专利名称：一种粗甲醇精制的减压逆流双效精馏方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于粗甲醇精制的减压逆流双效精馏方法及 设备。
背景技术：
曱醇是极为重要的有机化工原料，在发达国家其产量仅次于乙 烯、丙烯和苯，被称为除烯烃和芳烃以外第三大基本有机化工原料。近年来，随着甲醇制烯烃(MT0或MTP)技术的开发成功，曱醇装 置规模迅速增大，其节能问题变得日益重要。曱醇精馏是获得精曱 醇的关键环节，但存在能耗高的问题。传统的甲醇精馏过程，采用由预塔(脱轻塔)和主塔(曱醇精 馏塔)构成的双塔流程，虽流程简单，投资较小，但能耗很高，在 大规模甲醇装置中已逐渐被"三塔流程，，所取代。现有的"三塔流 程，，由预塔、加压塔和常压塔组成。其中预塔与双塔流程中的预塔 作用相同，即脱除轻端杂质。加压塔和常压塔构成双效精馏，以达 到节能的目的。双效精馏的原理是重复利用给定数量的能量来降低精馏过程 的能耗。双效精馏系统由两个不同操作压力的塔组成，利用较高压 力精馏塔的塔顶蒸汽作为较低压力精馏塔的再沸器热源，其冷凝潜 热被系统本身回收利用，因此可较大程度降低精馏装置的能耗。双效精馏按照加热蒸汽与物流的流向，分为"顺流双效"、"逆流双 效，，和"平流双效"。顺流双效流程中，物料从高压塔(前效)进 入，其釜液作为低压塔(后效)的进料，加热蒸汽只输入前效的再 沸器，利用前效的塔顶蒸汽作为后效的塔釜热源，即物流与热流呈 现"顺流"。逆流双效流程中，物料从低压塔(前效)进入，其釜 液作为高压塔(后效)的进料，而加热蒸汽从后效再沸器进入，利 用后效的塔顶蒸汽作为前效的塔釜热源，即物流与热流呈现"逆 流，，。平流双效是物料分别进入两塔，其加热蒸汽的走向与顺流相 同，只输入高压塔的再沸器。现有工业化的曱醇精馏"三塔流程"采用的是顺流双效精馏(见附图1):脱轻后的粗甲醇送入加压塔(前效)，塔顶蒸出的曱醇 蒸气作为常压塔(后效)的热源，曱醇凝液一部分作为塔回流液， 另一部分作为精曱醇产品采出；加压塔釜液进入常压塔，塔顶得到 精曱醇产品，塔釜为工艺废水，杂醇油由侧线采出。尽管现有的 "三塔流程"采用了双效精馏，使曱醇精馏过程的能耗^为降低。 然而，该流程中加压塔的操作压力很高(通常在0. 7MPa以上)， 而压力升高时，甲醇-水、甲醇-乙醇等的相对挥发度随之降低， 分离难度增加，从而导致加压塔热负荷增加，这在一定程度上削弱 了双效精馏带来的节能优势，使得现有"三塔流程，，的能耗仍然偏 高。迫切需要对现有技术中的双效精馏方法进行改进，以得到成本 更低，能耗更低的粗曱醇精馏方法。
发明内容
本发明请求保护一种用于粗曱醇精制的减压逆流双效精馏方 法，以及所述方法所使用的设备。该减压逆流双效精馏方法包括如下步骤(1) 减压精馏，将经过预塔脱除轻端杂质的合成粗曱醇送入一 个减压塔，减压塔塔顶操作压力为40 80kPa(绝压)，塔顶操作温 度为42. 6~58. 6"C，塔釜操作压力为70 120kPa(绝压)，塔釜操 作温度为58.7 - 72. 3°C，回流比为O. 6~2.5，塔顶采出部分精曱醇； .(2) 微加压精馏，将减压精馏塔的塔釜液送入一个微加压塔， 微加压塔塔顶操作压力为160 280kPa(绝压)，塔顶操作温度为 76. 6~92. 8'C,塔釜操作压力为190~ 330kPa(绝压)，塔釜操作温 度为117.8-136.rC，回流比为1.8~8.0，塔顶采出精曱醇，杂 醇油从侧线采出，塔釜排出废水；(3) 将减压塔和微加压塔塔顶采出的精曱醇混合在一起，作为 精甲醇产品。其中，减压塔和微加压塔构成逆流双效精馏，减压塔为前效， 微加压塔为后效原料从前效(减压塔)进料，前效的釜液作为后 效(微加压塔)的进料；作为热源的低压蒸汽则从后效(微加压塔) 加入，即作为微加压塔再沸器的热源，利用后效(微加压塔)塔顶 精曱醇蒸气的冷凝潜热作为前效(减压塔)塔釜再沸器的热源，减 压塔无需额外补充低压蒸汽。作为优选的条件，减压塔塔顶操作压力为50 60kPa(绝压)， 塔顶操作温度为46. 7~51.81C，塔釜操作压力为80 - 100kPa(绝 压)，塔釜操作温度为61.8~67. 5'C，回流比为0.7-1.5;微加压 塔塔顶操作压力为190 230kPa(绝压)，塔顶操作温度为81. 