节能型无水乙醇膜分离精制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种节能型无水乙醇膜分离精制装置，所述装置包括精馏单元、一级膜分离单元和二级膜分离单元，其中：所述的精馏单元包括分离塔、第二热交换设备和第五热交换设备；其中所述的第五热交换设备设有物料入口、物料出口、换热介质入口、换热介质出口；所述的二级膜分离单元设有物料入口、渗余物出口和渗透物出口；所述的二级膜分离单元的渗余物出口连接第五热交换设备的换热介质入口。本发明专利技术的装置用于无水乙醇分离精制过程工艺，不仅实现了乙醇深度脱水，更是有效节省了蒸汽消耗，降低了能耗。整套装置操作简单方便，运行平稳。

【技术实现步骤摘要】
节能型无水乙醇膜分离精制装置
本专利技术属于乙醇脱水精制过程领域，具体涉及一种节能型无水乙醇膜分离精制装置。
技术介绍
无水乙醇是乙醇含量≥99.5％的乙醇产品，是重要的有机溶剂，广泛用于医药、精细化工、涂料、卫生用品、化妆品、油脂等多个行业，同时作为重要的基础化学化工原料，用于生产乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等等产品，并衍生出医药、染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等许多产品的中间体。近年来，随着燃料乙醇汽油的逐步兴起，无水乙醇作为燃料乙醇最核心的成分，有着非常广阔的应用市场价值。工业上通过普通精馏方法得到的成品酒精质量浓度小于95.57％，这是常压下酒精和水共沸点的组成，也是常规精馏工艺能达到的极限最高乙醇浓度。因此还需要采用特殊的办法对其进行处理，得到满足要求的无水酒精产品。目前工业化应用较多的是共沸精馏法、萃取精馏法、分子筛吸附法等技术，而采用新型膜材料的分子筛膜脱水技术以其能耗低、产品质量高等优点，发展潜力更是巨大。共沸精馏受限于其较高的能耗和较低的操作弹性，工业上常被分子筛吸附脱水技术取代。分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体，其实现分离的原理主要是位阻效应，因为水分子的直径为0.28nm，乙醇的分子直径为0.44nm，水分子可以进入分子筛内部，而乙醇分子被阻挡在外，从而实现水跟乙醇的选择性吸附分离。一般采用吸附塔和解析塔组合的配置，共沸乙醇经新鲜蒸汽加热、蒸发汽化后变成高温乙醇蒸汽，再用高压蒸汽加热到过热状态，以气相形式进入分子筛吸附塔，乙醇蒸汽流经分子筛床层时，水分子被截留，乙醇透过，实现了乙醇脱水，从脱水装置排出的乙醇气体再进行冷凝、冷却后得到无水乙醇。吸附饱和后，进行解析操作，解析采用无水乙醇进行，经过分子筛吸附得到的气态无水乙醇，用高压蒸汽作为热源，经过热后作为分子筛再生载体，在高温低压状态下脱除分子筛内的水分，解析系统冷凝器用循环水冷却，产生的低浓度淡酒再送到前段的精馏塔内，再生系统采用真空操作。这种技术的缺点较为明显：1、解析过程要求高，能耗较大；2、解析温度高，如操作不当会增加分子筛劣化和损耗；3、分子筛价格昂贵，更换成本高；4、解析产生的淡酒还需要进入前段的精馏工序，增加了能耗；5、需要频繁进行吸附与解析操作，对自动化要求较高，对自动切换阀门的可靠性要求非常高；6、分子筛因吸附解析操作频繁，导致分子筛反复在剧烈变温工况下工作，因此分子筛损耗较为严重。以无机分子筛膜及其组件为核心的蒸汽渗透膜分离技术近年得到了广泛应用，其主要优点在于相比传统精馏工艺，能有效降低能耗、避免引入第三组份、工艺简单、节省占地等。但目前尚无关于节能型无水乙醇深度脱水的相关有效处理办法。传统的膜工艺采用统一的操作条件，仅单纯通过膜面积的增加来实现深度脱水的要求，但如何在节能的同时实现乙醇的深度脱水、如何通过操作条件的优化配置实现不同脱水阶段各脱水单元的最大效率，目前仍是一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于提供一套无水乙醇膜分离精制的节能装置，并基于此公开一种无水乙醇膜分离精制的方法。为实现此目的，本专利技术首先提供一套节能型无水乙醇膜分离精制装置，包括精馏单元、一级膜分离单元和二级膜分离单元，其中：所述的精馏单元包括分离塔、第二热交换设备和第五热交换设备；其中所述的第五热交换设备设有物料入口、物料出口、换热介质入口、换热介质出口；所述的二级膜分离单元设有物料入口、渗余物出口和渗透物出口；所述的二级膜分离单元的渗余物出口连接第五热交换设备的换热介质入口。另一方面，本专利技术提供利用上述节能型无水乙醇膜分离精制装置的无水乙醇膜分离精制方法，包括：含水乙醇原料在第一热交换设备预热，预热所使用的热源由换热介质提供；经预热后的原料物进入分离塔，从塔顶采出蒸汽经热交换后回流至塔顶，未参与热交换的蒸汽以14100～14500kg/h的质量流率经过一级增压增温后进入一级膜分离组件进行初脱水，初脱水后的渗余物经过二级增压增温后进入二级膜分离组件进行深脱水；脱除水的乙醇成品蒸汽(即深脱水后的渗余物)先与分离塔塔釜物料换热，换热后的成品乙醇输送至热交换设备给原料预热，然后采集为无水乙醇产品。