CN111574374A - 一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法及分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法及设备，所述方法包括如下步骤：采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成的脱轻塔，将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理；用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛；采用塔顶压缩蒸汽与中沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗塔的塔釜水相进行汽提处理；采用塔顶压缩蒸汽与中沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗塔塔顶油相进行脱水处理；将脱水后产品气进行深度脱轻处理，得到粗甲基丙烯酸甲酯。本发明采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成系统、塔顶蒸汽与中沸器耦合的单塔热泵精馏，可以显著降低装置能耗。

Description

一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法及分离设备

技术领域

本发明涉及酯醛醇体系分离技术领域，尤其是涉及一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法及分离设备。

背景技术

甲基丙烯酸甲酯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产有机玻璃(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)的单体，也是制造树脂、抗冲改性助剂、塑料、涂料、粘合剂的主要单体之一，还广泛应用于汽车、建筑材料，光学导光板等电视、电脑显示屏材料等领域。

目前主流工艺路线有丙酮氰醇(ACH)法、异丁烯法、乙烯法、乙烯基丙酸甲酯(Alpha)法、改进丙酮氰醇(MGC-ACH)法等。国内甲基丙烯酸甲酯的生产主要采用ACH法，但该方法存在工艺流程长、使用氢氰酸具有剧毒等缺点。Alpha法技术先进，环境友好、且已投产装置运行良好，但技术可得性较低。

我国能源资源特点是“贫油、少气、富煤”，随着煤化工产业的蓬勃发展，国内醋酸甲酯、甲醛等煤化工产品市场已经出现了产能过剩，若将煤基醋酸甲酯和甲醛经由丙酸甲酯转化为甲基丙烯酸甲酯，可以缓解醋酸、甲醛产能过剩的困境，减少我国对进口石油的依赖。

近年来国内外许多科研单位开展了以醋酸甲酯、甲醛为原料合成丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的研究工作。由于煤基醋酸甲酯和甲醛经由丙酸甲酯(MP)制甲基丙烯酸甲酯工艺的转化率低，甲基丙烯酸甲酯粗产品(反应产物)中含有大量的未反应丙酸甲酯和甲醛，以及反应过程所需要的甲醇溶剂和其他副产品组分，若通过常规精馏技术分离甲基丙烯酸甲酯粗产品气，装置的能耗偏高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种煤基醋酸甲酯和甲醛经由丙酸甲酯(MP)制备的甲基丙烯酸甲酯(MMA)粗产品的分离方法及设备，以解决甲基丙烯酸甲酯粗产品气分离能耗高的技术问题。

一方面，本发明实施例提供了一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法，包括：

通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成的脱轻塔，将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理，轻组分作为原料回收；

用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛；

采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分；

采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的油相进行脱水处理；

将脱水后产品气进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯作为反应原料，深度脱轻处理后，得到粗甲基丙烯酸甲酯。

可选的，还包括：将粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯。

可选的，通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成的脱轻塔，将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理，轻组分作为原料回收，包括：

将甲基丙烯酸甲酯粗产品气冷却至预设温度，使产品气以气相状态进脱轻塔；从脱轻塔的精馏段中部抽出一定数量的饱和蒸汽，经压缩后作为脱轻塔中段换热器的热源，热交换后产生的凝液经节流后返回精馏段。

可选的，脱轻塔再沸器的热源可采用低压蒸汽；

所述脱轻塔的釜液经循环水冷却，再经泵提压后去水洗塔进行水洗分液。

可选的，采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分，包括：

从水洗塔的塔釜来的稀甲醛溶液进入汽提塔，以脱除甲醛水溶液中的包括轻酯和少量甲醇的轻组分；

汽提塔设置了中沸器，将汽提塔塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器的热源，换热后的汽提塔顶气再经水冷至预设温度，凝液升压后返回水洗塔；

汽提塔再沸器的热源可采用低压蒸汽，汽提塔的釜液经泵提压后去稀甲醛回收系统。

可选的，采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的油相进行脱水处理，包括：

从水洗塔顶来的富甲基丙烯酸甲酯溶液进入脱水塔，以脱除油相中的水；

脱水塔设置有中沸器，将脱水塔塔顶气相压缩升温后，作为脱水塔中沸器的热源，经过脱水塔中沸器换热后的脱水塔顶气再经水冷至预设温度入回流罐，水相升压后返回水洗塔，油相升压后作为回流返塔；

脱水塔再沸器的热源可采用低压蒸汽，脱水塔的釜液经泵提压后去进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯。

可选的，将脱水后产品气进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯作为反应原料，包括：

从脱水塔来的富甲基丙烯酸甲酯溶液进入丙酸甲酯回收塔，以脱除轻组分；

丙酸甲酯回收塔为负压操作，塔顶蒸汽经水冷至预设温度入回流罐，凝液一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收丙酸甲酯组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器；

丙酸甲酯回收塔再沸器热源为脱轻塔塔顶压缩后升温的蒸汽，两塔构成双塔耦合热泵系统；

丙酸甲酯回收塔的釜液经泵提压后去甲基丙烯酸甲酯精制塔系统。

另一方面，本发明实施例提供了一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备，包括：

脱轻塔系统，其用于将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理，轻组分作为原料回收；其中，脱轻塔采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成进行脱轻处理；

