CN206730543U - 一种热泵和多效耦合的甲醇精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热泵和多效耦合的甲醇精馏装置，包括脱轻塔、常压Ⅰ塔、常压Ⅱ塔、加压塔和回收塔；脱轻塔塔顶通过管线与塔顶分凝器相连，脱轻塔塔底通过管线与塔釜再沸器和常压Ⅰ塔中部相连；常压Ⅰ塔塔顶通过管线与压缩机相连，压缩机通过管线与常压Ⅰ塔的再沸器相连，常压Ⅰ塔塔底通过管线与塔釜再沸器和常压Ⅱ塔中部相连；常压Ⅱ塔塔顶通过管线与塔顶冷凝器相连，常压Ⅱ塔塔底通过管线与塔釜再沸器和加压塔中部相连；加压塔塔顶通过管线与常压Ⅱ塔塔釜再沸器相连，加压塔塔底通过管线与塔釜再沸器和回收塔中部相连；回收塔塔顶通过管线与脱轻塔塔釜再沸器相连，回收塔塔底通过管线与塔釜再沸器和原料预热器相连。本实用新型将热泵技术与差压热耦合技术集成，具有节约能源，降低能耗的特点。

Description

一种热泵和多效耦合的甲醇精馏装置

技术领域

本实用新型涉及甲醇精馏的工艺流程，特别是一种优化的甲醇精馏装置，属于化工传质与分离的领域。

背景技术

甲醇是一种重要的基础有机化工原料和新型能源燃料，甲醇精馏的任务是脱除粗甲醇中的二甲醚等轻组分及水、乙醇等杂质，生产符合产品要求的精甲醇。随着煤化工行业的发展，甲醇装置的规模也越来越大，甲醇精制装置如何节能降耗已成为企业生存和提高竞争力的关键，也成为科研工作者日益关心的问题。

目前广泛采用的三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺，即粗甲醇顺序通过预塔、加压塔、常压塔进行精馏分离。由预塔脱除粗甲醇中的轻组分，预后粗甲醇经过加压塔和常压塔精馏后，在加压塔塔顶出料和常压塔塔顶出料分别获得甲醇产品，利用加压塔塔顶甲醇蒸汽的冷凝潜热作为常压塔再沸热源，杂醇从常压塔侧线采出，废水从常压塔塔底排出。这种方法虽然技术成熟，但是生产能耗较高，甲醇精馏过程能耗约为3414.225MJ/吨甲醇产品，并且随着装置规模日益增大，能耗总量也显著增加。

此外，关于甲醇精馏节能的相关专利也有很多，比较典型的则有CN101503337A《采用五塔热集成装置进行甲醇精馏的工艺方法》和CN101786940A《一种甲醇热泵精馏工艺》，但两种方法各有利弊。五塔集成方法节能效果明显，其中的热集成有常压塔、低压塔和高压塔三塔集成以及脱轻塔和回收塔之间的热集成，甲醇精馏过程能耗约为2288.41MJ/吨甲醇产品，尽管此流程已比上述三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺节能32.97％，但还有潜力可挖，且脱轻塔和常压塔塔顶甲醇蒸汽的冷凝需要消耗较多的冷却水。甲醇热泵精馏的专利，提出了采用热泵技术进行节能，但由于流程仅设计为预塔、常压A塔和常压B塔。一方面压缩机的功耗较大，另一方面常压B塔塔釜再沸器依然需要较多的蒸汽来提供热量，经核算，其能耗约为2347.07MJ/吨甲醇产品。

虽然研究者对甲醇精馏装置提出了不同的节能方案，但是各个方案依然存在不同的问题；鉴于目前流程中存在的问题，本实用新型将热泵技术和差压热耦合技术集成，提出了一种优化的甲醇精馏装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热泵和多效耦合的甲醇精馏装置，将热泵技术与差压热耦合技术集成，具有节约能源，降低能耗的特点。

本实用新型的技术方案是：一种热泵和多效耦合的甲醇精馏装置，其特征在于：包括脱轻塔、常压Ⅰ塔、常压Ⅱ塔、加压塔和回收塔；

所述脱轻塔塔顶通过管线与脱轻塔塔顶分凝器相连，塔底通过管线与脱轻塔塔釜再沸器和常压Ⅰ塔中部相连；

所述常压Ⅰ塔塔顶通过管线与压缩机相连，塔底通过管线与塔釜再沸器和常压Ⅱ塔中部相连，压缩机通过管线与常压Ⅰ塔塔釜再沸器相连；

所述常压Ⅱ塔塔顶通过管线与塔顶冷凝器相连，塔底通过管线与塔釜再沸器和加压塔中部相连；

所述加压塔塔顶通过管线与常压Ⅱ塔塔釜再沸器相连，塔底通过管线与塔釜再沸器和回收塔中部相连；

所述回收塔塔顶通过管线与脱轻塔塔釜再沸器相连，塔底通过管线与塔釜再沸器和原料预热器相连。

本实用新型甲醇精馏装置，脱轻塔与回收塔之间进行热耦合、常压Ⅱ塔与加压塔之间进行热耦合，常压Ⅰ塔采用热泵精馏技术。实现了热泵与差压热耦合技术的集成应用，极大地降低了能耗。本甲醇精馏装置的能耗约为1828.94MJ/吨甲醇，比三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺节能46.4％，比单纯的热泵技术节能22％，比五塔热集成甲醇装置节能20％。

