CN212594874U - 一种甲醇生产中杂醇油循环利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇生产中杂醇油循环利用装置，包括汽化装置、膜分离机组、渗透液处理装置、尾冷处理装置、精馏系统；所述汽化装置用于对杂醇油进行加热汽化，所述膜分离机组用于对蒸气进行脱水，所述渗透液处理装置用于对渗透液进行净化，所述尾冷处理装置用于冷凝收集尾气中的有机物质，所述精馏系统用于精馏回收甲醇与乙醇。本实用新型克服了现有的直接通过精馏法回收甲醇造成甲醇杂质含量高，解决了杂醇油处理成本高，精馏后混合重油难以处理等问题，通过对杂醇油的综合利用回收，实现了节能减排，生产过程零排放。

Description

一种甲醇生产中杂醇油循环利用装置

技术领域

本实用新型涉及煤制甲醇生产过程中产生的危废的综合利用装置，更具体的说，是涉及一种甲醇生产中杂醇油循环利用装置。

背景技术

目前工业上甲醇的生产主要是采用费托合成法，一般以煤经过高温气化生产出一氧化碳和氢气的合成气为原料气，由一氧化碳、二氧化碳与氢反按照比例反应生成甲醇。但是在反应过程中原料气中的一氧化碳、二氧化碳与氢在一定的温度、压力及合成触媒的作用下反应生成甲醇的同时，伴随着副反应的发生将会产生乙醇、异丙醇、石蜡等重油混合物(统称杂醇油)。

杂醇油是一种危险废物，并且水含量在30-50％以上，不能直接应用，也不能返回装置进行再利用。由于杂醇油中有机物含量高，直接排放会造成环境污染，利用污水处理方法不仅处理难度高而且也会产生高额的污水处理成本，目前主要采用焚烧解决此危废，但是存在转移难，焚烧成本贵等问题。

目前工业上主要通过优化处理装置以及工艺流程来提高杂醇油的回收率与回收质量。例如中国专利，CN204582595U，一种杂醇油的分离装置通过在罐体内添加塔板来提高组分的分离与提纯，目的是解决杂醇中的甲醇，并未实现完全的循环利用。中国专利CN204107357U，一种甲醇废液回收利用装置中对回收装置中的缓冲罐进行改进，通过外部循环实现甲醇废液的均匀混合。此种方法通过对精馏装置进行改造优化来提高产品的提取率，这种方法回收消耗大，成本高，而且回收效率不高，尤其是其中的甲醇，乙醇，等轻组分容易与水形成二元与多元共沸物，使回收的精甲醇中杂质含量较高，只能作为低端产品使用，经济效益较低。中国专利CN207101939U，一种从粗甲醇中提取精甲醇和杂醇油的精馏装置，通过添加多个精馏塔来解决传统精馏工艺得到的含水量较高的精馏副产物无法资源化利用的难题，但是该回收工艺复杂，装置占地面积大，建设成本高。且以上的这几种方法并不能实现煤制甲醇过程中杂醇油的完全利用，也不能实现生产过程的零排放。中国专利CN206853162U，杂醇油回收系统及甲醇制备系统提供了一种杂醇油回收系统，将杂醇油以液态喷雾的形势喷入锅炉作为锅炉辅助燃料，这种方法虽然节省了杂醇油处理的成本，但是其中含有的甲醇等组分没有得到合理的利用。

