲罐的液相出口经泵连接第二冷凝器的冷媒进口，然后第二冷凝器的冷媒出口连接第二缓冲罐的第一进口。
一种自回热精馏的装置，包括：第一精馏塔和第二精馏塔，所述第一精馏塔塔釜的出料口连接所述第二精馏塔的进料口，其特征在于，还包括第一循环工质压缩系统，所述第一循环工质压缩系统包括：第一压缩机、第一缓冲罐和第一冷却器，所述第一缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，所述气相出口连接所述第一压缩机，该第一压缩机的出口依次连接第一再沸器的热源进口、第一再沸器的热源出口、第一冷却器的物料进口、第一冷却器的物料出口和第一缓冲罐的第二进口，所述第一缓冲罐的液相出口经泵连接第一冷凝器的冷媒进口，然后第一冷凝器的冷媒出口连接第一缓冲罐第一进口；
所述第一冷凝器和第一再沸器均为多流股进出料的缠绕管换热器，其中第一冷凝器设有第一蒸汽进口和第一凝液出口，用于流通第一精馏塔的塔顶蒸汽，第一冷凝器还设有第二蒸汽进口和第二凝液出口，用于流通第二精馏塔的塔顶蒸汽；所述第一再沸器设有第一塔釜液进口和第一塔釜液出口，用于流通第一精馏塔的塔釜液，该第一再沸器还设有第二塔釜液进口和第二塔釜液出口，用于流通第二精馏塔的塔釜液。
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，以机械压缩的方式收集塔顶的热量并作为塔釜的热源，节约了大量蒸汽和循环水的使用；
2.采用水作为中间介质，防止物料泄露进工艺流股，有利于碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的精密精馏，保证了物料的纯度；
3.采用多流股进料的缠绕管换热器，减少了换热器个数，降低了设备占地面积，节省了设备的投资。
附图说明
图1为本发明的实施例2的精馏装置的流程简图；
图2为本发明的实施例3的精馏装置的流程简图；
其中，1为第一精馏塔，101为第一冷凝器，102为第一压缩机，103为第一冷却器，104为第一再沸器，105为第一塔釜泵，106为第一缓冲罐，2为第二精馏塔，201为第二冷凝器，202为第二压缩机，203为第二冷却器，204为第二再沸器，205为第二塔釜泵。
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
一种自回热精馏的方法，包括：将90℃，3600kg/h，含量为63wt％的碳酸甲乙酯的粗产品加入第一精馏塔中1，经蒸馏，塔釜温度为110℃，塔顶温度为75℃，压力为101kPa，回流比为5。塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器101冷凝，然后经第一回流罐(图中未示出)回流至塔顶；第一冷凝器内的冷媒为饱和状态下的水，温度为69℃，压力为29kPa，该饱和水经泵由第一缓冲罐106送至第一冷凝器中，该饱和水在第一冷凝器吸热后蒸发为饱和的水蒸汽，然后回到第一缓冲罐，该第一缓冲罐中的水蒸气进入第一压缩机102(罗茨式压缩机)增压升温并作为第一再沸器104的热源，该水蒸气的温度升至117℃，压力为180kPa，该压缩机的压比为1.6，经第一冷却器103冷却至70℃，然后回到第一缓冲罐中；第一精馏塔采出的塔釜液进入第二精馏塔继续精馏。
本实施例仅对第一精馏塔进行塔顶热量的回收，而第二精馏塔塔顶仍有大量的热量可回收。
实施例2
将120℃，1000kg/h，含量为99wt％的碳酸二乙酯的粗产品加入第一精馏塔中，经蒸馏，塔釜温度为126℃，塔顶温度为117℃，压力为101kPa，回流比为80。塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器冷凝，然后经第一回流罐回流至塔顶；第一冷凝器内的冷媒为饱和状态下的水，温度为110℃，压力为143kPa，该饱和水经泵由第一缓冲罐送至第一冷凝器中，该饱和水在第一冷凝器吸热后蒸发为饱和的水蒸汽，然后回到第一缓冲罐，该第一缓冲罐中的水蒸气进入第一压缩机(罗茨式压缩机)增压升温并作为第一再沸器的热源，该压缩机的压比为2.9，该水蒸气的温度升至133℃，压力为285kPa，经第一冷却器冷却至112℃，然后回到第一缓冲罐中；第一精馏塔采出的塔釜液进入第二精馏塔继续精馏。
第二精馏塔2的塔釜温度为126℃，塔顶温度为125℃，压力为101kPa，回流比为4.5。塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第二冷凝器201冷凝，然后经第二回流罐(未示出)回流至塔顶；第二冷凝器内的冷媒为饱和状态下的水，温度为119℃，压力为192kPa，该饱和水经泵由第二缓冲罐206送至第二冷凝器中并在第二冷凝器内吸收热量蒸发为饱和的蒸汽，该第二缓冲罐中的水蒸气进入第二压缩机202(罗茨式压缩机)增压升温作为第二再沸器204的热源，该压缩机的压比为2.8，压缩后的水蒸气的温度升为133℃，压力为285kPa，经第二冷却器冷却至120℃经第二冷却器203冷却，然后回到第二缓冲罐中。
