專利名稱：一種熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工分離及節(jié)能改造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置。
背景技術(shù)：
雜醇油是發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的副產(chǎn)物。我國發(fā)酵酒精產(chǎn)量約600萬噸，其中雜醇油占0.3%。異戊醇又名3-甲基丁醇，與其同分異構(gòu)體2-甲基丁醇(俗稱光學(xué)異戊醇)是構(gòu)成雜醇油的主要成分。目前，國內(nèi)多使用兩種同分異構(gòu)體的混合物，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2-甲基丁醇15%，
3-甲基丁醇85%，用作香料的起始原料，也做進(jìn)一步反應(yīng)生成醛類、縮醛、酸類以及酯類等產(chǎn)品。其混合物生產(chǎn)相對容易，但附加值比較低。2-甲基丁醇以其特殊的手性結(jié)構(gòu)成為合成手性液晶材料的重要中間體，目前國內(nèi)高純的2-甲基丁醇基本依賴進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)異戊醇同分異構(gòu)的分離具有更大的附加值。異戊醇與其同分異構(gòu)體2-甲基丁醇，常溫下，均是無色、有不愉快氣味的液體。微溶于水，可混溶于醇、醚等有機(jī)溶劑。兩者沸點(diǎn)差僅為2. 8°C，相對揮發(fā)度I. 078，分子量、分子體積、極化度相同。異戊醇同分異構(gòu)體高純度分離難，耗能大。目前國內(nèi)外分離異戊醇同分異構(gòu)體主要采用精餾的方法如普通精餾、共沸精餾(U. S. 5，658，436、U. S. 3，356，593、U.S. 5，360，520)、萃取精餾(李肖華在《浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》，1998，26 (2) =104-107的“分離旋性戊醇與異戊醇萃取劑的選擇”一文中有所說明)、精密精餾(CN100369875C、CN1181026C)等。異戊醇同分異構(gòu)體2-甲基丁醇、3-甲基丁醇分離節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用較少，專利CN102010292將塔頂蒸汽的熱能對原料進(jìn)料進(jìn)行預(yù)熱，取得較好的分離效果，但并未對其節(jié)能效益進(jìn)行闡述。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，該裝置操作簡單，安全可靠，高效節(jié)能。所述裝置包括精餾塔、熱泵、再沸器、驅(qū)動(dòng)換熱器、泵、閥門等，將精餾塔塔頂?shù)臍怏w經(jīng)熱泵壓縮成為過熱蒸汽，然后，作為塔底液體的熱源與再沸器換熱，換熱后的過熱蒸汽冷卻為液體，部分液體經(jīng)泵打回到塔頂高處作為回流，部分液體作為塔頂出料。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，包括精餾塔、熱泵、再沸器、緩沖罐、驅(qū)動(dòng)換熱器和回流泵，所述精餾塔設(shè)有塔頂汽相口和塔頂出料口，塔頂汽相口通過管道與熱泵的入口密閉連接，再沸器設(shè)有殼程入口、殼程出口、管程入口和管程出口，所述殼程入口通過管道與熱泵的出口密閉連接，所述再沸器管程入口通過管道與所述精餾塔的塔底密閉連接，管程出口通過管道與所述精餾塔下部汽相口連接，殼程出口與緩沖罐相連接，緩沖罐底部有液相出料口，液相出料口與回流泵的入口連接，回流泵的出口分兩股物流，一股物流通過管道與精餾塔的塔頂回流口連接，一股物流作為塔頂出料。分離工藝為驅(qū)動(dòng)換熱器在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)為精餾塔提供熱能，操作穩(wěn)定后，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)換熱器轉(zhuǎn)換為備用換熱器，精餾塔塔頂蒸汽經(jīng)熱泵壓縮后，出口蒸汽的壓力、溫度升高，升溫升壓后的蒸汽進(jìn)入再沸器冷凝換熱，換熱后的蒸汽冷凝為液體，部分液體經(jīng)回流泵回塔頂作為回流，部分作為塔頂出料；蒸汽在再沸器殼程中被冷凝的同時(shí)，由精餾塔塔底液相物料進(jìn)入再沸器管程，管程液體被加熱，部分汽化返回精餾塔，從而維持精餾過程的連續(xù)進(jìn)行，部分由塔底出料口排出作為塔底產(chǎn)品。精餾塔還設(shè)有一個(gè)進(jìn)料口和一個(gè)塔底出料口，進(jìn)料口位置在精餾塔塔高的2/10-5/10,所述塔底出料口通過一個(gè)塔底出料控制閥門與精餾塔密閉連接。所述的熱泵為有機(jī)蒸汽壓縮機(jī)。
