本发明专利技术涉及一种热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚‑甲醇共沸物的方法。该装置主要包括：加压塔HT、常压塔LT、再沸器H1、回流罐D1、回流罐D2、冷凝器H2、换热器H3、阀门V1和V2、加压泵P1、P2和P3。本发明专利技术解决了该共沸体系普通精馏难以分离的难题，采用完全热集成变压精馏，具有能耗低、产品纯度高、回收率高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工行业的分离纯化领域，具体涉及一种完全热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸体系的方法，尤其适用于分离随着压力变化，共沸组成变化较大，即压敏性较强的甲基叔丁基醚与甲醇二元共沸体系。
技术介绍
甲基叔丁基醚是一种无色、透明、高辛烷值的液体，是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组份，作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本，被称为20世纪80年代“第三代石油化学品”。甲醇是一种无色易挥发液体，用于制造甲醛和农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。甲基叔丁基醚通常是由甲醇与异丁烯在磺化离子交换树脂的催化作用下合成的，在反应过程中，生成物甲基叔丁基醚和原料甲醇形成甲醇质量分数14.3％的混合物，二者会形成难以分离的二元共沸物，常压下共沸点为51.4℃,共沸组成甲基叔丁基醚质量分数为85.5％，甲醇质量分数14.5％，对于该共沸物的分离能够降低生产成本，具有重要的经济效益。由于甲基叔丁基醚与甲醇混合物易形成共沸物，普通精馏难以实现分离，所以要用特殊的分离方法来分离两者的混合物。专利(CN104370708A)公开了一种纯化和生产甲基叔丁基醚粗产品的方法，该方法将含有甲基叔丁基醚的溶液在蒸馏塔中进行蒸馏分离，在进行蒸馏分离前，将含有甲基叔丁基醚的溶液中能够被氧化的硫化物氧化，含有甲基叔丁基醚的物流从侧线采出。该方法主要目的是为含有杂质的甲基叔丁基醚进行脱硫处理，并未对共沸物的具体纯化方式作出明确规定。专利(CN103980096A)公开了一种加盐萃取精馏分离甲基叔丁基醚与二氯甲烷的方法及其生产设备，该方法分离甲基叔丁基醚与二氯甲烷，分离后分别得到质量含量≥99.88％的二氯甲烷和质量含量≥99.50％甲基叔丁基醚。该方法运用加盐萃取的方法来分离共沸物，相较于变压精馏，萃取精馏引入第三种物质，使得分离过程趋于复杂。专利(CN102942475A)公开了一种变压精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸物的方法及其生产设备，该方法运用连续变压精馏的方式，新鲜物料先进入高压塔，经一次精馏后高压塔塔底物料进入低压塔进行二次精馏，低压塔塔顶物料循环入高压塔，在两个塔顶得到纯的乙酸乙酯和乙醇。该方法未能实现热量的有效集成，费用较高，未实现工业应用。专利(CN105001056A)公开了一种变压精馏分离异丁醇与正庚烷共沸体系的方法及装置，该方法将新鲜物料先引入常压塔，经一次精馏，塔底采出进入加压塔，加压塔塔底物流循环至低压塔，在两个塔顶分别得到纯的异丁醇和正庚烷。该方法未能实现热量的有效集成，费用较高，未实现工业应用。专利(CN102992985A)公开了一种三塔变压精馏热集成分离回收丁酮的方法及装置，该方法将新鲜物料先进入脱水塔，经一次精馏，塔顶馏出物进入丁酮产品塔，在丁酮产品塔塔底得到丁酮产品，塔顶物流进入脱轻塔，进行其它轻组分的脱除，脱轻塔塔底物流循环回脱水塔，过程中实现脱水塔和丁酮产品塔的热集成。该方法原料液中主要组分水-丁酮属于二元非均相共沸物，且原料液除水和丁酮外还含有其它的轻组分；所能得到的丁酮纯度最高仅为99.6wt％，且丁酮回收率仅为90％左右，分离效果低于本申请方法。本专利技术采用完全热集成连续变压精馏的方法，无需引入第三组分，节约成本的同时，实现共沸物的高纯度分离。具体地讲，本专利技术利用甲基叔丁基醚-甲醇共沸物共沸组成随压力改变而产生变化的特性，采用加压塔和常压塔双塔连续精馏的方式，在分离出高纯度的甲基叔丁基醚和甲醇产品的同时，通过完全热集成实现能耗的大幅降低。本专利技术的方法尤其适合甲基叔丁基醚质量分数占65％-85％的甲基叔丁基醚-甲醇共沸物系。通过完全热集成的方式，将加压塔塔顶气相物流的潜热能够满足常压塔塔底液体再沸，实现了工艺中热量的回收，节省了能耗；热集成后的气相甲基叔丁基醚-甲醇共沸物完全冷凝，高纯度的甲醇完全再沸，节省了一套再沸器，降低了设备成本。
