用于蒸馏的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于甲醇的蒸馏的设备和方法(图1)，但是其也可用于蒸馏其他产物如乙醇。本发明专利技术的目的是在粗中间产物的蒸馏过程中减少能量和冷却水和/或电的消耗；该蒸馏过程包括用于去除挥发性组分的预处理阶段，称为稳定阶段；以及浓缩阶段，包括一个或多个用于蒸馏的塔。馏的塔。馏的塔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于蒸馏的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于甲醇的蒸馏的方法、设备和装置。该方法和设备也可用于蒸馏其他产物，例如乙醇。

技术介绍

[0002]众所周知，合成甲醇的工厂产物，通常定义为粗甲醇，是甲醇的水溶液，其中含有合成反应的副产物，包括乙醇、酮类、高级醇和一些溶解气体，主要包括H2、CO、CO2、N2、CH4。
[0003]蒸馏粗甲醇以满足市场上要求的纯度规格。例如，AA级规格要求最低甲醇浓度为99.85％(重量)，其中乙醇不得超过10ppm(重量)。
[0004]已知的蒸馏方法基本上基于一个或多个蒸馏塔，其中通常至少一个塔能够将在塔顶部回收的轻质产物(例如气体)与甲醇分离，并且至少一个塔能够将在塔底部回收的重质产物(例如水溶液)与甲醇分离。
[0005]一种广泛用于例如甲醇蒸馏的具体方法包括在大气压或接近大气压下操作的两个塔。更具体地，所述方法使用称为稳定塔或预运行塔的预处理塔和第二蒸馏塔。第一塔的主要目的是分离粗甲醇中含有的更易挥发的组分，在此它接收粗甲醇并在顶部分离轻质组分和在底部分离水溶液。称为浓缩塔的第二塔进行实际蒸馏，获得(i)在顶部的精制甲醇，(ii)在底部的普遍含水流(“底部水”)，(iii)称为“杂醇油”的侧流，主要含有水、残留甲醇(约占总量的1％)和合成反应的大部分副产物。杂醇油具有一定的热值，通常用作合成气生产的燃料或原料。
[0006]每个塔都包含再沸器，该再沸器加热塔的底部并保持对蒸馏过程的热量输入。每个塔还包括冷凝器，其冷凝顶部产物并将其(至少部分地)再循环至所述塔。热量通过蒸汽提供给浓缩(或蒸馏)塔，或者通过合适的热量水平的工艺气体(如果可用)提供给浓缩(或蒸馏)塔。冷凝器的冷却介质通常是水或空气。所述具有两个塔的配置就装置(例如甲醇蒸馏装置)而言是简单的，但它具有消耗大量能量的主要缺点，这既是由于提供给底部再沸器的热量，也是由于冷却水和/或顶部冷凝器的电力消耗。此外，相对于生产能力而言，塔具有相对较大的直径，因此装置成本较高。
[0007]两个底部再沸器的热消耗量级为每吨精制甲醇约0.8Gcal。由于生产一吨粗甲醇所需的能量消耗约为6
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8Gcal，因此蒸馏的能量消耗量级估计为装置总消耗量的10％。在冷凝器中处理的热量与在再沸器中交换的热量相当。在理论情况下，例如，仅用冷却水去除所述热量，循环的流量是相关的，即每吨甲醇约80立方米，因此泵送等成本很高。
[0008]还有其他已知的蒸馏装置和方法试图至少部分地减少这些缺点。
[0009]US 4 210 495描述了一种具有三个蒸馏塔的方法，即一个预处理或稳定塔和两个浓缩塔，分别为在约7
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8巴的中压下操作的塔和最终浓缩塔。稳定和最终浓缩塔基本上在大气压或稍高的压力(例如1.5bar)下运行。这样的配置可以在大气压下在最终塔的底部再沸器中冷凝中压塔的顶部蒸汽，回收热量，这个概念被称为“交错塔”或“级联塔”。可以多次使用交错塔概念，例如通过让高压浓缩塔将热量输送到在中压下运行的浓缩塔，其然后再将
热量输送到在低压下运行的塔。然而，在最高压力下运行的稳定塔和浓缩塔都必须加热，因此单位消耗量虽然低于只有两个塔的装置，但仍然很高。
[0010]在WO2013110369中公开了这种想法的进一步发展，其描述了最终蒸馏塔在最高压力下操作从而能够冷凝来自最终浓缩塔的顶部蒸汽以将热量输送到用于稳定塔的再沸器的过程。与US 4 210 495中描述的工艺配置相比，这种配置可以降低能量，但这种配置有一个显著的缺点，即所有浓缩塔将在比其他情况所需的更高的压力下运行，并且这种配置的另一个缺点是：稳定塔冷凝器负荷与最终浓缩塔再沸器负荷之间存在不匹配，因为稳定塔所需的热量远低于(约30
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70％)最终浓缩塔所需的热量。
[0011]稳定塔冷凝器负荷和最终浓缩塔再沸器负荷之间不匹配的含义是，最终浓缩塔的部分冷凝负荷由空气或水冷却的单独冷凝器提供(额外成本和能源消耗)，或者稳定塔将不必要地变大(直径)。
[0012]浓缩塔中压力增加的缺点是双重的。首先，增加浓缩塔的压力对热源提出了更严格的规范，因此对于加热两个交错的浓缩塔是可接受的热源可能不适合加热源自这种配置的三个交错的塔。另一个缺点是浓缩塔中的分离效率随着压力的增加而降低。这反过来又转化为给定蒸馏塔的能耗增加，如表1和表2所示。
[0013]表1
