RU2788870C2

RU2788870C2 - Method for reconstruction of methanol distillation unit

Info

Publication number: RU2788870C2
Application number: RU2020143500A
Authority: RU
Inventors: Раффаэле ОСТУНИ
Original assignee: Касале Са
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2023-01-25

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: present invention relates to a method for reconstruction of a purification section of a methanol distillation unit, into which a flow of raw methanol is supplied, and which includes medium-pressure (hereinafter – MP) purification column (300) made with the possibility of operation at first distillation pressure (p1) and low-pressure (hereinafter – LP) purification column (400) made with the possibility of operation at second distillation pressure (p2), where p1 is greater than p2. Each MP purification column (300) and LP purification column (400) contains at least one cubic boiler supplying distillation heat to MP column and LP column, respectively. MP purification column (300) contains upper outlet pipeline (304) for a gaseous flow of methanol distillate and lower outlet pipeline (305) for a methanol-containing solution. Upper outlet pipeline (304) is supplied to at least one cubic boiler (401) of LP purification column, for which the gaseous flow of methanol distillate serves as a heat source, and lower outlet pipeline (305) is supplied to LP purification column, in which the methanol-containing solution is further purified. At the same time, high-pressure (hereinafter – HP) purification column (200) is installed, made with the possibility of operation at third distillation pressure (p3), where p3 is higher than p1. Pipeline (204) is also installed for supply of the gaseous flow of methanol distillate from an upper part of HP column to at least one cubic boiler of MP column, for which the gaseous flow of methanol distillate serves as a heat source, and lower outlet pipeline (205) is installed for removal of a liquid flow consisting mainly of water from the newly installed HP column.

EFFECT: increase in the performance of a purification section of a methanol distillation unit containing MP distillation column and LP distillation column, while maintaining low energy consumption and small investments, without overloading existing distillation sections of medium and low pressure.

15 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу реконструкции установки для дистилляции метанола.The present invention relates to a method for renovating a methanol distillation plant.

Уровень техникиState of the art

Установка получения метанола вырабатывает водный раствор метанола, содержащий побочные продукты реакции, например, этанол и высшие спирты (например пропанол), кетоны (например ацетон), альдегиды и растворенные газы, преимущественно включающие Н₂, СО, СО₂, N₂, СН₄. Этот водный раствор называют метанолом-сырцом.The methanol plant produces an aqueous methanol solution containing reaction by-products such as ethanol and higher alcohols (eg propanol), ketones (eg acetone), aldehydes and dissolved gases, predominantly including H ₂ , CO, CO ₂ , N ₂ , CH ₄ . This aqueous solution is referred to as raw methanol.

Метанол-сырец подвергают дистилляции для достижения показателей по чистоте, предъявляемых к коммерческому продукту. Например, класс чистоты АА предусматривает минимальную концентрацию метанола 99,85 мас. %, а весовое содержание этанола не более 10 ppm (частей на миллион).Raw methanol is subjected to distillation to achieve purity levels for a commercial product. For example, purity class AA provides for a minimum methanol concentration of 99.85 wt. %, and the weight content of ethanol is not more than 10 ppm (parts per million).

Дистилляция осуществляется в секции очистки, содержащей одну или более очистную колонну. Обычно, в очистной колонне вверху отделяются один более легких продукта (т.е., имеющих относительно низкую температуру кипения, например метанол) от одного или более тяжелых продуктов (т.е., имеющих сравнительно высокую температуру кипения, например воды) внизу колонны.Distillation is carried out in a purification section containing one or more purification columns. Typically, one lighter product (i.e., having a relatively low boiling point, such as methanol) is separated at the top of the refining column from one or more heavy products (i.e., having a relatively high boiling point, such as water) at the bottom of the column.

Типовая секция очистки включает две очистные колонны, а именно колонну среднего давления (СД) и колонну низкого давления (НД), работающие, соответственно, при среднем давлении (например, около 7-10 бар) и при низком давлении (например, около 2 бар).A typical scrubbing section includes two scrubbers, namely a medium pressure (MP) tower and a low pressure (LP) tower, operating respectively at medium pressure (for example, about 7-10 bar) and at low pressure (for example, about 2 bar). ).

Колонна СД имеет ребойлер с паровым подогревом и конденсатор наверху колонны. В колонне СД получают верхний поток дистиллята метанола, который конденсируется в конденсаторе наверху колонны, и нижний жидкий поток, содержащий воду и метанол, направляемый в колонну НД для дальнейшей очистки.The SD column has a steam-heated reboiler and a condenser at the top of the column. The SD column produces an overhead methanol distillate stream which is condensed in a condenser at the top of the column and a bottom liquid stream containing water and methanol which is sent to the LP column for further purification.

