CN116041150A - 一种双塔低碳混合醇的精准分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能源转化利用技术领域,特别涉及一种双塔低碳混合醇的精准分离方法。分离方法,包括以下步骤:(1)将含水量为60%‑65%的低碳混合醇‑水混合物经预热后泵入除水塔的塔底,从该除水塔的塔顶得到混合蒸汽;将该混合蒸汽经冷凝、回流,得到低碳醇混合溶液;(2)将步骤(1)得到的低碳醇混合溶液经预热后泵入脱甲醇塔的塔中,从该脱甲醇塔的塔顶得到精馏蒸汽。本发明提供的双塔低碳混合醇的精准分离方法,可以精准调控塔内气液平衡,实现目标组分的可控分离,使得最终分离出来的甲醇和低碳混合醇(C2+醇)的纯度分别达到98%以上和95%以上。
Description
技术领域
本发明涉及能源转化利用技术领域,特别涉及一种双塔低碳混合醇的精准分离方法。
背景技术
化石能源日渐枯竭与环境污染问题是我们面临的两大难题,寻找清洁可持续能源迫在眉睫。生物质等可再生能源为资源通过气化、重整、水蒸气变换等脱焦调变过程得到合成气,再经直接液化技术得到的低碳混合醇是一项非常有前景的生物炼制技术。低碳醇具备良好的汽油相容性及较高的辛烷值,是一种高品质的汽油添加剂,可缓解甲基叔丁基醚对环境和人体的危害。
生物质基合成气制备的低碳混合醇是一种优良的液体燃料,应用范围广泛,作为一种化石燃料替代能源有很大的研究和应用前景。其核心技术是高效催化剂的研发和低能耗绿色精准分离技术的发展。但由于低碳醇合成反应过程中的基元反应多,产物中不可避免会产生大量的水分,而乙醇和水之间存在强烈的氢键和分子间作用力,使得水和乙醇之间会形成二元最低共沸物,特别是含有其他种类的高碳链的醇时,产物的分离变得更加复杂,难以满足工业级别的要求指标。
在现有技术中,合成气制备的混合醇产物除了要考虑除水后,还有将近一半的甲醇,含有甲醇的混合醇体系不能直接作为燃料,主要原因是甲醇与汽油的混溶性较差,相分离严重;甲醇对金属、合成塑料、橡胶等材料有腐蚀性;甲醇与现行的车用燃料系统不相匹配。
如何实现甲醇与C2+醇的精准分离是低碳混合醇实现高效利用的技术瓶颈。为了实现混合醇与水的分离及混合醇中甲醇的纯化分离,急需开发一种中试级别的低碳混合醇精准分离技术,以真正实现工业化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足,提供一种双塔低碳混合醇的精准分离方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种双塔低碳混合醇的精准分离方法,包括以下步骤:
(1)将含水量为60%-65%的低碳混合醇-水混合物经预热后泵入除水塔的塔底,从该除水塔的塔顶得到混合蒸汽;
将该混合蒸汽经冷凝、回流,得到低碳醇混合溶液;该除水塔中,塔底温度为77-85℃,塔中温度较塔底温度低1至15℃,塔顶温度较塔底温度低13至21℃,且该除水塔的塔底温度、塔中温度以及塔顶温度依次递减,精馏时间为12h至24h,回流比为1:1;
(2)将步骤(1)得到的低碳醇混合溶液经预热后泵入脱甲醇塔的塔中,从该脱甲醇塔的塔顶得到精馏蒸汽;
将该精馏蒸汽经冷凝、回流,得到甲醇、以及从脱甲醇塔的塔底得到低碳醇;该脱甲醇塔中,塔底温度为76-91℃,塔中温度较塔底温度低1-22℃,塔顶温度较塔底温度低8-23℃,且该脱甲醇塔的塔底温度、塔中温度以及塔顶温度依次递减,精馏时间为12h至24h,回流比为1:1。
在一更佳的实施例中,所述步骤(1)中的预热温度为110-170℃;所述步骤(2)中的预热温度为130-180℃。
在一更佳的实施例中,所述除水塔的塔釜夹套温度为120-180℃;所述脱甲醇塔的塔釜夹套温度为150-170℃。
在一更佳的实施例中,步骤(1)中得到的所述低碳醇混合溶液的含水量在2.5%以下。
在一更佳的实施例中,步骤(2)中得到的所述甲醇的纯度大于98%。
在一更佳的实施例中,步骤(2)中,从所述脱甲醇塔的塔底得到的低碳醇纯度大于95%。
在一更佳的实施例中,步骤(1)中回流泵功率为25%-85%;步骤(2)中回流泵功率为25%-85%。
在一更佳的实施例中,所述除水塔的塔底温度为78-83℃,塔中温度较塔底温度低4-11℃,塔顶温度较塔底温度低10-18℃。
在一更佳的实施例中,所述脱甲醇塔的塔底温度为87-90℃,塔中温度较塔底温度低12-18℃,塔顶温度较塔底温度低20-24℃。
在一更佳的实施例中,步骤(1)中得到的所述低碳醇混合溶液的含水量在2%以下。
在一更佳的实施例中,所述
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1、通过两个精馏塔分级分离的设计,对低碳混合醇-水体系实现了先除水再脱甲醇的目的,实现了低碳醇的精准分离。
2、目标产物低碳醇(C2+醇)的纯度高达95%,脱甲醇塔得到纯度>98%的甲醇,除水塔分离得到的高温废水可用于北方取暖,实现了全组分的高值利用。
3、本发明工艺流程简单可控,使用了两套一样的精馏塔,无需渗透气化膜装置及萃取剂等,可达到精准分离低碳醇的目的。
4、设计的三段式精准控温精馏塔,可精细调节塔内气液平衡,预热炉及回流罐可以通过调节初始液及回流比来优化分离产品组分。