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使用本专利技术的方法和设备实现的塔进料、设计和结果。
[0014][0015]表2
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不同压力下所需的再沸器负荷(Gcal/h)
[0016]压力,barg再沸器负荷,Gcal/h0,162,30,672,751,183,62,1108,3
[0017]文献WO2013110369解决了消耗大量能量的问题，这既是由于提供给底部再沸器的热量，也是由于顶部冷凝器的冷却水和/或电力的消耗。然而，它没有提供(或建议)当有超过2个用于蒸馏甲醇的浓缩塔时的有效解决方案，以允许相当的能量节约。
[0018]该文献建议采用显著更高的底部压力(即，在对应于本专利技术的塔V3的最终蒸馏塔处)允许节能并使得可以优化热流并且通过增加底部压力(对应于本专利技术中的P3)，在底部阶段产生的气态蒸馏甲醇具有比顶部阶段(对应于本专利技术的稳定塔V0)中的温度显著更高的温度并且足以确保所述蒸馏的甲醇流可以用作初步顶部步骤的热源。该文件声称可以减
少或消除加热顶部阶段的热量消耗(例如来自冷凝蒸汽)。它公开了在塔底阶段的压力p4明显高于塔顶压力p1，因此在塔400中蒸馏的气态甲醇的温度明显高于塔100底部的液体温度。还公开了这种温差至少为10℃，即塔400顶部的气态甲醇的温度比塔100底部的液体温度至少高10摄氏度。这就允许至少部分所述气态甲醇可用于加热(至少部分地)顶部塔100。
[0019]CN108101748等文献也提到了一种用于甲醇纯化的节能工艺方法和装置，它是一种使用四个塔的粗甲醇制甲醇的节能工艺和装置，指的是降低运行能耗，但是，目前尚不清楚或建议如何实现这一点以及工艺条件是什么。
[0020]专利技术概述
[0021]本专利技术涉及一种用于甲醇的蒸馏的设备和方法(图1)，但是，其也可以用于蒸馏其他产物如乙醇。
[0022]本专利技术的目的是减少粗中间产物(例如甲醇)蒸馏过程中的能量消耗和冷却水和/或电力消耗，该蒸馏过程包括预处理阶段，称为稳定阶段，用于去除挥发性组分，以及包括浓缩阶段，其包括一个或多个用于蒸馏的塔。
[0023]这一目的通过精制或蒸馏粗甲醇(A)流的方法实现，在本专利技术的优选实施方案中，该方法包括：
[0024](i)在压力P0下在稳定塔V0中预处理甲醇的粗甲醇流A，以分离挥发性组分，从V0的上部获得轻质气体流L并从V0的下部获得包含甲醇的液体流B0，
[0025](ii)然后将B0导向压力P1下导的浓缩塔V1，
[0026](iii)将从V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于甲醇的蒸馏的方法，包括：(i)在压力P0下在稳定塔V0中预处理甲醇的粗料流A，以分离挥发性组分，从V0的上部获得轻质气体流L并从V0的下部获得包含甲醇的液体流B0，(ii)然后将B0导向压力P1下的浓缩塔V1，(iii)将从V1的上部回收的气态流T1在热交换器E2中冷凝，为浓缩塔V2提供能量，(iv)将步骤(iii)中得到的经冷凝的甲醇的一部分送入产物C1，将经冷凝的甲醇的剩余部分加入V1的上部，并作为回流液使用，(v)从V1的下部回收包含甲醇的液体流B1并将其通向压力P2下的V2，(vi)将从V2的上部回收的气态流T2分流成(S)两个单独的流，一个流在热交换器E0中冷凝，为V0提供能量；而另一个流在热交换器E3中冷凝，为浓缩塔V3提供能量，(vii)将步骤(vi)中获得的经冷凝的甲醇的一部分送至产物C2，并将经冷凝的甲醇的剩余部分添加至V2的上部，并作为回流液使用，(viii)从V2回收包含甲醇的液体流B2并将其通向压力P3下的V3，(ix)将从V3的上部回收的气态流T3冷凝，将经冷凝的甲醇的一部分送入产物C3，剩余部分加入V3的上部，并作为回流液使用，(x)从V3中取出一个或多个包含高级醇和其他次要副产物的侧流H，并且从V3中取出液体流B3，其中：
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塔V1、V2和V3在递减的压力下运行，使得P1>P2>P3
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P0>0barg且P1>0barg
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塔V0、V1、V2和V3中的每一个对应地与热交换器E0、E1、E2和E3相连，该热交换器是同一塔的再沸器，
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热交换器E0和E3是塔V2的冷凝器；
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热交换器E2是塔V1的冷凝器；其特征在于：
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P1<2barg；...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：