专利名称：甲醇双效精馏节能设备及方法
技术领域：
本发明涉及精馏技术领域，特别涉及的是甲醇双效精馏节能设备及方法。
背景技术：
甲醇是一种非常重要的基本化工原料，又是一种很有发展前途的洁净能源和动力燃料，在当前全球化工产品市场上起着举足轻重的作用。近年来，由于甲醇的发展和世界能源结构的变化，以甲醇为原料的新产品不断开发，世界对甲醇的生产量和需求量逐年递加。
精馏是甲醇生产中的一个非常重要的化工单元操作，并且直接关系到产品的质量、环境保护、能耗和生产成本等问题，其中精馏工序的能耗占到总能耗的10～20％，所以精馏过程中的节能降耗越来越引起人们的重视。
我国现有甲醇装置中的精馏单元大体分为单效(双塔)、双效(三塔或三加一塔)精馏流程。双效精馏利用加压塔顶甲醇蒸汽作为常压塔再沸器的热源，既节约蒸汽，又节约冷却水，而且产品质量提高。但仍存在很多不足之处首先，整个精馏过程管线繁杂，尤其在三加一塔流程中，甲醇回收塔及其附属设备占用很大空间；其次，当前甲醇双效精馏工艺中，常压塔再沸器为立式换热器，为使常压塔底流出物料换热后能够进入常压塔，通常常压塔底座很高，一般要达到5～6米，浪费了塔底空间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点，优化工艺路线、节省动力设备，提供一种设计合理、生产过程和产品质量易于控制的甲醇双效精馏节能新工艺。
本发明的甲醇双效精馏节能主要设备与普通的双效精馏设备相同，具体包括粗甲醇预热器、预精馏塔、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝器和甲醇回收塔等。
但其中部分设备的连接方式是本发明的独到之处，具体技术方案如下本发明的甲醇双效精馏节能设备，包括粗甲醇预热器、预精馏塔、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝器和甲醇回收塔；其特征是常压塔和甲醇回收塔为通体结构，二者通过升气帽连通；预精馏塔、加压塔和甲醇回收塔的各自的再沸器中蒸汽冷凝水管均与粗甲醇预热器连接；加压塔塔底出料管与甲醇回收塔中部进料管连接。
为控制常压塔下部高沸点物的富集浓度，可在该塔下部设侧线，定期采出杂甲醇。
利用本发明的设备进行甲醇双效精馏节能的方法，将蒸汽分别进入预精馏塔再沸器7、加压塔再沸器7和甲醇回收塔再沸器7，经换热后的蒸汽冷凝水送入粗甲醇预热器11，粗甲醇经预热器11换热后，进入预精馏塔1中上部，预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器6中部分冷凝，该冷凝器温度控制在60-70℃；一级冷凝器不凝气体进入二级冷凝器6被冷却到38-40℃，二级冷凝器不凝气送作燃料，凝液经一级冷凝器回流罐5，由回流泵9打回至预精馏塔顶；在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝回流罐内加入工艺萃取水，可以不定期地从二级冷凝器回流罐的采出口处采出初馏分；工艺萃取水的加入量是粗甲醇进料量5％～20％或按照指定的回流液密度或预后甲醇密度定量控制；塔顶总回流量为粗甲醇进料量的50％～70％。
所述的预精馏塔中下部设NaOH水溶液加入口，平衡预后甲醇的pH值，一般将pH值控制在7～9。
所述的预精馏塔1塔底物料直接进入加压塔2，加压塔顶的全部或部分甲醇蒸汽送入常压塔换热再沸器8；甲醇冷凝液进入回流罐5后，部分经回流泵9作为加压塔的回流液，部分经冷却器10冷却后作为精甲醇产品采出；加压塔塔底液直接进入常压塔3，常压塔顶甲醇蒸汽经冷凝器6冷凝，冷凝液进入回流罐5，部分作为回流液由回流泵9送回塔顶，其余部分作为精甲醇产品。
