CN202951270U - 分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置 - Google Patents

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Abstract

一种分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，高压精馏塔的进料口连接原料，高压精馏塔的高压蒸汽出口通过管路贯穿低压精馏塔再沸器后，一路连接高压精馏塔的液相回流口，另一路连接低压精馏塔的低压进料口，低压精馏塔的低压蒸汽出口通过管路贯穿低压精馏塔冷凝器后，一路连接低压精馏塔的液相回流口，另一路连接加压泵，加压泵的输出端连接高压精馏塔的循环进料口，高压精馏塔的高压出料口分别连接高压产品输出端和高压精馏塔再沸器的入口，高压精馏塔再沸器的出口连接高压精馏塔的蒸汽入口，低压精馏塔的低压出料口分别连接低压产品输出端和低压精馏塔再沸器的入口，低压精馏塔再沸器的出口连接低压精馏塔的蒸汽入口。本实用新型易于实现，降低能耗，节约能源。

Description

分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置
技术领域
本实用新型涉及一种精馏装置。特别是涉及一种分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置。
背景技术
甲苯、乙醇都是重要的有机溶剂，广泛应用于化工、制药、染料等领域，特别是在医药行业广泛使用。然而由于乙醇-甲苯体系是共沸物体系，普通的精馏方法无法有效分离该体系。而萃取精馏、共沸精馏、加盐萃取精馏等又存在夹带剂选择难、回收提纯难，能耗大等问题，因此变压精馏成为分离该共沸体系的理想方法。
变压精馏是利用改变压力从而引起共沸物共沸组成发生变化（甚至会出现共沸点消失），最终实现精馏分离的目的。不同共沸物系的共沸点对压力变化的敏感程度有所不同。在某一适当压力范围内，共沸组成变化高于5%的物系，即可考虑采用变压精馏的方法来分离。
热集成技术近年来也受到广泛的关注和研究，它是一种热力学上效率较高的流程结构。流程主要特点是让高压塔塔顶物流直接作为低压塔再沸器的热源，塔顶物流放热后温度降低，这样将高压塔的冷凝器与低压塔的再沸器整合为一个设备，既节约了成本，又降低了能耗。在变压精馏过程中，压力的改变会使变压精馏的双塔间具有较大的温差，合理利用这一温差即可实现热集成，使高压塔塔顶气相物料的汽化潜热在低压塔的再沸器中得到合理利用，从而有效的降低能耗。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够使乙醇和甲苯有效分离的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置。
本实用新型所采用的技术方案是：一种分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，包括：高压精馏塔和低压精馏塔，所述的高压精馏塔的进料口连接原料，所述高压精馏塔顶端的高压蒸汽出口通过管路贯穿低压精馏塔再沸器后分两路，一路通过管路连接高压精馏塔的液相回流口，另一路通过管路连接低压精馏塔的低压进料口，所述的低压精馏塔顶端的低压蒸汽出口通过管路贯穿低压精馏塔冷凝器后分两路，一路通过管路连接低压精馏塔的液相回流口，另一路通过管路连接加压泵，所述加压泵的输出端通过管路连接高压精馏塔的循环进料口，所述的高压精馏塔的高压出料口通过管路分别连接高压产品输出端和高压精馏塔再沸器的入口，所述的高压精馏塔再沸器的出口通过管路连接高压精馏塔的蒸汽入口，所述的低压精馏塔的低压出料口通过管路分别连接低压产品输出端和低压精馏塔再沸器的入口，所述的低压精馏塔再沸器的出口通过管路连接低压精馏塔的蒸汽入口。
所述的高压精馏塔采用加压精馏塔。
所述的高压精馏塔和低压精馏塔选用板式塔或填料塔。
所述的低压精馏塔再沸器、低压精馏塔冷凝器和高压精馏塔再沸器为管壳式换热器。
本实用新型的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，通过采用变压热耦合精馏原理，让高压塔的塔顶蒸汽通过管路连接低压塔再沸器为其供热，实现热集成，充分合理地利用了高压塔塔顶蒸汽能量，降低能耗，节约能源，使整个装置的能耗较现有的工艺降低30%-50%，本实用新型设备简单，易于实现，有较强的实用性。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图中
1：高压精馏塔                     2：低压精馏塔
3：进料口                         4：高压蒸汽出口
5：低压精馏塔再沸器               6：液相回流口
7：低压进料口                     8：低压蒸汽出口
9：低压精馏塔冷凝器               10：液相回流口
11：循环进料口                    12：加压泵
13：高压精馏塔再沸器              14：蒸汽入口
15：高压产品输出端                16：低压出料口
17：低压产品输出端                18：蒸汽入口
19：高压出料口
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置做出详细说明。
如图1所示、本实用新型的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，包括：高压精馏塔1和低压精馏塔2，所述的高压精馏塔1采用加压精馏塔。高压及低压精馏塔可选用板式塔或填料塔，优选填料塔。所述的高压精馏塔1的进料口3连接原料，所述高压精馏塔1顶端的高压蒸汽出口4通过管路贯穿低压精馏塔再沸器5后分两路，一路通过管路连接高压精馏塔1的液相回流口6，另一路通过管路连接低压精馏塔2的低压进料口7。高压精馏塔1顶端的高压蒸汽出口4通过管路贯穿低压精馏塔再沸器5与低压精馏塔塔釜物料换热，通过换热为低压精馏塔塔釜提供热量，高压精馏塔塔顶蒸汽在提供热量将低压精馏塔塔釜物料汽化的同时自身也被冷凝。所述的低压精馏塔2顶端的低压蒸汽出口8通过管路贯穿低压精馏塔冷凝器9后分两路，一路通过管路连接低压精馏塔2的液相回流口10，另一路通过管路连接加压泵12，所述加压泵12的输出端通过管路连接高压精馏塔1的循环进料口11，所述的高压精馏塔1的高压出料口19通过管路分别连接高压产品输出端15和高压精馏塔再沸器13的入口，所述的高压精馏塔再沸器13的出口通过管路连接高压精馏塔1的蒸汽入口14，所述的低压精馏塔2的低压出料口16通过管路分别连接低压产品输出端17和低压精馏塔再沸器5的入口，所述的低压精馏塔再沸器5的出口通过管路连接低压精馏塔2的蒸汽入口18。所述的低压精馏塔再沸器5、低压精馏塔冷凝器9和高压精馏塔再沸器13可为管壳式换热器。所述的低压精馏塔再沸器5兼作高压精馏塔1塔顶冷凝器。
本实用新型的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置中，高压精馏塔塔顶蒸汽通过管路送入低压精馏塔再沸器为低压精馏塔塔釜提供热量，同时高压精馏塔塔顶蒸汽被降温冷凝。加压泵的作用是将低压精馏塔塔顶产品物流加压使其循环至高压精馏塔。
高压精馏塔1的进料口3进入的原料为乙醇/甲苯溶液原料，高压出料口所流出的为高压精馏塔塔釜纯度可达99.9wt%的甲苯产品流股，高压精馏塔塔顶蒸汽接近乙醇/甲苯共沸组成，该蒸汽将通过管路送入低压精馏塔再沸器对低压精馏塔提供热量，经冷凝后一部分回流至高压精馏塔，另一部分则作为低压进料送入低压精馏塔分离。低压精馏塔的低压出料口流出的为低压精馏塔塔釜纯度可达99.9wt%的乙醇产品流股；低压精馏塔塔顶所流出的是接近低压下乙醇/甲苯的共沸组成，该流出物在加压泵加压后循环至高压精馏塔。
本实用新型的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，操作弹性较大，高压精馏塔塔顶压力可为200～500kPa，优选300～500kPa。低压精馏塔塔顶压力控制在80～150kPa，优选100～120kPa，高压精馏塔塔顶温度应比低压精馏塔塔釜温度高出15℃以上，才能达到最好的传热及分离效果。
理论上，当高压精馏塔塔顶蒸汽的放热量恰好等于低压精馏塔再沸器的加热量，且热损耗为0时，高压精馏塔塔顶蒸汽就不再需额外冷凝，低压精馏塔再沸器也不需额外加热。但实际上，热损耗是不可避免的，只有在高压精馏塔塔顶蒸汽放热量远大于低压精馏塔再沸器加热量时，低压精馏塔再沸器热交换能量的节能率才接近100%，而高压精馏塔的节能效率又会下降。
本实用新型通过对塔压、温度以及进料量的控制，使二者的节能率都保持在较高水平。本实用新型充分合理地利用了高压精馏塔塔顶蒸汽的能量，使整个装置的能耗较现有工艺降低30%-50%，真正做到了高效节能。
实施例1：
在工艺流程中，能耗是一个很重要的参数，以高压精馏塔操作压力为300kPa及低压精馏塔常压操作为实例，原料处理能力为1000kg/h，在不考虑热量损失的情况下，各个换热器所需能量和温度见表1。
表1各换热器温度及热负荷表
利用高压精馏塔塔顶和低压精馏塔塔底的温差，高压精馏塔塔顶气相进入低压精馏塔塔底再沸器，为低压精馏塔塔釜提供热源，降低能耗。在本工艺流程中，不考虑热量损失，热耦合变压精馏与普通变压精馏过程的总耗能量见表2。
表2热耦合变压精馏与普通变压精馏过程的总耗能量