4 ~ 86.9。C,塔釜操作压力为220 270kPa(绝压)，塔釜操作温度为 122.5 - 129. 2。C，回流比为1.9~2. 5。可采用本领域常用的技术手段来达到维持减压塔塔顶真空度， 本发明优先采用单级蒸汽喷射泵来维持减压塔塔顶的真空度。本发明保护一种用于粗曱醇精制的减压逆流双效精馏设备，所 述设备包括减压塔(1)、减压塔塔顶冷凝器(2)、减压塔回流 罐(3)、蒸汽喷射泵(4)、冷凝/再沸器(5)、微加压塔回流罐 (6)、微加压塔(7)、微加压塔再沸器(8)。其中，冷凝/再沸 器(5)既是微加压塔塔顶冷凝器，同时又是减压塔再沸器，即利 用微加压塔(7')塔顶曱醇蒸汽的冷凝潜热作为减压塔(1)塔釜的 再沸热源。本发明公开的减压逆流双效精馏方法不仅利用了双效精馏的 节能原理，而且有效利用了 "压力降低有利于增大粗曱S^体系相关 组分的相对挥发度，，这一特点，可以更大限度的降低粗曱醇精制过 程的能耗。计算结果表明与现有"三塔流程"中的加压顺流双效 精馏方法相比，当生产AA级甲醇时，本发明所提出的减压逆流双 效精馏方法的能耗(这里指蒸汽消耗)约降低16.7%;当生产国家 标准(GB338-92 )优等品曱醇时，本发明所提出的减压逆流双效精 馏方法的能耗约降低21. 5% 。
图1、现有"三塔流程，，中的加压顺流双效精馏方法流程；
其中l.加压塔 2.加压塔再沸器(热源为外部加热蒸汽)3. 冷凝/再沸器 4.加压塔回流罐 5.常压塔 6.常压塔塔顶冷凝 器 7.常压塔回流罐图2、本发明所提出用于粗曱醇精制的减压逆流双效精馏方法 流程；其中1.咸压塔2.减压塔塔顶冷凝器3.减压塔回流罐4. 蒸汽喷射泵 5.冷凝/再沸器 6.微加压塔回流罐 7.微加压塔 8.微加压塔再沸器(热源为外部加热蒸汽)具体实施方式
实施例i :生产AA级曱醇(主要杂质质量含量指标乙醇《10ppm,水< 0. 1% )。原料为脱轻后的粗曱醇，组成(质量含量，下同)为 曱酸曱酯0.001%、曱醇88. 859 % 、水10. 928 。/。、乙醇0.1210/0、 杂醇0.080 %。原料首先进入减压塔(l),操作压力为.50kPa(绝 压)(塔顶)-90kPa(绝压)(塔釜)，操作温度为47. 6'C (塔顶)~ 64. 8'C (塔釜)，回流比为1.45，塔顶采出部分精曱醇(占总精曱 醇量的67.22 %，组成为曱酸曱酯0.0015%、曱醇99. 998 %、乙 醇0.0005 %),塔釜出料进入微加压塔(7);微加压塔操作压力 为215kPa(绝压)(塔顶) 255kPa(绝压)(塔釜)，操作温度为 84. 9°C (塔顶)，~ 127. 3'C (塔釜)，回流比为4. 18,塔顶采出精 甲醇(占总精曱醇量的32. 78 % ,组成为曱醇99. 998 % 、乙醇0. 002 %)，塔釜排出废水(组成为曱醇0.050 %、水99. 919%、乙醇0.009 %、杂醇0.022 %),侧线采出杂醇；两塔塔顶采出的精曱醇 合在一起作为精甲醇产品，产品质量达到AA级，组成为曱酸曱 酯0.001%、曱醇99. 998 %、乙醇0. 001% ( 10ppm)，甲醇收率达 99. 4% 。每生产1吨AA级甲醇，微加压塔再沸器所消耗的加热蒸汽量为 0. 901吨，维持减压塔真空度的蒸汽喷射泵所消耗的蒸汽量为0. 015 吨，因此总的吨甲醇蒸汽消耗量(仅就双效精馏而言)为0. 916吨。 若采用工业上现有的双效精馏流程，处理相同的物料，其吨曱醇蒸 汽消耗量为1.10吨。因此，当生产AA级曱醇时，本发明用于粗曱 醇精制的减压逆流双效精馏工艺，与现有双效精馏工艺相比，可节 能16.7%。实施例2生产国家标准(GB338-92 )优等品曱醇(主要杂质质量含量指 标水《0. 01%,羰基化合物0. 001 % )。原料同实施例l。原料 首先进入减压塔(1)，操作压力同实施例1，操作温度为47.6°C (塔顶)~64. 9'C(塔釜)，回流比为0.74，塔顶采出部分精甲醇 (占总精曱醇量的62. 25 %,组成为曱酸曱酯0.0016%、曱醇 99.937 %、水0.010%、乙醇0.050 %、杂醇0.0016%)，塔釜出 料进入微加压塔(7);微加压塔操作压力同实施例1，操作温度为 84. 9。C(塔顶)~127. 5X:(塔釜)，回流比为1.90,塔顶采出精 曱醇(占总精甲醇量的37.75 %，组成为甲醇99. 930 %、水0. 010 %、乙醇0.060 %),塔釜排出废水(组成为曱醇0.050 %、水 99.934 %、乙醇0.004%、杂醇0.012%)，侧线采出杂醇；两塔
