CN209612245U - 一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，包括精馏塔、脱轻塔；所述精馏塔的中部进料口与丁醇原料的进料管相连通，精馏塔顶部的出气口通过一级升膜蒸发器与精馏冷凝器的进料口相连接，精馏冷凝器的出料口连接精馏回流罐，精馏回流罐的放料口通过成品管与酯化单元相连接；所述脱轻塔中部进料口与碳酸二甲酯原料的进料管相连通，其底部的冷液口通过管道连接一级升膜蒸发器的壳程进料口，一级升膜蒸发器的壳程出料口连接脱轻塔下部的返料口；所述脱轻塔塔底的液体出口通过第一送料管与脱重塔的进料口相连接。本实用新型结构简单、设计合理巧妙、效果显著，大大降低了生产能耗，符合清洁生产的要求。

Description

一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置

技术领域

本实用新型涉及一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，属于化工生产技术领域。

背景技术

乙酸正丁酯和碳酸二甲酯是本公司的两大支柱产品。

乙酸正丁酯，是一种重要的有机溶剂、萃取剂和脱水机，在工业上有着广泛的用途，主要用于火棉胶、硝化纤维、清漆、人造革、医药、塑料以及香料工业中；我公司采用酯化法制备乙酸正丁酯，即在间歇式反应器中采用冰醋酸和正丁醇在浓硫酸的催化下发生酯化反应、生成乙酸正丁酯。在酯化反应前去需要对丁醇进行脱色精馏、以保证乙酸正丁酯产品的色度和质量。

碳酸二甲酯主要采用精馏法，所用原料为上游煤化工生产中产生的液态副产品，其中含有甲醇、碳酸二甲酯、乙醇、丙醇、水等多种成分；本公司通过一系列的精馏等操作将碳酸二甲酯分离出来、并同时副产甲醇等副产物，实现资源的节约和循环利用。

目前，丁醇的精馏系统和碳酸二甲酯的精馏提纯系统分别为独立系统，均要经过汽化、回流、冷凝等操作。一方面物料本身的蒸汽热焓没有得到有效利用，另一方面，动力蒸汽进入精馏再沸器的热量需要通过冷却循环水来移除，能效低，冷却水需求量大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，该系统充分利用了物料和动力蒸汽的热量，实现循环使用，大大降低了精馏反应能耗。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，包括用于乙酸正丁酯原料丁醇提纯的精馏塔、用于碳酸二甲酯脱除低沸组分的脱轻塔；所述精馏塔的中部进料口与丁醇原料的进料管相连通，精馏塔顶部的出气口通过一级升膜蒸发器与精馏冷凝器的进料口相连接，精馏冷凝器的出料口连接精馏回流罐，精馏回流罐的放料口通过成品管与酯化单元相连接；所述脱轻塔中部进料口与碳酸二甲酯原料的进料管相连通，其底部的冷液口通过管道连接一级升膜蒸发器的壳程进料口，一级升膜蒸发器的壳程出料口连接脱轻塔下部的返料口；所述脱轻塔塔底的液体出口通过第一送料管与脱重塔的进料口相连接，脱轻塔所得的反应液经进一步脱重后得到碳酸二甲酯产品。

本实用新型的进一步改进在于：所述精馏塔底部与精馏再沸器连接；精馏再沸器的管程出口连通至精馏塔下部的返料口；所述精馏再沸器的壳程入口连接低压蒸汽管道，其壳程出口连接低压冷凝水管。

本实用新型的进一步改进在于：所述脱轻塔还与脱轻再沸器相连；脱轻塔底部的冷液口通过管道连接脱轻再沸器的壳程进口，脱轻再沸器的壳程出口通过管道与脱轻塔下部相连；脱轻再沸器的管程进口与低压蒸汽管道相连，其管程出口连接低压冷凝水管。

本实用新型的进一步改进在于：所述脱轻塔塔顶的气体出口连接脱轻冷凝器的进料口，脱轻冷凝器的出料口连接脱轻分相罐；脱轻分相罐分别通过第二送料管连接甲醇提纯单元、通过循环管连接脱轻塔塔顶的循环口。

