專利名稱：一種使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工原料精制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種使用分隔壁精餾塔和加壓精餾塔聯(lián)合作業(yè)對含有輕、重組份雜質(zhì)的粗甲醇進行精制的方法及裝置。
背景技術(shù)：
甲醇是一種重要的有機化工原料、工業(yè)溶劑和新型能源燃料，在化工、輕工和清潔能源領(lǐng)域具有廣泛的用途。在化學工業(yè)領(lǐng)域，存在兩類對含有雜質(zhì)的粗甲醇進行精餾精制以獲得高純度的精甲醇的應(yīng)用需求其一是在合成甲醇工業(yè)生產(chǎn)過程中，從合成氣制得的粗甲醇含有多種輕組份雜質(zhì)和重組份雜質(zhì)，除去這些雜質(zhì)的精制工序是決定甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序；其二是在以甲醇作為溶劑的化學合成和分離過程中，使用過的甲醇也含有多種輕組份雜質(zhì)和重組份雜質(zhì)，必須通過精餾精制除去雜質(zhì)獲得精甲醇以循環(huán)利用。在上述兩類應(yīng)用中，精制工序的能耗都是影響整個生產(chǎn)過程的能耗指標和生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素之一。因此，在保證精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的條件下，甲醇精制工序的節(jié)能降耗具有十分重要的意義。目前在溶劑甲醇回收應(yīng)用領(lǐng)域，大多采用“輕組份分離塔+精甲醇制取塔”的二塔精餾工藝；而在合成甲醇工業(yè)中，已經(jīng)廣泛采用“預(yù)塔+加壓塔+常壓塔”的三塔雙效精餾節(jié)能型精制工藝，其工藝流程是粗甲醇順序通過預(yù)塔、加壓塔和常壓塔進行精餾分離。與兩塔精餾工藝相比，三塔雙效精餾工藝能減少能耗30 %左右，節(jié)能效果顯著。分隔壁精餾塔(Dividing Wall Column,簡稱DWC)是在精餾塔中設(shè)置一垂直壁，也可將垂直壁延伸至塔頂或塔底，DffC塔被分隔壁分開的兩部分可以有共同的精餾段或提餾段，或同時有共同的精餾段和提餾段。DWC塔是熱力學上較理想的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在分離3組分混合物時，用相同的理論板數(shù)，完成同樣的分離任務(wù)，采用DWC塔比傳統(tǒng)的兩塔流程需更少的再沸熱量和冷凝量。對于某些給定的物料，分隔壁精餾塔和常規(guī)精餾塔相比需更小的回流比，故操作容量增大，節(jié)能最高可達到60%以上，可能節(jié)省設(shè)備投資30%。DWC塔能廣泛地應(yīng)用于石油煉制、石油化工、化學品及氣體分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，該方法使用分隔壁精餾塔與普通加壓精餾塔組成的雙效精餾系統(tǒng)對含有輕、重組份雜質(zhì)的粗甲醇進行精餾精制，具有很好的節(jié)能、節(jié)水效果，得到的產(chǎn)品質(zhì)量高。一種使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，包括(1)將粗甲醇作為原料經(jīng)換熱器預(yù)熱后從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理(i)在與進料口同側(cè)的A側(cè)塔頂收集輕組分雜質(zhì)；(ii)在分隔壁另一側(cè)B側(cè)塔頂收集第I批甲醇產(chǎn)品，在該側(cè)塔中側(cè)線收集經(jīng)初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發(fā)雜質(zhì)的重組分雜質(zhì)；(2)將上述步驟(ii)中得到經(jīng)初級分離的甲醇料液經(jīng)換熱器預(yù)熱后通入到加壓
