本發(fā)明屬于化學(xué)工程領(lǐng)域，涉及一種正丙醇和異丙醇的分離方法。

背景技術(shù)：

正丙醇是一種應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品，可以直接用作溶劑或合成乙酸丙酯，也可以被用來生產(chǎn)現(xiàn)代醫(yī)藥業(yè)和農(nóng)藥業(yè)產(chǎn)品的中間體正丙胺，還用于生產(chǎn)飼料添加劑和合成香料等。異丙醇是正丙醇的同分異構(gòu)體，是世界上最早生產(chǎn)的石油化工產(chǎn)品之一，行業(yè)中被稱作IPA。異丙醇也是重要的化工產(chǎn)品和原料，主要用于制藥過程、化妝品以及香料涂料等生產(chǎn)過程中。

目前工業(yè)上生產(chǎn)異丙醇的主流方法是丙烯直接水合制異丙醇法。該方法是在有催化劑的條件下用純度較高的丙烯和水直接水合來生產(chǎn)異丙醇，同時(shí)會(huì)生成副產(chǎn)物，即正丙醇。丙烯直接水合制異丙醇法所涉及的主要反應(yīng)方程式如下：

主反應(yīng)：CH₂＝CHCH₃+H₂O→(CH₃)₂CHOH

副反應(yīng)：CH₂＝CHCH₃+H2O→CH₃CH₂CH₂OH

反應(yīng)得到的異丙醇中含有副產(chǎn)物正丙醇，再去精餾裝置中進(jìn)行提純操作，但異丙醇精制工段能耗比較大。

常規(guī)正丙醇和異丙醇混合物的分離工段采用精餾塔進(jìn)行操作。正丙醇和異丙醇沸點(diǎn)相差約15℃，且該體系相對(duì)揮發(fā)度隨壓力改變的變化不大，故常壓精餾塔可進(jìn)行分離操作。但常規(guī)精餾塔的塔頂蒸汽用冷凝水冷卻，蒸汽的潛熱能量被冷卻水帶走，而塔底的液相再沸需要外界提供的熱公用工程進(jìn)行加熱，故被利用的熱量極少，熱力學(xué)效率極低。該常規(guī)精餾過程中塔頂塔底溫度相差不大，故可采用MVR熱泵精餾工藝，將塔頂蒸汽能級(jí)品位提高作為塔釜液相再沸的熱源，節(jié)省大量的冷熱公用工程的消耗量來降低能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述分離方法存在的不足，提出一種正丙醇和異丙醇的分離方法，即采用機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)熱泵精餾，該方法具有能耗低，設(shè)備流程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種正丙醇和異丙醇的分離方法，所述分離方法包括以下步驟：

正丙醇和異丙醇的混合物在常溫常壓的條件下進(jìn)入精餾塔，該精餾塔在常壓下操作，低沸點(diǎn)的異丙醇從塔頂出料，高沸點(diǎn)的正丙醇從塔底出料。精餾塔的塔頂不設(shè)冷凝器，輕組分氣相從塔頂出，利用壓縮機(jī)壓縮塔頂?shù)臍庀嗍箿囟忍岣咭粋€(gè)能級(jí)。經(jīng)壓縮機(jī)提高能級(jí)的塔頂蒸汽作為塔釜液相的熱源，換熱后經(jīng)過冷凝器冷卻，再通過泵分為兩股物流，一股回流進(jìn)精餾塔，一股出料采出。精餾塔塔底設(shè)置一個(gè)輔助再沸器，補(bǔ)充塔頂蒸汽提供不足的熱量使塔釜液相汽化。

本發(fā)明節(jié)能方法中包括正丙醇和異丙醇分離精餾塔、塔頂流股壓縮機(jī)、換熱器和回流泵。

精餾塔為填料塔或板式塔，由精餾段和提餾段組成，精餾塔理論塔板數(shù)為50-80塊；操作壓力為常壓，回流比為1-8；塔內(nèi)填充帶孔板波紋的規(guī)整填料；壓縮機(jī)的壓縮比為2-3；塔頂采出質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于99.0％的異丙醇，塔底采出質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于99.0％的正丙醇。

在傳統(tǒng)精餾塔中，塔底加入的熱量會(huì)被塔頂冷卻水帶走絕大部分，這造成能耗高的主要原因。如果想利用這部分熱量，利用塔頂?shù)臒崃繛樗准訜幔捎谒敎囟鹊陀谒?，熱量不可能由低溫向高溫傳?dǎo)。本發(fā)明中所使用的MVR熱泵技術(shù)是利用壓縮機(jī)做功，提高蒸汽的溫度和能級(jí)，其本質(zhì)是將壓縮機(jī)的電能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的熱能。熱泵精餾可以大幅提高熱力學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)能耗的降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖

圖中標(biāo)號(hào)如下：1-正丙醇和異丙醇分離精餾塔；2-塔頂流股壓縮機(jī)；3-冷凝再沸換熱器；4-塔頂流股回流泵；5-塔底輔助再沸器。A-正丙醇和異丙醇混合物；B-異丙醇；C-正丙醇。S01-原料進(jìn)料管，S02-塔頂蒸汽管，S03-壓縮機(jī)出口管，S04-塔頂回流管，S05-塔頂產(chǎn)品出料管，S06-塔底液相產(chǎn)品出料管，S07-塔底液相回流管。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的敘述：

本發(fā)明中正丙醇和異丙醇在常壓下的沸點(diǎn)分別約為97.2℃和82.2℃，沸點(diǎn)相差15℃。經(jīng)過分析計(jì)算，改變壓力，二者的相對(duì)揮發(fā)度變化并不顯著，故精餾塔的操作壓力選擇為常壓。塔頂汽相經(jīng)過壓縮機(jī)提高能級(jí)至滿足換熱溫差后與塔底液相進(jìn)行換熱，冷卻后一部分進(jìn)入精餾塔頂部回流，另一部分作為產(chǎn)品出料。經(jīng)過計(jì)算，塔頂汽相經(jīng)過壓縮后換熱所釋放的潛熱不能完全滿足塔釜液相再沸所需的熱量，故在塔底需再設(shè)輔助再沸器。MVR熱泵精餾通過借助壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)塔自身熱量供應(yīng)，節(jié)省了大量的熱公用工程和冷公用工程的消耗量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

原料混合物A經(jīng)進(jìn)料管S01進(jìn)入正丙醇和異丙醇分離精餾塔(1)，塔頂氣相物流經(jīng)S02至塔頂壓縮機(jī)(2)提高壓力和溫度后進(jìn)入到塔底冷凝再沸換熱器(3)中與塔釜液相物流進(jìn)行換熱，通過泵(4)一部分經(jīng)S04回流進(jìn)入正丙醇和異丙醇分離精餾塔塔頂，一部分作為產(chǎn)品異丙醇經(jīng)S05產(chǎn)出。塔釜增設(shè)輔助再沸器(5)，用0.3MPa蒸汽提供不足的熱量。塔釜液相經(jīng)過換熱后部分汽化，氣相流體經(jīng)S07回流至精餾塔底部，液相流體作為產(chǎn)品正丙醇經(jīng)S06產(chǎn)出。

實(shí)例1：

采用附圖1所示的工藝流程，原料混合物A中含有正丙醇30％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，異丙醇70％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，進(jìn)料量為5000kg/h，在常溫常壓下進(jìn)料。正丙醇和異丙醇分離精餾塔需65塊理論板，操作壓力為1bar，所使用的填料為帶孔板波紋填料，塔徑為1.17米。壓縮機(jī)壓縮比為2.6，壓縮機(jī)功耗為179.8kW。塔頂流股B溫度為81.8℃，流率為3520.4kg/h，含有99％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))異丙醇；塔底流股C溫度為97.5℃，流率為1479.6kg/h，含有99％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))正丙醇。經(jīng)過分析計(jì)算，該進(jìn)料組成下常規(guī)工藝能耗約1806噸標(biāo)煤/年，而熱泵精餾工藝能耗約為468噸標(biāo)煤/年，能耗降低77.06％。

實(shí)例2：

采用附圖1所示的工藝流程，原料混合物A中含有正丙醇45％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，異丙醇55％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，進(jìn)料量為5000kg/h，在常溫常壓下進(jìn)料。正丙醇和異丙醇分離精餾塔需65塊理論板，操作壓力為1bar，所使用的填料為帶孔板波紋填料，塔徑為1.35米。壓縮機(jī)壓縮比為2.5，壓縮機(jī)功耗為165.6kW。塔頂流股B溫度為81.8℃，流率為2755.1kg/h，含有99％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))異丙醇；塔底流股C溫度為97℃，流率為2244.9kg/h，含有99％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))正丙醇。經(jīng)過分析計(jì)算，該進(jìn)料組成下常規(guī)工藝能耗約1757噸標(biāo)煤/年，而熱泵精餾工藝能耗約為458噸標(biāo)煤/年，能耗降低73.93％。

實(shí)例3：

采用附圖1所示的工藝流程，原料混合物A中含有正丙醇70％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，異丙醇30％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，進(jìn)料量為5000kg/h，在常溫常壓下進(jìn)料。正丙醇和異丙醇分離精餾塔需65塊理論板，操作壓力為1bar，所使用的填料為帶孔板波紋填料，塔徑為1.10米。壓縮機(jī)壓縮比為2.5，壓縮機(jī)功耗為137.8kW。塔頂流股B溫度為81.8℃，流量為1479.6kg/h，含有99％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))異丙醇；塔底流股C溫度為97.5℃，流量為3520.4kg/h，含有99％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))正丙醇。經(jīng)過分析計(jì)算，該進(jìn)料組成下常規(guī)工藝能耗約1514噸標(biāo)煤/年，而熱泵精餾工藝能耗約為435噸標(biāo)煤/年，能耗降低71.31％。