水洗塔，其用于用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛；

汽提塔系统，其用于对水洗塔分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分；其中汽提塔采用其塔顶压缩蒸汽作为汽提塔中沸器的热源；

脱水塔系统，其用于对水洗分液后的油相进行脱水处理；其中脱水塔采用其塔顶压缩蒸汽作为脱水塔中沸器的热源；

丙酸甲酯回收塔系统，其用于将脱水后产品气进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯作为反应原料，深度脱轻处理后，得到粗甲基丙烯酸甲酯。

可选的，还包括：甲基丙烯酸甲酯精制塔系统，其用于将粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯。

可选的，所述脱轻塔系统包括：

脱轻塔；

脱轻塔中段换热器，其热流体侧入口通过脱轻塔中段压缩机与所述脱轻塔的精馏段中部连接，以抽出一定数量的饱和蒸汽，经压缩后作为热源，所述脱轻塔中段换热器热流体侧的出口经脱轻塔中段节流阀连接所述脱轻塔的精馏段，以使热交换后产生的凝液经节流后返回精馏段；所述脱轻塔中段换热器冷流体侧与所述脱轻塔提馏段连接。

可选的，所述脱轻塔系统还包括：

脱轻塔再沸器，其热流体侧可采用低压蒸汽为热源，其冷流体侧与所述脱轻塔再沸器的塔釜连接，以对釜液加热；

所述脱轻塔的塔釜依次通过脱轻塔釜液水冷器和第一泵连接所述水洗塔，以使脱轻塔的釜液经循环水冷却，再经泵提压后去水洗塔进行水洗分液处理。

可选的，所述汽提塔系统包括：

汽提塔，其连接所述水洗塔的塔釜，以脱除从水洗塔的塔釜来的稀甲醛溶液中的包含轻酯和少量甲醇的轻组分；

汽提塔中沸器，其热流体侧的入口通过汽提塔顶气压缩机与所述汽提塔顶连接，以将汽提塔塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器的热源，所述汽提塔中沸器热流体侧的出口依次通过汽提塔顶水冷器、汽提塔回流罐和第二泵连接所述水洗塔，以使换热后的汽提塔顶气再经水冷至预设温度，凝液升压后返回水洗塔；

汽提塔再沸器，其热流体侧的热源可采用低压蒸汽，以对经过冷流体侧循环的汽提塔的釜液加热；

所述汽提塔的塔釜通过第六泵连接稀甲醛回收系统，以使汽提塔的釜液经第六泵提压后去稀甲醛回收系统。

可选的，所述脱水塔系统包括：

脱水塔，其连接水洗塔塔顶，以脱除从水洗塔顶来的富甲基丙烯酸甲酯溶液中的水；

脱水塔中沸器，其热流体侧入口通过脱水塔顶气压缩机与所述脱水塔顶连接，以将脱水塔塔顶气相压缩升温后，作为脱水塔中沸器的热源，所述脱水塔中沸器热流体侧的出口经过脱水塔顶水冷器与脱水塔回流罐连接，以使经过脱水塔中沸器换热后的脱水塔顶气再经水冷至预设温度入脱水塔回流罐，所述脱水塔中沸器冷流体侧连接脱水塔中部，以将冷流体升温部分汽化后返塔；脱水塔回流罐通过第三泵连接所述脱水塔，以将油相升压后回流返塔，脱水塔回流罐通过第四泵连接所述水洗塔，以将水相升压后返回水洗塔；

脱水塔再沸器，其热流体侧的热源可采用低压蒸汽，以对经过冷流体侧循环的脱水塔的釜液加热；

所述脱水塔的塔釜通过第五泵连接丙酸甲酯回收塔系统的丙酸甲酯回收塔，以使脱水塔的釜液经第五泵提压后去进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯。

可选的，丙酸甲酯回收塔系统包括：

丙酸甲酯回收塔，连接脱水塔系统的所述脱水塔的塔釜，以脱除从所述脱水塔来的富甲基丙烯酸甲酯溶液中的轻组分；

丙酸甲酯回收塔为负压操作，塔顶蒸汽经水冷至预设温度入回流罐，凝液一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收丙酸甲酯组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器；

丙酸甲酯回收塔再沸器，其热流体侧的入口通过脱轻塔顶气压缩机与脱轻塔顶连接，以将脱轻塔塔顶压缩后升温的蒸汽作为丙酸甲酯回收塔再沸器热源，丙酸甲酯回收塔与脱轻塔构成双塔耦合热泵系统；

丙酸甲酯回收塔的塔釜经第七泵连接甲基丙烯酸甲酯精制塔系统。

本发明实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法，通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成技术、塔顶蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏等系列节能技术后，可以显著降低装置能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法的一种流程图；

