CN110483249A - 一种不副产杂醇油的单塔蒸汽驱动型甲醇六塔四效精馏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不副产杂醇油的单塔蒸汽驱动型甲醇六塔四效精馏方法，所采用的设备包括预分塔、减压塔、常压塔、中压塔、高压塔和回收塔六个塔，预分塔塔顶通过管路依次连接两级冷凝器、水洗塔，水洗塔底部通过管路与预分塔回流罐连接；预分塔塔底通过管路与减压塔中下部相连接；减压塔塔底通过管路与常压塔中下部相连接；常压塔塔底通过管路与中压塔中下部相连接；中压塔塔底通过管路与高压塔中下部相连接；高压塔侧线采出通过管路与回收塔中下部相连接。
Description
技术领域
本发明属于精馏技术领域，涉及煤基甲醇生产过程中甲醇分离提纯的节能工艺。
背景技术
甲醇，是一种大宗化工基础原料，被广泛应用于精细化工、高分子、农药、医药和能源领域，在国际化工市场占有重要地位。
基于我国富煤少油贫气的现实国情，煤基甲醇生产工艺在粗甲醇制备领域有着天然竞争优势。然而，此法制备的粗甲醇通常含有二甲醚等轻组分杂质及乙醇、水等重组分杂质，需经精馏过程除去各类轻重杂质后，方能获得符合质量要求的精甲醇产品。
相关精馏过程能耗约占生产总能耗的20-30％，其能效直接影响产品成本。传统的甲醇精馏工艺采用单塔或双塔精馏，尽管设备投资相对较低，但产品质量差、甲醇回收率较低且能耗巨大，逐步被德国Lurgi公司开发的三塔双效精馏及四塔双效精馏工艺(三塔加回收塔)替代。目前，国内新近投产及在建甲醇精馏装置多采用三塔或四塔双效精馏工艺。
Lurgi三塔精馏工艺包括预分塔、高压塔和常压塔。预分塔脱除粗甲醇产品中的轻组分，塔底产品进入高压塔。高压塔塔顶采出甲醇蒸汽于常压塔再沸器冷凝，为常压塔提供能量，形成双效精馏过程。精甲醇产品分别从高压塔和常压塔塔顶采出，经冷却降温后进入精甲醇储罐。为保证塔顶塔底产品质量，需要在常压塔中段采出一股杂醇油。与两塔精馏工艺相比，三塔工艺增加一个精馏塔，采用高低压的热集成方式降低能耗。三塔四塔工艺甲醇/蒸汽单耗约为1.1～1.5。
Lurgi四塔精馏工艺在三塔工艺的基础上，增加一个回收塔以提高甲醇收率。与三塔工艺类似，回收塔也需要侧线采出一股杂醇油以保证产品质量。杂醇油可以认为是含水量大于1000ppm的醇类有机相。
目前，副产品杂醇油已被列入国家危险废物名录，因此，煤基甲醇精馏工艺需进行相应改进，转为采出水含量低于1000ppm的无水混合醇燃料，避免采出杂醇油。此外，上述精馏工艺的能效仍有进一步提高的可能性。
发明内容
本发明旨在提供一种低能耗、高收率且不副产杂醇油的单塔蒸汽驱动型甲醇六塔四效精馏工艺。为达到上述目的，本发明技术采用的技术方案如下：
一种不副产杂醇油的单塔蒸汽驱动型甲醇六塔四效精馏方法，所采用的设备包括预分塔、减压塔、常压塔、中压塔、高压塔和回收塔六个塔，预分塔塔顶通过管路依次连接两级冷凝器、水洗塔，水洗塔底部通过管路与预分塔回流罐连接；预分塔塔底通过管路与减压塔中下部相连接；减压塔塔底通过管路与常压塔中下部相连接；常压塔塔底通过管路与中压塔中下部相连接；中压塔塔底通过管路与高压塔中下部相连接；高压塔侧线采出通过管路与回收塔中下部相连接，包括如下的步骤：
(1)粗甲醇原料进入预分塔，塔顶蒸汽依次经过二级冷凝，随后进入水洗塔，冷凝器及水洗塔出口凝液进入回流罐，不凝气从水洗塔塔顶采出；预分塔塔底再沸器由来自高压塔塔顶一股甲醇蒸汽驱动，预分塔塔底产品进入减压塔；
