四塔三效甲醇精馏节能工艺方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种四塔三效甲醇精馏节能工艺方法和装置，它是从粗甲醇中通过精馏过程生产甲醇的节能工艺方法和装置。整个装置至少包括脱轻塔（T201）、第一精馏塔（T202）、第二精馏塔（T203）、第三精馏塔（T204）等四台塔及其配套设备。本发明专利技术采用了多塔多效热集成工艺方法，可以克服现有技术的缺陷，降低操作能耗30%以上，具有显著的实用性及经济效益，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
四塔三效甲醇精馏节能工艺方法和装置
本专利技术涉及一种甲醇精馏的节能工艺方法和装置，它是一种采用四塔三效热集成装置从粗甲醇中通过精馏过程生产甲醇的节能工艺方法和装置。
技术介绍
甲醇是一种重要的有机化工原料和新型能源燃料，在化工、轻工和清洁能源领域具有广泛的用途。在合成甲醇工业化生产过程中，粗甲醇的精制过程的能耗是影响甲醇生产成本的关键因素之一。随着石油、煤炭、天然气等能源资源的紧缺、环境污染和温室效应等问题的日益严重，甲醇等行业的节能、降耗已成为企业生存和提高竞争力的关键，越来越受到各方面的重视。图1是一种目前广泛采用的四塔（三塔加一塔）甲醇精馏工艺方法，即采用预塔T101、加压塔T102、常压塔T103等三台塔再增加一台回收塔T104，生产国标优等品或美标AA级甲醇产品。由预塔塔顶脱除轻组分，预后粗甲醇10经加压塔和常压塔精馏后，在加压塔塔顶出料24和常压塔塔顶出料14分别获得甲醇产品，常压塔侧线抽出杂醇42。加压塔塔顶物料气相21给常压塔塔釜加热。精馏塔侧线杂醇42和常压塔釜液15进回收塔，由回收塔塔顶得到回收甲醇产品29，回收塔侧线抽出杂醇油30，回收塔塔釜排放废水33。这种方法虽然技术成熟，但是生产能耗较高，并且随着装置规模日益增大，其设备规模显得较为庞大。对日益大型化甲醇生产装置的建设、经济稳定运行不利。中国专利CN200610014321.2公开了一种“高纯度甲醇的精馏工艺及制备”的工艺方法，CN200610013269.9公开了一种“甲醇双效精馏节能节水系统及工艺”，两者的核心内容都是在目前广泛采用的四塔精馏过程的基础上，利用加热蒸汽的凝液热量、或是系统内部冷热液体的换热，达到节能的目的。显然这种物料之间的显热传递，对于降低整个精馏系统的操作能耗，作用非常有限。CN200710067196.6公开了“一种具有热集成的合成甲醇精制方法”，其特征是在目前广泛采用的四塔精馏过程的基础上，将加压塔塔顶气相分为两股，分别给预塔和第一精馏塔提供热量。相对CN200610014321.2和CN200610013269.9，此工艺方法具有较高的节能效果。但是，由于系统内预塔塔顶不产出甲醇产品，加压塔为预塔提供的能量属于单效甲醇精馏过程。系统内加压塔、第一精馏塔塔顶都产出甲醇产品，仅加压塔为第一精馏塔提供的能量属于双效甲醇精馏过程，因此，此工艺方法虽然具有一定的改进节能效果，但节能效果并不理想。CN200710146369.3公开了“一种粗甲醇精制的减压逆流双效精馏方法及设备”，它对目前广泛采用的四塔精馏过程中的加压塔和第一精馏塔的操作条件和精馏顺序进行了优化，经过预塔脱除轻组分后的粗甲醇，先进入减压精馏塔，减压精馏塔釜液再进入微加压精馏塔，由两塔的塔顶获得甲醇产品。微加压精馏塔塔顶气相给减压精馏塔塔釜再沸器加热。虽然减压精馏塔对于提高分离系统相对挥发度、获得较高甲醇产品纯度有利。但是由于甲醇沸点较低，减压操作会导致塔顶温度很低，塔顶冷凝器换热温差显著减小，不仅冷凝器面积庞大，同时由于真空系统可能造成甲醇的损耗加大。众所周知，这种减压操作过程必然会导致相应塔器规模的显著增大。对于目前日益大型化的甲醇装置，此工艺会导致塔器及换热设备规模的非常庞大。此工艺的实质仍属于传统三塔精馏的双效精馏过程，因此未能在进一步降低能耗方面取得实质性突破。其操作能耗不计预塔和回收塔就已经达到0.916吨蒸汽/吨甲醇产品，如果计入预塔和回收塔能耗，操作能耗必将大于1吨蒸汽/吨甲醇产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种四塔三效甲醇精馏节能工艺方法和装置，它是从粗甲醇中通过精馏过程生产甲醇的节能工艺方法，可以克服现有技术的缺陷，降低操作能耗30%以上，具有显著的实用性及经济效益，应用前景广阔。本专利技术提供的四塔三效甲醇精馏节能工艺方法包括的步骤：1）至少包括脱轻塔T201、第一精馏塔T202、第二精馏塔T203、第三精馏塔T204等四台塔；2）第一精馏塔T202侧线采出气相进入脱轻塔T201塔釜，脱轻塔T201塔釜无需再沸器提供热量，脱轻塔T201塔釜液相物料进入第一精馏塔T202。