CN1317248C - 甲醇双效精馏节能设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是甲醇双效精馏节能设备及方法。是由粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝再沸器和甲醇回收塔组成,其中预蒸馏塔和加压塔的再沸器的蒸汽冷凝水管均与预后甲醇加热器连接;预后甲醇加热器的出水管与粗甲醇预热器相连接;常压塔冷凝再沸器与预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器连接;预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器与加压塔回流罐连接;加压塔回流罐与回流泵连接。根据该发明对现有甲醇双效精馏设备进行改造时,不需添加任何设备,只要将原有部分设备的连接方式加一改动即可。但是正是由于这些设备的重新组合,达到了以前甲醇精馏所没有的效果,解决了长期以来本技术领域人员一直没有解决的问题。

Description

甲醇双效精馏节能设备及方法
技术领域
本发明涉及化工产品纯化技术领域,特别涉及的是甲醇双效精馏节能设备及方法。
背景技术
甲醇是一种非常重要的基本化工原料,又是一种很有发展前途的洁净能源和动力燃料,在当前全球化工产品市场上起着举足轻重的作用。近年来,由于甲醇的发展和世界能源结构的变化,以甲醇为原料的新产品不断开发,世界对甲醇的生产量和需求量逐年递加。
精馏是甲醇生产中的一个非常重要的化工单元操作,并且直接关系到产品的质量、环境保护、能耗和生产成本等问题,其中精馏工序的能耗占到总能耗的10~20%,所以精馏过程中的节能降耗越来越引起人们的重视。
我国现有甲醇装置中的精馏单元大体分为单效(双塔)、双效(三塔或三加一塔)精馏流程。后者利用加压塔顶甲醇蒸汽的冷凝热作为常压塔再沸器的热源,既节约蒸汽,又节约冷却水,而且产品质量提高。但仍存在很多不足之处:首先加压塔顶甲醇蒸汽提供的冷凝热大于常压塔再沸器所需热量,而为达到一定的产品质量,必须增大回流比,即增大了常压塔的负荷,造成了热能和设备的浪费;其次,从常压塔再沸器出来的一般为接近泡点温度的甲醇气液混合物,经过加压塔回流泵时易发生气蚀现象,严重时甚至导致回流泵不能正常操作;另外,由于加压塔接近泡点回流,不利于加压塔顶甲醇和乙醇的分离,从而使产品中乙醇含量较高,影响产品纯度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点,提供一种设计合理、产品纯度高、质量好、生产过程和产品质量易于控制的甲醇双效精馏节能设备及方法。
本发明的甲醇双效精馏节能主要设备与普通的双效精馏设备相同,具体包括:粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝再沸器和甲醇回收塔等。
但其中部分设备的连接方式是本发明的独到之处,具体技术方案如下:本发明是由粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝再沸器和甲醇回收塔组成,其中预蒸馏塔和加压塔的再沸器的蒸汽冷凝水管均与预后甲醇加热器连接;预后甲醇加热器的出水管与粗甲醇预热器相连接;常压塔冷凝再沸器与预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器连接;预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器与加压塔回流罐连接;加压塔回流罐与回流泵连接。
利用本发明的连接设备,使用的甲醇双效精馏节能方法是:1)预后甲醇在进入加压塔之前,先分别与预蒸馏塔和加压塔再沸器的蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器(12)中换热,被加热至接近泡点温度后再进入加压塔;2)加压塔顶的全部或部分甲醇蒸汽送入常压塔冷凝再沸器(8-1)作为其热源,再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔冷凝再沸器(8-2)或粗甲醇预热器(11)提供部分热量;3)预后甲醇在进入加压塔之前,先分别与预蒸馏塔和加压塔再沸器的蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器(12)中换热,被加热至接近泡点温度后再进入加压塔;4)经预后甲醇加热器中换热后的蒸汽冷凝水再向粗甲醇提供部分预热能量。