Конденсатор наверху колонны СД является ребойлером колонны низкого давления (НД). В колонне НД вырабатывается верхний поток дистиллята метанола, нижний жидкий поток, состоящий преимущественно из воды, и одна или более боковых фракций, в совокупности именуемых "сивушными маслами", в основном состоящих из воды, остаточного метанола и побочных продуктов реакции синтеза, имеющих промежуточные точки кипения между температурами кипения метанола и воды, например высшие спирты. Расход сивушных масел и тарелка, из которой они выводятся, выбираются в соответствии с предъявляемыми требованиями к метаноловому продукту верхнего погона в части содержания этанола и других примесей. Эти сивушные масла обладают определенной теплотворной способностью и обычно используются в качестве топлива.The condenser at the top of the LP column is the reboiler of the low pressure (LP) column. The LP column produces an overhead stream of methanol distillate, a bottom liquid stream consisting predominantly of water, and one or more side cuts, collectively referred to as "fusel oils", primarily consisting of water, residual methanol, and by-products of the synthesis reaction having intermediate points boiling between the boiling points of methanol and water, such as higher alcohols. The consumption of fusel oils and the plate from which they are removed are selected in accordance with the requirements for the methanol overhead product in terms of the content of ethanol and other impurities. These fusel oils have a certain calorific value and are commonly used as fuel.

Секция очистки может также включать колонну предварительной обработки или отбензинивания (topping column) для отделения летучих соединений (например, Н₂, СО, СО₂, N₂, СН₄, ацетон) из метанола-сырца. Эта колонна работает в основном при атмосферном или слегка повышенном (например, 1,5 бар) давлении.The purification section may also include a pre-treatment or topping column (topping column) to separate volatile compounds (eg H ₂ , CO, CO ₂ , N ₂ , CH ₄ , acetone) from raw methanol. This column operates mainly at atmospheric or slightly elevated (eg 1.5 bar) pressure.

Конструкция с отбензинивающей колонной и двумя дистилляционными колоннами раскрыта в US 4210495.A design with a topping column and two distillation columns is disclosed in US 4,210,495.

В последнее время стала остро ощущаться потребность в повышении производительности (т.е., количества получаемого метанола) без чрезмерных капиталовложений. Однако существующая секция очистки с колонной СД и колонной НД ограничивают возможность значительного повышения производительности.Recently, there has been an acute need to increase productivity (ie, the amount of methanol produced) without excessive capital investment. However, the existing purification section with an SD column and an LP column limits the possibility of a significant increase in productivity.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности секции очистки установки дистилляции метанола, содержащей дистилляционную колонну СД и дистилляционную колонну НД, при сохранении низкого энергопотребления и малых капиталовложений, и без перегрузки существующих дистилляционных секций среднего и низкого давлений.It is an object of the present invention to increase the capacity of the purification section of a methanol distillation plant comprising an LP distillation column and an LP distillation column while maintaining low energy consumption and low capital investment, and without overloading the existing medium and low pressure distillation sections.

Эти задачи решаются способом реконструкции секции очистки в соответствии с п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные признаки способа изложены в зависимых пунктах формулы.These tasks are solved by the method of reconstruction of the cleaning section in accordance with paragraph 1 of the claims. Preferred features of the method are set forth in the dependent claims.

В изобретении предложен способ реконструкции секции очистки, в которую подается поток метанола-сырца, и которая включает очистную колонну среднего давления (СД), выполненную с возможностью работы при первом давлении (p1) дистилляции, и очистную колонну низкого давления (НД), выполненную с возможностью работы при втором давлении (р2) дистилляции, где p1 больше р2, причем:The invention proposes a method for reconstructing a purification section, into which a stream of raw methanol is fed, and which includes a medium pressure purification column (MP) configured to operate at a first distillation pressure (p1) and a low pressure purification column (LP) configured with the possibility of working at a second distillation pressure (p2), where p1 is greater than p2, and:

очистная колонна СД и очистная колонна НД каждая содержит по меньшей мере один кубовой кипятильник (ребойлер), подающий тепло дистилляции в колонну СД и колонну НД, соответственно,the SD purification column and the LP purification column each contain at least one bottom boiler (reboiler) supplying distillation heat to the SD column and the LP column, respectively,

очистная колонна СД содержит верхнюю выпускную линию (трубопровод) для газообразного потока дистиллята метанола и нижний выпускной трубопровод для содержащего метанол раствора,the cleaning column SD contains an upper outlet line (pipeline) for a gaseous stream of methanol distillate and a lower outlet pipeline for a methanol-containing solution,

верхний выпускной трубопровод подводится к по меньшей одному кубовому кипятильнику очистной колонны НД, где газообразный поток дистиллята метанола служит источником тепла, иthe upper outlet pipeline is connected to at least one bottom boiler of the LP cleaning column, where the methanol distillate gaseous stream serves as a heat source, and

нижний выпускной трубопровод направляется к очистной колонне НД, в которой содержащий метанол раствор подвергается дальнейшей очистке, аthe lower outlet pipeline is sent to the LP scrubber, in which the methanol-containing solution is further purified, and

способ отличается тем, что при его осуществлении:The method differs in that during its implementation:

устанавливают очистную колонну высокого давления (ВД), выполненную с возможностью работы при третьем давлении (р3) дистилляции, где р3 больше p1;installing a high pressure cleaning column (HP) configured to operate at a third distillation pressure (p3) where p3 is greater than p1;

устанавливают трубопровод подачи газообразного потока дистиллята метанола, выведенного от верха этой колонны ВД к по меньшей мере одному кубовому кипятильнику колонны СД, где газообразный поток метанола-дистиллята служит источником тепла, иinstalling a pipeline for supplying a gaseous stream of methanol distillate discharged from the top of this HP column to at least one bottom boiler of the HP column, where the gaseous methanol-distillate stream serves as a heat source, and

