一种使用分隔壁精馏塔结合热泵精制甲醇的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，具体涉及一种用分隔壁精馏塔结合热栗精制甲醇的方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 甲醇是一种重要的有机化工原料、工业溶剂和新型能源燃料，在化工、轻工和清洁 能源领域具有广泛的应用。在化学工业领域，存在两类对含有杂质的粗甲醇进行精馏精制 以获得高纯度的精甲醇的需求：其一是在合成甲醇工业化生产工程中，从合成气制得的粗 甲醇含有多种轻组分杂质和重组分杂质，除去这些杂质的精制工序是决定甲醇产品质量的 重要工序；其二是在以甲醇作为溶剂的化学合成和分离过程中，使用过的甲醇也含有多种 轻组分杂质和重组分杂质，必须通过精馏精制除去杂质获得精甲醇以循环利用。在上述两 类应用中，精制工序的能耗都是影响整个生产过程的能耗指标和生产成本的关键因素之 一。因此，在保证精甲醇产品质量的条件下，甲醇精制工序的节能降耗具有十分重要的意 义。
[0003] 目前广泛使用的甲醇精制技术为双塔精馏工艺和三塔双效精馏工艺。传统的双塔 精馏工艺主要包括预精馏塔和精馏塔。粗甲醇先通过预精馏塔去除轻组分，再由塔釜栗送 至精馏塔，除去大部分的水等重组分。为了保证高级醇酮从甲醇中彻底脱除，在精馏塔的中 下部设有侧线采出杂醇油，并在塔底排出废水。三塔双效精馏工艺由预精馏塔、加压塔和常 压塔组成。预精馏塔塔顶脱除粗甲醇中的轻组分，塔底出料经过加压塔和常压塔精馏后，在 加压塔塔顶和常压塔塔顶出料分别获得精甲醇，常压塔提馏段侧线采出杂醇油，塔底排出 废水。加压塔的塔顶蒸汽冷凝液作为常压塔再沸器的加热源，形成双效精馏，实现热量集 成，以达到节能目的。与两塔精馏工艺相比，三塔双效精馏工艺能减少能耗30%左右，节能 效果显著。
[0004] 分隔壁精馏塔（Dividing Wall Column，简称DWC)是在精馏塔中设置一垂直壁， 也可将垂直壁延伸至塔顶或塔底，DWC塔被分隔壁分开的两部分可以有共同的精馏段或 提馏段，或同时有共同的精馏段和提馏段。DWC塔是热力学上较理想的系统结构，在分离 3组分混合物时，用相同的理论板数，完成同样的分离任务，采用DWC塔比传统的两塔流程 需更少的再沸热量和冷凝量。对于某些给定的物料，分隔壁精馏塔和常规精馏塔相比需更 小的回流比，故操作容量增大，节能最高可达到60%以上，可能节省设备投资30%。专利 201110074332. 0公开了一种使用分隔壁精馏塔精制甲醇的方法及装置，将粗甲醇作为原料 从进料口通入到一共用提馏段的分隔壁精馏塔中，进行精馏处理，在与进料口同侧的A侧 塔顶收集轻组分杂质，在分隔壁另一侧的B侧塔顶收集第I批甲醇产品，在该侧塔中侧线收 集经初级分离的甲醇料液，在塔底收集含不挥发杂质的重组分；将上述步骤中得到经初级 分离的甲醇料液通入到加压精馏塔进行加压精馏，在塔底收集可挥发性重组分，在塔顶收 集第II批甲醇产品。该方法与三塔双效精馏工艺相比可减少能耗20%以上，且占地面积 小，对设备耐腐蚀要求低。
[0005] 热栗精馏是一种非常有效的节能手段，通过补偿或消耗机械功，把精馏塔塔顶低 温处的热量传递到塔釜高温处，将塔顶低温蒸汽用作塔底再沸器的热源，从而达到节能的 目的。有文献（叶鑫等，甲醇热栗精馏新工艺.化工进展.2010年第29卷增刊：74~77) 提出了一种甲醇热栗精馏新工艺，采用分割式热栗精馏流程，取得了良好的节能效果。分割 式热栗精馏流程的主精馏塔分为上下两塔：上塔类似于常规热栗精馏，塔顶采出的甲醇蒸 汽经压缩塔高压力和冷凝温度后为上塔再沸器和粗甲醇预热器供热；下塔类似于常规精馏 的提馏段，进料来自上塔的釜液，蒸汽出料则进入上塔塔底。该方法综合能耗比三塔双效精 馏工艺降低了 50%以上，但还未见有成功的工业应用实例。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的之一是为解决现有甲醇精制工艺能耗大，装置占地面积大，产品质 量低的问题，提供一种使用分隔壁精馏塔结合热栗精制甲醇的方法和装置。