4精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發(fā)性重組分雜質(zhì)，在塔頂收集第II批甲醇產(chǎn)品，合并第I批甲醇產(chǎn)品和第II批甲醇產(chǎn)品得到精制的甲醇產(chǎn)品。為進一步提高精制效率，所述的原料為甲醇的重量百分比含量為20 95%的粗甲醇，該原料中主要含有水、鹽堿、醚類、醇類、烷烴類或其他有機溶劑等組分中的兩種或多種，且目標組分甲醇的揮發(fā)度介于輕組分雜質(zhì)和重組分雜質(zhì)之間，以便于更加適用于分隔壁精餾塔技術(shù)。所述的原料粗甲醇可選用甲醇合成工序得到成分復(fù)雜的甲醇粗產(chǎn)品或者含甲醇的回收溶劑。所述的預(yù)熱換熱器的熱工質(zhì)可選擇分隔壁精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔頂收集的第II批甲醇產(chǎn)品和蒸汽冷凝水中的一種或多種。為保證精制過程的順利進行，優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的分隔壁精餾塔A側(cè)塔頂?shù)幕亓鞅雀鶕?jù)輕組分類型和含量的多少，選擇為1. 5 22，B側(cè)塔頂回流比為0. 5 3， 進料流量為3000 150000kg/hr ；所述的分隔壁精餾塔B側(cè)塔頂收集的第I批甲醇占甲醇產(chǎn)品總量的30% 70%，加壓精餾塔塔頂回流比為1. 2 7。優(yōu)選的技術(shù)方案中，當原料粗甲醇中含有一些需要用水作萃取劑進行萃取精餾才能分離的雜質(zhì)(例如烷烴類等)時，可選擇在所述的步驟(1)中在通入原料的同時從分隔壁精餾塔塔頂通入萃取水，根據(jù)實際粗甲醇中輕組分的類型和含量不同，萃取劑進料流量可選擇為O 30000kg/hr，此時，在加壓精餾塔塔底收集的可揮發(fā)性重組分雜質(zhì)以水為主， 為保證在加壓精餾塔塔底收集的廢水能夠達到環(huán)保排放標準和易于回收利用，所述的步驟 (2)中，可選擇首先在所述的加壓精餾塔底部側(cè)線出料收集中間組分雜質(zhì)；這樣，從塔底收集的廢水為不含中間組分的軟水；為進一步節(jié)省水源，降低損耗，可將加壓精餾塔塔底收集的軟水作為分隔壁精餾塔的萃取水的一部分或全部回收利用。優(yōu)選的技術(shù)方案中，為降低總的能量消耗，可將所述的加壓精餾塔塔頂收集的甲醇蒸汽直接作為分隔壁精餾塔塔底再沸器的熱源，此時，加壓精餾塔內(nèi)的壓力需要保證其產(chǎn)生的甲醇蒸汽的溫度能夠滿足分隔壁精餾塔再沸器的需要，以保證分隔壁精餾塔的正常工作；此時加壓精餾塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為分隔壁精餾塔再沸器的加熱源，形成雙效精餾，降低了設(shè)備設(shè)置成本。所述的加壓精餾塔塔底再沸器的熱源可選擇水蒸氣或者其他工業(yè)回收熱源。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的裝置，該裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，采用分隔壁精餾塔和加壓精餾塔雙效精餾系統(tǒng)，很好的實現(xiàn)了對粗甲醇的節(jié)能、節(jié)水和高效的精制過程。一種實現(xiàn)上述方法的裝置，包括分隔壁精餾塔、加壓精餾塔以及設(shè)于分隔壁精餾塔和加壓精餾塔進料口處的用于對原料液進行預(yù)熱的換熱器組，換熱器組可由一臺或多臺換熱器組成；所述的分隔壁頂端向上延伸與塔頂內(nèi)壁固定，分隔壁的兩側(cè)分別為A側(cè)和B 側(cè)；所述分隔壁精餾塔下部連通，共用提餾段；所述的分隔壁精餾塔位于分隔壁A側(cè)的側(cè)壁中部設(shè)有進料口，該側(cè)塔頂設(shè)有輕組分出料口 ；所述的分隔壁精餾塔位于分隔壁B側(cè)的側(cè)壁中部設(shè)有出料口，該側(cè)塔頂設(shè)有第I產(chǎn)品出料口 ；所述的分隔壁精餾塔塔底設(shè)有含不揮發(fā)雜質(zhì)的重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔頂部設(shè)有第II產(chǎn)品出料口，塔底設(shè)有可揮發(fā)性重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔的進料口通過液體泵與分隔壁精餾塔出料口連通。分隔壁的長度需要根據(jù)實際塔高和需要處理的溶劑體系確定，一般情況下，選用的分隔壁的高度為塔體總高度的25% 75%。分隔壁可選用與塔體相同的材料，也可在其表面增加隔熱材料形成復(fù)合壁。