一种适用于上述方法的装置，包括：第一精馏塔和第二精馏塔，第一精馏塔塔釜的出料口连接第二精馏塔的进料口，该装置还包括第一循环工质压缩系统和第二循环工质压缩系统，第一循环工质压缩系统包括：第一压缩机、第一缓冲罐和第一冷却器，第一缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，气相出口连接第一压缩机，该第一压缩机的出口依次连接第一再沸器的热源进口、第一再沸器的热源出口、第一冷却器的物料进口、第一冷却器的物料出口和第一缓冲罐的第二进口，第一缓冲罐的液相出口经泵连接第一冷凝器的冷媒进口，然后第一冷凝器的冷媒出口连接第一缓冲罐第一进口；
第二循环工质压缩系统包括：第二压缩机、第二缓冲罐和第二冷却器，第二缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，气相出口连接第二压缩机，该第二压缩机的出口依次连接第二再沸器的热源进口、第二再沸器的热源出口、第二冷却器的物料进口、第二冷却器的物料出口和第二缓冲罐的第二进口，第二缓冲罐的液相出口经泵连接第二冷凝器的冷媒进口，然后第二冷凝器的冷媒出口连接第二缓冲罐的第一进口。上述第一再沸器和第二再沸器均为横管降膜再沸器。
本实施例充分回收了第一和第二精馏塔塔顶的热量，用于加热塔釜。在本例中第一和第二精馏塔的塔顶温度接近，塔釜温度基本相同，所以可以考虑将两套循环工质压缩系统合并为一套。
实施例3
将120℃，1000kg/h，含量为99wt％的碳酸二乙酯的粗产品加入第一精馏塔中，经蒸馏，塔釜温度为126℃，塔顶温度为117℃，压力为101kPa。塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器冷凝，然后经第一回流罐回流至塔顶；第一冷凝器内的冷媒为饱和状态下的水，温度为110℃，压力为143kPa，该饱和水经泵由第一缓冲罐送至第一冷凝器中，该饱和水在第一冷凝器吸热后蒸发为饱和的水蒸汽，然后回到第一缓冲罐，该第一缓冲罐中的水蒸气进入第一压缩机(罗茨式压缩机)增压升温并作为第一再沸器的热源，该压缩机的压比2.8，该水蒸气升温为133℃，压力为285kPa，经第一冷却器冷却至112℃，然后回到第一缓冲罐中；第一精馏塔的塔釜液由第一塔釜泵105送至第一再沸器，吸热后回到该塔塔釜，采出的塔釜液进入第二精馏塔继续精馏。
第二精馏塔的塔釜温度为126℃，塔顶温度为125℃，压力为101kPa。塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器冷凝，然后经第二回流罐回流至塔顶；第二精馏塔的塔釜液由第二塔釜泵205送至第一再沸器被加热，然后回到该塔塔釜。第一冷凝器和第一再沸器均为多流股进出料的缠绕管换热器，两塔的物料在各自的管道内流通，互不混合。
一种使用与上述方法的装置，包括：第一精馏塔和第二精馏塔，第一精馏塔塔釜的出料口连接第二精馏塔的进料口，该装置还包括第一循环工质压缩系统，第一循环工质压缩系统包括：第一压缩机、第一缓冲罐和第一冷却器，第一缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，气相出口连接第一压缩机，该第一压缩机的出口依次连接第一再沸器的热源进口、第一再沸器的热源出口、第一冷却器的物料进口、第一冷却器的物料出口和第一缓冲罐的第二进口，第一缓冲罐的液相出口经泵连接第一冷凝器的冷媒进口，然后第一冷凝器的冷媒出口连接第一缓冲罐第一进口；
其中第一冷凝器设有第一蒸汽进口和第一凝液出口，用于流通第一精馏塔的塔顶蒸汽，第一冷凝器还设有第二蒸汽进口和第二凝液出口，用于流通第二精馏塔的塔顶蒸汽；第一再沸器设有第一塔釜液进口和第一塔釜液出口，用于流通第一精馏塔的塔釜液，第一再沸器还设有第二塔釜液进口和第二塔釜液出口，用于流通第二精馏塔的塔釜液。
本实施例中，将两套循环工质压缩系统合并为一套，减少了换热器个数，降低了设备占地面积，节省了设备的投资，本方法适合于第一和第二精馏塔操作温度相近的情况。
将实施例3与使用现有技术的装置在同等塔釜热负荷下的操作费用对比如下：
(根据装置所在地具体情况，按照蒸汽价格100元/吨，电价0.8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，与现有技术相比，使用本发明的方法每年的操作费用可节省约69％。
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 (10)