進(jìn)料口的進(jìn)料的組分中，2-甲基丁醇含量按質(zhì)量百分比占整個(gè)進(jìn)料的5%-90%，精餾塔工作壓力為O. 01-0. 05MPa，精餾塔回流比為50-70。3-甲基丁醇純度在99. 0%以上，回收率大于99%。2-甲基丁醇純度在99. 0%以上，回收率大于99%。再沸器為臥式換熱器。本發(fā)明的有益效果為I)本發(fā)明所需要的載熱介質(zhì)是現(xiàn)成的，在普通精餾異戊醇生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上，增設(shè)一套熱泵系統(tǒng)，省去塔頂冷凝器，將熱泵、精餾塔、再沸器等設(shè)備組合在一起構(gòu)成開放的熱泵循環(huán)系統(tǒng)，通過消耗少量的電能，從較低溫位的塔頂物料蒸汽取熱，用于再沸器的供熱，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。2)本發(fā)明將塔頂氣相經(jīng)熱泵壓縮升壓、升溫，在塔底放熱冷卻，能夠節(jié)省加熱蒸汽和冷卻水，提高精餾分離過程的用能效率。3)本發(fā)明熱泵系統(tǒng)只需要一個(gè)再沸器，熱泵的壓縮比通常低于單獨(dú)工質(zhì)循環(huán)式的壓縮比，系統(tǒng)簡單，安全可靠。4)本發(fā)明采用驅(qū)動(dòng)換熱器為精餾塔開車提供熱能，提高了系統(tǒng)的操作彈性，解決了系統(tǒng)熱能不匹配問題，適用于現(xiàn)有普通精餾塔異戊醇同分異構(gòu)體分離裝置的節(jié)能改造。


附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I、精餾塔；2、熱泵；3、驅(qū)動(dòng)器；4、再沸器；5、驅(qū)動(dòng)換熱器；6、回流泵；7、塔底出料控制閥門；8、塔頂出料控制閥；9、回流量控制閥；10、緩沖罐；11、進(jìn)料口 ；12、抽真空管道；13、塔底出料口 ； 14、塔頂出料口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明參見附圖所示，本發(fā)明包括精餾塔I、熱泵2、驅(qū)動(dòng)換熱器5、再沸器4、緩沖罐10和回流泵6。所述精餾塔I通過管道將塔頂與熱泵2進(jìn)口密閉連接，熱泵2設(shè)有驅(qū)動(dòng)設(shè)備3，熱泵出口蒸汽通過管道與再沸器4殼程密閉連接，再沸器4管程進(jìn)口通過管道與所述精餾塔的塔底連接，管程出口與精餾塔I汽相入口相連。再沸器殼程出料口與緩沖罐10密閉連接，緩沖罐10與回流泵6入口密閉連接，回流泵的出口分兩股物流，一股物流通過管道控制閥9與精餾塔I塔頂液相進(jìn)口連接，一個(gè)端口作為塔頂出料通過管道與管道控制閥8連接。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，由驅(qū)動(dòng)換熱器5為精餾塔I提供熱能，操作穩(wěn)定后，啟動(dòng)熱泵精餾系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)換熱器5轉(zhuǎn)換為備用換熱器。精餾塔I塔頂蒸汽經(jīng)熱泵壓縮后，出口蒸汽的壓力、溫度升高，升溫升壓后的蒸汽進(jìn)入再沸器4冷凝換熱，換熱后的蒸汽冷卻為液體，部分經(jīng)回流泵6回塔頂作為回流，部分作為塔頂出料。蒸汽在再沸器殼程中被冷凝的同時(shí)，由精餾塔I塔底進(jìn)入再沸器，管程液體被加熱，部分汽化返回精餾塔1，從而維持精餾過程的連續(xù)進(jìn)行。塔底出料口排出部分物料作為塔底產(chǎn)品。精餾塔設(shè)有一個(gè)進(jìn)料口 11和一個(gè)塔底出料口 14，進(jìn)料口位置在精餾塔塔高的2/10-4/10，所述塔底出料口通過一個(gè)塔底出料控制閥門7與精餾塔密閉連接。所述的熱泵2為有機(jī)蒸汽熱泵。進(jìn)料口 11的進(jìn)料的組分中，2-甲基丁醇含量按質(zhì)量百分比占整個(gè)進(jìn)料的15% -35%，精餾塔工作壓力為O. 01-0. 05MPa，精餾塔回流比為50-70。緩沖罐10通過
