【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工分离纯化中多元共沸混合物分离的，具体涉及一种萃取精馏分离甲苯/甲醇/水共沸物混合物的方法。
技术介绍
1、精馏是一种常见且高效的分离技术，广泛应用于化工、制药和石油工业。然而，蒸馏在工业生产中耗能和投资最高，研究高效、节能、环保的蒸馏技术一直备受关注。甲醇和甲苯在工业中发挥着重要作用，应用广泛，涵盖能源、化工、塑料、纤维、医药等多个领域，在某些医药和精细化工生产过程中，会产生含有甲苯和甲醇的废水，现有技术中也设计各种方案对其进行分离。
2、比如，公开号为cn114163288a的专利技术公开了一种萃取精馏分离甲苯-甲醇的方法，该方法以离子液体(1-丁基-2,3-二甲基咪唑醋酸盐)为萃取剂，所采用的装置包括萃取精馏塔和萃取剂回收塔，可以实现溶剂的循环利用、降低了成本，但是该专利技术只涉及了甲苯/甲醇二元体系，没有涉及甲苯/甲醇/水三元体系。另外，公开号为cn106431812a的专利技术专利公开了一种萃取精馏分离甲苯-甲醇-水共沸物的方法及装置，该方法采用n-甲基吡咯烷酮作为萃取剂，将其引入萃取精馏塔的上部。在萃取精馏塔内，萃取剂与甲苯-甲醇-水的混合物充分混合，进行萃取精馏，该过程中，高纯度的甲醇从塔顶部采集，而萃取剂与甲苯和水混在一起，从塔底部采集后再通过泵传送至萃取剂回收塔。同时，甲苯与水的共沸物从塔顶部采集出来，并经过分相器分离，分别得到高纯度的甲苯和水。但是，该方法虽考虑了甲苯/甲醇/水三元体系，但其工艺繁琐，并未综合考虑该工艺的经济，且存在环保性能以及萃取效率低等问题。
3、另
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，分别采用带有侧线采出和分相器的双塔结构，以及带有分相器的双塔结构，实现甲苯/甲醇/水的分离，并以年度总成本、二氧化碳排放量和萃取效率为目标，使用多目标遗传算法优化分离工艺参数，从而得到经济，环境最优的分离工艺。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，以甘油作为萃取剂，采用带有分相器的双塔分离装置，所述装置包括萃取精馏塔(t1)、萃取剂回收塔(t2)、分相器(d1)、冷凝器(c1)、冷凝器(c2)、再沸器(r1)、再沸器(r2)；其中冷凝器(c1)和再沸器(r1)分别连接在萃取精馏塔(t1)的塔顶和塔底，冷凝器(c2)和再沸器(r2)分别连接在萃取剂回收塔(t2)的塔顶和塔底，分相器(d1)连接至萃取剂回收塔(t2)塔顶；
3、分离甲苯/甲醇/水三元共沸混合物包括以下步骤：
4、步骤1：甲苯-甲醇-水混合物从萃取精馏塔(t1)的中部进入，萃取剂从萃取精馏塔(t1)的上部进入，萃取剂进料位置高于甲苯-甲醇-水混合物的进料位置，萃取精馏塔(t1)的顶部经过冷凝器(c1)冷凝后，一部分物流被输送回萃取精馏塔(t1)的顶部作为回流，另一部分物流作为含有高纯度甲醇的产品流股采出；
5、萃取精馏塔(t1)的底部的一部分物流进入再沸器(r1)，经过再沸器(r1)的加热汽化后返回萃取精馏塔(t1)，而萃取精馏塔(t1)的底部的另一部分含有萃取剂、甲苯、水的物流被送到萃取剂回收塔(t2)中进行萃取剂和甲苯-水的分离；
6、步骤2：萃取剂与甲苯-水混合物进入萃取剂回收塔(t2)中部，由于甲苯与水形成共沸物，因此在萃取剂回收塔(t2)塔顶得到甲苯与水的共沸物，经过冷凝器(c2)冷凝后，一部分甲苯-水溶液回流到萃取剂回收塔(t2)内，一部分进入分相器(d1)内；萃取剂回收塔(t2)的底部的一部分物流进入再沸器(r2)，经过再沸器(r2)的加热汽化后返回萃取剂回收塔(t2)，
7、而萃取剂回收塔(t2)的底部的另一部分含有高纯度萃取剂的物流作为萃取剂的循环物流与萃取剂进料物混合后被输送至萃取精馏塔(t1)中再次使用；
8、步骤3：含有甲苯和水的混合物被送入分相器(d1)中，因为甲苯与水不互溶分相，通过分相得到得到高纯度甲苯层和高纯度水层，从而得到含有高纯度甲苯和水的产品。
