热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法及装置。所述热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法中，将由常压精馏塔塔顶获取的常压共沸蒸汽物料采用热泵压缩机进一步增压升温后，作为热源通入常压精馏塔塔釜处的再沸器，对常压精馏塔中的釜液加热，从而同时完成常压共沸蒸汽物料自身冷凝。相对于传统利用冷却水实现常压共沸蒸汽物料冷凝，以及采用额外的外供热源实现釜液加热方案，本发明仅仅通过一热泵压缩机适当提高常压共沸蒸汽温度和压力，从而作为热源实现对釜液加热，合理、有效能量循环；本发明热泵压缩机所产生的费用远远低于传统的冷却水以及外供的热源费用，产生良好的经济效益。
【专利说明】热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合物提纯工艺，尤其涉及一种热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法及装置，在上述方法及装置中采用了热泵压缩机技术，实现热能循环利用。
【背景技术】
[0002]碳酸二甲酯(DimethylCarbonate,简称 DMC,化学式:
【权利要求】
1.一种热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，包括: 将包括碳酸二甲酯和甲醇的混合原料通入常压精馏塔中进行常压精馏，从常压精馏塔塔釜提取富甲醇溶液，从常压精馏塔塔顶提取常压共沸蒸汽物料； 将从常压精馏塔塔顶提取的常压共沸蒸汽物料通入热泵压缩机增压升温之后，通入所述常压精馏塔塔釜处设置的常压精馏塔再沸器中，作为热源与常压精馏塔塔釜内的釜液进行热交换，提高常压精馏塔塔釜内的釜液温度，而所述常压共沸蒸汽物料冷凝成液体； 将冷凝成液体的所述常压共沸蒸汽物料，通入一加压提浓塔中进行加压精馏，从所述加压提浓塔塔釜提取富碳酸二甲酯溶液，从加压提浓塔塔顶提取加压共沸蒸汽物料；所述加压提浓塔的工作压力大于所述常压精馏塔的工作压力。
2.如权利要求1所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，所述常压精馏塔的操作压力为0.1~0.15MPa (A)，塔顶温度为6(T65°C，塔釜温度高于塔顶温度，且为64~75。。； 所述加压提浓塔的操作压力为1.3^1.7MPa (A)，塔顶温度为14(Tl6(TC;塔釜温度比塔顶温度高2(T30°C ； 所述热泵压缩机压缩所述常压共沸蒸汽物料，所述热泵压缩机的压缩比为1.8^2.5。
3.如权利要求1所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，将由所述常压精馏塔再沸器获取的冷凝成液体的常压共沸蒸汽物料作为热源与待通入所述常压精馏塔的混合原料进行热交换；之后通入一回流罐中进行气液分离，将获取的气相组分通入所述热泵压缩机中增压升温，并作为热源与常压精馏塔塔釜内的釜液进行热交换； 获取的部分液相组分通入所述加压提浓塔中进行所述加压精馏；另一部分液相组分作为回流液通入所述常压精馏塔，参与常压精馏。
4.如权利要求1所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，将由所述常压精馏塔再沸器获取的冷凝成液体的常压共沸蒸汽物料先通入一中间罐，进行气液分离；并将由所述中间罐中获取的气相组分通入所述热泵压缩机中增压升温，作为热源与常压精馏塔塔釜内的釜液进行热交换； 将由所述中间罐中获取的液相组分作为热源与待通入所述常压精馏塔的混合原料进行热交换之后再通入一回流罐中，进一步气液分离；并将由所述回流罐中获取的气相组分通入所述热泵压缩机中增压升温，由所述回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述常压精馏塔，参与常压精馏，另一部分液相组分通入所述加压提浓塔中进行所述加压精懼。
5.如权利要求1所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，将从所述加压提浓塔塔顶提取的加压共沸蒸汽物料通入另一热泵压缩机增压升温之后，再通入所述加压提浓塔塔釜处设置的加压提浓塔再沸器中，作为热源与加压提浓塔塔釜内的釜液进行热交换，提高加压提浓塔塔釜内的釜液温度，而所述加压共沸蒸汽物料冷凝成液体； 控制所述加压提浓塔对应的热泵压缩机的压缩比为2.6^4.0。