устанавливают нижний выпускной трубопровод для отведения жидкого потока, состоящего преимущественно из воды, из вновь установленной колонны ВД.a bottom outlet pipe is installed to divert a liquid stream, consisting predominantly of water, from the newly installed HP column.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, в способе реконструкции дополнительно устанавливают по меньшей мере один боковой выпускной трубопровод для отведения сивушных масел из вновь установленной колонны ВД. Благодаря этому повышается чистота метанола, выходящего из верха колонны ВД при данном составе метанола-сырца и данном числе этапов дистилляции.In accordance with a preferred embodiment, in the reconstruction method, at least one side outlet pipeline is additionally installed to remove fusel oils from the newly installed HP column. This improves the purity of the methanol leaving the top of the HP column for a given raw methanol composition and a given number of distillation steps.

Термин "отведение" означает, что жидкий поток, состоящий преимущественно из воды и сивушных масел, соответственно, не направляется ни в один аппарат, образующий секцию очистки; напротив, они отводятся как продукты из самой секции очистки. Соответственно, жидкий поток, состоящий в основном из воды, не подается в существующие очистные колонны, благодаря чему в максимальной степени регенерируется тепло выведением газообразного потока сверху колонны ВД, и устраняются узкие места в секции очистки.The term "diversion" means that the liquid stream, consisting mainly of water and fusel oils, respectively, is not sent to any apparatus that forms the cleaning section; on the contrary, they are discharged as products from the cleaning section itself. Accordingly, the liquid stream mainly composed of water is not fed into the existing purification columns, whereby heat is recovered to the maximum extent by removing the gaseous stream from the top of the HP column, and bottlenecks in the purification section are eliminated.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, в способе реконструкции дополнительно устанавливают по меньшей мере один кубовой кипятильник, выполненный с возможностью подведения тепла дистилляции к колонне очистки ВД, а газообразный поток дистиллята метанола, выведенный сверху этой колонны ВД, предпочтительно подается во вновь установленный кубовой кипятильник или, в случае использования более одного кипятильника, в по меньшей мере один из них. Этот кубовой кипятильник(-и) может быть установлен вместо существующего кубового кипятильника(-ов) или включен последовательно с ним.According to a preferred embodiment, in the reconstruction method, at least one bottom boiler is additionally installed, configured to supply distillation heat to the HP purification column, and the gaseous methanol distillate stream discharged from the top of this HP column is preferably fed to the newly installed bottom boiler or , in the case of using more than one boiler, in at least one of them. This vat boiler(s) may be installed in place of or in series with the existing vat boiler(s).

Газообразные потоки дистиллята метанола, выведенные сверху колонн ВД и СД, состоят преимущественно из метанола с низким содержанием примесей, согласно предъявляемым требованиям (например, класс чистоты АА).The gaseous methanol distillate streams discharged from the top of the HP and LP columns consist predominantly of methanol with a low content of impurities, according to the requirements (for example, purity class AA).

Таким образом, реконструированная секция очистки содержит по меньшей мере три очистные колонны, работающие при трех уровнях давления дистилляции, а именно, очистные колонны ВД, СД и НД, соответственно, работающие при давлениях р3, p1 и р2, где p3>p1>p2. Высокое давление дистилляции (р3) предпочтительно составляет 10-35 бар, например, по меньшей мере 20 бар в частном варианте осуществления.Thus, the reconstructed purification section contains at least three purification columns operating at three levels of distillation pressure, namely HP, SD and LP purification columns, respectively, operating at pressures p3, p1 and p2, where p3>p1>p2. The high distillation pressure (p3) is preferably 10-35 bar, for example at least 20 bar in a particular embodiment.

Для вновь установленной колонны ВД требуется источник тепла высокой энергии, например, пар, конденсирующийся при давлении 10 бар или более. Соответственно, предложенный способ реконструкции предпочтительно также включает использование по меньшей мере одного нагревателя-кипятильника, приспособленного для вырабатывания тепла дистилляции для вновь установленной очистной колонны ВД.A newly installed HP column requires a high energy heat source such as steam condensing at a pressure of 10 bar or more. Accordingly, the proposed refurbishment method preferably also includes the use of at least one boiler heater adapted to generate distillation heat for the newly installed HP scrubber.

Заявителем было обнаружено, что введение очистной колонны ВД увеличивает возможности регенерирования тепла внутри дистилляционного процесса, благодаря доступности газообразного потока дистиллята метанола при высокой температуре и высоком давлении. Было установлено, что более эффективное регенерирование тепла с избытком компенсирует необходимость подачи тепла высокого энергетического уровня.The Applicant has found that the introduction of an HP scrubbing column increases the potential for heat recovery within the distillation process due to the availability of a gaseous methanol distillate stream at high temperature and high pressure. It has been found that more efficient heat recovery more than compensates for the need to supply high energy levels of heat.