图2为本发明一实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法的另一种流程图；

图3为本发明一实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备的结构示意图；

图4为5万吨MMA/年常规分离方法的能耗和物资经济消耗结果表；

图5为本发明一个实施例提供的5万吨MMA/年节能分离方法的能耗和物资经济消耗结果表。

图中：1-脱轻塔系统；2-水洗塔；3-汽提塔系统；4-脱水塔系统；5-MP回收塔系统；6-MMA精制塔系统；11-脱轻塔；12-脱轻塔顶气压缩机；13-脱轻塔回流罐；14-脱轻塔顶水冷器；15-脱轻塔中段压缩机；16-脱轻塔中段换热器；17-脱轻塔中段节流阀；18-脱轻塔再沸器；19-脱轻塔釜液水冷器；31-汽提塔；32-汽提塔再沸器；33-汽提塔顶气压缩机；34-汽提塔中沸器；35-汽提塔顶水冷器；36-汽提塔回流罐；41-脱水塔；42-脱水塔再沸器；43-脱水塔顶气压缩机；44-脱水塔中沸器；45-脱水塔顶水冷器；46-脱水塔回流罐；51-MP回收塔；52-MP回收塔再沸器；53-MP回收塔冷凝器；54-MP回收塔回流罐。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一个实施例提供的煤基醋酸甲酯和甲醛经由丙酸甲酯制的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法的一种流程图。如图1所示，本发明提供的一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法，包括：

S1、脱轻处理：将甲基丙烯酸甲酯(MMA)品气进行脱轻处理，分离轻组分；

S2、水洗分液：用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛；

S3、汽提处理：对水洗分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分；

S4、脱水处理：对水洗分液后的油相进行脱水处理；

S5、深度脱轻处理：将脱水后产品气进行深度脱轻处理，得到粗甲基丙烯酸甲酯。

本发明一些实施例中，其中的步骤S1，通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成的脱轻塔，将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理。脱轻处理分离出的轻组分可以作为原料回收。通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成技术进行脱轻处理，可以降低甲基丙烯酸甲酯粗产品分离的能耗。

本发明一些实施例中，其中的步骤S2，用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛。通过水洗分液可以对甲基丙烯酸甲酯粗产品进一步分离，获得含有不同组分的水相和油相。通过对水相和油相的后续处理，可以进一步分离出甲基丙烯酸甲酯粗产品中的不同组分。

本发明一些实施例中，其中的步骤S3，采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分。通过采用塔顶蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏对水相进行汽提处理，可以降低甲基丙烯酸甲酯粗产品分离的能耗。

本发明一些实施例中，其中的步骤S4，采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的油相进行脱水处理。通过采用塔顶蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏对油相进行脱水处理，可以降低甲基丙烯酸甲酯粗产品分离的能耗。

本发明一些实施例中，其中的步骤S5，将脱水后产品气进行深度脱轻处理，得到粗甲基丙烯酸甲酯。深度脱轻得到的轻组分丙酸甲酯(MP)可以回收作为反应原料返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器。

本发明一些实施例中，还可以包括：S6、将粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯产品，参见图2。

本发明实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法，通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成技术进行脱轻处理、塔顶蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏技术进行水相汽提处理以及油相脱水处理，充分利用分离过程中自身产生的热能，提高分离效果，降低整个分离过程的能源消耗。上述系列节能技术结合使用后，可以进一步降低甲基丙烯酸甲酯粗产品分离的能耗。

一些实施例中，在步骤S1中，将从制备甲基丙烯酸甲酯的反应器来的高温甲基丙烯酸甲酯粗产品气换热至90-150℃，使产品气以气相状态进脱轻塔，以减少脱轻塔再沸器蒸汽用量，节省装置能耗。示例性实施例中，脱轻塔操作压力范围值可以为0.05-0.40MPaG，该范围适用于对粗产品气轻组分分离过程，还可避免升压过大造成浪费。

一些实施例中，在步骤S1中，将脱轻塔塔顶气相压缩升温后，作为MP回收塔的再沸器热源，回收轻组分丙酸甲酯，得到粗甲基丙烯酸甲酯，从而形成了双塔耦合热泵精馏系统。这样，不仅避免了MP回收塔再沸器使用高品位的蒸汽能源，还大幅减少了脱轻塔冷凝器循环水用量，而仅消耗了少量压缩功为代价，使整个装置的节能效果明显。

一些实施例中，在步骤S1中，从脱轻塔的精馏段中部抽出一定数量的饱和蒸汽，经压缩后作为脱轻塔中段换热器的热源，经换热后，蒸汽冷凝，凝液经节流后返回精馏段。这样的方案，综合了热泵精馏技术及设置中间再沸器和中间冷凝器精馏技术，脱轻塔中段换热器同时实现了中间再沸器和中间冷凝器的功能，利用热泵技术，将较低温度下要在中间冷凝器中放出的热量输送给较高温度下的中间再沸器，一方面达到了在精馏段设置中间冷凝器的要求，另一方面又达到了在提馏段设置中间再沸器的要求。通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成系统，脱轻塔再沸器所用蒸汽量进一步大幅减少。

