CN113634004A - 预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法。预精馏塔塔底通过管路与真空塔中下部相连接；真空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。核心步骤是将预精馏塔作为热源之一，采用预精馏塔的塔顶物料蒸汽和常压塔塔顶物料蒸汽一同向真空塔供热到完全冷凝；中压塔的塔顶物料蒸汽给常压塔供热到完全冷凝；高压塔的塔顶物料蒸汽给中压塔供热到完全冷凝。本发明实现甲醇精馏工艺流程的显著节能效果。同时，本发明也提出了预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏改进流程，提供了一个甲醇精馏节能新选择。
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，具体涉及一种预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法。
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,在国际化工市场具有及其重要的地位。
基于我国富煤贫油少气的现实国情,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,通过这种方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杂质后,才能获得符合质量要求的精甲醇产品。
甲醇精馏过程中的能耗约占生产总能耗的20-30％，这对产品成本有着极大的影响。传统的甲醇精馏工艺采用单塔精馏或双塔精馏,尽管设备投资相对较低，但带有产品质量差、甲醇回收率较低且能耗巨大的缺点,后来逐步被德国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。目前而言,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。
德国Lurgi公司开发的三塔精馏工艺包括预精馏塔、高压塔和常压塔。线由预精馏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与常压塔再沸器换热,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。与传统两塔精馏工艺相比,三塔工艺增加一个精馏塔,采用高低压的热集成的方式降低能耗。三塔四塔工艺甲醇/蒸汽单耗约为1.1-1.5。
多效精馏技术是指通过将整个精馏流程分为能量等级不同的多个塔，用温度较高塔的塔顶蒸汽向温度较低塔的再沸器供热，同时将蒸汽冷凝。这样，在多效精馏中，只有第一个塔的塔釜需要高压蒸汽提供热量，最后一个塔的塔顶蒸汽用冷却工质来进行冷凝，其余各塔不再需要由外界进行供热和冷却，因而具备明显的节能效果。
传统的三塔四塔甲醇精馏流程能耗较大，得到的产品也较难达到如今更为严苛的生产要求，在这种情况之下，提出一个新的甲醇精馏节能方法显得尤为重要。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一个预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法。
本发明具体技术方案如下：一种六塔逆向四效甲醇精馏方法，所采用的设备包括预精馏塔T1、真空塔T2、常压塔T3、中压塔T4、高压塔T5和水塔T6六个塔，预精馏塔塔顶回流罐C1、预精馏塔再沸器H1、真空塔第一再沸器H2A、真空塔第二再沸器H2B、真空塔冷凝器C2、常压塔再沸器H3、常压塔塔顶回流罐C3、中压塔塔顶回流罐C4、中压塔再沸器H4、高压塔塔顶回流罐C5、高压塔再沸器H5、水塔冷凝器C6、水塔再沸器H6。预精馏塔T1塔底通过管路与真空塔T2中下部相连接；真空塔T2塔底通过管路与常压塔T3中下部相连接；常压塔T3塔底通过管路与中压塔T4中下部相连接；中压塔T4塔底通过管路与高压塔T5中下部相连接；高压塔T5侧线采出通过管路与回收塔T6中下部相连接；
包括如下步骤：
(1)粗甲醇原料进入预精馏塔T1，采出不凝气和甲醇油；预精馏塔塔底产品进入真空塔T2；