Предпочтительно, газообразный поток дистиллята метанола, полученный из колонны ВД, обеспечивает теплом колонну СД путем непрямого теплообмена с раствором, содержащим метанол, выходящим из колонны СД. Этот раствор, например, отбирается с низа колонны СД и нагретый раствор снова вводится в низ этой колонны, подогревая тем самым всю колонну. Предпочтительно, этот раствор по меньшей мере частично испаряют за счет упомянутого теплообмена, и газообразный поток предпочтительно по меньшей мере частично конденсируется в ходе этого теплообмена с получением жидкого потока дистиллята метанола.Preferably, the gaseous methanol distillate stream obtained from the HP column provides heat to the HP column by indirect heat exchange with the methanol containing solution leaving the HP column. This solution, for example, is taken from the bottom of the SD column and the heated solution is again introduced into the bottom of this column, thereby heating the entire column. Preferably, this solution is at least partially vaporized by said heat exchange, and the gaseous stream is preferably at least partially condensed during this heat exchange to form a liquid methanol distillate stream.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, в предложенном способе реконструкции устанавливают трубопровод, возвращающий часть сконденсированного жидкого потока в колонну ВД, и устанавливают трубопровод для отведения оставшейся части жидкого потока из секции очистки.In accordance with a preferred embodiment, in the proposed reconstruction method, a pipeline is installed to return a portion of the condensed liquid stream to the HP column, and a pipeline is installed to divert the remainder of the liquid stream from the purification section.

Аналогично, газообразный поток дистиллята метанола, извлеченный из колонны СД, снабжает теплом колонну НД предпочтительно непрямым теплообменом с раствором, содержащим метанол, выходящим из колонны НД, который предпочтительно по меньшей мере частично испаряется, и этот газообразный поток по меньшей мере частично конденсируется в жидкий поток дистиллята метанола.Similarly, the gaseous methanol distillate stream withdrawn from the LP column provides heat to the LP column, preferably by indirect heat exchange with the methanol containing solution exiting the LP column, which is preferably at least partially vaporized and this gaseous stream is at least partially condensed into a liquid stream. methanol distillate.

Таким образом, каждый из упомянутых газообразных потоков дистиллята метанола передает тепло дистилляции в следующую колонну, т.е., в колонну СД и колонну НД, посредством непрямого теплообмена с соответствующим жидким раствором, содержащим метанол, извлеченным из колонны СД и НД, соответственно. Более предпочтительно, газообразный поток дистиллята метанола конденсируется, в то время как жидкий раствор испаряется. Конденсация и испарение, соответственно, происходят по меньшей мере частично, а в предпочтительном случае происходит полная конденсация и испарение.Thus, each of said methanol distillate gaseous streams transfers the heat of distillation to the next column, i.e., the MD column and the LP column, by indirect heat exchange with the respective methanol containing liquid solution recovered from the LD and LP column, respectively. More preferably, the gaseous methanol distillate stream condenses while the liquid solution evaporates. Condensation and evaporation, respectively, occur at least partially, and in the preferred case, complete condensation and evaporation occurs.

В предпочтительном варианте осуществления, существующая секция очистки также включает отбензинивающую колонну, выполненную с возможностью удаления более летучих компонентов и для работы при давлении отбензинивания (р_т), где р_т не превышает р2. Отбензинивающая колонна содержит впускной трубопровод для метанола-сырца, верхний выпускной трубопровод для газообразного потока летучих компонентов и нижний выпускной поток для жидкого раствора, направляемого в очистную колонну СД, а способ реконструкции в соответствии с изобретением отличается установкой отводной трубы, направляющей часть жидкого раствора во вновь установленную очистную колонну ВД.In a preferred embodiment, the existing refining section also includes a topping column configured to remove more volatile components and to operate at a topping pressure (p _t ) where p _t does not exceed p2. The topping column comprises an inlet pipeline for raw methanol, an upper outlet pipeline for the gaseous volatile components stream and a lower outlet stream for the liquid solution sent to the MP refining column, and the reconstruction method in accordance with the invention is characterized by installing a bypass pipe directing part of the liquid solution into the newly installed HP treatment column.

Давление (р_т) отбензинивания предпочтительно

к атмосферному давлению, более предпочтительно, составляет примерно 1-1,5 бар.Topping pressure (p _t ) is preferred

to atmospheric pressure, more preferably, is about 1-1.5 bar.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, давление (р2) перегонки, при котором работает колонна НД, существенно выше давления (р_т) отбензинивания, отбензинивающая колонна содержит кубовой кипятильник, колонна НД содержит верхний выпускной трубопровод для газообразного потока дистиллята метанола, а способ реконструкции отличается установкой отводной трубы, направляющей часть газообразного потока дистиллята метанола в кубовой кипятильник отбензинивающей колонны, в результате эта часть газообразного потока играет роль источника тепла для этого нагревателя-кипятильника.According to an embodiment of the invention, the distillation pressure (p2) at which the LP column operates is substantially higher than the topping pressure (p _t ), the topping column comprises a bottom boiler, the LP column comprises an overhead outlet line for the methanol distillate gaseous stream, and the reconstruction method is different by providing a bypass pipe directing a portion of the methanol distillate gaseous stream to the bottom boiler of the topping column, whereby this portion of the gaseous stream acts as a heat source for the heater-boiler.