技术实现思路
[要解决的技术问题]针对目前传统变压精馏工艺特点以及甲基叔丁基醚-甲醇体系随压力变化呈现出不同共沸行为的问题，本专利技术的目的是提供所述装置分离甲基叔丁基醚-甲醇共沸体系的方法。本专利技术的目的是提供一种热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸物的分离装置。本专利技术的另一个目的是提供使用所述装置热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸物的方法。本专利技术的另一个目的是提供所述装置在分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸物体系中的用途。[技术方案]本专利技术是通过下述技术方案实现的。一种完全热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸体系的方法，其特征在于用于分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸体系的装置主要包含以下部分：加压塔(HT)、常压塔(LT)、换热器(H3)、回流罐(D1)、回流罐(D2)、再沸器(H1)、冷凝器(H2)、加压泵(P1)、加压泵(P2)、加压泵(P3)、阀门(V1)、阀门(V2)；其中加压泵(P1)连接加压塔(HT)进料口，再沸器(H1)连接在加压塔(HT)塔底，冷凝器(H2)和回流罐(D2)连接在常压塔(LT)塔顶，回流罐(D2)的出口依次与阀门(V2)、加压泵(P2)与加压塔(HT)相连，加压塔(HT)气相出口物流与换热器(H3)的热物流进口相连，换热器(H3)的热物流出口与回流罐(D1)、加压泵(P3)连接在加压塔(HT)塔顶，常压塔(LT)塔底与换热器(H3)冷物流进口相连，换热器(H3)冷物流出口与常压塔(LT)相连；该方法主要包括以下步骤：(1)包含甲基叔丁基醚与甲醇的混合物经加压泵(P1)加压后进入加压塔(HT)，加压塔(HT)塔底一部分物料进入塔底再沸器(H1)，再沸后进入加压塔(HT)，另一部分物料则作为高纯度甲基叔丁基醚产品采出；(2)在加压塔(HT)内，甲基叔丁基醚和甲醇共沸物以气相的形式从塔顶气相出口进入换热器(H3)热物流入口进行换热，换热后通过进入回流罐(D1)，回流罐(D1)中的物料一部分利用加压泵(P3)输送至加压塔(HT)内进行回流，另一部分物料经阀门(V1)输送至常压塔(LT)内进行二次精馏；(3)常压塔(LT)塔顶蒸汽经过冷凝器(H2)冷凝、汇集至回流罐(D2)，一部分物料输送至常压塔(LT)内进行回流，另一部分物料利用加压泵(P2)加压后进入加压塔(HT)进行循环精馏，常压塔(LT)塔底一部分物料作为高纯度甲醇产品采出，另一部分物料进入换热器(H3)，经换热汽化后进入常压塔(LT)；(4)在换热器(H3)内实现完全热集成，来自加压塔(HT)塔顶的气相甲基叔丁基醚和甲醇共沸物与来自常压塔(LT)塔底的高纯度甲醇液体进行换热，气相甲基叔丁基醚和甲醇共沸物得以冷凝，高纯度甲醇液体得以气化。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于，加压塔(HT)操作压力为4－8atm，理论塔板数为24－35块，进料板位置为17－25块，循环物流进料板位置为15－20块；常压塔(LT)操作压力为1atm，理论板数为10－18块，进料板位置为8－10块。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：加压塔(HT)塔顶温度为95.2～121.9℃，塔底温度为106.7～132.2℃，常压塔(LT)塔顶温度为51.1～51.6℃，塔底温本文档来自技高网...
