CN216536961U - 侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置，包括如下设备：预塔T1，预塔再沸器H1，预塔冷凝器C1；高压塔T2，高压塔再沸器H2，高压塔回流罐V1；中压塔T3，中压塔再沸器H3，中压塔回流罐V2；常压塔T4，常压塔再沸器H4，常压塔冷凝器C2；水塔T5，水塔冷凝器C3；其中，高压塔T2塔顶蒸汽管道和中压塔再沸器H3相连；中压塔T3塔顶蒸汽和常压塔再沸器H4相连。通过三效精馏的技术，利用精馏塔塔顶的蒸汽实现不同操作压力塔之间的热集成，降低了整个流程中外界蒸汽的消耗。末塔采用水塔并取消再沸器的使用，进一步降低了外界蒸汽的消耗。改进流程可以进一步降低设备投入、进一步减少外界蒸汽的消耗。

Description

侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置

技术领域

本实用新型属于化工分离过程领域，具体是一种侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置。

背景技术

精馏是直接接影响产品质量的重要单元操作，约占整个装置分离过程的90％-95％，可消耗整个世界能源的3％及整个化工行业40％的能量，是典型的能量密集型过程。降低精馏过程能耗对优化整个化工行业的能源结构具有重要意义。

精馏热集成是提高能源利用率的主要手段之一，其基本理念是将流程中的冷热流股进行换热以回收热量。如多效精馏，可通过控制不同塔的操作压力来改变不同塔之间的能量等级。由于物流的沸点会随着压力的升高而升高，其分离后的塔顶蒸汽可向下一个低压力塔的再沸器供热，实现蒸汽冷凝，再沸器内液体汽化的目的。和普通的精馏序列相比，除两端精馏塔外，中间的精馏装置可不再另行供热和冷却。

除对过程的研究外，也发展出了针对设备的节能减排的方法，如隔壁塔的应用。通过在精馏塔内部设置一个竖立的隔板，在设定好物流分配方法的前提下实现精馏塔内传质和传热过程。由于隔壁塔是将两个精馏塔合并在一起，故其可减少精馏塔的投资，同时也可省去一个再沸器和冷凝器的投资。此外，由于隔壁塔可以有效避免中间组分的返混效应，故其也进一步节省了能耗。

目前普遍使用的甲醇合成的方法以煤为源头，经过气化、低温甲醇洗、气体分离、甲醇精制单元最终得到甲醇产品。甲醇精馏单元作为甲醇精制的核心单元，降低其过程能耗对优化整个甲醇制造工艺具有重要意义。传统的甲醇分离三塔流程，开工方便、流程较短。该流程使用预塔、加压塔和常压塔对甲醇进行分离，预塔分离出甲醇油和轻组分气体，加压塔和常压塔塔顶同时分离出精甲醇，并在常压塔的侧线和塔底分别分离出杂醇油以及废水。

三塔流程经过长时间的使用和研究，即便采用了先进的热集成方法，蒸汽消耗也在1.1-1.2吨/甲醇。传统的三塔流程甲醇精馏过程耗能大，产品较难满足目前下游产品对原料的产品质量要求，而且甲醇的回收率也逐渐趋于极限。基于此，需要发展新的节能方法对甲醇精馏过程进行优化。

实用新型内容

为了解决现有甲醇精馏的技术问题，本实用新型提供了一种侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置。

本实用新型的技术方案为：侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置，包括如下设备：预塔T1，预塔再沸器H1，预塔冷凝器C1；高压塔T2，高压塔再沸器H2，高压塔回流罐V1；中压塔T3，中压塔再沸器H3，中压塔回流罐V2；常压塔T4，常压塔再沸器H4，常压塔冷凝器C2；水塔T5，水塔冷凝器C3；其中，高压塔T2塔顶蒸汽管道和中压塔再沸器H3相连；中压塔T3塔顶蒸汽和常压塔再沸器H4相连。其余再沸器均和不同压力蒸汽管道相连，冷凝器均与工艺冷却水管道相连。

本实用新型的特点如下：

(1)在轻组分分割正向热集成五塔流程的基础上，采用预塔T1、高压塔T2、中压塔T3、常压塔T4和水塔T5分离粗甲醇；

(2)通过调节高压塔T2、中压塔T3、常压塔T4的操作压力，实现精馏塔之间的热量匹配，使得高压塔T2塔顶蒸汽恰好向中压塔再沸器H3供热，中压塔T3塔顶蒸汽恰好向常压塔再沸器H4供热。