Часть газообразного потока, извлекаемого из колонны НД, предпочтительно по меньшей мере частично конденсируется в кубовом кипятильнике отбензинивающей колонны за счет непрямого теплообмена с раствором, содержащим метанол, выходящий с низа отбензинивающей колонны, и этот раствор предпочтительно по меньшей мере частично испаряется.A portion of the gaseous stream withdrawn from the LP column is preferably at least partially condensed in the bottom boiler of the topping column by indirect heat exchange with the methanol-containing solution leaving the bottom of the topping column, and this solution is preferably at least partially vaporized.

Колонна НД является последней колонной очистной секции. Она также называется исчерпывающей колонной, а давление р2 называется исчерпывающим давлением.The LP column is the last column in the treatment section. It is also called the exhaust column, and the pressure p2 is called the exhaust pressure.

Использование исчерпывающего давления, величина которого существенно выше давления отбензинивания, способствует энергосбережению и оптимизации тепловых потоков за счет использования газообразного метанола, полученного дистилляцией в исчерпывающей колонне, для подачи тепла к отбензинивающей колонне.The use of exhaust pressure, which is significantly higher than the topping pressure, contributes to energy saving and optimization of heat flows through the use of gaseous methanol obtained by distillation in the exhaust column to supply heat to the topping column.

В колонне НД также обычно вырабатывается кубовой раствор, преимущественно состоящий из воды и по меньшей мере одного бокового потока сивушных масел.The ND column also typically produces a bottom liquor predominantly consisting of water and at least one side stream of fusel oils.

Предпочтительно, в варианте осуществления изобретения с регенерацией тепла от исчерпывающей колонны используются следующие давления: давление (р_т) отбензинивания, составляющее около 1,5 бар; давление р3 колонны ВД, составляющее примерно 30 бар; давление p1 колонны СД, составляющее примерно 15-20 бар; давление р2 колонны НД, составляющее по меньшей мере 2 бар, и предпочтительно примерно 5 бар.Preferably, in the embodiment of the invention with heat recovery from the bottoming column, the following pressures are used: a topping pressure (p _t ) of about 1.5 bar; HP column pressure p3 of about 30 bar; the pressure p1 of the SD column, which is about 15-20 bar; an LP column pressure p2 of at least 2 bar and preferably about 5 bar.

Предпочтительно, в варианте осуществления изобретения без регенерации тепла из исчерпывающей колонны используются следующие давления: давление (р_т) отбензинивания и давление р2 колонны НД, составляющие около 1,5 бар; давление р₃ колонны ВД, составляющее примерно 18-20 бар; давление p1 колонны СД, составляющее примерно 8-10 бар.Preferably, in an embodiment of the invention without heat recovery from the bottoming column, the following pressures are used: a topping pressure (p _t ) and a pressure p2 of the LP column of about 1.5 bar; the pressure p _{3 of} the HP column, which is about 18-20 bar; the pressure p1 of the SD column, which is about 8-10 bar.

Способ реконструкции в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить энергетический выигрыш за счет тепловой интеграции при использовании теплоты конденсации газообразного потока дистиллята метанола, выводимого из вновь установленной колонны ВД, в качестве тепла дистилляции существующей колонны СД.The revamping method of the present invention makes it possible to obtain an energy gain through thermal integration by using the heat of condensation of the gaseous methanol distillate stream withdrawn from the newly installed HP column as the distillation heat of the existing HP column.

Этот способ реконструкции особенно предпочтителен, поскольку вновь установленная колонна позволяет повысить производительность секции очистки при сохранении низкого потребления пара и без затрагивания существующих колон СД и НД. Действительно, в изобретении требуется обработка меньшего количества жидкости в существующих колоннах СД и НД, поскольку вновь установленная колонна ВД уже вырабатывает кубовой поток, состоящий преимущественно из воды и, предпочтительно, также один или более боковых потоков сивушных масел. В то же время, установка колонны ВД и нижнего трубопровода для отведения жидкого потока, состоящего преимущественно из воды, позволяет достичь максимальной регенерации тепла.This refurbishment method is particularly advantageous because the newly installed column allows for an increase in the capacity of the cleaning section while maintaining low steam consumption and without affecting the existing LP and LP columns. Indeed, the invention requires less liquid handling in the existing LP and LP columns, since the newly installed HP column already produces a bottom stream consisting predominantly of water and preferably also one or more side streams of fusel oils. At the same time, the installation of the HP column and the lower pipeline to remove the liquid stream, which consists mainly of water, allows you to achieve maximum heat recovery.

Преимущества изобретения будут более понятны из приведенного ниже подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The advantages of the invention will be better understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which:

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

на фиг. 1 представлена блок-схема секции очистки установки дистилляции метанола в соответствии с уровнем техники;in fig. 1 is a block diagram of a purification section of a methanol distillation plant in accordance with the prior art;

на фиг. 2 представлена блок-схема секции очистки, показанной на фиг. 1, после ее реконструкции в соответствии с вариантом осуществления изобретения.in fig. 2 is a block diagram of the cleaning section shown in FIG. 1 after its reconstruction in accordance with an embodiment of the invention.