Claims (4)

1.一种分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，包括：高压精馏塔（1）和低压精馏塔（2），所述的高压精馏塔（1）的进料口（3）连接原料，其特征在于，所述高压精馏塔（1）顶端的高压蒸汽出口（4）通过管路贯穿低压精馏塔再沸器（5）后分两路，一路通过管路连接高压精馏塔（1）的液相回流口（6），另一路通过管路连接低压精馏塔（2）的低压进料口（7），所述的低压精馏塔（2）顶端的低压蒸汽出口（8）通过管路贯穿低压精馏塔冷凝器（9）后分两路，一路通过管路连接低压精馏塔（2）的液相回流口（10），另一路通过管路连接加压泵（12），所述加压泵（12）的输出端通过管路连接高压精馏塔（1）的循环进料口（11），所述的高压精馏塔（1）的高压出料口（19）通过管路分别连接高压产品输出端（15）和高压精馏塔再沸器（13）的入口，所述的高压精馏塔再沸器（13）的出口通过管路连接高压精馏塔（1）的蒸汽入口（14），所述的低压精馏塔（2）的低压出料口（16）通过管路分别连接低压产品输出端（17）和低压精馏塔再沸器（5）的入口，所述的低压精馏塔再沸器（5）的出口通过管路连接低压精馏塔（2）的蒸汽入口（18）。
2.根据权利要求1所述的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，其特征在于，所述的高压精馏塔（1）采用加压精馏塔。
3.根据权利要求1所述的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，其特征在于，所述的高压精馏塔（1）和低压精馏塔（2）选用板式塔或填料塔。
4.根据权利要求1所述的分离乙醇和甲苯的变压热耦合精馏装置，其特征在于，所述的低压精馏塔再沸器（5）、低压精馏塔冷凝器（9）和高压精馏塔再沸器（13）为管壳式换热器。
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