[0007] 本发明提供一种使用分隔壁精馏塔结合热栗精制甲醇的方法，包括以下步骤：
[0008] 将粗甲醇预热后通入一共用提馏段的分隔壁精馏塔中，进行精馏处理；进料侧塔 顶得到轻组分杂质，冷凝后采出；塔底得到含不挥发杂质的重组分杂质；非进料侧塔顶得 到精甲醇蒸汽，所述精甲醇蒸汽经压缩机加压提高能量品位后用作分隔壁精馏塔再沸器的 热源，换热冷凝后得到精甲醇。
[0009] 进一步的，所述粗甲醇为质量分数为20 %~90 %的甲醇，所述粗甲醇中还包括 水、盐碱、醇类、酯类、醛类、醚类、烷烃类等组分中的两种或多种，所述精甲醇的挥发度介于 轻组分杂质和重组分杂质之间。
[0010] 进一步的，所述分隔壁精馏塔为常压操作，所述分隔壁精馏塔进料侧的塔顶回流 比为0. 1~25,所述分隔壁精馏塔非进料侧的塔顶回流比为0. 5~10。
[0011] 进一步的，所述粗甲醇预热的热工质包括所述分隔壁精馏塔塔底收集的重组分杂 质、所述分隔壁精馏塔进料侧塔顶的轻组分杂质和低压蒸汽中的一种或多种。
[0012] 进一步的，所述压缩机所需动力由变频电机或背压式汽轮机提供，所述背压式汽 轮机排出的背压蒸汽用作分隔壁精馏塔再沸器的补充热源，或作为粗甲醇预热器的供热介 质。
[0013] 本发明还提供一种通过上述方法使用分隔壁精馏塔结合热栗精制甲醇的装置，包 括粗甲醇预热器、分隔壁精馏塔、分隔壁精馏塔冷凝器、压缩机、分隔壁精馏塔再沸器和精 甲醇输送栗；
[0014] 所述分隔壁精馏塔内设有一竖直的分隔壁，分隔壁顶端向上延伸与所述分隔壁精 馏塔顶端固定，将所述分隔壁精馏塔上部精馏段分为进料侧和非进料侧两部分；
[0015] 所述进料侧塔壁中部设有进料口，与所述粗甲醇预热器连接；
[0016] 所述进料侧塔顶部设有轻组分出料口，与所述分隔壁精馏塔冷凝器连接；
[0017] 所述非进料侧塔顶部设有产品出料口，连接所述压缩机进气口；
[0018] 所述压缩机出气口连接所述分隔壁精馏塔再沸器的供热管道进口，所述分隔壁精 馏塔再沸器的供热管道出口连接所述精甲醇输送栗；
[0019] 所述分隔壁精馏塔内提馏段连通，塔底设有重组分出料口；
[0020] 进一步的，所述分隔壁的高度为塔体总高度的25%~75%。
[0021] 进一步的，所述分隔壁与所述分隔壁精馏塔塔体材料相同，或在分隔壁表面增加 隔热材料形成复合壁。
[0022] 进一步的，所述压缩机所需动力由变频电机或背压式汽轮机提供，所述背压式汽 轮机排出的背压蒸汽用作分隔壁精馏塔再沸器的补充热源，或作为粗甲醇预热器的供热介 质。
[0023] 本发明再提供一种使用分隔壁精馏塔结合热栗精制甲醇的方法，包括以下步骤：
[0024] 将粗甲醇预热后通入一共用提馏段的分隔壁精馏塔中，进行精馏处理；进料侧塔 顶得到轻组分蒸汽，所述轻组分蒸汽经轻组分压缩机加压提高能量品位后用作中间再沸器 的热源，换热冷凝后采出；塔底得到含不挥发杂质的重组分杂质；非进料侧塔顶得到精甲 醇蒸汽，所述精甲醇蒸汽经精甲醇压缩机加压提高能量品位后用作分隔壁精馏塔再沸器的 热源，换热冷凝后得到精甲醇。
[0025] 进一步的，所述粗甲醇为质量分数为20 %~90 %的甲醇，所述粗甲醇中还包括 水、盐碱、醇类、酯类、醛类、醚类、烷烃类等组分中的两种或多种，所述精甲醇的挥发度介于 轻组分杂质和重组分杂质之间。
[0026] 进一步的，所述分隔壁精馏塔为常压操作，所述分隔壁精馏塔进料侧的塔顶回流 比为0. 1~25,所述分隔壁精馏塔非进料侧的塔顶回流比为0. 5~10。
[0027] 进一步的，所述粗甲醇预热的热工质包括所述分隔壁精馏塔塔底收集的重组分杂 质、所述分隔壁精馏塔进料侧塔顶的轻组分杂质和低压蒸汽中的一种或多种。
[0028] 进一步的，所述轻组分压缩机和所述精甲醇压缩机所需动力由变频电机或背压式 汽轮机提供，所述背压式汽轮机排出的背压蒸汽用作分隔壁精馏塔再沸器和中间再沸器的 补充热源，或作为粗甲醇预热器的供热介质。
[0029] 本发明再提供一种通过上述方法使用分隔壁精