6.如权利要求5所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于， 将由所述加压提浓塔再沸器获取的冷凝成液体的加压共沸蒸汽物料作为热源与待通入所述加压提浓塔的冷凝成液体的常压共沸蒸汽物料进行热交换；之后再通入一回流罐中，进行气液分离，将由所述回流罐中获取的气相组分通入所述加压提浓塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与加压提浓塔塔釜内的釜液进行热交换；将由所述回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述加压提浓塔，参与所述加压精馏，另一部分液相组分作为混合原料通入所述常压精馏塔； 或者，将由所述加压提浓塔再沸器获取的冷凝成液体的加压共沸蒸汽物料先通入一中间罐，进行气液分离；并将由所述中间罐中获取的气相组分通入所述热泵压缩机中增压升温，作为热源与加压提浓塔塔釜内的釜液进行热交换，而将由所述中间罐中获取的液相组分作为热源与待通入所述加压提浓塔的冷凝成液体的常压共沸蒸汽物料进行热交换之后再通入一回流罐中，进一步气液分离；并将由所述回流罐中获取的气相组分通入所述加压精馏塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与加压提浓塔塔釜内的釜液进行热交换，将由所述回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述加压提浓塔中参与加压精馏，另一部分液相组分作为混合原料通入所述常压精馏塔。
7.如权利要求1所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，另包括: 将从加压提浓塔塔釜提取的富碳酸二甲酯溶液通入产品精制塔，从所述产品精制塔塔顶提取精制塔蒸汽物料，从所述产品精制塔塔釜提取高纯碳酸二甲酯溶液； 将从产品精制塔提取的精制塔蒸汽物料通入另一热泵压缩机中增压升温之后，通入所述产品精制塔塔釜处设置的产品精制塔再沸器中，作为热源与产品精制塔塔釜内的釜液进行热交换，提高产品精制塔塔釜内的釜液温度，而所述精制塔蒸汽物料冷凝成液体。
8.如权利要求7所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，所述产品精制塔的压力为0.1~0.15MPa (A)，塔顶温度为60~65°C;塔釜温度高于塔顶温度，且为 85~90℃； 控制所述产品精制塔对应的热泵压缩机的压缩比为3.5^4.0。
9.如权利要求7所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于， 将由所述产品精制塔再沸器获取的冷凝成液体的精制塔蒸汽物料通入一回流罐中，进行气液分离；并将由所述回流罐中获取的气相组分通入所述产品精制塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与产品精制塔塔釜内的釜液进行热交换；将由所述回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述产品精制塔，参与精馏，另一部分液相组分作为原料通入所述加压提浓塔中，参与所述加压精馏； 或者，将由所述产品精制塔再沸器获取的冷凝成液体的精制塔蒸汽物料先通入一中间罐，进行气液分离；并将由所述中间罐中获取的气相组分通入所述产品精制塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与产品精制塔塔釜内的釜液进行热交换，而将由所述中间罐中获取的液相组分通入一回流罐中，进一步气液分离；并将由所述回流罐中获取的气相组分通入所述产品精制塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与产品精制塔塔釜内的釜液进行热交换；将由所述回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述产品精制塔，参与精馏，另一部分液相组分作为原料通入所述加压提浓塔中，参与所述加压精馏。
10.如权利要求1~9任一项所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于， 所述的混合原料还包括氨基甲酸甲酯，对应的，从常压精馏塔塔釜提取的所述富甲醇溶液包含了氨基甲酸甲酯； 所述热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，另包括: 将从常压精馏塔塔釜提取的所述富甲醇溶液通入一氨基甲酸甲酯分离塔中精馏，并从所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶提取富甲醇蒸汽，从所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜提取富氨基甲酸甲酯溶液； 其中，将所述富甲醇蒸汽通入又一热泵压缩机中增压加热之后，通入所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜处设置的氨基甲酸甲酯分离塔再沸器中，作为热源与所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜内的釜液进行热交换，提高所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜内的釜液温度，同时将所述富甲醇蒸汽冷凝成液体。
