CN211435143U

CN211435143U - 甲醇精馏系统

Info

Publication number: CN211435143U
Application number: CN201922320388.4U
Authority: CN
Inventors: 周琨; 李军; 周雪花
Original assignee: Xinneng Fenghuang Tengzhou Energy Co ltd
Current assignee: Lianhong Shandong Chemical Co ltd
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2029-12-19

Abstract

本实用新型提供一种甲醇精馏系统，包括精馏常压塔(1)、常压塔冷凝器(2)、回流槽(3)和塔底再沸器(4)；所述精馏常压塔(1)的下部空间，安装多对受液盘(1‑1)和具有降液管的塔盘(1‑2)；其中，对于每对受液盘(1‑1)和具有降液管的塔盘(1‑2)，具有降液管的塔盘(1‑2)位于受液盘(1‑1)的上方；所述精馏常压塔(1)的上部空间，等间隔安装多个填料层(1‑3)。本实用新型直接将精馏常压塔1塔顶的精甲醇蒸汽作为塔底再沸器4的热源，参与热交换，经热交换后，精甲醇蒸汽作为产品排出。因此，塔底再沸器不需要采用额外热源进行加热，降低了甲醇精馏的总能耗。

Description

甲醇精馏系统

技术领域

本实用新型属于甲醇精馏技术领域，具体涉及一种甲醇精馏系统。

背景技术

甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工，塑料等领域，用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。因此，甲醇生产是国家重要支柱产业，甲醇的制备主要采用精馏工艺，在甲醇精馏过程中，塔底再沸器用于对塔底液相甲醇进行加热再沸，但是，现有技术中，塔底再沸器需要采用额外热源进行加热，随着甲醇装置规模的扩大，导致甲醇精馏的总能耗较高。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种甲醇精馏系统，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种甲醇精馏系统，包括精馏常压塔(1)、常压塔冷凝器(2)、回流槽(3)和塔底再沸器(4)；

所述精馏常压塔(1)的下部空间，安装多对受液盘(1-1)和具有降液管的塔盘(1-2)；其中，对于每对受液盘(1-1)和具有降液管的塔盘(1-2)，具有降液管的塔盘(1-2)位于受液盘(1-1)的上方；所述精馏常压塔(1)的上部空间，等间隔安装多个填料层(1-3)；

所述精馏常压塔(1)设置粗甲醇进液管线(G1)，所述粗甲醇进液管线(G1)与所述填料层(1-3)的中部区域连通；所述精馏常压塔(1)的顶部引出两个管线，分别为第一精甲醇气相管线(G2)和第二精甲醇气相管线(G3)；所述第一精甲醇气相管线(G2)的另一端与所述常压塔冷凝器(2)的进口连通；所述常压塔冷凝器(2)的出口与所述回流槽(3)的进口连通；所述回流槽(3)的出口经回流加压泵(5)后，分为两个管线，分别为第一精甲醇液相管线(G4)和第二精甲醇液相管线(G5)；所述第一精甲醇液相管线(G4)的另一端回流连接到所述精馏常压塔(1)的塔顶回流口；所述第二精甲醇液相管线(G5)的另一端连接到精甲醇总排液管线(G6)；

所述第二精甲醇气相管线(G3)的另一端与所述塔底再沸器(4)的热源进口连接，经所述塔底再沸器(4)换热降温后，所述塔底再沸器(4)的热源出口连接到所述精甲醇总排液管线(G6)；所述精馏常压塔(1)的塔底排液口和最底层的受液盘(1-1)的边缘均连接到所述塔底再沸器(4)的冷源进口，经所述塔底再沸器(4)换热升温后，所述塔底再沸器(4)的冷源出口通过输液管线(G7)连接到所述精馏常压塔(1)的最底层的受液盘(1-1)的下方进口。