(3)所述的高压塔T2、中压塔T3、常压塔T4之间采用三效精馏，将高压塔T2塔顶物流蒸汽向中压塔再沸器H3供热，中压塔T3塔顶蒸汽向常压塔再沸器H4供热。

(4)流程的末塔采用水塔T5，并取消再沸器的使用，与常压塔T4同时分离水和杂醇。

所述预塔T1的操作压力范围为120-180kPa，回流比在0.3-0.7之间；

所述高压塔T2的操作压力范围为1200-1600kPa，回流比在3-5之间‘

所述中压塔T3操作压力范围为500-700kPa，回流比在1.5-3之间；中压塔T3底部设有中压塔再沸器H3，以高压塔T2塔顶蒸汽为热源；

所述常压塔T4操作压力范围为50-150kPa，回流比在1.2-2.5之间；常压塔T4底部设有常压塔再沸器H4，以中压塔T3塔顶蒸汽为热源；

所述水塔(T5)操作压力范围为50-150kPa，回流比在2-18之间。

本实用新型的进一步优化装置是：基于多效精馏和，将常压塔T4和水塔T5合并为隔壁塔T6；隔壁塔第一冷凝器C4A、隔壁塔第二冷凝器C4B、隔壁塔再沸器H5分别取代常压塔冷凝器C2、水塔冷凝器C3、常压塔再沸器H4；中压塔T3塔顶蒸汽与隔壁塔再沸器H5相连，冷凝后液体与中压塔回流灌V2相连；所述的隔壁塔T6塔顶其中一股蒸汽物流与隔壁塔第一冷凝器C4A相连，另一股蒸汽物流与隔壁塔第二冷凝器C4B相连；所述的隔壁塔T6塔底物流回流部分与隔壁塔再沸器H5相连。

有益效果

1.通过三效精馏的技术，利用精馏塔塔顶的蒸汽实现不同操作压力塔之间的热集成，较大程度降低了整个流程中外界蒸汽的消耗。

2.安全性好，在节能的同时也能保持良好的操作性，开车难度低。

3.末塔采用水塔并取消再沸器的使用，进一步降低了外界蒸汽的消耗。

4.在改进中，使用隔壁塔、反顺式五塔三/双效流程可以进一步降低设备投入、进一步减少外界蒸汽的消耗。

附图说明

图1为基于多效精馏技术的五塔三效甲醇精馏分离流程示意图；

图2为基于隔壁塔-多效精馏的三效甲醇精馏改进流程示意图；

其中：T1—预塔，H1—预塔再沸器，C1—预塔冷凝器；T2—高压塔，H2—高压塔再沸器，V1—高压塔回流罐；T3—中压塔，H3—中压塔再沸器，V2—中压塔回流罐；T4—常压塔，H4—常压塔再沸器，C2—常压塔冷凝器；T5—水塔，C3—水塔冷凝器；T6—隔壁塔，H5—隔壁塔再沸器，C4A—隔壁塔第一冷凝器，C4B-隔壁塔第二冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明：

实施例1

如图1所示，装置连接方式如下：其中，高压塔T2塔顶蒸汽管道和中压塔再沸器H3相连；中压塔T3塔顶蒸汽和常压塔再沸器H4相连。其余再沸器均和不同压力蒸汽管道相连，冷凝器均与工艺冷却水管道相连。

本实用新型采用三效精馏技术，其工艺流程包括如下步骤：1)原料粗甲醇流入预塔T1，塔顶蒸汽经过预塔冷凝器C1部分冷凝，分离出甲醇油和轻组分不凝气，而预塔T1塔底物流流出部分流入高压塔T2中进行分离；2)高压塔T2塔顶蒸汽经中压塔再沸器H3冷凝成液体后，回流部分经高压塔回流罐V1流入高压塔T2，产品部分为精甲醇流出界区，而高压塔T2塔底物流流出部分流入中压塔T3中进行分离；中压塔T3塔顶蒸汽经常压塔再沸器H4冷凝成液体后，回流部分经中压塔回流罐V2进入中压塔T3，产品部分为精甲醇流出界区，而中压塔T3塔底物流回流部分流入中压塔再沸器H3经高压塔T2塔顶蒸汽加热汽化后流入中压塔T3，另一部分流入常压塔T4中进行分离；常压塔T4塔顶蒸汽经常压塔冷凝器C2冷凝后部分回流，部分作为精甲醇产品流出界区，常压塔T4侧线出料进入水塔T5中进行分离，而塔底物流回流部分流入常压塔再沸器H4经中压塔T3塔顶蒸汽加热汽化后流入常压塔T4，另一部分为废水流出界区；3)水塔T5塔顶蒸汽经过水塔冷凝器C3冷凝后部分回流，另一部分为杂醇流出界区，而水塔T5塔底物流则不经再沸器流入常压塔T4。

所述的预塔T1全塔平均操作压力为150kPa，塔顶回流比为0.3；所述的高压塔T2全塔平均操作压力为1400kPa，塔顶回流比为3；所述的中压塔T3全塔平均操作压力为600kPa，塔顶回流比为1.5；所述的常压塔T4全塔平均操作压力为100kPa，塔顶回流比为1.2；所述的水塔T5全塔平均操作压力为100kPa，塔顶回流比为2；