11.如权利要求10所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于，所述氨基甲酸甲酯分离塔的操作压力为0.1(T0.2MPa (A);所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶温度为6-70? ;塔釜温度大于塔顶温度且为7(T85°C ； 控制所述氨基甲酸甲酯分离塔对应的热泵压缩机的压缩比为2.0-3.0。
12.如权利要求10所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法，其特征在于， 将由所述氨基甲酸甲酯分离塔再沸器获取的冷凝成液体的富甲醇蒸汽作为热源与待 通入所述氨基甲酸甲酯分离塔的富甲醇溶液进行热交换，之后再通入另一回流罐中，进行气液分离；将由所述另一回流罐中获取的气相组分通入所述氨基甲酸甲酯分离塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜内的釜液进行热交换；将由所述另一回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述氨基甲酸甲酯分离塔，参与精馏，并收集另一部分液相组分； 或者，将由所述氨基甲酸甲酯分离塔再沸器获取的冷凝成液体的富甲醇蒸汽先通入另一中间罐，进行气液分离；并将由所述另一中间罐中获取的气相组分通入所述氨基甲酸甲酯分离塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜内的釜液进行热交换，而将由所述另一中间罐中获取的液相组分作为热源与待通入所述氨基甲酸甲酯分离塔的富甲醇溶液进行热交换之后再通入另一回流罐中，进一步气液分离；并将由所述另一回流罐中获取的气相组分通入所述氨基甲酸甲酯分离塔对应的热泵压缩机中增压升温，作为热源与所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜内的釜液进行热交换，将由所述另一回流罐中获取的部分液相组分作为回流液通入所述氨基甲酸甲酯分离塔中参与精馏，并收集另一部分液相组分。
13.一种热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，包括常压精馏塔、加压提浓塔和第一热泵压缩机； 所述常压精馏塔塔釜处设有第一再沸器；其中，所述常压精馏塔塔釜开设釜液循环进口和釜液循环出口，所述釜液循环出口和釜液循环进口分别连接所述第一再沸器的冷侧入口和冷侧出口； 所述常压精馏塔塔顶设有常压共沸蒸汽物料提取口，塔釜设有富甲醇溶液提取口，所述加压提浓塔塔顶设有加压共沸蒸汽物料提取口，塔釜设有富碳酸二甲酯提取口 ； 所述常压共沸蒸汽物料提取口连接所述第一热泵压缩机的吸气口，所述第一热泵压缩机的排气口连接所述第一再沸器的热侧进口，所述第一再沸器的热侧出口连接所述加压提浓塔的原料进口。
14.如权利要求13所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 在所述第一再沸器的热侧出口和所述加压提浓塔的原料进口之间设置的第一回流罐以及在所述常压精馏塔的原料进口处设置的第一原料预热器；所述第一原料预热器的原料进口连接外部用于输送原料的原料输送管道，所述第一原料预热器的原料出口连接所述常压精馏塔的原料进口； 所述第一原料预热器还设有热侧入口和热侧出口，所述常压精馏塔塔顶还设有回流液进口，所述第一回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ； 第一再沸器的热侧出口连接所述第一原料预热器的热侧入口，所述第一原料预热器的热侧出口连接所述第一回流罐设有物料入口 ；所述第一回流罐的气相出口连接所述第一热泵压缩机的吸气口，其液相出口通过不同管路分别连接所述加压提浓塔的原料进口和所述常压精馏塔塔顶的回流液进口。
15.如权利要求13所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 在所述第一再沸器的热侧出口和所述加压提浓塔的原料进口之间设置的第一中间罐和第一回流罐，以及在所述常压精馏塔的原料进口处设置的第一原料预热器；所述第一原料预热器的原料进口连接外部用于输送原料的原料输送管道，所述第一原料预热器的原料出口连接所述常压精馏塔的原料进口； 所述第一中间罐设有物料入口、气相出口和液相出口，所述第一原料预热器还设有热侧入口和热侧出口 ；所 述第一中间罐的物料入口连接所述第一再沸器的热侧出口，其气相出口连接所述第一热泵压缩机的吸气口，其液相出口连接所述第一原料预热器的热侧入Π ； 所述常压精馏塔塔顶还设有回流液进口，所述第一回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ；所述第一回流罐的物料入口连接所述第一原料预热器的热侧出口，其气相出口连接所述第一热泵压缩机的吸气口，液相出口通过不同管路分别连接所述加压提浓塔的原料进口和所述常压精馏塔塔顶的回流液进口。