优选的，所述塔底再沸器(4)的设置数量为两个。

优选的，所述精馏常压塔(1)的塔釜连接排废水管线(G8)。

优选的，还包括杂醇侧线采出单元；

所述杂醇侧线采出单元包括差压式流量计(6)、气动调节阀(7)、第一手动截至阀(8)、第二手动截至阀(9)、手动蝶阀(10)、色谱分析仪(11)和DCS系统(12)；

所述精馏常压塔(1)的中部靠下位置引出杂醇采出侧线(G9)；所述杂醇采出侧线(G9)串联安装所述差压式流量计(6)和所述色谱分析仪(11)；在所述差压式流量计(6)和所述色谱分析仪(11)之间，具有两个并联支路，分别为手动调节支路和自动调节支路；其中，所述自动调节支路安装所述气动调节阀(7)；所述手动调节支路串联安装所述第一手动截至阀(8)、所述手动蝶阀(10)和所述第二手动截至阀(9)；所述差压式流量计(6)和所述色谱分析仪(11)的输出端与所述DCS系统(12)的输入端连接；所述DCS系统(12)的输出端与所述气动调节阀(7)连接。

本实用新型提供的甲醇精馏系统具有以下优点：

直接将精馏常压塔1塔顶的精甲醇蒸汽作为塔底再沸器4的热源，参与热交换，经热交换后，精甲醇蒸汽作为产品排出。因此，塔底再沸器不需要采用额外热源进行加热，降低了甲醇精馏的总能耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的甲醇精馏系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种甲醇精馏系统，参考图1，包括精馏常压塔1、常压塔冷凝器2、回流槽3和塔底再沸器4；

精馏常压塔1的下部空间，安装多对受液盘1-1和具有降液管的塔盘1-2；其中，对于每对受液盘1-1和具有降液管的塔盘1-2，具有降液管的塔盘1-2位于受液盘1-1的上方；精馏常压塔1的上部空间，等间隔安装多个填料层1-3。实际应用中，精馏常压塔1设置有五层填料。

精馏常压塔1设置粗甲醇进液管线G1，粗甲醇进液管线G1与填料层1-3的中部区域连通；精馏常压塔1的顶部引出两个管线，分别为第一精甲醇气相管线G2和第二精甲醇气相管线G3；第一精甲醇气相管线G2的另一端与常压塔冷凝器2的进口连通；常压塔冷凝器2的出口与回流槽3的进口连通；回流槽3的出口经回流加压泵5后，分为两个管线，分别为第一精甲醇液相管线G4和第二精甲醇液相管线G5；第一精甲醇液相管线G4的另一端回流连接到精馏常压塔1的塔顶回流口；第二精甲醇液相管线G5的另一端连接到精甲醇总排液管线G6；其中，回流加压泵5设置两台，一开一备。

第二精甲醇气相管线G3的另一端与塔底再沸器4的热源进口连接，经塔底再沸器4换热降温后，塔底再沸器4的热源出口连接到精甲醇总排液管线G6；精馏常压塔1的塔底排液口和最底层的受液盘1-1的边缘均连接到塔底再沸器4的冷源进口，经塔底再沸器4换热升温后，塔底再沸器4的冷源出口通过输液管线G7连接到精馏常压塔1的最底层的受液盘1-1的下方进口。精馏常压塔1的塔釜连接排废水管线G8。

在附图中，塔底再沸器4的设置数量为两个。塔底再沸器4将釜液加热至沸腾，提供一定流量的上升蒸汽，同时部分釜液作为产品采出。

本实用新型提供一种甲醇精馏系统，其工作原理为：

甲醇精馏是根据在相同压力下，液体混合物中不同组分的挥发度不同,经多次部分气化和多次部分冷凝最后得到较纯的组分，实现混合液各组分分离的操作过程。

粗甲醇通过粗甲醇进液管线G1进入到精馏常压塔1内部；精馏常压塔1内部设置多组受液盘1-1和具有降液管的塔盘1-2，以及多层填料层1-3，因此，每一组受液盘1-1和具有降液管的塔盘1-2相当于一级分离器，每层填料层1-3相当于一级分离器，粗甲醇经多次的部分气化和冷凝，会在精馏常压塔1塔顶得到较高纯度的精甲醇蒸汽，精馏常压塔1塔底排出精馏残液。