(2)真空塔T2塔顶采出精甲醇产品,真空塔冷凝器C2用工艺冷却水进行冷却,真空塔第一再沸器H2A由来自预精馏塔T1塔顶蒸汽驱动,真空塔第二再沸器H2B由来自常压塔T3塔顶甲醇蒸汽驱动，真空塔塔底产品进入常压塔T3；
(3)常压塔T3塔顶采出精甲醇产品,常压塔再沸器H3由来自中压塔T4塔顶蒸汽驱动，常压塔塔底产品进入中压塔T4；
(4)中压塔T4塔顶采出精甲醇产品,中压塔再沸器H4由来自高压塔T5塔顶蒸汽驱动,中压塔塔底产品进入高压塔T5；
(5)高压塔T5塔顶采出精甲醇产品,侧线采出产品进入回收塔T6；
(6)高压塔T5侧线采出一股主要含甲醇、乙醇和水的产品进入水塔T6；水塔冷凝器C6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，塔底得到合格的净化废水,进入后续的废水处理系统。
利用本发明的设备进行以预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法方法，通过调节预精馏塔T1、真空塔T2、常压塔T3、中压塔T4、高压塔T5的工作压力与温度，分成四组能量等级不同的塔，从而构成四效精馏。
该方案的特点如下：
(1)粗甲醇原料经过原料预热器预热至70-80℃后进入预精馏塔，从预精馏塔塔顶采出的轻组分依次经过冷凝,被冷至40℃。
(2)所述的预精馏塔T1、真空塔T2、常压塔T3、中压塔T4、高压塔T5之间采用四效精馏办法，将预精馏塔T1的塔顶物料蒸汽向真空塔T2塔底的再沸器H2A供热，常压塔T3的塔顶物料蒸汽向真空塔T2塔底的再沸器H2B供热，中压塔T4塔顶的塔顶物料蒸汽向常压塔T3塔底的再沸器H3供热，高压塔T5塔顶物料蒸汽给中压塔T4塔底的再沸器H4供热。
(3)预精馏塔T1与真空塔T2、常压塔T3与真空塔T2、中压塔T4与常压塔T3、高压塔T5与中压塔T4的温度差不小于15℃。
所述预精馏塔T1的塔顶回流比为0.3-0.7，全塔压力130kPa-160kPa；
所述真空塔T2的塔顶回流比为0.5-1.2，全塔压力50kPa-90kPa，塔底设有真空塔第一再沸器H2A和真空塔第二再沸器H2B，真空塔第一再沸器H2A采用预精馏塔T1的塔顶物料蒸汽供热，真空塔第二再沸器H2B采用常压塔T3的塔顶物料蒸汽供热；
所述常压塔T3的塔顶回流比为在1-2，全塔压力维持在常压状态，塔底设有常压塔再沸器H3，采用中压塔T4的塔顶物料蒸汽供热；
所述中压塔T4的塔顶回流比为1.5-3，全塔压力200kPa-300kPa，塔底设有中压塔再沸器H4，采用高压塔T5的塔顶物料蒸汽供热；
所述高压塔T5的塔顶采出精甲醇，回流比为3-5，全塔压力为600kPa-800kPa；
所述水塔T6的塔顶回流比为2-8，全塔压力维持在50kPa-150kPa。
本发明的进一步改进方法是水塔T6不设置再沸器，与高压塔T5下半部分形成完全耦合状态，水塔T6塔顶得到含水量小于1000ppm的混合醇燃料产品，高压塔T5塔底得到合格的净化废水，进入后续的废水处理系统。
本发明所述预精馏塔作为热源的六塔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)充分利用预精馏塔塔顶蒸汽中多余的热负荷,将预精馏塔作为一个热源与真空塔形成双效精馏；(2)在其基础之上，增设真空塔与中压塔,使得预精馏-真空-常压-中压-高压五塔实现四效热集成；(3)四效精馏采用逆向真空-常-中-高压力驱动和预精馏塔作为热源驱动,而不是传统工艺的高-低压驱动；(4)水塔由高压塔塔底出料驱动。
本发明的有益效果体现在：充分利用预精馏塔塔顶蒸汽中多余的热负荷,将预精馏塔作为一个热源与真空塔形成双效精馏，并通过增设真空塔、中压塔，调整甲醇采出分布,使得预精馏-真空-常压-中压-高压塔实现四效精馏热集成,甲醇/蒸汽单耗降至0.6-0.7,与传统流程三塔四塔工艺甲醇/蒸汽单耗相比,能耗几近可以减半，提升总体原料利用率。
附图说明
图1为以预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏分离流程示意图；
图2为以预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏的改进流程示意图；