16.如权利要求13所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于， 还包括第二热泵压缩机和设于所述加压提浓塔塔釜处的第二再沸器； 所述加压提浓塔塔釜开设釜液循环进口和釜液循环出口，所述加压提浓塔的釜液循环出口和釜液循环进口分别连接所述第二再沸器的冷侧入口和冷侧出口 ； 所述加压共沸蒸汽物料提取口连接所述第二热泵压缩机的吸气口，所述第二热泵压缩机的排气口连接所述第二再沸器的热侧进口，所述第二再沸器的热侧出口连接所述常压精馏塔的原料进口。
17.如权利要求16所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 在所述第二再沸器的热侧出口和所述常压精馏塔的原料进口之间设置的第二回流罐，以及所述加压提浓塔的原料进口处设置的第二原料预热器；所述第二原料预热器的原料进口连接所述第一再沸器的热侧出口，所述第二原料预热器的原料出口连接所述加压提浓塔的原料进口；所述第二原料预热器还设有热侧入口和热侧出口，所述加压提浓塔塔顶还设有回流液进口，所述第二回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口； 所述第二再沸器的热侧出口连接所述第二原料预热器的热侧入口，所述第二原料预热器的热侧出口连接所述第二回流罐的物料入口 ；所述第二回流罐的气相出口连接所述第二热泵压缩机的吸气口，其液相出口通过不同管路分别连接所述常压精馏塔的原料进口和所述加压提浓塔塔顶的回流液进口。
18.如权利要求16所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 在所述第二再沸器的热侧出口和所述常压精馏塔的原料进口之间设置的第二中间罐、第二回流罐以及在所述加压提浓塔的原料进口处设置的第二原料预热器；所述第二原料预热器的原料进口连接所述第一再沸器的热侧出口，所述第二原料预热器的原料出口连接所述加压提浓塔的原料进口； 所述第二中间罐设有物料入口、气相出口和液相出口，所述第二原料预热器还设有热侧入口和热侧出口 ；所述第二中间罐的物料入口连接所述第二再沸器的热侧出口，其气相出口连接所述第二热泵压缩机的吸气口；其液相出口连接所述第二原料预热器的热侧入口 ； 所述加压提浓塔塔顶还设有回流液进口，所述第二回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ；所述第二回流罐的物料入口连接所述第二原料预热器的热侧出口，其气相出口连接所述第二热泵压缩机的吸气口，液相出口通过不同管路分别连接所述常压精馏塔的原料进口和所述加压提浓塔塔顶的回流液进口。
19.如权利要求13所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于， 所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置还包括产品精制塔和第三热泵压缩机；所述产品精制塔的原料进口连接所述加压提浓塔的富碳酸二甲酯提取口 ；所述产品精制塔塔顶设有精制塔蒸汽物料提取口，塔釜设有碳酸二甲酯提纯口 ； 所述产品精制塔塔釜处设有第三再沸器；其中，所述产品精制塔的塔釜开设釜液循环进口和釜液循环出口，所述的产品精制塔的釜液循环出口和釜液循环进口分别连接所述第三再沸器的冷侧入口和冷侧出口 ； 所述精制塔蒸汽物料提取口连接所述第三热泵压缩机的吸气口，所述第三热泵压缩机的排气口连接所述第三再沸器的热侧进口 ；所述第三再沸器的热侧出口连接所述加压提浓塔的原料进口。
20.如权利要求19所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 在所述第三再沸器的热侧出口和所述加压提浓塔的原料进口之间设置的第三回流te ； 所述产品精制塔塔顶还设有回流液进口，所述第三回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ；所述第三回流罐的物料入口连接所述第三再沸器的热侧出口，其气相出口连接所述第三热泵压缩机的吸气口，其液相出口通过不同管路分别连接所述加压提浓塔的原料进口和所述产品精制塔塔顶的回流液进口。