对于精馏常压塔1塔顶的较高纯度的精甲醇蒸汽，温度较高，因此，分为两路：

第一路：精甲醇蒸汽经常压塔冷凝器2冷凝为精甲醇液体，精甲醇液体分两路，一路作为回流液，通过第一精甲醇液相管线G4回流到精馏常压塔1的塔顶；另一路作为产品，由第二精甲醇液相管线G5输送到精甲醇总排液管线G6采出。

第二路：在塔底部装有塔底再沸器4，精甲醇蒸汽直接引到塔底再沸器4，为塔底再沸器4提供热量，因此，精馏常压塔1的塔底排液口和最底层的受液盘1-1的边缘引出的纯度低的甲醇引入到塔底再沸器4，与精甲醇蒸汽发生换热，精甲醇蒸汽冷凝为液体并排到精甲醇总排液管线G6采出。而纯度低的甲醇经换热后吸热，形成纯度低的甲醇蒸汽；然后，纯度低的甲醇蒸汽进入精馏常压塔1的塔底，因此，纯度低的甲醇蒸汽沿精馏常压塔1上升，与下降回流的甲醇液体逆流接触并进行传质传热，在每一塔板上进行部分气化和部分冷凝。

在精馏常压塔1的给料口位置以上填料层，称为精馏段，上升蒸汽中所含重组分向液相转移，而回流液的轻组分向气相传递。如此物质交换的结果会使上升蒸汽中轻组分的浓度逐渐升高，到达塔顶的蒸汽将成为高纯度的轻组分，即精甲醇，最终从精馏常压塔1的塔顶排出。在精馏常压塔1的给料口位置以下填料层称为提馏段，从下降的液体中提取重组分，即将重组分提浓。

精馏常压塔1塔顶排出的精甲醇蒸汽经常压塔冷凝器2冷却至≤40℃，汽液混合物进入常压塔回流槽3，甲醇液体经回流加压泵5加压，一部分作为回流送入精馏常压塔1顶部，其余部分作为产品送往精甲醇总排液管线G6。

精馏常压塔1操作条件：塔顶0.01MPa,温度66.6℃，压力：0.03MPa，塔釜温度：107℃。

其中，常压塔冷凝器2将塔顶蒸汽冷凝为液体，冷凝液的一部分回流入塔顶称为回流液L，其余作为馏出液连续排出。回流比通常指回流液L与馏出液D之比，即R＝L/D。

回流是构成汽、液两相接触传热，传质的必要条件。上升蒸汽与自身冷凝回流液之间的接触过程中，重组份向液相传递，轻组分向气相传递。

在精馏常压塔1的入料量F一定的情况下，若塔顶及塔底产品的组成被规定，根据全塔物料平衡，塔顶和塔底产品的量也已确定，因此增加回流比并不意味产品D的减少，而意味着上升蒸汽量的增加，增大回流比的措施是增大塔底的加热速率和塔顶的冷凝量。

由于加大回流比是靠增大塔底加热速率达到的，因此加大回流比既增加了精馏段的液汽比，也增加了提馏段的汽液比，对提高两组分的分离程度都具有积极作用。

本申请中，精馏常压塔1设有杂醇侧线采出，由其排出杂醇油，以降低精馏常压塔1下部高沸点物的富集浓度，改善塔的操作。

具体的，还包括杂醇侧线采出单元；

杂醇侧线采出单元包括差压式流量计6、气动调节阀7、第一手动截至阀8、第二手动截至阀9、手动蝶阀10、色谱分析仪11和DCS系统12；

精馏常压塔1的中部靠下位置引出杂醇采出侧线G9；杂醇采出侧线G9串联安装差压式流量计6和色谱分析仪11；在差压式流量计6和色谱分析仪11之间，具有两个并联支路，分别为手动调节支路和自动调节支路；其中，自动调节支路安装气动调节阀7；手动调节支路串联安装第一手动截至阀8、手动蝶阀10和第二手动截至阀9；差压式流量计6和色谱分析仪11的输出端与DCS系统12的输入端连接；DCS系统12的输出端与气动调节阀7连接。