1.一种自回热精馏的方法，其特征在于，包括：将碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯的粗产品加入第一精馏塔中，经蒸馏，塔顶蒸汽从该第一精馏塔的塔顶流出，进入第一冷凝器冷凝，然后经第一回流罐回流至塔顶；所述第一冷凝器内的冷媒为饱和状态下的循环工质，该循环工质经泵由第一缓冲罐送至第一冷凝器中，并在第一冷凝器内吸热后蒸发为饱和的蒸汽，然后回到第一缓冲罐，该第一缓冲罐中的蒸气进入第一压缩机增压升温后作为第一再沸器的热源，然后经第一冷却器冷却后回到第一缓冲罐中；第一精馏塔采出的塔釜液进入第二精馏塔继续精馏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二精馏塔的塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第二冷凝器冷凝，然后经第二回流罐回流至塔顶；所述第二冷凝器内的冷媒为饱和状态下的循环工质，该循环工质经泵由第二缓冲罐送至第二冷凝器中并第二冷凝器内吸收热量蒸发为饱和的蒸汽，该第二缓冲罐中的水蒸气进入第二压缩机增压升温作为第二再沸器的热源，经第二冷却器冷却，然后回到第二缓冲罐中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二精馏塔的塔顶蒸汽从该塔的塔顶流出，进入第一冷凝器被其中的循环工质冷凝，然后经第二回流罐回流至第二精馏塔塔顶；所述第二精馏塔的塔釜液进入第一再沸器中并被其中的循环工质加热汽化然后回到第二精馏塔，在第一冷凝器中第一精馏塔和第二精馏塔中的塔顶物料互不混合，在第一再沸器中第一精馏塔和第二精馏塔中的塔釜物料互不混合。
4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述循环工质为水。
5.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述第一压缩机和第二压缩机的压比均为1.1～3。
6.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述第一压缩机和第二压缩机为螺杆式压缩机、罗茨式压缩机或离心式压缩机，所述第一压缩机的进口蒸汽温度为65～115℃，出口温度为110～135℃，所述第二压缩机的进口蒸汽温度为45～125℃，出口温度为115～135℃。
7.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述第一冷却器的出口温度为65～115℃。
8.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述第一精馏塔的塔顶温度为70～120℃，塔釜温度为105～130℃，所述第二精馏塔的塔顶温度为50～130℃，塔釜温度为110～130℃。
9.一种自回热精馏的装置，包括：第一精馏塔和第二精馏塔，所述第一精馏塔塔釜的出料口连接所述第二精馏塔的进料口，其特征在于，还包括第一循环工质压缩系统和第二循环工质压缩系统，所述第一循环工质压缩系统包括：第一压缩机、第一缓冲罐和第一冷却器，所述第一缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，所述气相出口连接所述第一压缩机，该第一压缩机的出口依次连接第一再沸器的热源进口、第一再沸器的热源出口、第一冷却器的物料进口、第一冷却器的物料出口和第一缓冲罐的第二进口，所述第一缓冲罐的液相出口经泵连接第一冷凝器的冷媒进口，然后第一冷凝器的冷媒出口连接第一缓冲罐第一进口；
所述第二循环工质压缩系统包括：第二压缩机、第二缓冲罐和第二冷却器，所述第二缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，所述气相出口连接所述第二压缩机，该第二压缩机的出口依次连接第二再沸器的热源进口、第二再沸器的热源出口、第二冷却器的物料进口、第二冷却器的物料出口和第二缓冲罐的第二进口，所述第二缓冲罐的液相出口经泵连接第二冷凝器的冷媒进口，然后第二冷凝器的冷媒出口连接第二缓冲罐的第一进口。
10.一种自回热精馏的装置，包括：第一精馏塔和第二精馏塔，所述第一精馏塔塔釜的出料口连接所述第二精馏塔的进料口，其特征在于，还包括第一循环工质压缩系统，所述第一循环工质压缩系统包括：第一压缩机、第一缓冲罐和第一冷却器，所述第一缓冲罐设有气相出口、液相出口、第一进口和第二进口，所述气相出口连接所述第一压缩机，该第一压缩机的出口依次连接第一再沸器的热源进口、第一再沸器的热源出口、第一冷却器的物料进口、第一冷却器的物料出口和第一缓冲罐的第二进口，所述第一缓冲罐的液相出口经泵连接第一冷凝器的冷媒进口，然后第一冷凝器的冷媒出口连接第一缓冲罐第一进口；
所述第一冷凝器和第一再沸器均为多流股进出料的缠绕管换热器，其中第一冷凝器设有第一蒸汽进口和第一凝液出口，用于流通第一精馏塔的塔顶蒸汽，第一冷凝器还设有第二蒸汽进口和第二凝液出口，用于流通第二精馏塔的塔顶蒸汽；所述第一再沸器设有第一塔釜液进口和第一塔釜液出口，用于流通第一精馏塔的的塔釜液，该第一再沸器还设有第二塔釜液进口和第二塔釜液出口，用于流通第二精馏塔的塔釜液。
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