示例性实施例中，在步骤S1中，脱轻塔再沸器的热源可采用低压蒸汽(LPS)。脱轻塔的釜液经循环水冷却至30-50℃，再经泵提压后去水洗塔。

一些实施例中，通过步骤S2用水(第一萃取剂)对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛。从汽提塔顶来的MP和MMA组分作为第二萃取剂返回水洗塔底部进行再分离，以减少产品MMA的损失；同时作为第二萃取剂的酯相又能降低水洗塔的釜液中的丙酸含量。从脱水塔来的少量水作为洗水返回水洗塔。水洗塔型式可以选用转盘塔，操作温度可以是30-50℃，操作压力可以是0.30-0.90MPaG。

一些实施例中，在步骤S3中，通过汽提塔对从水洗塔的塔釜来的稀甲醛溶液进行汽提处理，以脱除甲醛水溶液中的轻酯、甲醇等轻组分；汽提塔为常压操作，为减少塔底再沸器的蒸汽用量，汽提塔设置了中沸器，且将汽提塔塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器的热源，从而将热泵技术与中间再沸器精馏技术相结合，进一步降低了装置的能耗。汽提塔顶气经过压缩、汽提塔中沸器冷却后，再经水冷器冷至30-50℃，凝液升压后返回水洗塔底部进行再分离。汽提塔的釜液经泵提压后去稀甲醛回收系统。

一些实施例中，在步骤S4中，通过脱水塔对从水洗塔顶来的富MMA溶液进行脱水处理，脱水塔为常压操作，为进一步节能，脱水塔设置了中沸器，且将脱水塔塔顶蒸汽压缩升温后作为脱水塔中沸器的热源，从而大幅度减少了脱水塔再沸器的蒸汽用量。经脱水塔中沸器换热后的脱水塔顶气再经水冷至30-50℃入回流罐，凝液在回流罐中进行油水分相操作，油相升压后作为回流返塔，水相升压后返回水洗塔；脱水塔的釜液经泵提压后去MP回收塔。

一些实施例中，在步骤S5中，通过MP回收塔将从脱水塔来的富MMA溶液进行深度脱轻处理，以脱除MMA产品中的MP等轻组分。MP回收塔为负压操作，塔顶蒸汽经水冷至预设温度入回流罐，凝液一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收MP组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器。MP回收塔再沸器热源为脱轻塔塔顶压缩升温后的蒸汽，两塔构成双塔耦合热泵系统，可以大幅节省整个装置能耗。MP回收塔的釜液经泵提压后去MMA精制塔系统。

在步骤S6中，通过MMA精制塔系统对从脱水塔来的粗MMA溶液进行脱重处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯产品。

图3为发明第一实施例提供的煤基醋酸甲酯和甲醛经由丙酸甲酯制甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备的结构示意图。该设备可以实现上述实施例的方法，图3及下述关于设备的实施例可用于理解上述方法各实施例。同样，上述方法各实施例也可用于理解下述设备的实施例。

如图3所示，本发明实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备，包括：

脱轻塔系统1，其用于将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理；

水洗塔2，其用于用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理；

汽提塔系统3，其用于对水洗塔分液后的水相进行汽提处理；

脱水塔系统4，其用于对水洗分液后的油相进行脱水处理；

MP回收塔系统5，其用于将脱水后产品气进行深度脱轻处理，得到粗甲基丙烯酸甲酯。

一些实施例中，脱轻塔系统1采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成进行脱轻处理。脱轻处理得到的轻组分可以作为原料回收。通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成技术进行脱轻处理，可以降低分离设备进行分离处理的能耗。

一些实施例中，水洗塔2用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛。通过水洗分液可以对甲基丙烯酸甲酯粗产品进一步分离，获得含有不同组分的水相和油相。通过对水相和油相的后续处理，可以进一步分离出甲基丙烯酸甲酯粗产品中的不同组分。

一些实施例中，汽提塔系统3对水洗塔2分液后的水相进行汽提处理时，设置中间再沸器，采用其塔顶压缩蒸汽作为汽提塔中沸器34的热源。汽提处理得到的轻质油相组分可以进行回收。通过采用汽提塔塔顶蒸汽压缩后作为汽提塔中沸器34的热源对水相进行汽提处理，可以降低设备进行甲基丙烯酸甲酯粗产品分离的能耗。

一些实施例中，脱水塔系统4，设置有中间再沸器，对水洗分液后的油相进行脱水处理时，采用脱水塔塔顶压缩蒸汽作为脱水塔中沸器44的热源。通过采用脱水塔塔顶蒸汽压缩后作为脱水塔中沸器44的热源对油相进行脱水处理，可以降低设备进行甲基丙烯酸甲酯粗产品分离的能耗。

一些实施例中，MP回收塔系统5将脱水后产品气进行深度脱轻处理，得到粗甲基丙烯酸甲酯。深度脱轻处理得到的轻组分丙酸甲酯可以回收作为反应原料。MP回收塔系统5的MP回收塔再沸器热源为脱轻塔塔顶压缩升温后的蒸汽。脱轻塔11与MP回收塔51两塔构成双塔耦合热泵系统，可以大幅节省整个设备能耗。