【技术保护点】
热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸物的方法，其特征在于用于分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸体系的装置主要包含以下部分：加压塔(HT)、常压塔(LT)、换热器(H3)、回流罐(D1)、回流罐(D2)、再沸器(H1)、冷凝器(H2)、加压泵(P1)、加压泵(P2)、加压泵(P3)；其中加压泵(P1)连接加压塔(HT)进料口，再沸器(H1)连接在加压塔(HT)塔底，冷凝器(H2)和回流罐(D2)连接在常压塔(LT)塔顶，回流罐(D2)的出口依次与、加压泵(P2)与加压塔(HT)相连，加压塔(HT)气相出口物流与换热器(H3)的热物流进口相连，换热器(H3)的热物流出口与回流罐(D1)、加压泵(P3)连接在加压塔(HT)塔顶，常压塔(LT)塔底与换热器(H3)冷物流进口相连，换热器(H3)冷物流出口与常压塔(LT)相连；该方法主要包括以下步骤：(1)包含甲基叔丁基醚与甲醇的混合物经加压泵(P1)加压后进入加压塔(HT)，加压塔(HT)塔底一部分物料进入塔底再沸器(H1)，再沸后进入加压塔(HT)，另一部分物料则作为高纯度甲基叔丁基醚产品采出；(2)在加压塔(HT)内，甲基叔丁基醚和甲醇共沸物以气相的形式从塔顶气相出口进入换热器(H3)热物流入口进行换热，换热后通过进入回流罐(D1)，回流罐(D1)中的物料一部分利用加压泵(P3)输送至加压塔(HT)内进行回流，另一部分物料输送至常压塔(LT)内进行二次精馏；(3)常压塔(LT)塔顶蒸汽经过冷凝器(H2)冷凝、汇集至回流罐(D2)，一部分物料输送至常压塔(LT)内进行回流，另一部分物料利用加压泵(P2)加压后进入加压塔(HT)进行循环精馏，常压塔(LT)塔底一部分物料作为高纯度甲醇产品采出，另一部分物料进入换热器(H3)，经换热汽化后进入常压塔(LT)；(4)在换热器(H3)内实现完全热集成，来自加压塔(HT)塔顶的气相甲基叔丁基醚和甲醇共沸物与来自常压塔(LT)塔底的高纯度甲醇液体进行换热，气相甲基叔丁基醚和甲醇共沸物得以冷凝，高纯度甲醇液体得以气化。...
【技术特征摘要】
1.热集成变压精馏分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸物的方法，其特征在于用于分离甲基叔丁基醚与甲醇共沸体系的装置主要包含以下部分：加压塔(HT)、常压塔(LT)、换热器(H3)、回流罐(D1)、回流罐(D2)、再沸器(H1)、冷凝器(H2)、加压泵(P1)、加压泵(P2)、加压泵(P3)；其中加压泵(P1)连接加压塔(HT)进料口，再沸器(H1)连接在加压塔(HT)塔底，冷凝器(H2)和回流罐(D2)连接在常压塔(LT)塔顶，回流罐(D2)的出口依次与、加压泵(P2)与加压塔(HT)相连，加压塔(HT)气相出口物流与换热器(H3)的热物流进口相连，换热器(H3)的热物流出口与回流罐(D1)、加压泵(P3)连接在加压塔(HT)塔顶，常压塔(LT)塔底与换热器(H3)冷物流进口相连，换热器(H3)冷物流出口与常压塔(LT)相连；该方法主要包括以下步骤：(1)包含甲基叔丁基醚与甲醇的混合物经加压泵(P1)加压后进入加压塔(HT)，加压塔(HT)塔底一部分物料进入塔底再沸器(H1)，再沸后进入加压塔(HT)，另一部分物料则作为高纯度甲基叔丁基醚产品采出；(2)在加压塔(HT)内，甲基叔丁基醚和甲醇共沸物以气相的形式从塔顶气相出口进入换热器(H3)热物流入口进行换热，换热后通过进入回流罐(D1)，回流罐(D1)中的物料一部分利用加压泵(P3)输送至加压塔(HT)内进行回流，另一部分物料输送至常压塔(LT)内进行二次精馏；(3)常压塔(LT)塔顶蒸汽经过冷凝器(H2)冷凝、汇集至回流罐(D2)，一部分物料输送至常压塔(LT)内进行回流，另一部分物料利用加压泵(P2)加压后进入加压塔(HT)进行循环精馏，常压塔(...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱兆友，贾慧，马康，李敏，王英龙，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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