塔顶采出的精曱醇合在一起作为精曱醇产品，产品质量达到国家标准(GB338-92 )优等品，组成为曱酸曱酯0.001%、曱醇99. 935 %、水0. 01%、乙醇0. 053 % 、杂醇0. 001% ,甲醇收率达99. 5%。 每生产l吨国家标准(GB338-92 )优等品曱醇，微加压塔再沸 器所消耗的加热蒸汽量为0. 600吨，维持减压塔真空度的蒸汽喷射 泵所消耗的蒸汽量为0. Oll吨，因此总的吨曱醇蒸汽消耗量(仅就 双效精馏而言)为Q. 611吨。若采用工业上现有的双效精馏流程， 处理相同的物料，其吨曱醇蒸汽消耗量为0.778吨。因此，当生产 国家标准(GB338-92 )优等品曱醇时，本发明用于粗曱醇精制的减 压逆流双效精馏工艺，与现有双效精馏工艺相比，可节能21.5%。
权利要求
1、一种粗甲醇减压逆流双效精馏方法，该方法包括如下步骤(1)减压精馏，将经过预塔脱除轻端杂质的合成粗甲醇送入一个减压塔(1)，塔顶操作压力为40～80Kpa，操作温度为42.6～58.6℃，塔釜操作压力为70～120kPa，塔釜操作温度为58.7～72.3℃，回流比为0.6～2.5，塔顶采出部分精甲醇；(2)微加压精馏，将减压精馏塔的塔釜液送入一个微加压塔(7)，微加压塔塔顶操作压力为160～280kPa，塔顶操作温度为76.6～92.8℃，塔釜操作压力为190～330kPa，塔釜操作温度为117.8～136.1℃，回流比为1.8～8.0，塔顶采出精甲醇，杂醇油从侧线采出，塔釜排出废水；(3)将减压塔(1)和微加压塔(7)塔顶采出的精甲醇混合在一起，作为精甲醇产品；其中，减压塔和微加压塔构成逆流双效精馏，减压塔为前效，微加压塔为后效原料从前效(减压塔)进料，前效的釜液作为后效(微加压塔)的进料；低压蒸汽则从后效(微加压塔)加入，作为微加压塔再沸器的热源，利用后效(微加压塔)塔顶精甲醇蒸气的冷凝潜热作为前效(减压塔)塔釜再沸器的热源，减压塔无需额外补充低压蒸汽。
2、 根据权利要求1所述的粗曱醇减压逆流双效精馏方法，条件为 减压塔塔顶操作压力为50~60kPa，塔顶操作温度为46. 7~51.8°C, 塔釜操作压力为80 - 100kPa，塔釜操作温度为61.8~67. 5°C，回流比 为0.7~1.5;辟加压塔塔顶操作压力为190~ 230kPa，塔顶操作温度 为81.4~86. 9°C,塔釜操作压力为220 ~ 270kPa，塔釜操作温度为 122. 5~129. 2'C，回流比为1.9~2. 5。
3、 根据权利要求1或2所述的粗曱醇减压逆流双效精镏方法，釆 用蒸汽喷射泵来维持减压塔塔顶的真空度。
4、 根据权利要求1所述用于粗曱醇精制的减压逆流双效精馏方法 的设备，其特征在于所述的设备包括减压塔(l)、减压塔塔顶冷凝 器(2)、减压塔回流罐(3)、冷凝/再沸器(5)、微加压塔回流罐(6 )、微加压塔(7 )、微加压塔再沸器(8 ),其中，冷凝/再沸器 (5)既是微加压塔塔顶冷凝器，同时又是减压塔再沸器。
5、 根据权利要求4所述用于粗曱醇精制的减压逆流双效精馏方法 的设备，其中，所述设备还包括用于维持减压塔塔顶真空度的蒸汽喷 射泵(4)。
全文摘要
本发明公开了一种用于粗甲醇精制的减压逆流双效精馏方法及设备，所述方法包括一个减压塔(1)和微加压塔(7)，减压塔(1)为前效，微加压塔(7)为后效，其中微加压塔塔顶甲醇蒸汽进入冷凝/再沸器(5)中冷却，同时作为减压塔(1)塔釜液的热源。减压逆流双效精馏工艺不仅利用了双效精馏的节能原理，而且有效利用了“压力降低有利于增大粗甲醇体系相关组分的相对挥发度”这一特点，可以更大限度的降低粗甲醇精制过程的能耗。
文档编号C07C29/80GK101130484SQ200710146369
公开日2008年2月27日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者曹新波, 秦霁光 申请人:中国寰球工程公司