本发明实施例提供的甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备，通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成系统进行脱轻处理、塔顶蒸汽与中沸器耦合的单塔热泵精馏系统进行水相汽提处理以及油相脱水处理，充分利用设备运行过程中自身产生的热能，提高分离效果，降低整个分离过程的能源消耗。上述系列节能系统组合使用后，可以显著降低装置能耗。

一些实施例中，甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备还包括：MMA精制塔系统6，其用于将粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯。通过MMA精制塔系统6对粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯。

一些实施例中，脱轻塔系统1包括：脱轻塔11；脱轻塔中段换热器16，其热流体侧入口通过脱轻塔中段压缩机15与脱轻塔11的精馏段中部连接，以抽出一定数量的饱和蒸汽，经压缩后作为热源，脱轻塔中段换热器16热流体侧的出口经脱轻塔中段节流阀17连接脱轻塔11的精馏段，以使热交换后产生的凝液经节流后返回精馏段；脱轻塔中段换热器16的冷流体侧与脱轻塔11的提馏段连接。综合了热泵精馏技术及设置中沸器和中间冷凝器精馏技术，脱轻塔中段换热器同时实现了中沸器和中间冷凝器的功能，利用热泵技术，将较低温度下要在中间冷凝器中放出的热量输送给较高温度下的中沸器，一方面达到了在精馏段设置中间冷凝器的要求，另一方面又达到了在提馏段设置中沸器的要求。通过采用中间回流及中沸热泵精馏热集成系统，脱轻塔再沸器18所用蒸汽量进一步大幅减少。

一些实施例中，脱轻塔系统还包括：脱轻塔再沸器18，其热流体侧以低压蒸汽为热源，其冷流体侧与脱轻塔11的塔釜连接，以对釜液加热。

脱轻塔11的塔釜依次通过脱轻塔釜液水冷器19和第一泵连接水洗塔2，以使脱轻塔11的釜液经循环水冷却，再经泵提压后去水洗塔2进行水洗分液处理。

脱轻塔系统还包括：脱轻塔顶气压缩机12、脱轻塔回流罐13、脱轻塔顶水冷器14和脱轻塔中段节流阀17。其中，脱轻塔顶气压缩机12用于对脱轻塔11的塔顶气相压缩升温后，作为MP回收塔再沸器52的热源。脱轻塔回流罐13用于容纳脱轻塔11的塔顶气相经MP回收塔再沸器52换热及脱轻塔顶水冷器14冷却后产生的凝液。脱轻塔中段节流阀17设于脱轻塔中段换热器16的热流体侧出口与脱轻塔11之间，以使凝液经脱轻塔中段节流阀17节流后返回精馏段。

一些实施例中，汽提塔系统3包括：

汽提塔31，其连接水洗塔2的塔釜，以脱除从水洗塔2的塔釜来的稀甲醛溶液中的包括轻酯和少量甲醇的轻组分；

汽提塔中沸器34，其热流体侧的入口通过汽提塔顶气压缩机33与汽提塔31的塔顶连接，以将汽提塔31的塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器34的热源，汽提塔中沸器34热流体侧的出口依次通过汽提塔顶水冷器35、汽提塔回流罐36和第二泵连接水洗塔2，以使换热后的汽提塔31的塔顶气再经水冷至预设温度，凝液升压后返回水洗塔2。

汽提塔31设置了中沸器，且将汽提塔31的塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器的热源，从而将热泵技术与中沸器精馏技术相结合，进一步降低了装置的能耗。汽提塔31的塔顶气经过压缩、汽提塔中沸器34冷却后，再经汽提塔顶水冷器35冷至30-50℃，凝液升压后返回水洗塔2的底部进行再分离。汽提塔31的釜液经泵提压后去稀甲醛回收系统。

汽提塔系统3还包括汽提塔再沸器32，其热流体侧的热源可采用低压蒸汽，以对经过冷流体侧循环的汽提塔31的釜液加热。

汽提塔31的塔釜通过第六泵连接稀甲醛回收系统，以使汽提塔31的釜液经第六泵提压后去稀甲醛回收系统。

一些实施例中，脱水塔系统4包括：

脱水塔41，其连接水洗塔2的塔顶，以脱除从水洗塔2的塔顶来的富甲基丙烯酸甲酯溶液中的水；

脱水塔中沸器44，其热流体侧入口通过脱水塔顶气压缩机43与脱水塔41的塔顶连接，以将脱水塔41的塔顶气相压缩升温后，作为脱水塔中沸器44的热源，脱水塔中沸器44热流体侧的出口经过脱水塔顶水冷器45与脱水塔回流罐46连接，以使经过脱水塔中沸器44换热后的脱水塔41的塔顶气再经水冷至预设温度入脱水塔回流罐46，脱水塔中沸器44的冷流体侧连接脱水塔41的中部，以将冷流体升温部分汽化后返塔；脱水塔回流罐46通过第三泵连接脱水塔41，以将油相升压后作为回流返塔，脱水塔回流罐46通过第四泵连接水洗塔2，以将水相升压后返回水洗塔2。