为了回收杂醇油中的甲醇等组分，避免共沸现象产生，节省回收成本，在精馏之前对杂醇油进行初步脱水处理是非常有必要的，常见的脱水方法分子筛吸附脱水，渗透汽化膜脱水等。如中国专利，《杂醇油分子筛气相脱水方法及分离提纯方法》中叙述了以发酵法生产乙醇过程中的杂醇油为回收原料，利用分子筛气相脱水实现了杂醇油的脱水，但是该工艺是只适用于初始含水量较稳定且杂质主要是醇类的杂醇油，如发酵法生产乙醇过程中的杂醇油体系。且该工业装置占地面积较大，工艺复杂，回收成本高，且需要消耗大量的蒸气，因此对于合成气制甲醇生产中的低沸杂醇油并不适用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术不足，针对煤气化合成气制甲醇过程中产生的杂醇油，提出一种甲醇生产中杂醇油循环利用装置，解决了现有的直接通过精馏法回收甲醇造成甲醇杂质含量高以及杂醇油处理成本高，精馏后混合重油难以处理等问题，通过对杂醇油的综合利用回收，实现了节能减排，生产过程零排放。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型甲醇生产中杂醇油循环利用装置，包括汽化装置、膜分离机组、渗透液处理装置、尾冷处理装置、精馏系统，所述膜分离机组的进口与汽化装置出口连接，所述膜分离机组的渗透液出口与渗透液处理装置进口连接，所述膜分离机组的混合醇出口与精馏系统连接；所述渗透液处理装置的不凝气出口与尾冷处理装置连接，所述渗透液处理装置的冷凝液出口与缓存罐连接；

所述汽化装置用于对杂醇油进行加热汽化，所述膜分离机组用于对蒸气进行脱水，所述渗透液处理装置用于对渗透液进行净化，所述尾冷处理装置用于冷凝收集尾气中的有机物质，所述精馏系统用于精馏回收甲醇与乙醇。

所述汽化装置包括通过管路依次连接的原料泵、蒸发器和过热器，所述蒸发器用于对杂醇油进行蒸发，所述过热器用于对蒸气进行加热。

所述膜分离机组由膜组件构成，所述膜组件采用中空纤维分子筛膜。

所述膜组件设置三个，包括一级膜组件、二级膜组件、三级膜组件，所述一级膜组件进口与过热器连接，所述一级膜组件的混合醇出口和二级膜组件进口之间连接有一级补热器，所述二级膜组件的混合醇出口和三级膜组件进口之间连接有二级补热器。

所述渗透液处理装置包括一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器进口与一级膜组件渗透液出口连接，所述二级冷凝器进口分别与二级膜组件渗透液出口、三级膜组件渗透液出口、一级冷凝器不凝气出口连接，所述二级冷凝器的不凝气出口与尾冷处理装置连接，所述一级冷凝器和二级冷凝器的冷凝液出口均与储存罐连接。

所述尾冷处理装置包括通过管路依次连接的真空泵、尾气冷凝器和尾冷罐；其中，所述真空泵进口与二级冷凝器不凝气出口相连，用于通过抽真空来降低有机物沸点以及采用抽真空加冷凝的方式以形成膜上下游两侧组分的蒸汽分压差；所述尾气冷凝器进口与真空泵出口相连，用于冷凝尾气中的有机物质；所述尾冷罐进口与尾气冷凝器出口相连，用于收集冷凝物质。

所述精馏系统包括一号精馏塔、二号精馏塔、热风炉，所述一号精馏塔进口与三级膜组件的混合醇出口相连，所述二号精馏塔进口与一号精馏塔底部出口相连，所述二号精馏塔底部出口与热风炉相连，所述一号精馏塔和二号精馏塔塔顶出口均连接有冷凝回流装置。

所述冷凝回流装置设置两套，其中一套冷凝回流装置包括一号塔顶冷凝器、一号回流罐、一号塔顶泵，所述一号塔顶冷凝器进口与一号精馏塔塔顶出口相连，所述一号回流罐入口与一号塔顶冷凝器出口相连，所述一号回流罐有两个出口，一个出口与一号塔顶泵入口相连，另一个出口与一号精馏塔顶部相连通；

另一套冷凝回流装置包括二号塔顶冷凝器、二号回流罐、二号塔顶泵，所述二号塔顶冷凝器进口与二号精馏塔塔顶出口相连，所述二号回流罐入口与二号塔顶冷凝器出口相连，所述二号回流罐有两个出口，一个出口与二号塔顶泵入口相连，另一个出口与二号精馏塔顶部相连通。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

本实用新型利用分子筛膜对杂醇油进行脱水，利用冷凝系统来去除渗透液中的有机杂质，达到废水排放标准；然后将有机混合醇进行多塔精馏，回收甲醇、乙醇等轻组分，最后将精馏后的混合重油返回煤气化充当燃料油供热风炉使用，不仅避免回收过程中水与杂质产生共沸，而且节能减排，实现甲醇生产过程中的零排放。