(2)减压塔塔顶采出精甲醇产品，塔顶冷凝器用工艺冷却水进行冷却，塔底再沸器由来自预分塔塔顶蒸汽和常压塔塔顶甲醇蒸汽驱动，减压塔塔底产品进入常压塔；
(3)常压塔塔顶采出精甲醇产品，塔顶冷凝器用工艺冷却水进行冷却，塔底再沸器由来自中压塔塔顶甲醇蒸汽驱动，常压塔塔底产品进入中压塔；
(4)中压塔塔顶采出精甲醇产品，塔底再沸器由来自高压塔塔顶的另一股甲醇蒸汽进行加热，塔底产品进入高压塔；
(5)高压塔塔顶采出精甲醇产品，塔底再沸器采用热公用工程进行加热，塔底得到合格的净化废水；
(6)高压塔侧线采出一股主要含甲醇、乙醇和水的产品进入回收塔；回收塔塔顶冷凝器利用工艺冷却水进行冷却，塔顶得到含水量小于1000ppm的混合醇燃料产品，塔底再沸器由来自高压塔塔底产品加热，塔底得到合格的净化废水，与高压塔塔底废水混合后，进入后续水处理系统。
优选地，步骤(1)中，粗甲醇原料经原料预热器预热至70-80℃后进入预分塔，从预分塔塔顶采出的轻组分依次经过二级冷凝器，逐步被冷至40℃。预分塔压力150-170kPa；减压塔压力40-50kPa；常压塔压力100-110kPa；中压塔压力240-260kPa；高压塔压力580-620kPa；回收塔压力100-120kPa。
本发明所述甲醇精馏工艺与现有甲醇三塔、四塔精馏工艺相比，主要区别是：(1)增加减压塔与中压塔，使得减压-常压-中压-高压四塔实现四效热集成；(2)四效精馏采用逆向减-常-中-高压力驱动，而不是传统工艺的高-低压驱动；(3)充分利用预分塔塔顶蒸汽中多余的热负荷，与减压塔形成双效精馏；(4)充分利用高压塔塔顶多余的热负荷，与预分塔形成双效精馏；(5)回收塔采出混合醇燃料而不是传统工艺杂醇油；(6)回收塔由高压塔塔底出料驱动。
本发明优势在于，通过增设减压塔、中压塔并调整甲醇采出分布，使得减压-常压-中压-高压塔实现四效精馏热集成，且高压塔与预分塔、预分塔与减压塔也构成双效精馏，整个工艺过程仅高压塔需要外界热源输入，甲醇/蒸汽单耗降至0.45-0.55，与传统流程相比，能耗可以减半。此外，亦可在现有设备基础上，通过较少投资增设减压塔与中压塔，降低常压塔和高压塔的处理负荷，从而增加全过程原料处理量，达到扩产目的。最后，由于传统工艺中生产的杂醇油已经进入国家危险废物名录，本发明通过回收塔塔顶采出含水量小于1000ppm的混合醇燃料，避免了杂醇油的生产，提升总体原料利用率。
附图说明
图1为本发明所示的不副产杂醇油的甲醇六塔四效精馏工艺流程图。
其中：1—预分塔，2—预分塔塔顶一级冷凝器/减压塔塔底第一再沸器，3—预分塔塔顶二级冷凝器，4—水洗塔，5—预分塔塔顶回流罐，6—预分塔塔底再沸器，7—减压塔，8—减压塔塔顶冷凝器，9—减压塔塔底第二再沸器，10—常压塔，11—常压塔塔底再沸器，12—中压塔，13—中压塔塔底再沸器，14—高压塔，15—高压塔塔底再沸器，16—回收塔，17—回收塔塔顶冷凝器，18—回收塔塔底再沸器。
具体实施方式
本发明的工艺路线如下：
(1)粗甲醇原料经原料预热器预热至70-80℃后进入预分塔，从预分塔塔顶采出的轻组分依次经过二级冷凝器，逐步被冷至40℃，冷却过程中产生的凝液经管路输送至预分塔回流罐，不凝气进入水洗塔，经水洗后的不凝气用作加热炉燃料或经火炬点燃，洗涤液返回预分塔回流罐。预分塔塔底再沸器由所述高压塔塔顶部分甲醇蒸汽驱动。