Подробное описание осуществления изобретенияDetailed description of the invention

Секция очистки на фиг. 1 включает отбензинивающую колонну 100 и две дистилляционные колонны 300, 400. Дистилляционная колонна 300 работает при давлении p1, а дистилляционная колонна 400 работает при давлении р2, где p1>p2. Отбензинивающая колонна 100 работает при давлении р_т примерно равном 1,5 бар; давление р2 колонны 400 в этом примере примерно равно давлению р_т отбензинивания, т.е., р2≈р_т.The cleaning section in Fig. 1 includes a topping column 100 and two distillation columns 300, 400. Distillation column 300 operates at a pressure p1 and distillation column 400 operates at a pressure p2, where p1>p2. The topping column 100 is operated at a pressure p _t of about 1.5 bar; the pressure p2 of column 400 in this example is approximately equal to the topping pressure pt, _i.e. , _p2≈pt .

Отбензинивающая колонна 100 содержит кубовой кипятильник/ребойлер 101 и верхний конденсатор 102. Колонны 300, 400 содержат соответствующие кубовые кипятильники/ребойлеры 301, 401. Кубовой ребойлер 401 колонны 400 также выполняет функцию верхнего конденсатора колонны 300, а колонна 400 имеет верхний конденсатор 402.The topping column 100 contains a bottom boiler/reboiler 101 and an overhead condenser 102. Columns 300, 400 contain respective bottom reboilers/reboilers 301, 401. The bottom reboiler 401 of column 400 also functions as the top condenser of column 300, and column 400 has an overhead condenser 402.

В отбензинивающую колонну 100 поступает поток метанола-сырца 103, и здесь происходит его разделение на газообразный поток 104, содержащий летучие компоненты, плотность которых меньше плотности метанола (легкие фракции), и кубовой раствор 105, содержащий метанол.The topping column 100 receives a stream of raw methanol 103, and here it is separated into a gaseous stream 104 containing volatile components, the density of which is less than the density of methanol (light fractions), and a bottom solution 105 containing methanol.

Первая часть 106 кубового раствора 105 нагревается, предпочтительно по меньшей мере частично испаряется и повторно направляется в колонну 100 через кубовой ребойлер 101. В эквивалентном варианте осуществления, вместо отделения этой части 106, жидкий поток отбирается с низа колонны 100, нагревается в соответствующем ребойлере 101 и возвращается в колонну 100. К ребойлеру 101 подводится тепло от внешнего источника тепла Q1, например водяного пара.The first portion 106 of bottom liquor 105 is heated, preferably at least partially vaporized, and recycled to column 100 via bottom reboiler 101. In an equivalent embodiment, instead of separating this portion 106, a liquid stream is withdrawn from the bottom of column 100, heated in an appropriate reboiler 101, and returns to column 100. Reboiler 101 is supplied with heat from an external heat source Q1, such as steam.

Вторая часть 107 кубового раствора подается к насосу 120, который закачивает поток 303 метанола в колонну 300. Поток 303 в основном имеет давление p1, не учитывая перепада давления на питающем трубопроводе колонны 300.The second portion 107 of the bottom solution is fed to a pump 120 which pumps methanol stream 303 into column 300. Stream 303 is generally at pressure p1, ignoring the pressure drop in column 300 feed line.

Газообразный поток 104 конденсируется в верхнем конденсаторе 102, и часть 110 сконденсированного потока рециркулирует в колонну 100. Оставшаяся часть 111 выпускается или удаляется.The gaseous stream 104 is condensed in the upper condenser 102 and a portion 110 of the condensed stream is recycled to column 100. The remainder 111 is vented or removed.

В колонне 300 разделяются газообразный поток 304 дистиллята метанола при давлении р2 и кубовой раствор 305.Column 300 separates a gaseous stream 304 of methanol distillate at a pressure of p2 and a bottom solution 305.

Кубовой раствор 305 проходит через дросселирующий клапан 320 или его эквивалент, с образованием потока 403 с давлением приблизительно р2. Этот поток 403 подается в следующую колонну 400 НД.The bottom solution 305 passes through a throttling valve 320, or equivalent, to form stream 403 at a pressure of approximately p2. This stream 403 is fed to the next column 400 ND.

Жидкий поток 306 отбирается с низа колонны 300, нагревается в соответствующем ребойлере (кипятильник у основания колонны) 301 и рециркулирует в колонну 300, нагревая при этом низ колонны и поддерживая процесс дистилляции. В эквивалентном варианте осуществления, жидкий поток 306 является частью кубового раствора 305. Ребойлер 301 питается от внешнего источника Q3 тепла, например пара.Liquid stream 306 is withdrawn from the bottom of column 300, heated in an appropriate reboiler (boiler at the bottom of the column) 301 and recycled to column 300, while heating the bottom of the column and supporting the distillation process. In an equivalent embodiment, liquid stream 306 is part of bottom solution 305. Reboiler 301 is fed from an external heat source Q3, such as steam.