為實現(xiàn)由加壓精餾塔塔頂所得高溫甲醇蒸汽的回用，降低成本，可將所述的加壓精餾塔頂部的第II產(chǎn)品出料口與分隔壁精餾塔的塔底再沸器的熱源入口連通。此時，分隔壁精餾塔塔底的再沸器同時作為加壓精餾塔塔頂?shù)睦淠魇褂茫瑢崿F(xiàn)加壓精餾塔內(nèi)熱量的再利用。根據(jù)實際處理體系的不同，可在分隔壁精餾塔塔頂設(shè)置萃取劑進料口 ；為保證加壓精餾塔塔底得到的可揮發(fā)性重組分達到排放和回用標準，可在所述的加壓精餾塔提餾段設(shè)置一個或多個中間組分側(cè)線出料口，以去除重組分中的中間組分雜質(zhì)(如雜醇油等)；當選用萃取劑進行萃取精餾時，可選擇將得到的可揮發(fā)性重組分用作分隔壁精餾塔的萃取劑回收利用，此時可將所述的可揮發(fā)性重組分出料口與分隔壁精餾塔的萃取劑進料口連通。 對于組分復(fù)雜的甲醇原料，可在所述的分隔壁精餾塔B側(cè)頂端設(shè)置一輕組分出料口，進一步去除甲醇產(chǎn)品中的輕組分雜質(zhì)，同時在低于該輕組分雜質(zhì)出料口處設(shè)置第I產(chǎn)品側(cè)線出料口 ；此時，該輕組分雜質(zhì)中含有少量的甲醇，為進一步回收甲醇，可將分隔壁精餾塔B側(cè)頂端收集的輕組分雜質(zhì)與甲醇原料合并然后進行再次精餾。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在(1)采用了分隔壁精餾塔并進行了熱集成，能夠減少每噸甲醇的蒸汽消耗，達到了節(jié)能目的。(2)采用了分隔壁精餾塔和加壓精餾塔兩塔聯(lián)合工藝，與傳統(tǒng)三塔工藝相比，減少一個再沸器和一個塔設(shè)備，從而減少了占地面積節(jié)約了設(shè)備投資。(3)本發(fā)明的精致甲醇的方法對乙醇等雜質(zhì)的分離能力較強，得到的產(chǎn)品純度高，
質(zhì)量好。(4)原料中鹽堿等不揮發(fā)雜質(zhì)全部由分隔壁精餾塔塔底排出，避免將鹽堿成分帶入加壓精餾塔，消除了鹽堿成分對加壓精餾塔提餾段和再沸器的腐蝕，降低了對設(shè)備材質(zhì)的耐腐蝕要求，從而節(jié)約了設(shè)備投資。(5)加壓精餾塔側(cè)線抽提雜醇油等中間組分雜質(zhì)后可使塔底出料基本上為軟水， 完全可以循環(huán)用作分隔壁精餾塔的萃取水，從而減少萃取所需的新鮮工藝軟水用量，實現(xiàn)了工藝軟水的集成。


圖1為實施例1中的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的工藝流程示意圖。圖2為實施例2中的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的工藝流程示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，一種精制甲醇的裝置，該裝置可用于組分復(fù)雜的粗甲醇的精制，其包括左側(cè)分隔壁精餾塔Tl和右側(cè)的加壓精餾塔T2 ；分隔壁精餾塔和加壓精餾塔的進料口前分別配有一個進料預(yù)熱換熱器組Hl和H2 ；分隔壁精餾塔內(nèi)設(shè)有一豎直的分隔壁，分隔壁頂端向上延伸與分隔壁精餾塔頂端固定，分隔壁的高度為分隔壁精餾塔總高的3/4，分隔壁的左右兩側(cè)分別記為A側(cè)和B側(cè)，將分隔壁精餾塔上部精餾段分為兩部分；其中位于分隔壁 A側(cè)的分隔壁精餾塔側(cè)壁中部設(shè)有進料口，該側(cè)塔頂頂部設(shè)有萃取水進料口和輕組分出料口 ；位于分隔壁B側(cè)的塔壁中部設(shè)有出料口，頂部設(shè)有含甲醇的輕組分出料口，靠近頂部設(shè)有第I產(chǎn)品出料口 ；分隔壁精餾塔內(nèi)提餾段連通，塔底設(shè)有含不揮發(fā)雜質(zhì)的重組分出料口。 加壓精餾塔中部設(shè)有進料口，通過液體泵與分隔壁精餾塔的出料口連通；加壓精餾塔塔頂設(shè)有第Π產(chǎn)品出料口，該出料口與分隔壁精餾塔塔底再沸器的供熱管道連通；加壓精餾塔提餾段一側(cè)設(shè)有一側(cè)線出料口，塔底設(shè)有可揮發(fā)性重組分出料口。