5、年产工业级双塔低碳混合醇精准分离技术可以真正实现合成气制备低碳醇向产业化迈进。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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;在下面描述中附图所述的位置关系,若无特别指明,皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1为本发明一实施例提供的除水塔的结构示意图;
图2为本发明一实施例提供的脱甲醇塔的结构示意图。
附图标记:
10、除水塔I;11、预热炉I;12、除水塔底部进料口;13、除水塔顶部出料口;14、列管式冷凝罐I;15、回流罐I;16、接收罐I;
20、脱甲醇塔II;21、进料罐II;22、预热炉II;23、脱甲醇塔顶部进料口;24列管式冷凝罐II;25、回流罐II;26、接收罐II。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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;下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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,本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义,不能理解为对本发明的限制;应进一步理解,本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义,并且不应以理想化或过于正式的意义来理解,除本发明中明确如此定义之外。
尽管列出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值,但具体实施例中列出的数值记录得尽可能准确。但是,任何一个数值本来就具有一定的误差。该误差是其相应的测量方法中得出的标准偏差的必然结果。
此外,应当理解,本文所述的任何数值范围旨在包括归入其中的所有子范围。例如,“1至10”的范围旨在包括介于(并包括)所述最小值1和所述最大值10之间的所有子范围,即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
低碳醇一般是指两个到六个碳原子的醇类(C2-C6醇)。低碳醇混合物可以通过各种工艺合成,例如糖类发酵或石油基烯烃水合等工艺制备低碳醇,从生物质基合成气制备低碳醇有很好的应用前景。所述低碳醇混合物含有水、甲醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇等,其中水的含量一般在30重量%-80重量%,低碳醇的含量一般在20重量%-70重量%,而甲醇和乙醇二者之和一般占低碳醇总量的70重量%以上;然而,含有甲醇的混合醇体系不能直接作为燃料,主要原因是甲醇与汽油的混溶性差,相分离严重;且甲醇对金属、合成塑料、橡胶等材料有腐蚀性;甲醇与现行的车用燃料系统不相匹配。
本发明一实施方式提供一种双塔低碳混合醇的精准分离方法,包括以下步骤:
(1)将含水量为60%-65%的低碳混合醇-水混合物经预热后泵入除水塔的塔底,从该除水塔的塔顶得到混合蒸汽;
将该混合蒸汽经冷凝、回流,得到含水量在2.5%以下的低碳醇混合溶液;该除水塔中,塔底温度为77-85℃,塔中温度较塔底温度低1至15℃,塔顶温度较塔底温度低13至21℃,且该除水塔的塔底温度、塔中温度以及塔顶温度依次递减,精馏时间为12h至24h,回流比为1:1,回流泵功率为25%-85%,所述预热温度为110-170℃,所述除水塔的塔釜夹套温度为120-180℃;在一些优选实施例中,所述除水塔的塔底温度为78-83℃,塔中温度较塔底温度低4-11℃,塔顶温度较塔底温度低10-18℃;
在采用三段式控温的基础上,对其相邻温度段的温差做进一步控制,可以更为精准调控精馏塔内的气液组分,从而达到高效分离,由此,除水塔可以使低碳混合醇-水混合物中的绝大部分的废水除掉,即经过除水塔后可将含水量为60%-65%的低碳混合醇-水混合物的含水量降低到2.5%以下,而由除水塔的塔底收集到的废液则可以用于北方供暖等。在本发明中,并没有采用渗透气化膜除水,可以极大程度的降低分离成本。由此,本发明特别设计的三段式精准控温的除水塔,经列管式冷凝罐I中将精馏的低沸点的甲醇和乙醇冷凝下来到回流罐,再通过优化回流比和回流泵I的功率,将少量随甲醇乙醇带出来的水回流到除水塔顶部,不断进行精馏,从而达到深度除水的目的,且在一些优选实施例中,步骤(1)中得到的所述低碳醇混合溶液的含水量可以达到仅在2%以下。
(2)将步骤(1)得到的低碳醇混合溶液经预热后泵入脱甲醇塔的塔中,从该脱甲醇塔的塔顶得到精馏蒸汽;
将该精馏蒸汽经冷凝、回流,得到甲醇、以及从脱甲醇塔的塔底得到低碳醇;该脱甲醇塔中,塔底温度为76-91℃,塔中温度较塔底温度低1-22℃,塔顶温度较塔底温度低8-23℃,且该脱甲醇塔的塔底温度、塔中温度以及塔顶温度依次递减,精馏时间为12h至24h,回流比为1:1,回流泵功率为25%-85%,所述预热温度为130-180℃,所述脱甲醇塔的塔釜夹套温度为150-170℃;在一些优选实施例中,所述脱甲醇塔的塔底温度为87-90℃,塔中温度较塔底温度低12-18℃,塔顶温度较塔底温度低20-24℃。