脱水塔41设置了中沸器，且将脱水塔41的塔顶蒸汽压缩后作为脱水塔中沸器44的热源，从而大幅度减少了脱水塔再沸器42(将在下文介绍)的蒸汽用量。经脱水塔中沸器44换热后的脱水塔41的塔顶气再经水冷至30-50℃入回流罐，凝液在脱水塔回流罐46中进行油水分相操作，油相升压后作为回流返塔，水相升压后返回水洗塔；脱水塔41的釜液经泵提压后去MP回收塔51。

一些实施例中，脱水塔系统4还包括脱水塔再沸器42，其热流体侧的热源可采用低压蒸汽，以对经过冷流体侧循环的脱水塔41的釜液加热。

脱水塔41的塔釜通过第五泵连接MP回收塔系统5的MP回收塔51，以使脱水塔41的釜液经第五泵提压后去进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯。

一些实施例中，MP回收塔系统5包括：

MP回收塔51，连接脱水塔系统4的脱水塔41的塔釜，以脱除从脱水塔41来的富甲基丙烯酸甲酯溶液中的轻组分。

MP回收塔再沸器52，其热流体侧的入口通过脱轻塔顶气压缩机12与脱轻塔11的塔顶连接，以将脱轻塔11的塔顶压缩后升温的蒸汽作为MP回收塔再沸器52的热源，MP回收塔51与脱轻塔11构成双塔耦合热泵系统。

MP回收塔再沸器52热源为脱轻塔11的塔顶压缩升温后的蒸汽，两塔构成双塔耦合热泵系统，可以大幅节省整个装置能耗

MP回收塔51为负压操作，塔顶蒸汽经MP回收塔冷凝器53水冷至预设温度入MP回收塔回流罐54，MP回收塔回流罐54通过MP回收塔回流泵连接MP回收塔51，以将凝液一部分作为回流。另一部分凝液可以作为反应原料回收丙酸甲酯组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器。

MP回收塔51的塔釜经第七泵连接MMA精制塔系统6。

下面以一个具体实验过程来说明本发明提供的煤基醋酸甲酯和甲醛经由丙酸甲酯制甲基丙烯酸甲酯粗产品气分离设备的使用过程。以含有质量百分比1.6％甲醛、33.0％甲醇，55.0％丙酸甲酯，8.0％甲基丙烯酸甲酯、2.0％水，0.4％重组分的甲基丙烯酸甲酯粗产品气作为实验对象，规模为5万吨/年甲基丙烯酸甲酯，步骤如下：

(1)产品气脱轻：将从制备甲基丙烯酸甲酯的反应器来的高温甲基丙烯酸甲酯粗产品气换热至90-150℃，使产品气以气相状态进入脱轻塔11，脱轻塔11操作压力为0.05-0.40MPaG，将脱轻塔11塔顶气相通过脱轻塔顶气压缩机12提压至0.15-0.60MPaG，相应地温度升至95-150℃，升温后的脱轻塔11塔顶气作为MP回收塔再沸器52的热源，从而形成了双塔耦合热泵精馏系统，脱轻塔11的塔顶气再经脱轻塔顶水冷器14用冷水(CW)冷至60-90℃，凝液进脱轻塔回流罐13，一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收轻组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器。从脱轻塔11的精馏段中部抽出47303kg/h、压力0.05-0.20MPaG、温度75.6℃的饱和蒸汽，经脱轻塔中段压缩机15压缩至0.20-0.70MPaG，相应地温度升至100-160℃，然后作为脱轻塔中段换热器16的热源，即与从脱轻塔11的提馏段中部抽出57885kg/h、压力0.06-0.4MPaG、温度82.8℃的饱和液体通过脱轻塔中段换热器16进行换热，这时蒸汽冷凝，凝液经脱轻塔中段节流阀17节流后返回精馏段。脱轻塔再沸器18的热源采用低压蒸汽；脱轻塔11的釜液经脱轻塔釜液水冷器19冷至30-50℃，再经泵提压后去水洗塔2。

(2)产品气脱醛：对步骤(1)脱轻后的粗产品通过水洗塔2用水(第一萃取剂)进行萃取处理，脱除产品气中未反应的甲醛；从汽提塔回流罐36来的酯相组分作为第二萃取剂返回水洗塔2底部进行再分离，从脱水塔回流罐46来的少量水作为洗水返回水洗塔。水洗塔2型式优选转盘塔，操作温度优选30-50℃，操作压力优选0.30-0.90MPaG。

(3)稀醛汽提：从步骤(2)水洗塔2的塔釜来的稀甲醛溶液进入汽提塔31，以脱除甲醛水溶液中的轻酯、甲醇等轻组分。汽提塔31操作压力为0.05-0.30MPaG，为减少塔底再沸器的蒸汽用量，汽提塔31设置了中沸器，且将汽提塔31的塔顶气相通过汽提塔顶气压缩机33提压至0.20-0.60MPaG，相应地温度升至100-160℃，升温后的汽提塔31塔顶气作为汽提塔中沸器34的热源，从而将热泵技术与中沸器精馏技术相结合，进一步降低了装置的能耗。汽提塔31顶气再经汽提塔顶水冷器35冷至30-50℃，凝液进汽提塔回流罐36，经泵升压后返回水洗塔底部进行再分离。汽提塔再沸器32热源为低压蒸汽，汽提塔的釜液经泵提压后去稀甲醛回收系统。