9、进一步的，上述分离装置采用带有侧线采出和分相器的双塔分离装置，分离甲苯/甲醇/水三元共沸混合物时，包括以下步骤：
10、步骤1：甲苯-甲醇-水混合物从萃取精馏塔(t1)的中部进入，萃取剂从萃取精馏塔(t1)的上部进入，萃取剂进料位置高于甲苯-甲醇-水混合物的进料位置，萃取精馏塔(t1)的顶部经过冷凝器(c1)冷凝后，一部分物流被输送回萃取精馏塔(t1)的顶部作为回流，另一部分物流作为含有高纯度甲醇的产品流股采出，从萃取精馏塔(t1)中部采出一部分含有甲苯，萃取剂和水的物料送入萃取剂回收塔(t2)中，底部的一部分物流进入再沸器(r1)，经过再沸器(r1)的加热汽化后返回萃取精馏塔(t1)，而萃取精馏塔(t1)的底部含有高纯度萃取剂的物流作为萃取剂循环物流，最终被送入萃取精馏塔(t1)中再次利用；
11、步骤2：从萃取精馏塔(t1)中部采出的含有甲苯，萃取剂和水的物料作为萃取剂回收塔(t2)的进料物流，由于甲苯与水形成共沸物，因此在萃取剂回收塔(t2)塔顶得到甲苯与水的共沸物，经过冷凝器(c2)冷凝后，一部分甲苯-水溶液回流到萃取剂回收塔(t2)内，一部分进入分相器(d1)内，萃取剂回收塔(t2)的底部的一部分物流进入再沸器(r2)，经过再沸器(r2)的加热汽化后返回萃取剂回收塔(t2)，而萃取剂回收塔(t2)的底部的另一部分含有高纯度萃取剂的物流与萃取精馏塔(t1)塔底的萃取剂物流混合，之后再次与萃取剂补充物流混合后被输送至萃取精馏塔(t1)中再次使用；
12、步骤3：含有甲苯和水的混合物被送入分相器(d1)中，因为甲苯与水不互溶分相,通过分相得到得到高纯度甲苯层和高纯度水层，从而得到含有高纯度甲苯和水的产品。
13、进一步的，不带侧线时，所述萃取精馏塔(t1)操作压力为1atm，理论塔板数为28-40，混合物进料塔板数为14-18，萃取剂进料塔板数为2-5，回流比为0.1-0.5，塔顶物料流量为50-51kmol/h，塔板直径为0.6-0.9m。
14、进一步的，不带侧线时，所述萃取剂回收塔(t2)操作压力为0.1atm，理论塔板数为5-12，混合物进料塔板数为2-5，回流比为0.1-0.4，塔顶物料流量为49-50kmol/h，塔板直径为1-1.3m。
15、进一步的，带侧线时，所述萃取精馏塔(t1)操作压力为1atm，理论塔板数为40-50，混合物进料塔板数为22-25，萃取剂进料塔板数为3-5，侧线采出塔板数为36-40，侧线采出物料流量为75-85kmol/h，回流比为0.1-0.5，塔顶物料流量为50-51kmol/h本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于，以甘油作为萃取剂，采用带有分相器的双塔分离装置，所述装置包括萃取精馏塔(T1)、萃取剂回收塔(T2)、分相器(D1)、冷凝器(C1)、冷凝器(C2)、再沸器(R1)、再沸器(R2)；其中冷凝器(C1)和再沸器(R1)分别连接在萃取精馏塔(T1)的塔顶和塔底，冷凝器(C2)和再沸器(R2)分别连接在萃取剂回收塔(T2)的塔顶和塔底，分相器(D1)连接至萃取剂回收塔(T2)塔顶；
2.基于权利要求1所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于，采用带有侧线采出和分相器的双塔分离装置进行分离，分离甲苯/甲醇/水三元共沸混合物时，所述萃取剂回收塔(T2)的进料物流是萃取精馏塔(T1)侧线采出的物流，萃取剂回收塔(T2)的底部含有高纯度萃取剂的物流与萃取精馏塔(T1)塔底的萃取剂物流混合，之后再次与萃取剂补充物流混合后被输送至萃取精馏塔(T1)中使用。
3.根据权利要求1所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：所述萃取精馏塔(T1)操作压力为1atm，理论塔板数为28-