第一精馏塔T202侧线采出气相的位置可以是进料口附近，也可以是进料口的上方，也可以是进料口的下方。3）第三精馏塔T204下部采用隔板塔结构，隔板S204将第三精馏塔T204下部分隔为甲醇提馏侧L204和乙醇精馏侧R204；4）第一精馏塔T202、第二精馏塔T203、第三精馏塔T204三塔之间热集成，第二精馏塔T203塔顶气相作为第一精馏塔T202塔釜加热热源，为第一精馏塔T202提供所需热量；第三精馏塔T204塔顶气相作为第二精馏塔T203塔釜加热热源，为第二精馏塔T203提供所需热量；5）经脱轻塔T201塔顶富集后排出不凝气9和轻组分40；6）从第一精馏塔T202塔顶或上部侧线、第二精馏塔T203塔顶或上部侧线、第三精馏塔T204塔顶或上部侧线分别采出精甲醇产品；7）从第三精馏塔T204甲醇提馏侧L204塔釜排出废水32；8）从第三精馏塔T204甲醇提馏侧L204进料口附近侧线采出甲醇和乙醇含量很低的杂醇油28；9）从第三精馏塔T204乙醇精馏侧R204塔釜采出回收乙醇产品35。按本专利技术提供的工艺方法，它是经过下述步骤：粗甲醇原料1经预热后进入脱轻塔T201。脱轻塔T201塔顶气相7经脱轻塔冷凝器E201冷凝后的凝液8作为回流液直接返回至脱轻塔T201塔顶，不凝气9排放；第一精馏塔T202侧线采出气相55进入脱轻塔T201塔釜，脱轻塔T201塔釜无需再沸器提供热量，脱轻塔T201塔釜液相物料36进入第一精馏塔T202。第一精馏塔T202侧线采出气相的位置可以是进料口附近，也可以是进料口的上方，也可以是进料口的下方。第一精馏塔T202塔顶气相10经第一精馏塔冷凝器E202冷凝后的凝液11分为两股，一股作为回流液12直接返回至第一精馏塔T202塔顶，另一股凝液13作为精甲醇产品采出；第一精馏塔T202上部也可以开设侧线采出口作为精甲醇产品采出口；第一精馏塔T202塔釜物料14进入第二精馏塔T203。所述第二精馏塔T203与第一精馏塔T202热集成操作，第二精馏塔T203塔顶气相15进入第一精馏塔再沸器E203壳程，塔顶气相15冷凝后的凝液16分为两股，一股作为回流液17直接返回至第二精馏塔T203塔顶，另一股凝液18作为精甲醇产品采出；第二精馏塔T203上部也可以开设侧线采出口作为精甲醇产品采出口；第二精馏塔T203塔釜物料19进入第三精馏塔T204甲醇提馏侧L204。所述第三精馏塔T204与第二精馏塔T203热集成操作，第三精馏塔T204塔顶气相20进入第二精馏塔再沸器E204壳程，塔顶气相20冷凝后的凝液21分为两股，一股作为回流液22直接返回至第三精馏塔T204塔顶，另一股凝液23作为精甲醇产品采出；第三精馏塔T203上部也可以开设侧线采出口作为精甲醇产品采出口；第三精馏塔T204甲醇提馏侧L204进料口附近侧线采出甲醇和乙醇含量很低的杂醇油27；第三精馏塔T204甲醇提馏侧L204塔釜物料29作为废水采出，第三精馏塔T204乙醇精馏侧R204塔釜物料34作为回收乙醇产品采出。第一精馏塔T202塔顶产品13或塔上部侧线产品、第二精馏塔T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四塔三效甲醇精馏节能工艺方法，其特征在于包括的步骤：1）至少包括脱轻塔（T201）、第一精馏塔（T202）、第二精馏塔（T203）、第三精馏塔（T204）四台塔；2）第一精馏塔（T202）侧线采出气相进入脱轻塔（T201）塔釜，脱轻塔（T201）塔釜无需再沸器提供热量，脱轻塔（T201）塔釜液相物料进入第一精馏塔（T202）；第一精馏塔（T202）侧线采出气相的位置可以是进料口附近，或是进料口的上方，或是进料口的下方；3）第三精馏塔（T204）下部采用隔板塔结构，隔板（S204）将第三精馏塔（T204）下部分隔为甲醇提馏侧（L204）和乙醇精馏侧（R204）；4）第一精馏塔（T202）、第二精馏塔（T203）、第三精馏塔（T204）三塔之间热集成，第二精馏塔（T203）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第二精馏塔（T203）塔釜加热热源，为第二精馏塔（T203）提供所需热量；5）经脱轻塔（T201）塔顶富集后排出不凝气（9）和轻组分（40）；6）从第一精馏塔（T202）塔顶或上部侧线、第二精馏塔（T203）塔顶或上部侧线、第三精馏塔（T204）塔顶或上部侧线分别采出精甲醇产品；7）从第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）塔釜排出废水（32）；8）从第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）进料口附近侧线采出甲醇和乙醇含量很低的杂醇油（28）；9）从第三精馏塔（T204）乙醇精馏侧（R204）塔釜采出回收乙醇产品（35）。...