(4)富MMA溶液脱水：

从步骤(2)水洗塔2顶来的富MMA溶液进入脱水塔41，以脱除油相中的水。脱水塔41操作压力为0.05-0.30MPaG，为进一步节能，脱水塔41设置了脱水塔中沸器44，且将脱水塔41塔顶气经脱水塔顶气压缩机43压缩后作为脱水塔中沸器44的热源，从而大幅度减少了脱水塔再沸器42的蒸汽用量。经脱水塔中沸器44换热后的脱水塔顶气再经脱水塔水冷器45冷至30-50℃入脱水塔回流罐46，凝液在回流罐中进行油水分相操作，油相升压后作为回流返回脱水塔41，水相升压后返回水洗塔2。脱水塔再沸器42热源可采用低压蒸汽，脱水塔的釜液经泵提压后去MP回收塔51。

(5)MP回收：

从步骤(4)脱水塔41来的富MMA溶液进入MP回收塔51，以脱除MMA产品中的轻组分；MP回收塔51为负压操作，塔顶蒸汽经MP回收塔冷凝器53冷至30-60℃进入MP回收塔回流罐54，凝液一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收MP组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器；MP回收塔再沸器52热源为脱轻塔11塔顶压缩后升温的蒸汽，两塔构成双塔耦合热泵系统，以节省装置能耗；MP回收塔51的釜液经泵提压后去MMA精制塔系统6。

(6)MMA精制：

从步骤(5)MP回收塔51来的MMA粗产品进入MMA精制塔系统6进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯产品。

5万吨MMA/年常规分离方法能耗和物资经济消耗结果如图4中表格所示。

5万吨MMA/年本发明实施例的分离方法能耗和物资经济消耗结果如图5中表格所示。

比较分析：

5万吨MMA/年节能分离工艺与常规分离工艺的能耗和物资经济消耗结果相比，能耗与物资经济消耗对比表如图4和图5中表格所示，将蒸汽、循环水和电都折算成标油，对总能耗进行比较，本发明实施例的节能分离方法相对于常规分离方法节能36.2％。将蒸汽价格按市场价120元/吨，将循环水价格按市场价0.3元/吨，将电价格按市场价0.6元/度进行物资经济消耗比较，节能分离工艺相对于常规分离工艺节约成本32.3％。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离方法，其特征在于，包括：

通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成的脱轻塔，将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理，轻组分作为原料回收；

用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛；

采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分；

采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的油相进行脱水处理；

将脱水后产品气进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯作为反应原料，深度脱轻处理后，得到粗甲基丙烯酸甲酯；将粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成的脱轻塔，将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理，轻组分作为原料回收，包括：

将甲基丙烯酸甲酯粗产品气冷却至预设温度，使产品气以气相状态进脱轻塔；

从脱轻塔的精馏段中部抽出一定数量的饱和蒸汽，经压缩后作为脱轻塔中段换热器的热源，热交换后产生的凝液经节流后返回精馏段；所述脱轻塔再沸器的热源采用低压蒸汽，所述脱轻塔的釜液经循环水冷却，再经泵提压后去所述水洗塔进行水洗分液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分，包括：

从水洗塔的塔釜来的稀甲醛溶液进入汽提塔，以脱除甲醛水溶液中的包括轻酯和少量甲醇的轻组分；

汽提塔设置了中间再沸器，将汽提塔塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器的热源，换热后的汽提塔顶气再经水冷至预设温度，凝液升压后返回水洗塔；

汽提塔再沸器的热源采用低压蒸汽，汽提塔的釜液经泵提压后去稀甲醛回收系统。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用塔顶压缩蒸汽与中间再沸器耦合的单塔热泵精馏，对水洗分液后的油相进行脱水处理，包括：

从水洗塔顶来的富甲基丙烯酸甲酯溶液进入脱水塔，以脱除油相中的水；

脱水塔设置有中间再沸器，将脱水塔塔顶气相压缩升温后，作为脱水塔中沸器的热源，经过脱水塔中沸器换热后的脱水塔顶气再经水冷至预设温度入回流罐，水相升压后返回水洗塔，油相升压后作为回流返塔；

脱水塔再沸器的热源采用低压蒸汽，脱水塔的釜液经泵提压后去进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将脱水后产品气进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯作为反应原料，包括：

从脱水塔来的富甲基丙烯酸甲酯溶液进入丙酸甲酯回收塔，以脱除轻组分；

丙酸甲酯回收塔为负压操作，塔顶蒸汽经水冷至预设温度入回流罐，凝液一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收丙酸甲酯组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器；