附图说明

图1是本实用新型甲醇生产中杂醇油循环利用的装置示意图。

附图标记：1原料泵，2蒸发器，3过热器，4-1一级膜组件，4-2二级膜组件，4-3三级膜组件，5-1一级补热器，5-2二级补热器，6一级冷凝器，7二级冷凝器，8储存罐，9渗透液泵，10真空泵，11尾气冷凝器，12尾冷罐，13一号精馏塔，14一号塔顶冷凝器，15一号回流罐，16一号塔顶泵，17二号精馏塔，18二号塔顶冷凝器，19二号回流罐，20二号塔顶泵，21热风炉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型甲醇生产中杂醇油循环利用装置，包括汽化装置、膜分离机组、渗透液处理装置、尾冷处理装置、精馏系统，所述膜分离机组的进口与汽化装置出口连接，所述膜分离机组的渗透液出口与渗透液处理装置进口连接，所述膜分离机组的混合醇出口与精馏系统连接。所述渗透液处理装置的不凝气出口与尾冷处理装置连接，所述渗透液处理装置的冷凝液出口与缓存罐连接。所述汽化装置用于对杂醇油进行加热汽化，所述膜分离机组用于对蒸气进行脱水，所述渗透液处理装置用于对渗透液进行净化，所述尾冷处理装置用于冷凝收集尾气中的有机物质，所述精馏系统用于精馏回收甲醇与乙醇。

所述汽化装置包括通过管路依次连接的原料泵1、蒸发器2和过热器3，所述蒸发器2用于对杂醇油进行蒸发，所述过热器3用于对蒸气进行加热。

所述膜分离机组由膜组件构成，所述膜组件采用中空纤维分子筛膜。所述膜组件设置三个，包括一级膜组件4-1、二级膜组件4-2、三级膜组件4-3，所述一级膜组件4-1进口与过热器3连接，所述一级膜组件4-1的混合醇出口和二级膜组件4-2进口之间连接有一级补热器5-1，所述二级膜组件4-2的混合醇出口和三级膜组件4-3进口之间连接有二级补热器5-2，经过一级膜组件4-1、一级补热器5-1、二级膜组件4-2、二级补热器5-2、三级膜组4-3件实现对蒸气进行完全脱水。

所述渗透液处理装置包括一级冷凝器6和二级冷凝器7，所述一级冷凝器6进口与一级膜组件4-1渗透液出口连接，所述二级冷凝器7进口分别与二级膜组件4-2渗透液出口、三级膜组件4-3渗透液出口、一级冷凝器6不凝气出口连接，所述二级冷凝器7的不凝气出口与尾冷处理装置连接，所述一级冷凝器6和二级冷凝器7的冷凝液出口均与储存罐8连接，储存罐8出口连接有渗透液泵9。所述一级冷凝器6用于对渗透汽化后的渗透液进行冷凝，所述二级冷凝器7用于净化渗透液中的微量有机物质。

所述尾冷处理装置包括通过管路依次连接的真空泵10、尾气冷凝器11和尾冷罐12。其中，所述真空泵10进口与二级冷凝器7不凝气出口相连，用于通过抽真空来降低有机物沸点以及采用抽真空加冷凝的方式以形成膜上下游两侧组分的蒸汽分压差。所述尾气冷凝器11进口与真空泵10出口相连，用于冷凝尾气中的有机物质。所述尾冷罐12进口与尾气冷凝器11出口相连，用于收集冷凝物质。

所述精馏系统包括一号精馏塔13、二号精馏塔17、热风炉21。其中，所述一号精馏塔13进口与三级膜组件4-3的混合醇出口相连，所述二号精馏塔17进口与一号精馏塔13底部出口相连，所述二号精馏塔17底部出口与热风炉21相连，所述一号精馏塔13和二号精馏塔17塔顶出口均连接有冷凝回流装置。所述一号精馏塔13用于对完全脱水后的蒸气进行甲醇蒸馏精制，所述二号精馏塔17用于对蒸气进行二次甲醇蒸馏精制，所述热风炉21用于将精馏后的混合重油充当燃料油使用。