【技术特征摘要】
1.一种四塔三效甲醇精馏节能工艺方法，其特征在于包括的步骤：1）至少包括脱轻塔（T201）、第一精馏塔（T202）、第二精馏塔（T203）、第三精馏塔（T204）四台塔；2）第一精馏塔（T202）侧线采出气相进入脱轻塔（T201）塔釜，脱轻塔（T201）塔釜无需再沸器提供热量，脱轻塔（T201）塔釜液相物料进入第一精馏塔（T202）；第一精馏塔（T202）侧线采出气相的位置可以是进料口附近，或是进料口的上方，或是进料口的下方；3）第三精馏塔（T204）下部采用隔板塔结构，隔板（S204）将第三精馏塔（T204）下部分隔为甲醇提馏侧（L204）和乙醇精馏侧（R204）；4）第一精馏塔（T202）、第二精馏塔（T203）、第三精馏塔（T204）三塔之间热集成，第二精馏塔（T203）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第二精馏塔（T203）塔釜加热热源，为第二精馏塔（T203）提供所需热量；5）经脱轻塔（T201）塔顶富集后排出不凝气（9）和轻组分（40）；6）从第一精馏塔（T202）塔顶或上部侧线、第二精馏塔（T203）塔顶或上部侧线、第三精馏塔（T204）塔顶或上部侧线分别采出精甲醇产品；7）从第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）塔釜排出废水（32）；8）从第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）进料口附近侧线采出甲醇和乙醇含量很低的杂醇油（28）；9）从第三精馏塔（T204）乙醇精馏侧（R204）塔釜采出回收乙醇产品（35）。2.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征在于它是经过下述步骤：粗甲醇原料（1）经预热后进入脱轻塔（T201）；脱轻塔（T201）塔顶气相（7）经脱轻塔冷凝器（E201）冷凝后的凝液（8）作为回流液直接返回至脱轻塔（T201）塔顶，不凝气（9）排放；第一精馏塔（T202）侧线采出气相（55）进入脱轻塔（T201）塔釜，脱轻塔（T201）塔釜无需再沸器提供热量，脱轻塔（T201）塔釜液相物料（36）进入第一精馏塔（T202）；第一精馏塔（T202）侧线采出气相的位置或是进料口附近，或是进料口的上方，或是进料口的下方；第一精馏塔（T202）塔顶气相（10）经第一精馏塔冷凝器（E202）冷凝后的凝液（11）分为两股，一股作为回流液（12）直接返回至第一精馏塔（T202）塔顶，另一股凝液（13）作为精甲醇产品采出；第一精馏塔（T202）上部或开设侧线采出口作为精甲醇产品采出口；第一精馏塔（T202）塔釜物料（14）进入第二精馏塔（T203）；所述第二精馏塔（T203）与第一精馏塔（T202）热集成操作，第二精馏塔（T203）塔顶气相（15）进入第一精馏塔再沸器（E203）壳程，塔顶气相（15）冷凝后的凝液（16）分为两股，一股作为回流液（17）直接返回至第二精馏塔（T203）塔顶，另一股凝液（18）作为精甲醇产品采出；第二精馏塔（T203）上部或开设侧线采出口作为精甲醇产品采出口；第二精馏塔（T203）塔釜物料（19）进入第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）；所述第三精馏塔（T204）与第二精馏塔（T203）热集成操作，第三精馏塔（T204）塔顶气相（20）进入第二精馏塔再沸器（E204）壳程，塔顶气相（20）冷凝后的凝液（21）分为两股，一股作为回流液（22）直接返回至第三精馏塔（T204）塔顶，另一股凝液（23）作为精甲醇产品采出；第三精馏塔（T203）上部或开设侧线采出口作为精甲醇产品采出口；第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）进料口附近侧线采出甲醇和乙醇含量很低的杂醇油（27）；第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）塔釜物料（29）作为废水采出，第三精馏塔（T204）乙醇精馏侧（R204）塔釜物料（34）作为回收乙醇产品采出；第一精馏塔（T202）塔顶产品（13）或塔上部侧线产品、第二精馏塔（T203）塔顶产品（18）或塔上部侧线产品、第三精馏塔（T204）塔顶产品（23）或塔上部侧线产品混合后的精甲醇产品（24）经冷却后得到精甲醇产品（26）送出装置；从第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）塔釜采出的废水（29）经冷却后得到的废水（31）分为两股，一股作为废水（32）送出装置，另一股作为萃取水（33）返回至脱轻塔（T201）塔顶；第三精馏塔（T204）甲醇提馏侧（L204）侧线采出的杂醇油（27）经冷却后得到杂醇油产品（28）送出装置；第三精馏塔（T204）乙醇精馏侧（R204）塔釜采出的回收乙醇（34）经冷却后得到回收乙醇产品（35）送出装置。