其中，E1-原料预热器、T1-预精馏塔、T2-真空塔、T3-常压塔、T4-中压塔、T5-高压塔、T6-水塔、C1-预精馏塔塔顶回流罐、H1-预精馏塔再沸器、H2A-真空塔第一再沸器、H2B-真空塔第二再沸器、C2-真空塔冷凝器、H3-常压塔再沸器、C3-常压塔塔顶回流罐、C4-中压塔塔顶回流罐、H4-中压塔再沸器、C5-高压塔塔顶回流罐、H5-高压塔再沸器、C6-水塔冷凝器、H6-水塔再沸器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
如图1所示，预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法，其设备连接方式如下：预精馏塔T1塔底通过管路与真空塔T2中下部相连接；真空塔T2塔底通过管路与常压塔T3中下部相连接；常压塔T3塔底通过管路与中压塔T4中下部相连接；中压塔T4塔底通过管路与高压塔T5中下部相连接；高压塔T5侧线采出通过管路与回收塔T6中下部相连接。
本发明采用四效精馏技术，其工艺流程包括如下步骤：1)粗甲醇原料进入预精馏塔T1，采出不凝气和甲醇油；预精馏塔塔底产品进入真空塔T2；2)真空塔T2塔顶采出精甲醇产品,真空塔冷凝器C2用工艺冷却水进行冷却,真空塔第一再沸器H2A由来自预精馏塔T1塔顶蒸汽驱动,真空塔第二再沸器H2B由来自常压塔T3塔顶甲醇蒸汽驱动，真空塔塔底产品进入常压塔T3；3)常压塔T3塔顶采出精甲醇产品,常压塔再沸器H3由来自中压塔T4塔顶蒸汽驱动，常压塔塔底产品进入中压塔T4；4)中压塔T4塔顶采出精甲醇产品,中压塔再沸器H4由来自高压塔T5塔顶蒸汽驱动,中压塔塔底产品进入高压塔T5；5)高压塔T5塔顶采出精甲醇产品,侧线采出产品进入回收塔T6；6)高压塔T5侧线采出一股主要含甲醇、乙醇和水的产品进入水塔T6；水塔冷凝器C6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，塔底得到合格的净化废水,进入后续的废水处理系统。
所述预精馏塔T1的塔顶回流比为0.3-0.7，全塔压力130kPa-160kPa；所述真空塔T2的塔顶回流比为0.5-1.2，全塔压力50kPa-90kPa，塔底设有真空塔第一再沸器H2A和真空塔第二再沸器H2B，真空塔第一再沸器H2A采用预精馏塔T1的塔顶物料蒸汽供热，真空塔第二再沸器H2B采用常压塔T3的塔顶物料蒸汽供热；所述常压塔T3的塔顶回流比为在1-2，全塔压力维持在常压状态，塔底设有常压塔再沸器H3，采用中压塔T4的塔顶物料蒸汽供热；所述中压塔T4的塔顶回流比为1.5-3，全塔压力200kPa-300kPa，塔底设有中压塔再沸器H4，采用高压塔T5的塔顶物料蒸汽供热；所述高压塔T5的塔顶采出精甲醇，回流比为3-5，全塔压力为600kPa-800kPa；所述水塔T6的塔顶回流比为2-8，全塔压力维持在50kPa-150kPa。
与现有的工业流程相比，本流程方案的单位甲醇的蒸汽消耗为0.6-0.7，该指标低于三塔四塔工艺甲醇/蒸汽单耗(单耗为1.1-1.5)，能耗几近减半，原料利用率显著提高。
实施例2
如图2所示，基于预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法的改进装置，其主要工艺流程与图1中的多效精馏流程基本一致，不同之处在于水塔T6不设置再沸器，与高压塔T5下半部分形成完全耦合状态，水塔T6塔顶得到含水量小于1000ppm的混合醇燃料产品，高压塔T5塔底得到合格的净化废水，进入后续的废水处理系统。
与现有的工业流程相比，本流程方案的单位甲醇的蒸汽消耗为0.5-0.65，该指标低于三塔四塔工艺甲醇/蒸汽单耗(单耗为1.1-1.5)，与我们所提出的实施例1中的预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法的能耗相当，也是如今甲醇节能的一个新选择。
Claims (6)
1.预精馏塔作为热源的六塔逆向四效甲醇精馏方法，所采用的设备包括原料预热器(E1)、预精馏塔(T1)、真空塔(T2)、常压塔(T3)、中压塔(T4)、高压塔(T5)和水塔(T6)六个塔，预精馏塔塔顶回流罐(C1)、预精馏塔再沸器(H1)、真空塔第一再沸器(H2A)、真空塔第二再沸器(H2B)、真空塔冷凝器(C2)、常压塔再沸器(H3)、常压塔塔顶回流罐(C3)、中压塔塔顶回流罐(C4)、中压塔再沸器(H4)、高压塔塔顶回流罐(C5)、高压塔再沸器(H5)、水塔冷凝器(C6)、水塔再沸器(H6)；