本专利技术采用至少两级蒸汽渗透膜装置，充分利用不同级数之间的操作温度和压力的变化，实现乙醇深度脱水；该装置解决了常规膜分离装置操作条件单一、无法进行在满足节能的同时能进一步深度脱水的问题。另一方面，充分发挥不同装置的优势，在较低的分离要求下采用精馏装置，在较高的分离要求下采用多级膜分离装置，有效实现了脱水和产品精制。附图说明图1是本专利技术节能型无水乙醇膜分离精制装置图，其中：1、第一热交换设备；2、分离塔；3、第二热交换设备；4、一级压力调节设备；5、第三热交换设备；6、一级膜分离组件；7、二级压力调节设备；8、第四热交换设备；9、二级膜分离组件；10、一级渗透物处理组件；11、二级膜分离组件；12、第五热交换设备。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。本专利技术所述的节能型无水乙醇膜分离精制装置，包括包括精馏单元、一级膜分离单元和二级膜分离单元，待处理的含水乙醇原料经过精馏单元依次进入一级膜分离单元进行初脱水和二级膜分离单元进行深脱水，水分子透过分子筛膜形成渗透物，进入渗透物处理组件。分子尺寸较大的乙醇则被分子筛膜截留，形成超低水含量的乙醇产品。并且在系统设计中，使二级膜分离单元的渗余物与精馏单元和原料物之间形成热交换，以回收利用渗余物热源实现对物料的加热。具体实施方式中，所述的精馏单元包括分离塔2、第二热交换设备3和第五热交换设备12；所述的一级膜分离单元包括一级压力调节设备4、第三热交换设备5和一级膜分离组件6；所述的二级膜分离单元包括二级压力调节设备7、第四热交换设备8和二级膜分离组件9；其中，所述的分离塔2物料入口连接第一热交换设备1；所述的一级膜分离组件6的渗透侧出口连接一级渗透物处理组件10；所述的二级膜分离组件9的渗透侧出口连接二级渗透物处理组件11；所述的第五热交换设备12设有物料入口、物料出口、换热介质入口、换热介质出口；所述的二级膜分离组件9的渗余侧出口连接第五热交换设备12的换热介质进口；所述的第五热交换设备12的换热介质出口连接第一热交换设备1。上述本专利技术所述的节能型无水乙醇膜分离精制装置中：所述的第一热交换设备1提供含水乙醇原料与成品乙醇进行热交换的场所，在此处，来自第五热交换设备的换热介质成品乙醇蒸汽对原料进行预热，使含水乙醇原料得以进入分离塔2。根据工艺需求，第一热交换设备1可以选择但不限于固定管板式列管换热器、浮头式列管换热器、U型管列管换热器、螺旋板式换热器、螺旋管缠绕换热器、板式换热器。所述的分离塔2用于通过精馏实现含水乙醇的提浓。分离塔2可以选择但不限于板式塔、填料塔。所述的第二热交换设备3接收来自分离塔2的塔顶蒸汽，冷凝使塔顶蒸汽产生回流。第二热交换设备3可以选择但不限于固定管板式列管换热器、浮头式列管换热器、U型管列管换热器、螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.节能型无水乙醇膜分离精制装置，其特征在于，包括精馏单元、一级膜分离单元和二级膜分离单元，其中：所述的精馏单元包括分离塔(2)、第二热交换设备(3)和第五热交换设备(12)；/n其中所述的第五热交换设备(12)设有物料入口、物料出口、换热介质入口、换热介质出口；所述的二级膜分离单元设有物料入口、渗余物出口和渗透物出口；/n所述的二级膜分离单元的渗余物出口连接第五热交换设备(12)的换热介质入口；/n一级膜分离单元与精馏单元连接，二级膜分离单元与一级膜分离单元连接。/n

【技术特征摘要】
1.节能型无水乙醇膜分离精制装置，其特征在于，包括精馏单元、一级膜分离单元和二级膜分离单元，其中：所述的精馏单元包括分离塔(2)、第二热交换设备(3)和第五热交换设备(12)；
其中所述的第五热交换设备(12)设有物料入口、物料出口、换热介质入口、换热介质出口；所述的二级膜分离单元设有物料入口、渗余物出口和渗透物出口；
所述的二级膜分离单元的渗余物出口连接第五热交换设备(12)的换热介质入口；
一级膜分离单元与精馏单元连接，二级膜分离单元与一级膜分离单元连接。


2.根据权利要求1所述的节能型无水乙醇膜分离精制装置，其特征在于，所述的分离塔(2)的物料入口连接第一热交换设备(1)。


3.根据权利要求2所述的节能型无水乙醇膜分离精制装置，其特征在于，所述的第五热交换设备(12)的换热介质出口连接第一热交换设备(1)。


4.根据权利要求1所述的节能型无水乙醇膜分离精制装置，其特征在于，所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李砚硕，李伟，李辉，吴大朋，
申请(专利权)人：浙江汇甬新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33