Газообразный поток 304 используется в процессе для нагревания колонны 400. Этот поток 304 подводится к горячей стороне ребойлера 401, где он по меньшей мере частично конденсируется с образованием потока конденсированного метанола 309. Часть 310 этого конденсата 309 возвращается обратно в колонну 300, а оставшаяся часть 311 отводится из процесса в виде дистиллята метанола. Ребойлер 401 также выполняет функцию верхнего конденсатора колонны 300, поскольку в нем конденсируется по меньшей мере часть дистиллята метанола 304, образующая верхний рециркуляционный поток 310. Поэтому этот ребойлер 401 также называется ребойлером/конденсатором.Gaseous stream 304 is used in the process to heat column 400. This stream 304 is fed to the hot side of reboiler 401 where it is at least partially condensed to form condensed methanol stream 309. Part 310 of this condensate 309 is returned back to column 300 and the remainder 311 is removed from the process in the form of methanol distillate. Reboiler 401 also functions as the top condenser of column 300 because it condenses at least a portion of the methanol distillate 304 to form overhead recycle stream 310. Therefore, this reboiler 401 is also referred to as a reboiler/condenser.

В колонне 400 отделяется другой поток 404 газообразного метанола, который конденсируется в верхнем конденсаторе 402 с образованием потока конденсата. Часть 410 этого потока конденсата снова в водится в колонну 400, а остальная часть 411 выпускается или удаляется.Column 400 separates another gaseous methanol stream 404 which is condensed in an overhead condenser 402 to form a condensate stream. A portion 410 of this condensate stream is re-introduced into column 400 and the remainder 411 is discharged or removed.

В колонне 400 НД также вырабатывается поток 420, состоящий в основном из воды, и боковой поток 430 сивушных масел.ND column 400 also produces a stream 420 consisting primarily of water and a side stream 430 of fusel oils.

Жидкий поток 406 отбирается с низа колонны 400, участвует в теплообмене с потоком газообразного метанола 304 в ребойлере 401, по меньшей мере частично испаряется и рециркулируется в колонну 400 для поддержания дистилляционного процесса.Liquid stream 406 is withdrawn from the bottom of column 400, heat exchanges with methanol gas stream 304 in reboiler 401, is at least partially vaporized and recycled to column 400 to support the distillation process.

Потоки 311, 411 объединяются с образованием общего потока 412 дистиллята метанола с требуемым классом чистоты (например АА).Streams 311, 411 are combined to form a common stream 412 of methanol distillate with the desired purity grade (eg AA).

Существующая секция очистки, показанная на фиг. 1, предпочтительно реконструируется для получения секции очистки, показанной на фиг. 2, выполнением следующих операций:The existing cleaning section shown in FIG. 1 is preferably reconstructed to obtain the cleaning section shown in FIG. 2 by performing the following operations:

устанавливают очистную колонну 200, выполненную с возможностью работы при давлении р3, превышающем давление p1;installing a purification column 200 configured to operate at a pressure p3 greater than the pressure p1;

устанавливают отводную трубу 108, направляющую часть кубового раствора, выходящего из отбензинивающей колонны 100, во вновь установленную колонну 200 ВД;installing a bypass pipe 108 guiding a portion of the bottom solution exiting the topping column 100 into the newly installed HP column 200;

устанавливают насос 121 в эту отводную трубу 108;install the pump 121 in this outlet pipe 108;

устанавливают кубовой ребойлер 501 вместо кубового ребойлера 301 очистной колонны СД;install bottom reboiler 501 instead of bottom reboiler 301 cleaning column SD;

устанавливают трубопровод 204, подающий газообразный поток дистиллята метанола, выведенного сверху вновь установленной колонны 200, в кубовой кипятильник 501, где этот газообразный поток дистиллята метанола выполняет функцию источника тепла;installing a pipeline 204 supplying a gaseous methanol distillate stream discharged from the top of the newly installed column 200 to a bottom boiler 501, where this methanol distillate gas stream functions as a heat source;

устанавливают нижний выпускной трубопровод 205 для отведения из вновь установленной колонны 200 в качестве продукта жидкого потока, состоящего преимущественно из воды;install the bottom outlet pipe 205 to divert from the newly installed column 200 as a product of the liquid stream, consisting mainly of water;

устанавливают боковой выпускной трубопровод 207 для отведения из вновь установленной колонны ВД в качестве продукта сивушных масел;install a side outlet pipe 207 to divert from the newly installed HP column as a product of fusel oils;

устанавливают кубовой кипятильник 201;install bottom boiler 201;

устанавливают паропровод Q2 и трубопровод 206, для извлечения жидкого раствора с низа колонны 200, причем паропровод Q2 и трубопровод 206 питают вновь установленный нагреватель-кипятильник 201, обеспечивая теплом дистилляции колонну 200.steam line Q2 and line 206 are installed to draw liquid solution from the bottom of column 200, with steam line Q2 and line 206 feeding the newly installed heater-boiler 201, providing distillation heat to column 200.

Газообразный поток, подаваемый в кубовой кипятильник 501 через вновь установленный трубопровод 204, используется для нагревания колонны 300. Этот газообразный поток подается на горячую сторону ребойлера 501, где поток по меньшей мере частично конденсируется, а жидкий поток 306, отбираемый с низа колонны 300, подается на холодную сторону, где он по меньшей мере частично испаряется. В способе реконструкции устанавливают трубопровод 209 для отведения конденсата метанола из нагревателя-кипятильника 501, трубопровод 210 для рециркулирования части конденсата метанола в колонну 200 и трубопровод 211 для отведения оставшейся части конденсата метанола в качестве продукта.The gaseous stream supplied to the bottom boiler 501 through the newly installed conduit 204 is used to heat the column 300. This gaseous stream is fed to the hot side of the reboiler 501 where the stream is at least partially condensed and the liquid stream 306 taken from the bottom of the column 300 is fed to the cold side, where it at least partially evaporates. In the reconstruction method, a conduit 209 is provided to withdraw methanol condensate from the heater-boiler 501, a conduit 210 to recycle part of the methanol condensate to column 200, and a conduit 211 to withdraw the remainder of the methanol condensate as a product.