在采用三段式精准控温的基础上,对其相邻温度段的温差做进一步控制,可以更为精准的调控脱甲醇塔内的气液组分,从而达到甲醇高效分离的目的,脱甲醇塔顶部精馏出来的蒸汽在列管式冷凝罐II中将沸点更低的甲醇冷凝至回流罐,再通过优化回流比和回流泵II的功率,将少量随甲醇带出的乙醇等低碳醇回流至脱甲醇塔的顶部,反复不断精馏,从而不断纯化乙醇等低碳醇。经脱甲醇塔处理后收集得到甲醇的纯度在98%以上,除水塔处理后收集得到的碳原子数在2及以上的低碳醇的纯度在95%以上;
该除水塔以及脱甲醇塔均为西塔环为填料的填料塔。
应说明的是,本文所述的“塔顶”即指“塔的顶部”或者“塔的上部”、“塔中”即指“塔的中部”、“塔底”即指“塔的底部”或者“塔的下部”;
具体来说,在本发明中,其整个精馏过程中是沸点不同组分的热交换过程,高沸点的组分将热量传递给低沸点的组分,高沸点的组分失去热量而冷凝,低沸点的组分得到热量气化。而在除水塔、脱甲醇塔中均采用三段式精准控温可以使得精馏塔的底部高沸点组分蒸发的生成,而在塔顶部高沸点的组分更利于冷凝得到液体掉入塔釜,从而更加易于未到沸程的组分的分离。
本发明提供的一种双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特别适用于以煤炭、生物质、天然气、页岩气等来源的合成气制备低碳混合醇。
为此,请参考图1,基于本发明提供的方法,提供一种采用该方法所使用的双塔低碳混合醇精准分离系统,包括:
一低碳混合醇供应装置(图中未示出),其具有低碳混合醇-水混合物的出料口;
一除水塔I10,请参照图1所示,其具有与低碳混合醇-水混合物出料口相连的除水塔进料罐I(图中未示出)、预热炉I11、除水塔底部进料口12、除水塔顶部出料口13、列管式冷凝罐I14、回流罐I15、接收罐I16,通过隔膜真空泵(图中未示出)相互连接;该除水塔10底部出料口用于排除废液,其可以通过外接管道将仍高温废液,例如废水排出用于供暖等;
一脱甲醇塔II 20,请同时参照图1和图2所示,其脱甲醇塔进料罐II 21(除水塔I10的接收罐I16)与预热炉II 22、脱甲醇塔顶部进料口23、列管式冷凝罐II 24、回流罐II25、接收罐II 26,通过隔膜真空泵(图中未示出)相互连接;在该脱甲醇塔II 20的底部得到纯度>95%的低碳醇。
上述公开的实施例中,可能重复使用相同的标记。这些重复是为了简化与清晰目的,并非用以限定所讨论的不同结构之间有特定的关系。
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
本实施例的双塔低碳混合醇的精准分离方法的详细操作如下:
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水74.88kg、甲醇23.88kg、乙醇16.00kg、正丙醇6.00kg、正丁醇1.80kg、正戊醇0.68kg、正己醇0.28kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度140℃,除水塔I夹套温度150℃,该除水塔I的塔底温度为80℃、塔中温度为74℃、塔顶温度为66℃,精馏时间为18h,通过上中下三段式精准控温,精细调节除水塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的废水除掉,再通过回流达到深度除水,回流比1:1,回流泵功率50%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表1。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度170℃,脱甲醇塔II夹套温度160℃,该脱甲醇塔II的塔底温度90℃,塔中温度75℃,塔顶温度66℃,精馏时间为20h,通过上中下三段式精准控温,精细调节脱甲醇塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的甲醇除掉,再通过回流达到深度除甲醇,回流比1:1,回流泵功率70%,脱甲醇塔II接收罐得到高纯度的甲醇,釜底得到高纯度的C2+醇,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表1。
实施例2
本实施例的双塔低碳混合醇的精准分离方法的详细操作如下:
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水75.73kg、甲醇22.94kg、乙醇16.14kg、正丙醇6.11kg、正丁醇1.82kg、正戊醇0.72kg、正己醇0.29kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度145℃,除水塔I夹套温度153℃,该除水塔I的塔底温度为82℃、塔中温度为72℃、塔顶温度为65℃,精馏时间为20h,通过上中下三段式精准控温,精细调节除水塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的废水除掉,再通过回流达到深度除水,回流比1:1,回流泵功率60%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表1。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度175℃,脱甲醇塔II夹套温度158℃,该脱甲醇塔II的塔底温度88℃,塔中温度73℃,塔顶温度67℃,精馏时间为21h,通过上中下三段式精准控温,精细调节脱甲醇塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的甲醇除掉,再通过回流达到深度除甲醇,回流比1:1,回流泵功率60%,脱甲醇塔II接收罐得到高纯度的甲醇,釜底得到高纯度的C2+醇,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表1。
实施例3
本实施例的双塔低碳混合醇的精准分离方法的详细操作如下:
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水74.23kg、甲醇22.94kg、乙醇15.79kg、正丙醇5.83kg、正丁醇1.75kg、正戊醇0.64kg、正己醇0.26kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度135℃,除水塔I夹套温度140℃,该除水塔I的塔底温度为78℃、塔中温度为75℃、塔顶温度为68℃,精馏时间为19h,通过上中下三段式精准控温,精细调节除水塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的废水除掉,再通过回流达到深度除水,回流比1:1,回流泵功率70%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表1。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度177℃,脱甲醇塔II夹套温度168℃,该脱甲醇塔II的塔底温度88℃,塔中温度72℃,塔顶温度67℃,精馏时间为18h,通过上中下三段式精准控温,精细调节脱甲醇塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的甲醇除掉,再通过回流达到深度除甲醇,回流比1:1,回流泵功率60%,脱甲醇塔II接收罐得到高纯度的甲醇,釜底得到高纯度的C2+醇,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表1。
实施例4
本实施例的双塔低碳混合醇的精准分离方法的详细操作如下:
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水75.03kg、甲醇22.98kg、乙醇16.04kg、正丙醇6.08kg、正丁醇1.79kg、正戊醇0.69kg、正己醇0.33kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度138℃,除水塔I夹套温度145℃,该除水塔I的塔底温度为82℃、塔中温度为72℃、塔顶温度为65℃,精馏时间为23h,通过上中下三段式精准控温,精细调节除水塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的废水除掉,再通过回流达到深度除水,回流比1:1,回流泵功率55%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表1。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度160℃,脱甲醇塔II夹套温度155℃,该脱甲醇塔II的塔底温度87℃,塔中温度72℃,塔顶温度67℃,精馏时间为21h,通过上中下三段式精准控温,精细调节脱甲醇塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的甲醇除掉,再通过回流达到深度除甲醇,回流比1:1,回流泵功率65%,脱甲醇塔II接收罐得到高纯度的甲醇,釜底得到高纯度的C2+醇,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表1。
实施例5
本实施例的双塔低碳混合醇的精准分离方法的详细操作如下:
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水75.26kg、甲醇24.28kg、乙醇16.27kg、正丙醇6.16kg、正丁醇1.87kg、正戊醇0.72kg、正己醇0.31kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度138℃,除水塔I夹套温度142℃,该除水塔I的塔底温度为83℃、塔中温度为75℃、塔顶温度为68℃,精馏时间为16h,通过上中下三段式精准控温,精细调节除水塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的废水除掉,再通过回流达到深度除水,回流比1:1,回流泵功率45%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表1。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度165℃,脱甲醇塔II夹套温度159℃,该脱甲醇塔II的塔底温度89℃,塔中温度72℃,塔顶温度67℃,精馏时间为23h,通过上中下三段式精准控温,精细调节脱甲醇塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的甲醇除掉,再通过回流达到深度除甲醇,回流比1:1,回流泵功率58%,脱甲醇塔II接收罐得到高纯度的甲醇,釜底得到高纯度的C2+醇,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表1。
需要说明的是,上述实施例中的具体参数或一些常用试剂,例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇等,为本发明构思下的具体实施例或优选实施例,而非对其限制;本领域技术人员在本发明构思及保护范围内,可以进行适应性调整。此外,若无特殊说明,所采用的上述原料也可以为本领域常规市售产品、或者由本领域常规方法制备得到。
表1实施例1-5中各段精馏产品分析
从上述实施例1-5中各段精馏产品分析可以得到以下结论:
1)低碳混合醇-水混合溶液经过除水塔I后其含水量由开始的含量超过60%下降到含量<2.5%;
2)从脱甲醇塔II的接收罐收集到的甲醇的纯度>98%,脱甲醇塔II收集得到的C2+醇的纯度>95%。
本发明还提供如下对比例对本发明的技术方案的实施例进行进一步的对比和说明。
对比例1
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水74.88kg、甲醇23.88kg、乙醇16.00kg、正丙醇6.00kg、正丁醇1.80kg、正戊醇0.68kg、正己醇0.28kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度140℃,除水塔I夹套温度150℃,该除水塔I的塔底温度为80℃、塔中温度为74℃、塔顶温度为66℃,精馏时间为18h,通过上中下三段式精准控温,精细调节除水塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的废水除掉,再通过回流达到深度除水,回流比1:1,回流泵功率50%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表2。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度170℃,脱甲醇塔II夹套温度160℃,该脱甲醇塔II的塔内的温度设置为75℃,精馏时间为20h,回流比1:1,回流泵功率70%,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表2。
对比例2
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水74.88kg、甲醇23.88kg、乙醇16.00kg、正丙醇6.00kg、正丁醇1.80kg、正戊醇0.68kg、正己醇0.28kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度140℃,除水塔I夹套温度150℃,该除水塔I的温度调节为74℃,精馏时间为18h,回流比1:1,回流泵功率50%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表2。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度170℃,脱甲醇塔II夹套温度160℃,该脱甲醇塔II的塔底温度90℃,塔中温度75℃,塔顶温度66℃,精馏时间为20h,通过上中下三段式精准控温,精细调节脱甲醇塔中的气液组分,将混合液中的绝大部分的甲醇除掉,再通过回流达到深度除甲醇,回流比1:1,回流泵功率70%,脱甲醇塔II接收罐得到高纯度的甲醇,釜底得到高纯度的C2+醇,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表2。
对比例3
①合成气制备的低碳混合醇-水混合液进行安捷伦液相色谱分析,得到各组分的含量,按照上述比例配置低碳混合醇-水混合物,其中水74.88kg、甲醇23.88kg、乙醇16.00kg、正丙醇6.00kg、正丁醇1.80kg、正戊醇0.68kg、正己醇0.28kg。
②将上述低碳混合醇-水混合物置于进料罐I,经过预热炉I泵入除水塔I的下部塔节,预热炉I的温度140℃,除水塔I夹套温度150℃,该除水塔I的温度调节为74℃,精馏时间为18h,回流比1:1,回流泵功率50%,除水塔I的接收罐得到液体组分进行安捷伦液相色谱分析见表2。