21.如权利要求19所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 在所述第三再沸器的热侧出口和所述加压提浓塔的原料进口之间设置的第三中间罐和第三回流罐； 所述第三中间罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ；所述第三中间罐的物料入口连接所述第三再沸器的热侧出口，其气相出口连接所述第三热泵压缩机的吸气口 ； 所述产品精制塔塔顶还设有回流液进口，所述第三回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ；所述第三回流罐的物料入口连接所述第三中间罐的液相出口，其气相出口连接所述第三热泵压缩机的吸气口，其液相出口通过不同管路分别连接所述加压提浓塔的原料进口和所述产品精制塔塔顶的回流液进口。
22.如权利要求13所述的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，所述热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置还包括用于在包含氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯和甲醇的混合原料中提纯甲醇和氨基甲酸甲酯的氨基甲酸甲酯分离塔和第四热泵压缩机； 所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶设置富甲醇蒸汽提取口，塔釜设置富氨基甲酸甲酯溶液提取口 ；所述常压精馏塔的富甲醇溶液提取口连接所述氨基甲酸甲酯分离塔的原料进口 ； 在所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜处设有第四再沸器，所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜开设釜液循环进口和釜液循环出口，所述氨基甲酸甲酯分离塔塔釜的釜液循环出口和釜液循环进口分别连接所述第四再沸器的冷侧入口和冷侧出口 ； 所述富甲醇蒸汽提取口连接所述第四热泵压缩机的吸气口，所述第四热泵压缩机的排气口连接所述第四再沸器的热侧进口，所述第四再沸器的热侧出口连接氨基甲酸甲酯收集 装置
23.如权利要求22所述热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 设置于所述第四再沸器的热侧出口和氨基甲酸甲酯收集装置之间的第四回流罐以及所述氨基甲酸甲酯分离塔的原料进口处设置的第四原料预热器； 所述第四原料预热器的原料进口连接所述常压精馏塔的富甲醇溶液提取口，所述第四原料预热器的原料出口连接所述氨基甲酸甲酯分离塔的原料进口 ； 所述第四原料预热器还设有热侧入口和热侧出口，所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶还设有回流液进口，所述第四回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ； 所述第四再沸器的热侧出口连接所述第四原料预热器的热侧入口，所述第四原料预热器的热侧出口连接所述第四回流罐的物料入口 ；所述第四回流罐的气相出口连接所述第四热泵压缩机的吸气口，其液相出口通过不同管路分别连接所述氨基甲酸甲酯收集装置和所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶的回流液进口。
24.如权利要求22所述热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，还包括: 设置于所述第四再沸器的热侧出口和氨基甲酸甲酯收集装置之间的第四中间罐和第四回流罐，以及在所述氨基甲酸甲酯分离塔的原料进口处设置的第四原料预热器；所述第四原料预热器的原料进口连接所述常压精馏塔的富甲醇溶液提取口，所述第四原料预热器的原料出口连接所述氨基甲酸甲酯分离塔的原料进口；所述第四中间罐设有物料入口、气相出口和液相出口，所述第四原料预热器还设有热侧入口和热侧出口 ；所述第四中间罐的物料入口连接所述第四再沸器的热侧出口，其气相出口连接所述第四热泵压缩机的吸气口，液相出口连接所述第四原料预热器的热侧入口 ；所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶还设有回流液进口，所述第四回流罐设有物料入口、气相出口和液相出口 ；所述第四回流罐的物料入口连接所述第四原料预热器的热侧出口，其气相出口连接所述第四热泵压缩机的吸气口，其液相出口通过不同管路分别连接所述氨基甲酸甲酯收集装置和所述氨基甲酸甲酯分离塔塔顶的回流液进口。
25.如权利要求22所述 的热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的装置，其特征在于，在所述常压精馏塔塔顶和塔釜、加压提浓塔和/或氨基甲酸甲酯分离塔的塔顶和塔釜处还分别设置开车冷凝器和开车再沸器。
【文档编号】C07C69/96GK103626656SQ201210309245
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】王迅文, 唐文忠, 刘丹, 韩晖 申请人:亚申科技研发中心（上海）有限公司