本实用新型的进一步改进在于：所述第二送料管和循环管上分别设有独立控制的送料泵。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供了一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，结构简单、设计合理巧妙、效果显著，大大降低了生产能耗，符合清洁生产的要求。本实用新型装置充分利用了碳酸二甲酯和丁醇的沸点差（碳酸二甲酯沸点90.1℃，丁醇沸点118℃），在丁醇精馏塔采出丁醇蒸汽后增加一级升膜蒸发器，采用丁醇蒸汽的热量来加热碳酸二甲酯，充分利用物料本身的蒸汽热焓、无需额外再增加蒸汽损耗，长期运行下将大大降低生产能耗；同时，丁醇蒸汽经过一级升膜蒸发器进行一级降温后、后续精馏冷凝器处使用的冷凝水用量显著降低，进一步降低了生产能耗。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图中，1-精馏塔，2-精馏再沸器，3-一级升膜蒸发器，4-精馏冷凝器，5-精馏回流罐，6-脱轻塔，7-脱轻再沸器，8-脱轻冷凝器，9-脱轻分相罐，10-成品管，11-成品泵，12-返流管，13-返流泵，14-第一送料管，15-第二送料管，16-循环管。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本实用新型。

一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，如图1所示，包括用于乙酸正丁酯原料丁醇提纯的精馏塔1、用于碳酸二甲酯脱除低沸组分的脱轻塔6。

所述精馏塔1的中部进料口与丁醇原料的进料管相连通，精馏塔1底部与精馏再沸器2连接；精馏塔1顶部的出气口通过一级升膜蒸发器3与精馏冷凝器4的进料口相连接，精馏冷凝器4的出料口连接精馏回流罐5，精馏回流罐5的放料口通过成品管10与酯化单元相连接。

具体来说，精馏塔1的底部通过管道连接精馏再沸器2的管程入口，精馏再沸器2的管程出口连通至精馏塔1下部的返料口；所述精馏再沸器2的壳程入口连接工厂的蒸汽管道，其壳程出口连接低压冷凝水管。丁醇原料经精馏再沸器2加热后发生汽化，然后返回精馏塔1中进行分离；精馏再沸器的热源为来自工厂的低压蒸汽。

具体来说，所述精馏塔1的气态出料口通过管道连接一级升膜蒸发器3的管程进料口，一级升膜蒸发器3的管程出料口与精馏冷凝器4的进料口相连通，精馏冷凝器4的出料口连接精馏回流罐5的顶部进料口；精馏塔1采出的高纯丁醇经一级升膜蒸发器3、精馏冷凝器4二级冷却后恢复液态、进入精馏回流罐5暂存，再送入酯化单元作为原料投料。

进一步的，所述成品管10上还分支有返流管12，返流管12与精馏塔1塔顶的返流口相连通；冷凝回流下来的一部分丁醇返回精馏塔1中循环。在成品管10和返流管12上分别设有提供流动动力的成品泵11和返流泵13。

所述脱轻塔6中部进料口与碳酸二甲酯原料的进料管相连通，其底部的冷液口通过管道连接一级升膜蒸发器3的壳程进料口，一级升膜蒸发器3的壳程出料口连接脱轻塔6下部的返料口。所述脱轻塔6塔底的液体出口通过第一送料管14与脱重塔的进料口相连接，脱轻塔6所得的反应液经进一步脱重后得到碳酸二甲酯产品。所述脱轻塔塔顶的气体出口连接脱轻冷凝器8的进料口，脱轻冷凝器8的出料口连接脱轻分相罐9；脱轻分相罐9分别通过第二送料管15连接甲醇提纯单元、通过循环管16连接脱轻塔6塔顶的循环口，在第二送料管15和循环管16上分别设有独立控制运行的送料泵。碳酸二甲酯原料中所包含的甲醇与碳酸二甲酯形成共沸物、在脱轻塔6中以气体形态逸出，后经脱轻冷凝器8冷凝后进入脱轻分相罐9，低密度的甲醇经第二送料管15送入甲醇提纯单元，高密度的碳酸二甲酯经循环管16返回脱轻塔6中循环精馏。