利用上述裝置進行精制甲醇的方法包括將來自甲醇合成工序的粗甲醇原料Fl 通入換熱器組Hl進行預(yù)熱，換熱器組Hl包括兩臺換熱器，其熱工質(zhì)分別為分隔壁精餾塔塔底收集的重組分和加壓精餾塔塔頂收集的第II批甲醇產(chǎn)品；預(yù)熱后的原料從分隔壁精餾塔A側(cè)中部進料口通入到分隔壁精餾塔中，同時將萃取水Wl從分隔壁精餾塔A側(cè)塔頂萃取水進料口進料，經(jīng)過分隔壁精餾塔A側(cè)精餾分離后，經(jīng)一級冷凝后的不凝氣輕組分雜質(zhì)Vll 從A側(cè)塔頂排出系統(tǒng)，液相與萃取水混合后回流至分隔壁精餾塔A側(cè)，塔底排出含不揮發(fā)組分的廢水B1，B側(cè)塔頂排出經(jīng)冷凝后的含甲醇和少量輕組分的物流V12與粗甲醇Fl混合后重新進入A側(cè)中部，第I批精甲醇產(chǎn)品Pl從靠近B側(cè)塔頂?shù)膫?cè)線采出。分隔壁精餾塔B側(cè)中部側(cè)線出料F2作為加壓精餾塔進料，進入換熱器組H2進行預(yù)熱，換熱器組包括兩臺換熱器，其熱工質(zhì)分別為加壓精餾塔塔底收集的重組分和蒸汽冷凝水。加壓精餾塔塔頂采出第 II批精甲醇產(chǎn)品P2，提餾段側(cè)線采出雜醇油S2，塔底排出可揮發(fā)性廢水B2作為分隔壁精餾塔的部分萃取水回用。加壓精餾塔的塔頂蒸汽冷凝熱作為分隔壁精餾塔再沸器的加熱源， 形成雙效精餾。其中，粗甲醇進料流量為14000kg/hr，組成見表1，分隔壁精餾塔A側(cè)回流比為20， B側(cè)回流比為0. 9，萃取水用量為2045kg/hr，分隔壁精餾塔B側(cè)塔頂收集的第I批甲醇占甲醇產(chǎn)品總量的40%，加壓精餾塔塔頂回流比為4. 5，塔底收集的回用水為955kg/hr，塔設(shè)備參數(shù)見表2，產(chǎn)品甲醇的組成見表3。表4給出了普通三塔雙效工藝與新工藝的數(shù)據(jù)對比， 包括蒸汽消耗對比和軟水消耗對比，其中普通三塔雙效工藝的實施參數(shù)可參見文獻具有完全熱集成和水集成的合成甲醇精制工藝，化工學報，2007年12月第58卷第12期。表1粗甲醇組成(質(zhì)量分率，％ )
曱醇二曱醚乙醇水雜醇油曱酸曱酸曱酯丙酮正己烷正辛烷0.9340.0075.7χ10-40.0560.001l.OxlO-5l.OxlO-58.56χ10-44.0χ10-62.86χ10-4表2塔設(shè)備參數(shù)
分隔壁精餾塔加壓精餾塔塔頂壓/kPa 塔壓降/kPa塔板數(shù)塔頂壓/kPa 塔壓降/kPa塔板數(shù)102 2060680 3060表3產(chǎn)品甲醇組成(質(zhì)量分率，％ )
權(quán)利要求
1.一種使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，包括(1)將粗甲醇作為原料經(jīng)換熱器預(yù)熱后從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理(i)在與進料口同側(cè)的A側(cè)塔頂收集輕組分雜質(zhì)；(ii)在分隔壁另一側(cè) B側(cè)塔頂收集第I批甲醇產(chǎn)品，在該側(cè)塔中側(cè)線收集經(jīng)初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發(fā)雜質(zhì)的重組分雜質(zhì)；(2)將上述步驟(ii)中得到經(jīng)初級分離的甲醇料液經(jīng)換熱器預(yù)熱后通入到加壓精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發(fā)性重組分雜質(zhì)，在塔頂收集第II批甲醇產(chǎn)品，合并第I 批甲醇產(chǎn)品和第II批甲醇產(chǎn)品得到精制的甲醇產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，其特征在于，所述的粗甲醇中甲醇的重量百分比含量為20 95% ；所述的分隔壁精餾塔A側(cè)塔頂?shù)幕亓鞅葹?1. 5 22，B側(cè)塔頂回流比為0. 