下面详细解释本发明的内容:1.预蒸馏塔和加压塔的再沸器的蒸汽冷凝水管均与预后甲醇加热器连接。
由于预后甲醇(预精馏塔塔底产品)的温度低于加压精馏塔进料位置温度50~60℃,如按此温度进料,则加压塔提馏段气液负荷将大幅度增加,从而使该段成为全塔的瓶颈。所以预后甲醇在进入加压精馏塔之前分别与装置内各塔再沸器的蒸汽冷凝水换热,被加热至接近泡点温度进入加压精馏塔,使该塔的提馏段和精馏段负荷接近。
2.预后甲醇加热器的出水管与粗甲醇预热器相连接。
经预后甲醇加热器中换热后的蒸汽冷凝水足以提供预热粗甲醇的能量,这样既提高了工艺效率,又充分利用了能量。
3.常压塔冷凝再沸器与预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器连接。
加压塔顶的甲醇蒸汽送入常压塔再沸冷凝器作为其热源,再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器提供部分热量,可以替代部分蒸汽,节省能量。
4.预蒸馏塔冷凝再沸器或粗甲醇预热器与加压塔回流罐、回流泵连接。
加压塔顶的甲醇蒸汽经两级冷凝即常压塔和与精馏塔的冷凝再沸器,进入加压塔回流罐,部分经回流泵作为加压塔的回流液。不仅使加压塔回流方式为过冷回流,有利于塔顶甲醇和乙醇的分离,从而提高甲醇产品的质量;而且可以有效避免加压塔回流泵(9-2)的气蚀现象。
这样加热蒸汽的用量明显下降,整个装置的能耗较现有流程能降低10~20%。另外,加压塔顶甲醇蒸汽与预精馏塔和常压塔的冷凝再沸器换热,形成两级冷凝,使加压塔的回流液体温度在降至泡点以下,形成过冷回流,有效提高加压塔精甲醇的产品纯度,并降低加压塔回流泵产生汽蚀的可能性。本发明的甲醇双效精馏节能方法,既做到能量综合利用,达到节能目的,又提高产品质量和设备使用效率。
本发明的甲醇双效精馏节能主要设备与普通的双效精馏设备相同,所以根据该发明对现有甲醇双效精馏设备进行改造时,不需添加任何设备,只要将原有部分设备的连接方式加一改动即可。但是正是由于这些设备的重新组合,达到了以前甲醇精馏所没有的效果,解决了长期以来本技术领域人员一直没有解决的问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图:其中:1-预蒸馏塔,2-加压塔,3-常压塔,4-回流塔,5-1、5-2、5-3回流罐,6-1、6-2、6-3、6-4冷凝器,7-1、7-2再沸器,8-1、8-2冷凝再沸器9-1、9-2、9-3回流泵,10-冷却器,11-预热器,12-预后甲醇加热器。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的设备和方法作进一步说明,具体流程如如图1所示:1.粗甲醇经原料预热器(11)与各塔再沸器蒸汽冷凝水换热后,进入预精馏塔(1)中上部。预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器(6-2)中部分冷凝,该冷凝器温度控制在60-70℃。一级冷凝器不凝气体进入二级冷凝器(6-1)被冷却到38-40℃,二级冷凝器不凝气送作燃料,凝液经一级冷凝器回流罐(5-1),由回流泵(9-1)打回至预精馏塔顶。在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝回流罐内加入工艺萃取水,可以不定期地从二级冷凝器回流罐的采出口处采出初馏分。工艺萃取水的加入量是粗甲醇进料量的5%~20%或按照指定的回流液密度或预后甲醇密度定量控制。塔顶总回流量为粗甲醇进料量的50%~70%。在该塔的中下部设NaOH水溶液加入口,平衡预后甲醇的PH值,一般将PH值控制在7~9。加热蒸汽通过预蒸馏塔和加压塔的再沸器(7-1)和再沸器(7-2)分别为其提供热量。
2.预后甲醇在进入加压塔(2)之前,先分别与预蒸馏塔和加压塔再沸器的蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器(12)中换热(换后的蒸汽冷凝水再去预热粗甲醇),被加热至接近泡点温度后进入加压塔。加压塔顶的全部或部分(可针对不同的原料组成,该流程可以对加压塔向常压塔供热的甲醇蒸汽流量进行调整)甲醇蒸汽送入常压塔再沸冷凝器(8-1)作为其热源,再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔冷凝再沸器(8-2)或粗甲醇预热器提供部分热量。冷凝液经回流罐(5-2),部分经回流泵(9-2)作为加压塔的回流液,部分经冷却器(10)冷却后作为精甲醇产品采出。