(2)预分塔塔底产品经泵升压后进入减压塔，减压塔塔顶甲醇蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，一部分作为减压塔自身回流，其余部分进入精甲醇产品罐；减压塔塔底再沸器由预分塔塔顶蒸汽和常压塔塔顶甲醇蒸汽进行驱动。
(3)减压塔塔底产品经泵升压后进入常压塔，常压塔塔顶甲醇蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，一部分作为常压塔自身回流，其余部分进入精甲醇产品罐；常压塔塔底再沸器由中压塔塔顶甲醇蒸汽驱动。
(4)常压塔塔底产品经泵升压后进入中压塔，中压塔塔顶甲醇蒸汽经过常压塔塔底再沸器冷凝后，一部分作为中压塔回流，另一部分冷却后进入精甲醇产品罐。中压塔塔底再沸器由高压塔一部分塔顶甲醇蒸汽驱动。
(5)中压塔塔底产品经泵升压后进入高压塔，高压塔塔顶甲醇蒸汽经过分流，分别在预分塔塔底再沸器和中压塔塔底再沸器进行冷却，塔顶蒸汽冷却后，一部分进入高压塔作为回流，另一部分作为精甲醇产品经冷却后进入精甲醇产品罐。高压塔塔底废水产品用于驱动回收塔再沸器。高压塔塔底再沸器使用热公用工程。
(6)高压塔中部侧线采出主要含甲醇、乙醇和水的液相侧线，经泵升压后送入回收塔。回收塔塔顶采出含水量小于1000ppm的混合醇产品，经冷凝器冷却后，一部分作为回流，另一部分作为产品出料。回收塔塔底再沸器由高压塔塔底出料进行驱动。
高压塔塔顶一股甲醇蒸汽作为中压塔塔底再沸器热源，中压塔塔顶甲醇蒸汽作为常压塔塔底再沸器热源，常压塔塔顶甲醇蒸汽作为减压塔塔底再沸器热源，构成四效精馏；高压塔塔顶另一股甲醇蒸汽用于加热预分塔塔底再沸器；高压塔塔底产品用于加热回收塔再沸器；预分塔塔顶蒸汽也用于减压塔塔底再沸器热源，分别构成热集成。
本发明的预分塔压力为150-170kPa，主要用途为去除粗甲醇原料中的轻组分，预分塔塔顶多级冷凝器采用空冷器和水冷器；减压塔压力为40-50kPa，塔顶采出占精甲醇产品总量30-35％的产品；常压塔压力100-110kPa，塔顶采出占精甲醇产品总量15-20％的产品；中压塔压力为240-260kPa，塔顶采出占精甲醇产品总量20-25％的产品；高压塔压力为580-620kPa，塔顶采出占精甲醇产品总量25-30％的产品；回收塔压力100-120kPa，采出含水量小于1000ppm的混合醇产品量约占粗甲醇原料量1％。
下面结合附图对本发明的设备和方法做进一步说明。
【实施例1】
组成如表1所示的75℃粗甲醇原料进入预分塔(1)，塔顶蒸汽依次经过一级冷凝器(2)和二级冷凝器(3)，分别被冷凝至65℃和40℃，随后进入水洗塔(4)。其中，预分塔塔顶一级冷凝器(2)与减压塔塔底第一再沸器(2)为同一个换热器，构成双效精馏。冷凝器及水洗塔出口凝液进入回流罐(5)，不凝气从水洗塔(4)塔顶采出。预分塔塔底再沸器(6)由来自高压塔(12)塔顶一股甲醇蒸汽驱动，预分塔(1)塔底产品进入减压塔(7)中下部。占粗甲醇原料量约35％的精甲醇产品从减压塔(7)塔顶采出，减压塔塔顶冷凝器(8)用工艺冷却水进行冷却，减压塔塔底再沸器(9)由来自常压塔塔顶甲醇蒸汽驱动。减压塔塔底产品进入常压塔(10)中下部。占粗甲醇原料量约18％的精甲醇产品从常压塔(10)塔顶采出，常压塔(10)塔顶甲醇蒸汽用于驱动减压塔第二再沸器(9)，常压塔塔底再沸器(11)由来自中压塔(12)塔顶甲醇蒸汽驱动。