常压塔3塔底物料部分直接进入甲醇回收塔4，经升气帽由甲醇回收塔进入常压塔的为95-100℃的甲醇与水混合物。
下面详细解释本发明的内容常压塔3和甲醇回收塔4为通体结构，二者通过升气帽连通。
常压塔塔底物料部分直接进入甲醇回收塔，甲醇回收塔塔顶气体通过升气帽进入常压塔。常压塔和甲醇回收塔合而为一，不仅可以充分利用常压塔底座空间，而且可以省去当前甲醇双效精馏工艺中甲醇回收塔的附属设备，降低投资或生产成本。
来自锅炉车间的蒸汽分别进入预蒸馏塔再沸器、加压塔再沸器和甲醇回收塔再沸器，作为热源为各塔提供热量，经换热后的蒸汽冷凝水送入粗甲醇预热器，替代粗甲醇预热器所需的部分蒸汽。
经预蒸馏塔再沸器、加压塔再沸器和甲醇回收塔再沸器换热后的蒸汽冷凝水仍有很高的热能，可提供预热粗甲醇的能量，这样既降低了预蒸馏塔的热负荷，又充分利用了能量。
通过上述流程改造，不仅充分利用了加压塔的空间，节省了甲醇回收塔的占地面积，同时节省掉了甲醇回收塔的动力和部分热能设备。另外，利用经预蒸馏塔再沸器、加压塔再沸器和甲醇回收塔再沸器换热后的蒸汽剩余热能为粗甲醇提供部分能量，使得整个装置的能耗较现有流程可降低10-15％。
本发明的甲醇双效精馏节能新工艺的主要设备与普通的双效精馏设备相同，所以根据该发明对现有甲醇双效精馏设备进行改造时，不需添加任何设备，只要将原有部分设备的连接方式加以改动即可。但是正是由于这些设备的重新组合，降低了甲醇双效精馏过程能耗，解决了长期以来本技术领域人员一直没有解决的问题。
图1为本发明的工艺流程示意图其中1-预蒸馏塔，2-加压塔，3-常压塔，4-回流塔，5-回流罐，6-冷凝器，7-再沸器，8-换热再沸器，9-回流泵，10-冷却器，11-预热器具体实施方式
下面结合附图1对本发明的设备和方法作进一步说明，具体流程如如图1所示。本发明主要由粗甲醇预热器11、预精馏塔1、加压塔2、常压塔3、甲醇回收塔4、冷凝器6、再沸器7和换热再沸器8组成，其中常压塔3和甲醇回收塔4连接为通体结构，二者通过升气帽连通；预蒸馏塔1、加压塔2和甲醇回收塔4的各自再沸器7中蒸汽冷凝水管均与粗甲醇预热器11连接；加压塔塔底出料管与甲醇回收塔中部进料管连接。
1.粗甲醇经预热器11换热后，进入预精馏塔1中上部。预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器6中部分冷凝，该冷凝器温度控制在60-70℃。一级冷凝器不凝气体进入二级冷凝器6被冷却到38-40℃，二级冷凝器不凝气送作燃料，凝液经一级冷凝器回流罐5，由回流泵9打回至预精馏塔顶。在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝回流罐内加入工艺萃取水，可以不定期地从二级冷凝器回流罐的采出口处采出初馏分。工艺萃取水的加入量是粗甲醇进料量的5％～20％或按照指定的回流液密度或预后甲醇密度定量控制。塔顶总回流量为粗甲醇进料量的50％～70％。在该塔的中下部设NaOH水溶液加入口，平衡预后甲醇的pH值，一般将pH值控制在7～9。加热蒸汽通过预蒸馏塔和加压塔的再沸器7分别为其提供热量。
2.预精馏塔1塔底物料直接进入加压塔2。加压塔顶的全部或部分(可针对不同的原料组成，该流程可以对加压塔向常压塔供热的甲醇蒸汽流量进行调整)甲醇蒸汽送入常压塔换热再沸器8。甲醇冷凝液进入回流罐5后，部分经回流泵9作为加压塔的回流液，部分经冷却器10冷却后作为精甲醇产品采出。
3.加压塔塔底液直接进入常压塔3。常压塔顶甲醇蒸汽经冷凝器6冷凝，冷凝液进入回流罐5，部分作为回流液由回流泵9送回塔顶，其余部分作为精甲醇产品。为控制常压塔下部高沸点物的富集浓度，可在该塔下部设侧线，定期采出杂甲醇。