综上所述，本实用新型提出的甲醇精馏装置，具有节约能源，降低能耗的特点，因此具有较大的实施价值和经济效益。

附图说明

图1是优化的甲醇精馏装置的工艺流程图。

附图标号：1-预热器；2-脱轻塔；3-脱轻塔塔顶分凝器；4-脱轻塔塔釜再沸器；5-常压Ⅰ塔；6-压缩机；7-冷凝器；8-常压Ⅰ塔塔釜再沸器；9-常压Ⅱ塔；10-常压Ⅱ塔塔顶冷凝器；11-常压Ⅱ塔塔釜再沸器；12加压塔；13-加压塔塔釜再沸器；14-回收塔；15-回收塔塔釜再沸器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行进一步的说明：

如图1所示，一种优化的甲醇精馏装置，脱轻塔2塔顶通过管线与脱轻塔塔顶分凝器3相连，塔底通过管线与脱轻塔塔釜再沸器4和常压Ⅰ塔5中部相连；所述的常压Ⅰ塔5塔顶通过管线与压缩机6相连，塔底通过管线与塔釜再沸器8和常压Ⅱ塔9中部相连，压缩机6通过管线与常压Ⅰ塔塔釜再沸器8相连；所述的常压Ⅱ塔9塔顶通过管线与塔顶冷凝器10相连，塔底通过管线与塔釜再沸器11和加压塔12中部相连；所述的加压塔12塔顶通过管线与常压Ⅱ塔塔釜再沸器11相连，塔底通过管线与塔釜再沸器13和回收塔14中部相连；所述的回收塔14塔顶通过管线与脱轻塔塔釜再沸器4相连，塔底通过管线与塔釜再沸器15和原料预热器1相连。

为了叙述清楚，本实施例采用的设备和条件详细说明如下：

粗甲醇通过预热器1预热后进入脱轻塔2中部；所述的脱轻塔2在压力为101～150kPa下操作，塔顶温度为：64℃～75℃，塔底温度为70℃～85℃；脱轻塔2塔顶气相通过塔顶分凝器3冷凝后，轻组分采出；脱轻塔塔底部分液相进入再沸器4经过热后，返回塔内；脱轻塔塔釜组分进入常压Ⅰ塔5中部。

所述的常压Ⅰ塔5在压力为101～150kPa下操作，塔顶温度为：64℃～75℃，塔底温度为75℃～90℃；常压Ⅰ塔5塔顶气相通过压缩机6压缩升温后给塔釜再沸器8提供热量；为再沸器8提供热量后的流股部分作为产品采出，部分经冷凝器7冷却后作为回流；常压Ⅰ塔塔底部分液相进入再沸器8加热后返回塔内；常压Ⅰ塔塔釜组分进入常压Ⅱ塔9中部。

所述的常压Ⅱ塔9在压力为101～150kPa下操作，塔顶温度为：64℃～75℃，塔底温度为75℃～95℃；常压Ⅱ塔9塔顶气相通过塔顶冷凝器10冷凝后部分作为产品采出，部分回流入塔；常压Ⅱ塔塔底部分液相进入再沸器11经过热后返回塔内；常压Ⅱ塔塔釜组分进入加压塔12中部。

所述的加压塔12在压力为300～450kPa下操作，塔顶温度为：94℃～105℃，塔底温度为105℃～125℃；加压塔12塔顶气相作为常压Ⅱ塔塔釜再沸器13的加热热源，为再沸器13提供热量后的流股部分作为产品采出，部分作为回流入塔；加压塔底部分液相进入再沸器13经过加热后返回塔内；加压塔釜组分进入回收塔14中部。

所述的回收塔14在压力为250～400kPa下操作，塔顶温度为：85℃～105℃，塔底温度为130℃～150℃；回收塔14塔顶气相作为脱轻塔塔釜再沸器4的加热热源，为再沸器4提供热量后的流股部分作为产品采出，部分作为回流入塔；回收塔底部分液相进入再沸器15经过加热后返回塔内；回收塔釜组分在预热器1中冷却后送出，杂醇从回收塔14中部采出。

本实用新型公开的一种优化的甲醇精馏装置，将差压热耦合技术和热泵技术进行集成，本甲醇精馏装置的能耗约为1828.94MJ/吨甲醇，比三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺节能46.4％，比单纯的热泵技术节能22％，比五塔热集成甲醇装置节能20％，具有显著的经济效益，应用前景广阔。

本实用新型公开一种优化的甲醇精馏装置。本领域技术人员可通过借鉴本实用新型内容，适当改变工艺参数，结构设计等环节实现，例如各塔的顺序、各塔的操作参数等。本实用新型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实用新型核心思想、范围和内容内对本文有关的流程进行适当改动或组合，来实现本实用新型技术，另外，所有类似的替换和改动对本技术领域人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型核心精神、范围和内容中。

Claims (1)

1.一种热泵和多效耦合的甲醇精馏装置，其特征在于：包括脱轻塔(2)、常压Ⅰ塔(5)、常压Ⅱ塔(9)、加压塔(12)和回收塔(14)；所述脱轻塔(2)塔顶通过管线与脱轻塔塔顶分凝器(3)相连，塔底通过管线与脱轻塔塔釜再沸器(4)和常压Ⅰ塔(5)中部相连；所述常压Ⅰ塔(5)塔顶通过管线与压缩机(6)相连，塔底通过管线与塔釜再沸器(8)和常压Ⅱ塔(9)中部相连，压缩机(6)通过管线与常压Ⅰ塔(5)塔釜再沸器(8)相连；所述常压Ⅱ塔(9)塔顶通过管线与塔顶冷凝器(10)相连，塔底通过管线与塔釜再沸器(11)和加压塔(12)中部相连；所述加压塔(12)塔顶通过管线与常压Ⅱ塔(9)塔釜再沸器(11)相连，塔底通过管线与塔釜再沸器(13)和回收塔(14)中部相连；所述回收塔(14)塔顶通过管线与脱轻塔塔釜再沸器(4)相连，塔底通过管线与塔釜再沸器(15)和原料预热器(1)相连。