3.按照权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：该工艺方法除采用上述四塔三效热集成生产甲醇外，或变形为其它的热集成流程生产甲醇：变形工艺方法一：在所述的四塔中，第三精馏塔（T204）不采用隔板结构，而采用常规结构，第三精馏塔（T204）进料口以上位置采出回收乙醇（34），进料口以下位置采出杂醇油（27），第三精馏塔（T204）塔釜物料（29）作为废水采出；变形工艺方法二：在所述的四塔基础上再增加一台汽提塔（T206），第三精馏塔（T204）不采用隔板结构，而采用常规结构；五台塔采用三效热集成，第二精馏塔（T203）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第二精馏塔（T203）塔釜加热热源，为第二精馏塔（T203）提供所需热量；变形工艺方法三：在所述的四塔以及变形工艺方法一所述的四塔以及变形工艺方法2所述的五塔中，第三精馏塔（T204）在进料口附近增设中间加热器（E220），其形式可以是进料预热器，也可以是中间再沸器，所用热源可以是新鲜蒸汽、导热油，或者是系统内部产生的物料蒸汽；变形工艺方法四：对所述的四塔的操作压力进行调整，仍为四塔三效热集成操作；第一精馏塔（T202）操作压力不变，第二精馏塔（T203）采用高压操作，第三精馏塔（T204）采用低压操作，第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；第二精馏塔（T203）塔顶气相作为第三精馏塔（T204）塔釜加热热源，为第三精馏塔（T204）提供所需热量；变形工艺方法五：对变形工艺方法一所述的四塔的操作压力进行调整，仍为四塔三效热集成操作，第一精馏塔（T202）操作压力不变，第二精馏塔（T203）采用高压操作，第三精馏塔（T204）采用低压操作，第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；第二精馏塔（T203）塔顶气相作为第三精馏塔（T204）塔釜加热热源，为第三精馏塔（T204）提供所需热量；变形工艺方法六：对变形工艺方法二所述的五塔的操作压力进行调整，仍为五塔三效热集成操作，第一精馏塔（T202）操作压力不变，第二精馏塔（T203）采用高压操作，第三精馏塔（T204）和汽提塔（T206）采用低压操作，第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；第二精馏塔（T203）塔顶气相作为第三精馏塔（T204）和汽提塔（T206）塔釜加热热源，为第三精馏塔（T204）和汽提塔（T206）提供所需热量；变形工艺方法七：在变形工艺方法四所述的四塔以及变形工艺方法五所述的四塔以及变形工艺方法六所述的五塔中，第三精馏塔（T204）在进料口附近增设中间加热器（E220），其形式可以是进料预热器，也可以是中间再沸器，所用热源可以是第二精馏塔（T203）塔顶气相，也可以是新鲜蒸汽、导热油，或者是系统内部产生的物料蒸汽；变形工艺方法八：在所述的四塔基础上减少一台第二精馏塔（T203），变为三塔双效热集成操作，第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；变形工艺方法九：在变形工艺方法一所述的四塔基础上减少一台第二精馏塔（T203），变为三塔双效热集成操作，第三精馏塔（T204）塔顶气相作为第一精馏塔（T202）塔釜加热热源，为第一精馏塔（T202）提供所需热量；变形工...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝仁水，黄贵明，
申请(专利权)人：天津市新天进科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12