4.常压塔3塔底物料部分直接进入甲醇回收塔4。经升气帽由甲醇回收塔进入常压塔的为95-100℃的甲醇与水混合物。塔底产物主要是水，含有微量的甲醇和高沸点杂质，送去生化处理。
5.预精馏塔1、加压塔2和甲醇回收塔4的再沸器7中换热后的蒸汽送至粗甲醇预热器11，加热粗甲醇。
本发明提出的甲醇双效精馏节能设备及方法，已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的设备和操作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种甲醇双效精馏节能设备，包括粗甲醇预热器、预精馏塔、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝器和甲醇回收塔；其特征是常压塔和甲醇回收塔为通体结构，二者通过升气帽连通；预蒸馏塔、加压塔和甲醇回收塔的各自的再沸器中蒸汽冷凝水管均与粗甲醇预热器连接；加压塔塔底出料管与甲醇回收塔中部进料管连接。
2.如权利要求1所述的一种甲醇双效精馏节能设备，其特征是所述的常压塔下部设有侧线。
3.一种甲醇双效精馏节能的方法，其特征是蒸汽分别进入预蒸馏塔再沸器7、加压塔再沸器7和甲醇回收塔再沸器7，经换热后的蒸汽冷凝水送入粗甲醇预热器11，粗甲醇经预热器换热后，进入预精馏塔1中上部，预精馏塔塔顶蒸汽在一级冷凝器6中部分冷凝，该冷凝器温度控制在60-70℃；一级冷凝器不凝气体进入二级冷凝器6被冷却到38-40℃，二级冷凝器不凝气送作燃料，凝液经一级冷凝器回流罐5，由回流泵9打回至预精馏塔顶。
4.如权利要求3所述的一种甲醇双效精馏节能的方法，其特征是所述，在二级冷凝器或一级冷凝器或同时在两个冷凝回流罐内加入工艺萃取水，可以不定期地从二级冷凝器回流罐的采出口处采出初馏分；工艺萃取水的加入量是粗甲醇进料量的5％～20％或按照指定的回流液密度或预后甲醇密度定量控制；塔顶总回流量为粗甲醇进料量的50％～70％。
5.如权利要求4所述的一种甲醇双效精馏节能的方法，其特征是所述的预精馏塔中下部设NaOH水溶液加入口，平衡预后甲醇的pH值，一般将PH值控制在7～9。
6.如权利要求1所述的一种甲醇双效精馏节能的方法，其特征是所述的预精馏塔1塔底物料直接进入加压塔2，加压塔顶的全部或部分甲醇蒸汽送入常压塔换热再沸器8；甲醇冷凝液进入回流罐5后，部分经回流泵9作为加压塔的回流液，部分经冷却器10冷却后作为精甲醇产品采出；加压塔塔底液直接进入常压塔3，常压塔顶甲醇蒸汽经冷凝器6冷凝，冷凝液进入回流罐5，部分作为回流液由回流泵9送回塔顶，其余部分作为精甲醇产品。
7.如权利要求1所述的一种甲醇双效精馏节能的方法，其特征是所述的常压塔3塔底物料部分直接进入甲醇回收塔4，经升气帽由甲醇回收塔进入常压塔的为95-100℃的甲醇与水混合物。
全文摘要
本发明是甲醇双效精馏节能设备及方法。本发明的甲醇双效精馏节能设备包括粗甲醇预热器、预精馏塔、加压塔、常压塔、再沸器、冷凝器和甲醇回收塔；其中常压塔和甲醇回收塔为通体结构，二者通过升气帽连通；预蒸馏塔、加压塔和甲醇回收塔的各自的再沸器中蒸汽冷凝水管均与粗甲醇预热器连接；加压塔塔底出料管与甲醇回收塔中部进料管连接。通过上述流程改造，不仅充分利用了加压塔的空间，节省了甲醇回收塔的占地面积，同时节省掉了甲醇回收塔的动力和部分热能设备。另外，利用经预蒸馏塔再沸器、加压塔再沸器和甲醇回收塔再沸器换热后的蒸汽剩余热能为粗甲醇提供部分能量，使得整个装置的能耗较现有流程可降低10－15％。
文档编号C07C31/04GK1817835SQ20061001304
公开日2006年8月16日 申请日期2006年1月13日 优先权日2006年1月13日
发明者孙津生, 李鑫钢, 徐世民, 刘涉江, 宋慧平 申请人:天津大学