4.根据权利要求1所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：所述萃取剂回收塔(T2)操作压力为0.1atm，理论塔板数为5-12，混合物进料塔板数为2-5，回流比为0.1-0.4，塔顶物料流量为49-50kmol/h，塔板直径为1-1.3m。
5.根据权利要求2所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：所述萃取精馏塔(T1)操作压力为1atm，理论塔板数为40-50，混合物进料塔板数为22-25，萃取剂进料塔板数为3-5，侧线采出塔板数为36-40，侧线采出物料流量为75-85kmol/h，回流比为0.1-0.5，塔顶物料流量为50-51kmol/h，塔板直径为0.8-1m。
6.根据权利要求2所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：萃取剂回收塔(T2)操作压力为0.1atm，理论塔板数为10-15，侧线采出进料塔板数为2-5，回流比为0.1-0.3，塔顶物料流量为49-50kmol/h，塔板直径为1-1.3m。
7.根据权利要求1或2所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：分离后甲苯的摩尔分数为0.99-0.998，分离后甲醇的摩尔分数为0.99-0.999，分离后水的摩尔分数为0.99-0.999，萃取剂甘油的回收摩尔分数为0.99-0.999。
8.基于权利要求1或2所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法的分离工艺优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法的分离工艺优化方法，其特征在于，所述步骤B的多目标遗传算法优化过程包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法的分离工艺优化方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于，以甘油作为萃取剂，采用带有分相器的双塔分离装置，所述装置包括萃取精馏塔(t1)、萃取剂回收塔(t2)、分相器(d1)、冷凝器(c1)、冷凝器(c2)、再沸器(r1)、再沸器(r2)；其中冷凝器(c1)和再沸器(r1)分别连接在萃取精馏塔(t1)的塔顶和塔底，冷凝器(c2)和再沸器(r2)分别连接在萃取剂回收塔(t2)的塔顶和塔底，分相器(d1)连接至萃取剂回收塔(t2)塔顶；
2.基于权利要求1所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于，采用带有侧线采出和分相器的双塔分离装置进行分离，分离甲苯/甲醇/水三元共沸混合物时，所述萃取剂回收塔(t2)的进料物流是萃取精馏塔(t1)侧线采出的物流，萃取剂回收塔(t2)的底部含有高纯度萃取剂的物流与萃取精馏塔(t1)塔底的萃取剂物流混合，之后再次与萃取剂补充物流混合后被输送至萃取精馏塔(t1)中使用。
3.根据权利要求1所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：所述萃取精馏塔(t1)操作压力为1atm，理论塔板数为28-40，混合物进料塔板数为14-18，萃取剂进料塔板数为2-5，回流比为0.1-0.5，塔顶物料流量为50-51kmol/h，塔板直径为0.6-0.9m。
4.根据权利要求1所述的一种萃取精馏分离甲苯甲醇水共沸混合物的方法，其特征在于：所述萃取剂回收塔(t2)操作压力为0.1atm，理论塔板数为5-12，混合物进料塔板数为2-5，回流比为0.1-0.4，塔顶物料流量为4...
【专利技术属性】
技术研发人员：单宝明，王尚昆，张方坤，徐啟蕾，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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