5 3，進料流量為3000 150000kg/hr ；所述的加壓精餾塔塔頂回流比為1.2 7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，其特征在于，所述的步驟(1)中在通入原料的同時從分隔壁精餾塔A側(cè)的塔頂通入萃取水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，其特征在于，所述的步驟O)中，在加壓精餾塔側(cè)線出料收集中間組分雜質(zhì)，使加壓精餾塔塔底收集的可揮發(fā)性重組分雜質(zhì)為水，并將其作為分隔壁精餾塔的萃取水回收利用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，其特征在于，所述的分隔壁精餾塔和加壓精餾塔的進料，先經(jīng)過換熱器預(yù)熱，其熱工質(zhì)為分隔壁精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔底收集的重組分、加壓精餾塔塔頂收集的第II批甲醇產(chǎn)品和蒸汽冷凝水中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，其特征在于，所述的加壓精餾塔塔底再沸器的熱源為水蒸氣；所述的加壓精餾塔塔頂收集的甲醇蒸汽直接作為分隔壁精餾塔塔底再沸器的熱源。
7.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1 6任一權(quán)利要求所述的使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法的裝置，包括分隔壁精餾塔、加壓精餾塔以及分別設(shè)于分隔壁精餾塔和加壓精餾塔進料口處的用于對原料液進行預(yù)熱的換熱器組；所述的分隔壁頂端向上延伸與塔頂內(nèi)壁固定，分隔壁的兩側(cè)分別為A側(cè)和B側(cè)；所述分隔壁精餾塔下部連通，其特征在于，所述的分隔壁精餾塔位于分隔壁A側(cè)的側(cè)壁中部設(shè)有進料口，該側(cè)塔頂設(shè)有輕組分出料口 ；所述的分隔壁精餾塔位于分隔壁B側(cè)的側(cè)壁中部設(shè)有出料口，該側(cè)塔頂設(shè)有第I產(chǎn)品出料口 ；所述的分隔壁精餾塔塔底設(shè)有含不揮發(fā)組分的重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔頂部設(shè)有第II產(chǎn)品出料口，塔底設(shè)有可揮發(fā)性重組分出料口 ；所述的加壓精餾塔的進料口通過液體泵與分隔壁精餾塔出料口連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的加壓精餾塔頂部的第II產(chǎn)品出料口與分隔壁精餾塔的塔底再沸器的熱源入口連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的分隔壁精餾塔A側(cè)塔頂設(shè)有萃取水進料口 ；所述的加壓精餾塔提餾段設(shè)有中間組分側(cè)線出料口 ；所述的可揮發(fā)性重組分出料口與分隔壁精餾塔的萃取水進料口連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的分隔壁精餾塔B側(cè)塔頂設(shè)有含甲醇的輕組分出料口，該出料口高于第I產(chǎn)品出料口 ；所述的輕組分出料口與分隔壁精餾塔進料口連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，包括(1)將粗甲醇作為原料從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理，進行如下處理(i)在與進料口同側(cè)的A側(cè)塔頂收集輕組分雜質(zhì)；(ii)在分隔壁另一側(cè)的B側(cè)塔頂收集第I批甲醇產(chǎn)品，在該側(cè)塔中側(cè)線收集經(jīng)初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發(fā)雜質(zhì)的重組分；(2)將上述步驟(ii)中得到經(jīng)初級分離的甲醇料液通入到加壓精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發(fā)性重組分，在塔頂收集第II批甲醇產(chǎn)品。本發(fā)明還公開了實現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明采用分隔壁精餾塔技術(shù)，利用兩個塔設(shè)備即可實現(xiàn)粗甲醇的精制，節(jié)約了設(shè)備投資。
文檔編號C07C29/80GK102190559SQ20111007433
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者吳嘉, 夏欣桐, 李偉, 李曉清, 林龍勇, 胡曉萍, 蔣蔚清 申請人:杭州浙大合力科技有限公司, 浙江大學