③将除水塔I的接收罐(脱甲醇塔II的进料罐)经过预热炉II泵入脱甲醇塔II的中部塔节,预热炉II的温度170℃,脱甲醇塔II夹套温度160℃,该脱甲醇塔II的塔内的温度设置为75℃,精馏时间为20h,回流比1:1,回流泵功率70%,其组分通过安捷伦液相色谱进行分析见表2。
表2对比例1-3中各段精馏产品分析
通过上述对比例可以看出,在对比例1中,脱甲醇塔II采用固定温度设置,由此最终获得的甲醇浓度明显降低;在对比例2中,除水塔I采用一段温度设置,由此导致除水塔顶部含水量变高,使得最终获得的C2+醇的纯度明显降低;而在对比例3中,除水塔I和脱甲醇塔II均只采用了一段温度设置,首先除水塔I的除水效果差,使得甲醇的纯度和C2+醇的纯度都明显降低。
值得注意的是,在对比例1中,脱甲醇塔II接收罐得到的甲醇的纯度较实施例都低,主要是因为单一控温使得部分C2+醇被精馏到甲醇产物体系中,从而导致其纯度降低,而C2+醇的纯度变化不明显,但是由于部分被精馏至甲醇产物体系中,导致其总的收集量减少;在对比例2中,由于水和乙醇容易形成共沸物而难以分开,导致C2+醇的纯度明显降低,而甲醇的沸点与水的沸点相差很大,因而对甲醇的影响很小;而在对比例3中,甲醇和C2+醇的纯度都明显降低,是因为除水塔I和脱甲醇塔II都为一段控温的设计,除水效果差且甲醇分离困难,可见双塔的三段式控温对于获得高纯度的甲醇和C2+醇至关重要。
另外,本领域技术人员应当理解,尽管现有技术中存在许多问题,但是,本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进,而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解,对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如除水塔、脱甲醇塔、列管式冷凝罐、回流罐、接收罐、进料罐、预热炉、低碳醇等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的;本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
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)
1.一种双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将含水量为60%-65%的低碳混合醇-水混合物经预热后泵入除水塔的塔底,从该除水塔的塔顶得到混合蒸汽;
将该混合蒸汽经冷凝、回流,得到低碳醇混合溶液;该除水塔中,塔底温度为77-85℃,塔中温度较塔底温度低1至15℃,塔顶温度较塔底温度低13至21℃,且该除水塔的塔底温度、塔中温度以及塔顶温度依次递减,精馏时间为12h至24h,回流比为1:1;
(2)将步骤(1)得到的低碳醇混合溶液经预热后泵入脱甲醇塔的塔中,从该脱甲醇塔的塔顶得到精馏蒸汽;
将该精馏蒸汽经冷凝、回流,得到甲醇、以及从脱甲醇塔的塔底得到低碳醇;该脱甲醇塔中,塔底温度为76-91℃,塔中温度较塔底温度低1-22℃,塔顶温度较塔底温度低8-23℃,且该脱甲醇塔的塔底温度、塔中温度以及塔顶温度依次递减,精馏时间为12h至24h,回流比为1:1。
2.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:所述步骤(1)中的预热温度为110-170℃;所述步骤(2)中的预热温度为130-180℃。
3.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:所述除水塔的塔釜夹套温度为120-180℃;所述脱甲醇塔的塔釜夹套温度为150-170℃。
4.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:步骤(1)中得到的所述低碳醇混合溶液的含水量在2.5%以下。
5.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:步骤(2)中得到的所述甲醇的纯度大于98%。
6.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:步骤(2)中,从所述脱甲醇塔的塔底得到的低碳醇纯度大于95%。
7.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:步骤(1)中回流泵功率为25%-85%;步骤(2)中回流泵功率为25%-85%。
8.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:所述除水塔的塔底温度为78-83℃,塔中温度较塔底温度低4-11℃,塔顶温度较塔底温度低10-18℃。
9.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:所述脱甲醇塔的塔底温度为87-90℃,塔中温度较塔底温度低12-18℃,塔顶温度较塔底温度低20-24℃。
10.根据权利要求1所述的双塔低碳混合醇的精准分离方法,其特征在于:步骤(1)中得到的所述低碳醇混合溶液的含水量在2%以下。
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