在甲醇精馏系统工作过程中，杂醇侧线采出单元排出杂醇油，以降低常压塔下部高沸点物的富集浓度，改善塔的操作。而杂醇油采出量以甲醇中乙醇含量作为参照标准，如果仅仅在侧采管线上安装一台手动阀门来操作杂醇油送出量，常常会存在以下问题：

(1)现场手动操作无法保证杂醇油采出流量的准确性，杂醇采出量过多浪费甲醇，严重影响产量；

(2)无法及时控制乙醇等杂醇的采出，造成甲醇中乙醇含量超标，影响产品质量；

(3)需要人工现场开关阀门造成人员劳动负荷高。

而本申请中，设置气动调节阀7，可远程进行控制调节，阀门阀体材质碳钢，直径DN40，压力等级30KPa；第一手动截至阀8和第二手动截至阀9，直径DN40，压力等级30KPa；手动蝶阀10，压力等级30KPa。正常情况下，通过气动调节阀7控制杂醇采出量；当气动调节阀7出现异常时，可采用旁路手动蝶阀10进行手动控制。

差压式流量计6为孔板流量计，是一种充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。流量计将测量的杂醇流量经过信号转换后送到DCS系统进行监控，用于气动调节阀7的自动控制。

色谱分析仪用于测量甲醇中乙醇含量的仪表，是乙醇浓度的重要监测仪表。色谱分析仪将测量的乙醇浓度信号传输到DCS系统，用于杂醇采出流量的设定限值。

DCS系统用于对色谱分析仪测量元件的信号采集，以及对气动调节阀7的自动控制。

具体的，色谱分析仪11采集浓度信号传送到DCS系统中，差压式流量计6测量杂醇油流量信号送给DCS系统中，DCS系统通过流量信号自动调节气动调节阀7开度，同时根据乙醇浓度信号得到气动调节阀7的调整量，进而自动调整气动调节阀7的开度，实现对杂醇采出量的调整。

因此，通过DCS系统控制气动调节阀7的开度，能够根据杂醇中乙醇浓度的大小调整杂醇采出流量，使得杂醇中乙醇浓度始终控制在规定的指标范围内，同时避免杂醇油采出过量导致甲醇的浪费，实现自动控制后能够大大减轻控制室监控人员及现场阀门操作人员的劳动量。

本实用新型提供一种甲醇精馏系统，具有以下优点：

(1)直接将精馏常压塔1塔顶的精甲醇蒸汽作为塔底再沸器4的热源，参与热交换，经热交换后，精甲醇蒸汽作为产品排出。因此，塔底再沸器不需要采用额外热源进行加热，降低了甲醇精馏的总能耗。

(2)通过杂醇侧线采出单元实现以乙醇指标标定杂醇采出量，杂醇采出量自动化调整，从而保证乙醇含量不超标，产品产量最大化，人员劳动负荷大大降低，本产品适用于精馏系统，产品具有良好的推广性和可观的收益，具有较好的市场推广性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种甲醇精馏系统，其特征在于，包括精馏常压塔(1)、常压塔冷凝器(2)、回流槽(3)和塔底再沸器(4)；

2.根据权利要求1所述的甲醇精馏系统，其特征在于，所述塔底再沸器(4)的设置数量为两个。

3.根据权利要求1所述的甲醇精馏系统，其特征在于，所述精馏常压塔(1)的塔釜连接排废水管线(G8)。

4.根据权利要求1所述的甲醇精馏系统，其特征在于，还包括杂醇侧线采出单元；