与现有的工业流程相比，本流程方案的单位单体产品的蒸汽消耗为0.86，该指标低于目前正在运行的装置约28.33％。

实施例2

如图2所示，改进流程，其工艺流程与实施例1基本一致。所述的隔壁塔T6取代了实施例1中常压塔T4和水塔T5；所述的隔壁塔第一冷凝器C4A、隔壁塔第二冷凝器C4B、隔壁塔再沸器H5分别取代实施例1中常压塔冷凝器C2、水塔冷凝器C3、常压塔再沸器H4；所述的中压塔T3塔顶蒸汽经隔壁塔再沸器H5冷凝成液体后，经中压塔回流罐V2回流部分进入中压塔T3，产品部分为精甲醇流出界区，而中压塔T3塔底物流回流部分流入中压塔再沸器H3经高压塔T2塔顶蒸汽加热汽化后流入中压塔T3，另一部分流入隔壁塔T6中进行分离；所述的隔壁塔T6塔顶其中一股蒸汽物流进入隔壁塔第一冷凝器C4A经冷凝后部分回流，部分作为精甲醇流出界区，另一股蒸汽物流进入隔壁塔第二冷凝器C4B经冷凝部分回流后，部分作为杂醇流出界区；所述的隔壁塔T6塔底物流回流部分流入隔壁塔再沸器H5经中压塔T3塔顶蒸汽加热汽化后流入隔壁塔T6，另一部分为废水流出界区。其余流程图显示的连接方法与案例1一致。

所述的预塔T1全塔平均操作压力为150kPa，塔顶回流比为0.3；所述的高压塔T2全塔平均操作压力为1400kPa，塔顶回流比为3；所述的中压塔T3全塔平均操作压力为600kPa，塔顶回流比为1.5；所述的隔壁塔T6全塔平均操作压力为100kPa，塔顶回流比为1和2；

与现有的工业流程相比，本流程方案的单位单体产品的蒸汽消耗为0.86，该指标低于目前正在运行的装置约28.33％。

Claims (2)

1.侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置，包括如下设备：

预塔(T1)，预塔再沸器(H1)，预塔冷凝器(C1)；

高压塔(T2)，高压塔再沸器(H2)，高压塔回流罐(V1)；

中压塔(T3)，中压塔再沸器(H3)，中压塔回流罐(V2)；

常压塔(T4)，常压塔再沸器(H4)，常压塔冷凝器(C2)；

水塔(T5)，水塔冷凝器(C3)；

其中，高压塔(T2)塔顶蒸汽管道和中压塔再沸器(H3)相连；中压塔(T3)塔顶蒸汽和常压塔再沸器(H4)相连；

其特征在于：原料粗甲醇进入预塔(T1)，塔顶设有预塔冷凝器(C1)，而预塔(T1)塔底设有预塔再沸器(H1)，经过蒸汽加热部分汽化后的气体回流连接至预塔(T1)塔底，另一部分经管道连接高压塔(T2)；

高压塔(T2)塔顶设有中压塔再沸器(H3)，回流部分经高压塔回流罐(V1)连接至高压塔(T2)塔顶，部分输出至精甲醇流出界区；而高压塔(T2)塔底设有高压塔再沸器(H2)，经蒸汽加热部分汽化后气体回流连接至高压塔(T2)，另一部分经管道连接至中压塔(T3)；

中压塔(T3)塔顶设有常压塔再沸器(H4)，回流部分经中压塔回流罐(V2)连接至中压塔(T3)塔顶，部分输出至精甲醇流出界区；而中压塔(T3)塔底设有中压塔再沸器(H3)，经高压塔(T2)塔顶蒸汽加热汽化后气体回流连接至中压塔(T3)，另一部分经管道输送连接至常压塔(T4)；

常压塔(T4)塔顶设有常压塔冷凝器(C2)，冷凝后部分输出至精甲醇产品流出界区，常压塔(T4)侧线出料经管道连接至水塔(T5)；而塔底设有常压塔再沸器(H4)，经中压塔(T3)塔顶蒸汽加热汽化后气体回流连接至常压塔(T4)，另一部分经管道输出至废水流出界区；

水塔(T5)塔顶设有水塔冷凝器(C3)部分回流至塔顶，另一部分输出至杂醇流出界区；而水塔(T5)塔底物流直接连接至常压塔(T4)塔底。

2.根据权利要求1所述的侧线及隔壁回收塔热耦合甲醇精馏装置，其特征在于，中压塔(T3) 塔底物流经管道连接至隔壁塔(T6)；

所述隔壁塔(T6)塔底设有隔壁塔再沸器(H5)；

中压塔(T3)塔顶蒸汽管道与隔壁塔再沸器(H5)相连，冷凝后的液体经管道与中压塔回流罐(V2)相连；

所述隔壁塔(T6)塔顶其中一股蒸汽物流管道与隔壁塔第一冷凝器(C4A)相连，隔壁塔第一冷凝器(C4A)部分输出至精甲醇流出界区，另一部分回流连接至塔顶；另一股蒸汽物流管道与隔壁塔第二冷凝器(C4B)相连，部分输出至废水流出界区，另一部分回流连接至塔顶。

Images