3.加压塔顶不凝气一般采用平衡管引入常压塔或预精馏塔冷凝器,塔底液进入常压塔(3)。常压塔顶蒸汽经冷凝器(6-3)冷凝,凝液经冷凝器回流罐(5-3),部分作为回流液由回流泵(9-3)送回塔顶,其余部分作为精甲醇产品。该塔下部设有侧线,采出杂甲醇,以降低常压塔下部高沸点物的富集浓度,改善甲醇产品的质量。采出量一般控制在进料量的1%左右。
4.常压塔底废液中维持一定的甲醇含量直接进入甲醇回收塔(4)。甲醇回收塔塔顶产物经冷凝器(6-4)冷凝后,部分返回常压塔,另外部分由回流泵(9-4)送往回收塔顶,塔底产物主要是水,含有微量的甲醇和高沸点杂质,送去生化处理。
本发明提出的甲醇双效精馏节能设备及方法,已通过较佳实施例子进行了描述,相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和制备方法进行改动或适当变更与组合,来实现本发明技术。特别需要指出的是,所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (6)

1.一种甲醇双效精馏节能设备,包括粗甲醇预热器、预精馏塔、预后甲醇加热器、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝再沸器和甲醇回收塔,其特征是:预蒸馏塔和加压塔的再沸器的蒸汽冷凝水管均与预后甲醇加热器连接;预后甲醇加热器的出水管与粗甲醇预热器相连接;常压塔冷凝再沸器与预蒸馏塔冷凝再沸器连接;预蒸馏塔冷凝再沸器与加压塔回流罐连接;加压塔回流罐与回流泵连接。
2.一种权利要求1所述的甲醇双效精馏节能设备的使用方法,其特征是:1)预后甲醇在进入加压塔之前,先分别与预蒸馏塔和加压塔再沸器的蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器(12)中换热,被加热至接近泡点温度后再进入加压塔;2)加压塔顶的全部或部分甲醇蒸汽送入常压塔冷凝再沸器(8-1)作为其热源,再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔冷凝再沸器(8-2)提供部分热量;3)经预后甲醇加热器中换热后的蒸汽冷凝水再向粗甲醇提供部分预热能量。
3.如权利要求2所述的一种甲醇双效精馏节能设备的使用方法,其特征是所述的预精馏塔,预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器(6-2)温度控制在60-70℃,一级冷凝器不凝气体进入二级冷凝器(6-1)被冷却到38-40℃,在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝回流罐内加入工艺萃取水,工艺萃取水的加入量是粗甲醇进料量的5%~20%或按照指定的回流液密度或预后甲醇密度定量控制,塔顶总回流量为粗甲醇进料量的50%~70%,在该塔的中下部设NaOH水溶液加入口,平衡预后甲醇的PH值,一般将PH值控制在7~9。
4.如权利要求3所述的一种甲醇双效精馏节能设备的使用方法,其特征是所述的方法是:预后甲醇分别与预蒸馏塔和加压塔再沸器的蒸汽冷凝水在预后甲醇加热器(12)中换热,被加热至接近泡点温度后进入加压塔,加压塔顶的全部或部分甲醇蒸汽送入常压塔再沸冷凝器(8-1)作为其热源,再利用换热后的甲醇蒸汽的余热向预精馏塔冷凝再沸器(8-2)或粗甲醇预热器提供部分热量;冷凝液经回流罐(5-2),部分经回流泵(9-2)作为加压塔的回流液,部分经冷却器(10)冷却后作为精甲醇产品采出。
5.如权利要求4所述的一种甲醇双效精馏节能设备的使用方法,其特征是所述的方法是:加压塔顶不凝气采用平衡管引入常压塔或预精馏塔冷凝器,塔底液进入常压塔(3);常压塔顶蒸汽经冷凝器(6-3)冷凝,凝液经冷凝器回流罐(5-3),部分作为回流液由回流泵(9-3)送回塔顶,其余部分作为精甲醇产品;加压塔下部设有侧线,采出杂甲醇,采出量一般控制在进料量的1%。
6.如权利要求4所述的一种甲醇双效精馏节能设备的使用方法,其特征是所述的方法是:常压塔底废液直接进入甲醇回收塔(4);甲醇回收塔塔顶产物经冷凝器(6-4)冷凝后,部分返回常压塔,另外部分由回流泵(9-4)送往回收塔顶,塔底产物主要是水,含有微量的甲醇和高沸点杂质,送去生化处理。
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