进一步的，所述脱轻塔6还与脱轻再沸器7相连，脱轻再沸器7以低压蒸汽为热源，作为一级升膜蒸发器3的替代备用品；当甲醇精馏停工而碳酸二甲酯生产开工时，使用脱轻再沸器7来加热碳酸二甲酯原料。具体来说，脱轻塔6底部的冷液口通过管道连接脱轻再沸器7的壳程进口，脱轻再沸器7的壳程出口通过管道与脱轻塔6下部相连；脱轻再沸器7的管程进口与工厂的低压蒸汽管道相连，其管程出口连接低压冷凝水管。

进一步的，所述脱轻分相罐9底部设有静置罐，在静置罐上设有上下两个视镜，通过视镜可以观察到不同相的液面；在静置罐底部还设置有排污阀。所述脱轻分相罐9上方设置安全阀，当罐压超压后自动开启放压。

所述第一送料管14上还设置有旁通管路，第一送料管和旁通管路上均安装有提供流动动力的送料泵。

本实用新型的工作过程为：

丁醇原料进入精馏塔中部，通过塔底所连接的精馏再沸器进行加热、由精馏再沸器塔顶出口通过管路回到精馏塔下部，在精馏塔内气液分离；塔顶产生的丁醇蒸汽，经由管道进入一级升膜蒸发器的管程初步冷却、再进入精馏冷凝器后冷凝为液态，流入精馏回流罐中；精馏回流罐中的丁醇再经成品管直接送入酯化单元使用。

碳酸二甲酯原料进入脱轻塔中部，通过塔底的一级升膜蒸发器与高温丁醇气体进行热交换、升温后返回脱轻塔下部；其中的轻组分杂质气化后与碳酸二甲酯实现分离。塔底物料送入脱重塔进一步分离重组分杂质后、得到合格的碳酸二甲酯产品；塔顶物料采出的是碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，经冷凝、分层后将碳酸二甲酯和甲醇分离，其中甲醇送去提纯单元进行进一步纯化，碳酸二甲酯送回脱轻塔进行循环精馏。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，其特征在于：包括用于乙酸正丁酯原料丁醇提纯的精馏塔（1）、用于碳酸二甲酯脱除低沸组分的脱轻塔（6）；所述精馏塔（1）的中部进料口与丁醇原料的进料管相连通，精馏塔（1）顶部的出气口通过一级升膜蒸发器（3）与精馏冷凝器（4）的进料口相连接，精馏冷凝器（4）的出料口连接精馏回流罐（5），精馏回流罐（5）的放料口通过成品管（10）与酯化单元相连接；所述脱轻塔（6）中部进料口与碳酸二甲酯原料的进料管相连通，其底部的冷液口通过管道连接一级升膜蒸发器（3）的壳程进料口，一级升膜蒸发器（3）的壳程出料口连接脱轻塔（6）下部的返料口；所述脱轻塔（6）塔底的液体出口通过第一送料管（14）与脱重塔的进料口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，其特征在于：所述精馏塔（1）底部与精馏再沸器（2）连接；精馏再沸器（2）的管程出口连通至精馏塔（1）下部的返料口；所述精馏再沸器（2）的壳程入口连接低压蒸汽管道，其壳程出口连接低压冷凝水管。

3.根据权利要求1所述的一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，其特征在于：所述脱轻塔（6）还与脱轻再沸器（7）相连；脱轻塔（6）底部的冷液口通过管道连接脱轻再沸器（7）的壳程进口，脱轻再沸器（7）的壳程出口通过管道与脱轻塔（6）下部相连；脱轻再沸器（7）的管程进口与低压蒸汽管道相连，其管程出口连接低压冷凝水管。

4.根据权利要求1所述的一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，其特征在于：所述脱轻塔（6）塔顶的气体出口连接脱轻冷凝器（8）的进料口，脱轻冷凝器（8）的出料口连接脱轻分相罐（9）；脱轻分相罐（9）分别通过第二送料管（15）连接甲醇提纯单元、通过循环管（16）连接脱轻塔（6）塔顶的循环口。

5.根据权利要求4所述的一种碳酸二甲酯和丁醇耦合精馏装置，其特征在于：所述第二送料管（15）和循环管（16）上分别设有独立控制的送料泵。