常压塔(10)塔底产品进入中压塔(12)中下部，中压塔(12)塔顶采出占粗甲醇原料量约20％的精甲醇产品，中压塔塔底再沸器(13)由来自高压塔(14)塔顶的一股甲醇蒸汽进行加热。中压塔(12)塔底产品进入高压塔(14)中下部，高压塔(14)塔顶采出占粗甲醇原料量约26％的精甲醇产品，高压塔塔底再沸器(15)采用热公用工程加热。高压塔(14)塔底得到合格的废水产品。高压塔(14)侧线采出一股主要含甲醇、乙醇和水的产品进入回收塔(16)，侧线采出量约占粗甲醇原料的1％。回收塔塔顶冷凝器(17)利用工艺冷却水进行冷却，回收塔(16)塔顶得到含水量小于1000ppm的混合醇燃料产品。回收塔塔底再沸器(18)由来自高压塔(14)塔底产品加热。回收塔(16)塔底得到合格的废水产品，与高压塔(14)塔底产品混合后，进入后续水处理系统。经计算，在满足美国AA级甲醇产品要求、净化废水产品要求和混合醇燃料产品要求的前提下，甲醇蒸汽单耗为0.5。
各塔具体工艺条件见表2。
表1原料甲醇组成
表2各塔工艺条件
1预分塔回流比为塔顶回流总量与粗甲醇原料进料量比值。
Claims (3)
1.一种不副产杂醇油的单塔蒸汽驱动型甲醇六塔四效精馏方法，所采用的设备包括预分塔、减压塔、常压塔、中压塔、高压塔和回收塔六个塔，预分塔塔顶通过管路依次连接两级冷凝器、水洗塔，水洗塔底部通过管路与预分塔回流罐连接；预分塔塔底通过管路与减压塔中下部相连接；减压塔塔底通过管路与常压塔中下部相连接；常压塔塔底通过管路与中压塔中下部相连接；中压塔塔底通过管路与高压塔中下部相连接；高压塔侧线采出通过管路与回收塔中下部相连接。包括如下的步骤：
(1)粗甲醇原料进入预分塔，塔顶蒸汽依次经过二级冷凝，随后进入水洗塔，冷凝器及水洗塔出口凝液进入回流罐，不凝气从水洗塔塔顶采出；预分塔塔底再沸器由来自高压塔塔顶一股甲醇蒸汽驱动，预分塔塔底产品进入减压塔；
(2)减压塔塔顶采出精甲醇产品，塔顶冷凝器用工艺冷却水进行冷却，塔底再沸器由来自预分塔塔顶蒸汽和常压塔塔顶甲醇蒸汽驱动，减压塔塔底产品进入常压塔；
(3)常压塔塔顶采出精甲醇产品，塔顶冷凝器用工艺冷却水进行冷却，塔底再沸器由来自中压塔塔顶甲醇蒸汽驱动，常压塔塔底产品进入中压塔；
(4)中压塔塔顶采出精甲醇产品，塔底再沸器由来自高压塔塔顶的另一股甲醇蒸汽进行加热，塔底产品进入高压塔；
(5)高压塔塔顶采出精甲醇产品，塔底再沸器采用热公用工程进行加热，塔底得到合格的净化废水；
(6)高压塔侧线采出一股主要含甲醇、乙醇和水的产品进入回收塔；回收塔塔顶冷凝器利用工艺冷却水进行冷却，塔顶得到含水量小于1000ppm的混合醇燃料产品，塔底再沸器由来自高压塔塔底产品加热，塔底得到合格的净化废水，与高压塔塔底废水混合后，进入后续水处理系统。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(1)中，粗甲醇原料经原料预热器预热至70-80℃后进入预分塔，从预分塔塔顶采出的轻组分依次经过二级冷凝器，逐步被冷至40℃。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于：预分塔压力150-170kPa；减压塔压力40-50kPa；常压塔压力100-110kPa；中压塔压力240-260kPa；高压塔压力580-620kPa；回收塔压力100-120kPa。
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