所述冷凝回流装置设置两套，其中一套冷凝回流装置包括一号塔顶冷凝器14、一号回流罐15、一号塔顶泵16，所述一号塔顶冷凝器14进口与一号精馏塔塔13顶出口相连，用于对一号精馏塔13的顶部蒸汽部分冷凝，所述一号回流罐15入口与一号塔顶冷凝器14出口相连，所述一号回流罐15有两个出口，一个出口与一号塔顶泵16入口相连，用于抽出精制的甲醇，另一个出口与一号精馏塔13顶部相连通，用于循环回流。

另一套冷凝回流装置包括二号塔顶冷凝器18、二号回流罐19、二号塔顶泵20，所述二号塔顶冷凝器18进口与二号精馏塔17塔顶出口相连，用于对二号精馏塔17的顶部蒸汽部分冷凝，所述二号回流罐15入口与二号塔顶冷凝器18出口相连，所述二号回流罐19有两个出口，一个出口与二号塔顶泵20入口相连，用于抽出精制的甲醇，另一个出口与二号精馏塔17顶部相连通，用于循环回流。

本实用新型甲醇生产中杂醇油循环利用方法，实现过程如下：

第一步：煤制甲醇生产过程中产生的杂醇油先进行汽化。其中，杂醇油是从精制甲醇工段中甲醇回收塔侧线抽出的，成分包括水、甲醇、乙醇、杂醇。

第二步：第一步汽化后的杂醇油通过膜分离机组进行脱水，得到渗透液和无水杂醇油。其中，膜分离机组由一级膜组件4-1、二级膜组件4-2、三级膜组件4-3串联构成，原料中的水分和少量有机溶剂经膜组件由膜上游侧渗透至膜下游侧，膜上游侧经一级膜组件4-1得到含0.5％水分的杂醇，经二级膜组件4-2得到含0.1％水分的杂醇，经三级膜组件4-3得到无水杂醇油。

第三步：对第二步中得到的渗透液进行冷凝处理，得到的冷凝液达到污水排放标准，冷凝液中COD含量降至1000mg/L以下。

第四步：对第二步中得到的无水杂醇油进行精馏回收，得到甲醇和乙醇，精馏后回收的甲醇含量≥99.5wt％，乙醇含量≥99.6wt％。

第五步：将精馏后的混合重油送至热风炉做燃料油使用。

上述甲醇生产中杂醇油循环利用方法，具体实现过程如下：

1)煤制甲醇生产过程中产生的杂醇油通过原料泵1抽出后，进入蒸发器2蒸发，而后通过过热器3再次加热汽化；其中，所述蒸发器2温度为75-95℃，所述过热器3温度保持115℃-130℃。

2)将汽化后的杂醇油进入一级膜组件4-1脱水，而后通过一级补热器5-1补热后，进入二级膜组件4-2脱水，再经过二级补热器5-2补热后，进入三级膜组件4-3脱水，最终得到渗透液和无水杂醇油；其中，所述一级补热器5-1温度为101-105℃，二级补热器5-2温度为102-104℃。

3)渗透液通过一级冷凝器6和二级冷凝器7处理后，得到的冷凝液COD含量降至1000mg/L以下；

4)将无水的杂醇油送入一号精馏塔13精制，塔顶蒸出甲醇成品，塔底采出残液送至二号精馏塔17精制乙醇，二号精馏塔17的塔顶蒸出乙醇成品，塔底残液送去热风炉充当燃料。其中，所述一号精馏塔13操作压力为0.02-0.06Mpa，塔底温度为70-80℃，塔顶温度为62-70℃；二号精馏塔17操作压力为0.02-0.04Mpa，塔顶温度为75-85℃，塔底温度为85-90℃。

尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，包括汽化装置、膜分离机组、渗透液处理装置、尾冷处理装置、精馏系统，所述膜分离机组的进口与汽化装置出口连接，所述膜分离机组的渗透液出口与渗透液处理装置进口连接，所述膜分离机组的混合醇出口与精馏系统连接；所述渗透液处理装置的不凝气出口与尾冷处理装置连接，所述渗透液处理装置的冷凝液出口与缓存罐连接；

所述汽化装置用于对杂醇油进行加热汽化，所述膜分离机组用于对蒸气进行脱水，所述渗透液处理装置用于对渗透液进行净化，所述尾冷处理装置用于冷凝收集尾气中的有机物质，所述精馏系统用于精馏回收甲醇与乙醇。

2.根据权利要求1所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，所述汽化装置包括通过管路依次连接的原料泵(1)、蒸发器(2)和过热器(3)，所述蒸发器(2)用于对杂醇油进行蒸发，所述过热器(3)用于对蒸气进行加热。

3.根据权利要求1所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，所述膜分离机组由膜组件构成，所述膜组件采用中空纤维分子筛膜。

4.根据权利要求3所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，所述膜组件设置三个，包括一级膜组件(4-1)、二级膜组件(4-2)、三级膜组件(4-3)，所述一级膜组件(4-1)进口与过热器(3)连接，所述一级膜组件(4-1)的混合醇出口和二级膜组件(4-2)进口之间连接有一级补热器(5-1)，所述二级膜组件(4-2)的混合醇出口和三级膜组件(4-3)进口之间连接有二级补热器(5-2)。

5.根据权利要求1所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，所述渗透液处理装置包括一级冷凝器(6)和二级冷凝器(7)，所述一级冷凝器(6)进口与一级膜组件(4-1)渗透液出口连接，所述二级冷凝器(7)进口分别与二级膜组件(4-2)渗透液出口、三级膜组件(4-3)渗透液出口、一级冷凝器(6)不凝气出口连接，所述二级冷凝器(7)的不凝气出口与尾冷处理装置连接，所述一级冷凝器(6)和二级冷凝器(7)的冷凝液出口均与储存罐(8)连接。

6.根据权利要求1所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，尾冷处理装置包括通过管路依次连接的真空泵(10)、尾气冷凝器(11)和尾冷罐(12)；其中，所述真空泵(10)进口与二级冷凝器(7)不凝气出口相连，用于通过抽真空来降低有机物沸点以及采用抽真空加冷凝的方式以形成膜上下游两侧组分的蒸汽分压差；所述尾气冷凝器(11)进口与真空泵(10)出口相连，用于冷凝尾气中的有机物质；所述尾冷罐(12)进口与尾气冷凝器(11)出口相连，用于收集冷凝物质。

7.根据权利要求1所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，所述精馏系统包括一号精馏塔(13)、二号精馏塔(17)、热风炉(21)，所述一号精馏塔(13)进口与三级膜组件(4-3)的混合醇出口相连，所述二号精馏塔(17)进口与一号精馏塔(13)底部出口相连，所述二号精馏塔(17)底部出口与热风炉(21)相连，所述一号精馏塔(13)和二号精馏塔(17)塔顶出口均连接有冷凝回流装置。

8.根据权利要求7所述的甲醇生产中杂醇油循环利用装置，其特征在于，所述冷凝回流装置设置两套，其中一套冷凝回流装置包括一号塔顶冷凝器(14)、一号回流罐(15)、一号塔顶泵(16)，所述一号塔顶冷凝器(14)进口与一号精馏塔(13)塔顶出口相连，所述一号回流罐(15)入口与一号塔顶冷凝器(14)出口相连，所述一号回流罐(15)有两个出口，一个出口与一号塔顶泵(16)入口相连，另一个出口与一号精馏塔(13)顶部相连通；

另一套冷凝回流装置包括二号塔顶冷凝器(18)、二号回流罐(19)、二号塔顶泵(20)，所述二号塔顶冷凝器(18)进口与二号精馏塔(17)塔顶出口相连，所述二号回流罐(19)入口与二号塔顶冷凝器(18)出口相连，所述二号回流罐(19)有两个出口，一个出口与二号塔顶泵(20)入口相连，另一个出口与二号精馏塔(17)顶部相连通。

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