抽真空管道進(jìn)行抽真空。實(shí)施實(shí)例采用附圖的裝置，生產(chǎn)工藝如下根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，來自異戊醇精餾塔塔頂?shù)臍怏w由99. 0wt%的2-甲基丁醇、I. Owt %的3-甲基丁醇組成，塔底得到99. Owt %的3-甲基丁醇，其工作壓力為O. 02MPa、溫度為88. 1°C，所述塔頂氣體經(jīng)壓縮后，其壓力為O. 04MPa，溫度為104. 5°C。與普通精餾工藝相比，每生產(chǎn)I噸2-甲基丁醇能夠節(jié)約能耗費(fèi)用409. 2元，節(jié)約能耗90. 7%，具體節(jié)省的能耗如表I所示。表I實(shí)施例I能耗表
權(quán)利要求
1.一種熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是包括精餾塔、熱泵、再沸器、緩沖罐、驅(qū)動(dòng)換熱器和回流泵。所述精餾塔設(shè)有塔頂汽相口和塔頂出料口，塔頂汽相口通過管道與熱泵的入口密閉連接，再沸器設(shè)有殼程入口、殼程出口、管程入口和管程出口，所述殼程入口通過管道與熱泵的出口密閉連接。所述再沸器管程入口通過管道與所述精餾塔的塔底密閉連接，管程出口通過管道與所述精餾塔下部汽相口連接，殼程出口與緩沖罐相連接，緩沖罐底部有液相出料口，液相出料口與回流泵的入口連接，回流泵的出口分兩股物流，一股物流通過管道與精餾塔的塔頂回流口連接，一股物流作為塔頂出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是分離工藝為驅(qū)動(dòng)換熱器在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)為精餾塔提供熱能，操作穩(wěn)定后，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)換熱器轉(zhuǎn)換為備用換熱器，精餾塔塔頂蒸汽經(jīng)熱泵壓縮后，出口蒸汽的壓力、溫度升高，升溫升壓后的蒸汽進(jìn)入再沸器冷凝換熱，換熱后的蒸汽冷凝為液體，部分液體經(jīng)回流泵回塔頂作為回流，部分作為塔頂出料；蒸汽在再沸器殼程中被冷凝的同時(shí)，由精餾塔塔底液相物料進(jìn)入再沸器管程，管程液體被加熱，部分汽化返回精餾塔，從而維持精餾過程的連續(xù)進(jìn)行，部分由塔底出料口排出作為塔底產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是精餾塔還設(shè)有一個(gè)進(jìn)料口和一個(gè)塔底出料口，進(jìn)料口位置在精餾塔塔高的2/10-5/10，所述塔底出料口通過一個(gè)塔底出料控制閥門與精餾塔密閉連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是所述的熱泵為有機(jī)蒸汽壓縮機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是進(jìn)料口的進(jìn)料的組分中，2-甲基丁醇含量按質(zhì)量百分比占整個(gè)進(jìn)料的5% -90%，精餾塔工作壓力為O. 01-0. 05MPa，精餾塔回流比為50-70。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是3-甲基丁醇純度在99. 0%以上，回收率大于99%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是2-甲基丁醇純度在99. 0%以上，回收率大于99%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，其特征是再沸器為臥式換熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱泵精餾分離異戊醇同分異構(gòu)體的工藝及裝置，包括精餾塔、熱泵、再沸器、緩沖罐、驅(qū)動(dòng)換熱器和回流泵，所述精餾塔設(shè)有塔頂汽相口和塔頂出料口，塔頂汽相口通過管道與熱泵的入口密閉連接，再沸器設(shè)有殼程入口、殼程出口、管程入口和管程出口，所述殼程入口通過管道與熱泵的出口密閉連接，所述再沸器管程入口通過管道與所述精餾塔的塔底密閉連接，管程出口通過管道與所述精餾塔下部汽相口連接，殼程出口與緩沖罐相連接，緩沖罐底部有液相出料口，液相出料口與回流泵的入口連接，回流泵的出口分兩股物流，一股物流通過管道與精餾塔的塔頂回流口連接，一股物流作為塔頂出料。
文檔編號(hào)C07C29/80GK102875329SQ20121040299
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者朱兆友, 王英龍, 馬藝心, 張方坤, 王維獻(xiàn), 張來英, 余小軍, 孫桂鑫 申請人:莒南縣凱利化工有限公司