预精馏塔(T1)塔底通过管路与真空塔(T2)中下部相连接；真空塔(T2)塔底通过管路与常压塔(T3)中下部相连接；常压塔(T3)塔底通过管路与中压塔(T4)中下部相连接；中压塔(T4)塔底通过管路与高压塔(T5)中下部相连接；高压塔(T5)侧线采出通过管路与回收塔(T6)中下部相连接；
其特征在于，包括如下步骤：
1)粗甲醇原料进入预精馏塔(T1)，塔顶经过冷凝后采出不凝气和甲醇油；预精馏塔塔底产品进入真空塔(T2)；
2)真空塔(T2)塔顶采出精甲醇产品,真空塔冷凝器(C2)用工艺冷却水进行冷却,真空塔第一再沸器(H2A)由来自预精馏塔(T1)塔顶蒸汽驱动,真空塔第二再沸器(H2B)由来自常压塔(T3)塔顶甲醇蒸汽驱动，真空塔塔底产品进入常压塔(T3)；
3)常压塔(T3)塔顶采出精甲醇产品,常压塔再沸器(H3)由来自中压塔(T4)塔顶蒸汽驱动，常压塔塔底产品进入中压塔(T4)；
4)中压塔(T4)塔顶采出精甲醇产品,中压塔再沸器(H4)由来自高压塔(T5)塔顶蒸汽驱动,中压塔塔底产品进入高压塔(T5)；
5)高压塔(T5)塔顶采出精甲醇产品,侧线采出产品进入回收塔(T6)；
6)高压塔(T5)侧线采出一股主要含甲醇、乙醇和水的产品进入水塔(T6)；水塔冷凝器(C6)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，塔底得到合格的净化废水,进入后续的废水处理系统。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中,粗甲醇原料经过原料预热器预热至70-80℃后进入预精馏塔，从预精馏塔(T1)塔顶采出的轻组分经过冷凝,被冷至40℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预精馏塔(T1)、真空塔(T2)、常压塔(T3)、中压塔(T4)、高压塔(T5)之间采用四效精馏办法，以预精馏塔(T1)作为热源将预精馏塔(T1)的塔顶物料蒸汽向真空塔(T2)塔底的再沸器(H2A)供热，常压塔(T3)的塔顶物料蒸汽向真空塔(T2)塔底的再沸器(H2B)供热，中压塔(T4)塔顶的塔顶物料蒸汽向常压塔(T3)塔底的再沸器(H3)供热，高压塔(T5)塔顶物料蒸汽给中压塔(T4)塔底的再沸器(H4)供热。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，预精馏塔(T1)与真空塔(T2)、常压塔(T3)与真空塔(T2)、中压塔(T4)与常压塔(T3)、高压塔(T5)与中压塔(T4)的温度差不小于15℃。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预精馏塔(T1)的塔顶回流比为0.3-0.7，全塔压力130kPa-160kPa；所述真空塔(T2)的塔顶回流比为0.5-1.2，全塔压力50kPa-90kPa，塔底设有真空塔第一再沸器(H2A)和真空塔第二再沸器(H2B)，真空塔第一再沸器(H2A)采用预精馏塔(T1)的塔顶物料蒸汽供热，真空塔第二再沸器(H2B)采用常压塔(T3)的塔顶物料蒸汽供热；所述常压塔(T3)的塔顶回流比为1-2，全塔压力维持在常压状态，塔底设有常压塔再沸器(H3)，采用中压塔(T4)的塔顶物料蒸汽供热；所述中压塔(T4)的塔顶回流比为1.5-3，全塔压力为200-300kpa，塔底设有中压塔再沸器(H4)，采用高压塔(T5)的塔顶物料蒸汽供热；所述高压塔(T5)的塔顶采出精甲醇，回流比为3-5，全塔压力为600kPa-800kPa；所述水塔(T6)的塔顶回流比为2-8，全塔压力维持在50kPa-150kPa。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水塔(T6)不设置再沸器，与高压塔(T5)下半部分形成完全耦合状态，水塔(T6)塔顶得到含水量小于1000ppm的混合醇燃料产品，高压塔(T5)塔底得到合格的净化废水，进入后续的废水处理系统。
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