丙酸甲酯回收塔再沸器热源为脱轻塔塔顶压缩后升温的蒸汽，两塔构成双塔耦合热泵系统；

丙酸甲酯回收塔的釜液经泵提压后去甲基丙烯酸甲酯精制塔系统。

6.一种甲基丙烯酸甲酯粗产品的分离设备，其特征在于，包括：

脱轻塔系统，其用于将甲基丙烯酸甲酯粗产品气进行脱轻处理，轻组分作为原料回收；其中，脱轻塔采用中间回流及中间再沸热泵精馏热集成进行脱轻处理；

水洗塔，其用于用水对脱轻后的粗产品气进行水洗分液处理，脱除产品气中未反应的甲醛；

汽提塔系统，其用于对水洗塔分液后的水相进行汽提处理，以回收轻质油相组分；其中汽提塔采用其塔顶压缩蒸汽作为汽提塔中沸器的热源；

脱水塔系统，其用于对水洗分液后的油相进行脱水处理；其中脱水塔采用其塔顶压缩蒸汽作为脱水塔中沸器的热源；

丙酸甲酯回收塔系统，其用于将脱水后产品气进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯作为反应原料，深度脱轻处理后，得到粗甲基丙烯酸甲酯；甲基丙烯酸甲酯精制塔系统，其用于将粗甲基丙烯酸甲酯进行精制处理，以获得聚合级甲基丙烯酸甲酯。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述脱轻塔系统包括：

脱轻塔；

脱轻塔中段换热器，其热流体侧入口通过脱轻塔中段压缩机与所述脱轻塔的精馏段中部连接，以抽出一定数量的饱和蒸汽，经压缩后作为脱轻塔中段换热器热源，所述脱轻塔中段换热器热流体侧的出口经脱轻塔中段节流阀连接所述脱轻塔的精馏段，以使热交换后产生的凝液经节流后返回精馏段；所述脱轻塔中段换热器冷流体侧与所述脱轻塔提馏段连接；

脱轻塔再沸器，其热流体侧采用低压蒸汽为热源，其冷流体侧与所述脱轻塔再沸器的塔釜连接，以对釜液加热；

所述脱轻塔的塔釜依次通过脱轻塔的釜液水冷器和第一泵连接所述水洗塔，以使脱轻塔的釜液经循环水冷却，再经泵提压后去水洗塔进行水洗分液处理。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述汽提塔系统包括：

汽提塔，其连接所述水洗塔的塔釜，以脱除从水洗塔的塔釜来的稀甲醛溶液中的包含轻酯和少量甲醇的轻组分；

汽提塔中沸器，其热流体侧的入口通过汽提塔顶气压缩机与所述汽提塔顶连接，以将汽提塔塔顶气相压缩升温后，作为汽提塔中沸器的热源，所述汽提塔中沸器热流体侧的出口依次通过汽提塔顶水冷器、汽提塔回流罐和第二泵连接所述水洗塔，以使换热后的汽提塔顶气再经水冷至预设温度，凝液升压后返回水洗塔；

汽提塔再沸器，其热流体侧的热源采用低压蒸汽，以对经过冷流体侧循环的汽提塔的釜液加热；

所述汽提塔的塔釜通过第六泵连接稀甲醛回收系统，以使汽提塔的釜液经第六泵提压后去稀甲醛回收系统。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述脱水塔系统包括：

脱水塔，其连接水洗塔塔顶，以脱除从水洗塔顶来的富甲基丙烯酸甲酯溶液中的水；

脱水塔中沸器，其热流体侧入口通过脱水塔顶气压缩机与所述脱水塔顶连接，以将脱水塔塔顶气相压缩升温后，作为脱水塔中沸器的热源，所述脱水塔中沸器热流体侧的出口经过脱水塔顶水冷器与脱水塔回流罐连接，以使经过脱水塔中沸器换热后的脱水塔顶气再经水冷至预设温度入脱水塔回流罐，所述脱水塔中沸器冷流体侧连接脱水塔中部，以将冷流体升温部分汽化后返塔；脱水塔回流罐通过第三泵连接所述脱水塔，以将油相升压后返塔，脱水塔回流罐通过第四泵连接所述水洗塔，以将水相升压后返回水洗塔；

脱水塔再沸器，其热流体侧的热源采用低压蒸汽，以对经过冷流体侧循环的脱水塔的釜液加热；

所述脱水塔的塔釜通过第五泵连接丙酸甲酯回收塔系统的丙酸甲酯回收塔，以使脱水塔的釜液经第五泵提压后去进行深度脱轻处理，回收轻组分丙酸甲酯。

10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，丙酸甲酯回收塔系统包括：

丙酸甲酯回收塔，连接脱水塔系统的所述脱水塔的塔釜，以脱除从所述脱水塔来的富甲基丙烯酸甲酯溶液中的轻组分；

丙酸甲酯回收塔为负压操作，塔顶蒸汽经水冷至预设温度入回流罐，凝液一部分作为回流，另一部分作为反应原料回收丙酸甲酯组分返回制备甲基丙烯酸甲酯的反应器；

丙酸甲酯回收塔再沸器，其热流体侧的入口通过脱轻塔顶气压缩机与脱轻塔顶连接，以将脱轻塔塔顶压缩后升温的蒸汽作为丙酸甲酯回收塔再沸器的热源，丙酸甲酯回收塔与脱轻塔构成双塔耦合热泵系统；

丙酸甲酯回收塔的塔釜经第七泵连接甲基丙烯酸甲酯精制塔系统。

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