Потоки 211, 311, 411 соединяются вместе для формирования общего потока 412 дистиллята метанола с требуемым классом чистоты (например АА).Streams 211, 311, 411 are combined together to form a common stream 412 of methanol distillate with the desired purity grade (eg AA).

Claims

1. A method for reconstructing a purification section of a methanol distillation plant, into which a stream of raw methanol is fed and which includes a medium pressure (MP) purification column (300) configured to operate at a first distillation pressure (p1) and a low pressure purification column (400). pressure (LP), configured to operate at a second distillation pressure (p2), where p1 is greater than p2,

each cleaning column (300) SD and cleaning column (400) ND contains at least one bottom boiler, supplying distillation heat to the column SM and column ND, respectively,

cleaning column (300) SD contains an upper outlet pipeline (304) for a gaseous stream of methanol distillate and a lower outlet pipeline (305) for a solution containing methanol,

the upper outlet pipeline (304) is connected to at least one bottom boiler (401) of the LP cleaning column, for which the methanol distillate gaseous stream serves as a heat source, and

the lower outlet pipeline (305) is led to the LP scrubber, in which the methanol-containing solution is subjected to further purification,

characterized in that:

installing a high pressure (HP) scrubber (200) configured to operate at a third distillation pressure (p3) where p3 is higher than p1;

installing a pipeline (204) for supplying a gaseous stream of methanol distillate from the upper part of the HP column to at least one bottom boiler of the HP column, for which the gaseous stream of methanol distillate serves as a heat source, and

install a lower outlet pipeline (205) to divert from the newly installed HP column a liquid stream, consisting mainly of water.

2. The method of claim 1, wherein at least one side outlet conduit (207) is installed to remove fusel oils from the newly installed HP column.

3. The method according to claim 1 or 2, in which at least one bottom boiler (501) is installed, configured to supply the purification column (300) with distillation heat, and a pipeline (204) supplying a gaseous stream of methanol distillate from the top HP columns are directed to the newly installed bottom boiler (501) or to at least one of the newly installed bottom boilers.

4. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least one reboiler (201) is installed, configured to supply distillation heat to the newly installed HP scrubber (200).

5. A process according to any one of the preceding claims, wherein the methanol distillate gas stream from the HP column (200) supplies heat to the HP column (300) by indirect heat exchange with the methanol-containing solution (306) exiting the HP column, and this solution is preferably at least partially evaporates due to said heat exchange.

6. The process of claim 5, wherein the gaseous methanol distillate stream from the HP column (200) is at least partially condensed during said heat exchange to form a liquid methanol distillate stream (209).

7. The method according to claim 6, characterized in that a conduit (210) is installed to return a portion of the liquid methanol distillate stream to the HP column (200), and a conduit (211) is installed to withdraw the remainder of this liquid methanol distillate stream.

8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the existing refining section comprises a topping column (100) configured to operate at a topping pressure (p _t ) and having an inlet line (103) for raw methanol, an upper outlet line (104) for the gaseous flow of volatile components and the lower outlet pipeline (105) for the liquid solution sent to the purification column (300) SD, and the topping pressure (p _t ) does not exceed the second pressure (p2), and the method differs in that a discharge pipe is installed ( 108) directing part of the liquid solution into the newly installed purification column (200) HP.

9. Method according to claim 8, wherein the topping pressure (p _t ) is approximately equal to atmospheric pressure, preferably about 1.5 bar.

10. The method of claim 8 or 9, wherein the second distillation pressure (p2) is substantially greater than the topping pressure (p _t ), the topping column comprises a bottom boiler (101) and the LP column comprises an overhead outlet line (404) for the distillate gaseous stream methanol, characterized in that a discharge pipe is installed, directing part of the gaseous flow of methanol distillate to the bottom boiler (101) of the topping column, in which part of the gaseous flow acts as a heat source for the specified boiler (101).

11. The process of claim 10, wherein a portion of the gaseous methanol distillate stream is at least partially condensed by indirect heat exchange with the methanol-containing solution (106) withdrawn from the topping column, and preferably this solution (106) is at least partially vaporized due to this heat transfer.

12. Process according to claim 10 or 11, wherein the second distillation pressure (p2) is at least 2 bar, preferably about 5 bar.

13. The process according to claim 12, wherein the third distillation pressure (p3) is about 30 bar and the first distillation pressure (p1) is about 15-20 bar.

14. The method of claim 9, wherein the second distillation pressure (p2) is approximately equal to the topping pressure.

15. The method according to claim 14, wherein the third distillation pressure (p3) is about 20 bar and the first distillation pressure (p1) is about 8-10 bar.