一种用于粗甲醇精制的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于粗甲醇精制的装置：包括稳定塔以及多效蒸发器，前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的冷凝管路入口相连，前一效蒸发器的料液出口与下一效蒸发器的料液入口相连，第一效蒸发器的料液入口与稳定塔的塔釜相连，末效蒸发器的蒸汽出口与稳定塔再沸器的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器的冷凝管路出口以及除第一效蒸发器外的其他蒸发器的冷凝管路出口分别与甲醇输出管路的入口相连，本实用新型利用稳定塔在低压下除去粗甲醇中的轻组分，确保MTO级甲醇质量指标合格，降低蒸汽消耗，针对MTO级甲醇对水含量要求不高的特点，采用多效蒸发器精制粗甲醇，可获得合格产品，同时能耗显著降低。
【专利说明】—种用于粗甲醇精制的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及甲醇制烯烃的原料(ΜΤ0级甲醇)，特别涉及一种用于粗甲醇精制的装置。
【背景技术】
[0002]甲醇是极为重要的有机化工原料，在世界经济中起着十分重要的作用。尤其是近年来，随着甲醇制烯烃(ΜΤ0或MTP)技术工业化的成功应用，甲醇装置规模迅速增大。对于甲醇制烯烃项目而言，不同的制烯烃技术对甲醇的质量指标要求各有不同，其原因主要源于催化剂的不同。
[0003]现有甲醇制烯烃技术(ΜΤ0技术)对甲醇含水量无特殊要求，而对总金属、碱金属等离子含量却要求很严格，指标已达到甚至超过美国AA级和我国优等品甲醇级别。为了满足MTO级甲醇杂质痕量(PPM级)要求，结合现有甲醇精制技术，对粗甲醇所含重组分及金属离子的脱除，一般是通过甲醇精馏的技术来实现。
[0004]常规甲醇精馏主要有双塔流程和三塔流程，两种流程的目的都是除去甲醇中各类杂质，例如除去难挥发性的无机、有机类杂质，同时也将水一并除去。对于MTO级甲醇而言，上述流程能满足MTO级甲醇的质量要求，但水分的过度脱除却是多余的，会白白消耗大量的加热水蒸气，造成了高能耗，在甲醇制烯烃中还需要增加水的配给。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于粗甲醇精制的装置。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0007]该装置包括稳定塔以及多效蒸发器，前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的冷凝管路入口相连，前一效蒸发器的料液出口与后一效蒸发器的料液入口相连，第一效蒸发器的料液入口与稳定塔的塔釜相连，末效蒸发器的蒸汽出口与稳定塔再沸器的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器的冷凝管路出口以及除第一效蒸发器外的其他蒸发器的冷凝管路出口分别与甲醇输出管路的入口相连。
[0008]所述甲醇输出管路的出口设置有用于冷却甲醇的第一换热器。
[0009]所述末效蒸发器的料液出口与浓缩废液排出管路相连。
[0010]所述第一效蒸发器的冷凝管路入口与外界蒸汽源相连。
[0011]所述多效蒸发器由第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器组成，稳定塔的塔釜与第一效蒸发器的料液入口相连，第一效蒸发器的料液出口与第二效蒸发器的料液入口相连，第一效蒸发器的蒸汽出口与第二效蒸发器的冷凝管路入口相连，第二效蒸发器的料液出口与第三效蒸发器的料液入口相连，第二效蒸发器的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路的入口相连，第二效蒸发器的蒸汽出口与第三效蒸发器的冷凝管路入口相连，第三效蒸发器的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路的入口相连，第三效蒸发器的蒸汽出口与稳定塔再沸器的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路的入口相连。
[0012]所述稳定塔为板式塔，各效蒸发器均为釜式重沸器。
[0013]所述装置还包括与稳定塔塔顶相连的稳定塔回流罐。
[0014]本实用新型的有益效果体现在:
[0015]本实用新型利用粗甲醇体系中轻组分在低压下易挥发的特点，利用稳定塔在低压下除去粗甲醇中的轻组分杂质，并利用多级蒸发分离粗甲醇中的重组分杂质，既确保MTO级甲醇质量指标合格，又避免过度去除水分，降低了蒸汽消耗；本实用新型针对MTO级甲醇对水含量要求不高的特点，采用多效蒸发器精制粗甲醇，可获得合格产品，同时能耗显著降低。
[0016]进一步的，本实用新型可以通过对三效蒸发器各效之间压力的选择，既可实现能量的全部利用(甲醇-水体系蒸汽潜热)，又可实现粗甲醇精制的高收率，使装置成本与收益达到更优。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型所述用于粗甲醇精制的装置的结构示意图；
[0018]图中:1为稳定塔，2为稳定塔再沸器，3为稳定塔回流罐，4为第一效蒸发器，5为第二效蒸发器，6为第三效蒸发器，7为甲醇输出管路，8为输送泵，9为稳定塔回流泵，10为第一换热器，11为第二换热器，12为浓缩废液排出管路，SI为料液入口，S2为料液出口，E为蒸汽出口，Cl为冷凝管路入口，C2为冷凝管路出口，CWR为循环水供水，CffS为循环水回水，LP为低压蒸汽，LC为低压蒸汽凝液。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型做详细说明。
[0020]参见图1，本实用新型所述用于粗甲醇精制的装置包括稳定塔I以及多效蒸发器，所述稳定塔I为板式塔，各效蒸发器均为釜式重沸器，前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的冷凝管路入口相连，前一效蒸发器的料液出口与后一效蒸发器的料液入口相连，第一效蒸发器的冷凝管路入口与外界蒸汽源相连，第一效蒸发器的料液入口与稳定塔的塔釜相连，末效蒸发器的料液出口与浓缩废液排出管路12相连，末效蒸发器的蒸汽出口与稳定塔再沸器2的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器2的冷凝管路出口以及除第一效蒸发器外的其他蒸发器的冷凝管路出口分别与甲醇输出管路7的入口相连。所述甲醇输出管路7的出口设置有用于冷却甲醇的第一换热器10。所述装置还包括与稳定塔塔顶相连的稳定塔回流罐3。
[0021]本实用新型的工作原理如下:
[0022]首先以三效串联蒸发器为例说明蒸发器的连接关系，每效蒸发器为独立单元，每效蒸发器的蒸汽和浓缩液采用管道连接，具体描述如下:所述多效蒸发器由第一效蒸发器4、第二效蒸发器5和第三效蒸发器6组成，稳定塔I的塔釜与第一效蒸发器4的料液入口相连，第一效蒸发器4的料液出口与第二效蒸发器5的料液入口相连，第一效蒸发器4的蒸汽出口与第二效蒸发器5的冷凝管路入口相连，第二效蒸发器5的料液出口与第三效蒸发器6的料液入口相连，第二效蒸发器5的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路7的入口相连，第二效蒸发器5的蒸汽出口与第三效蒸发器6的冷凝管路入口相连，第三效蒸发器6的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路7的入口相连，第三效蒸发器6的蒸汽出口与稳定塔再沸器2的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器2的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路7的入口相连。
[0023]粗甲醇送至稳定塔1，在稳定塔内通过减压精馏除去轻组分(轻组分由塔顶采出送至界外)，塔釜全物料送至一套三效蒸发器，经三效蒸发器逐级对粗甲醇进行蒸发、浓缩，各效蒸发气体(二次蒸汽)经冷凝后获得合格的MTO级甲醇产品，浓缩液体(富含杂质)由第三效蒸发器抽出送出界外。
[0024]所述稳定塔为板式塔，塔顶操作压力0.15?0.18MPa (a)，操作温度为73?76°C，塔釜操作压力0.18?0.22MPa(a)，操作温度为81?86°C。
[0025]所述轻组分由塔顶采出，采出的该股轻组分因富含甲醇蒸汽，经水冷凝(在第二换热器11处)后自流至稳定塔回流罐3 (回收甲醇)，再由稳定塔回流泵9送至稳定塔塔顶，未冷凝轻组分(包含气相甲醇)被送出界外。一般控制甲醇回流量为采出轻组分的10?12倍,保障MTO级甲醇的收率。
[0026]所述三效串联蒸发器均为釜式重沸器(BKU)，效间换热物料(蒸汽和浓缩液体)依靠压差由第一效(首效)顺流至第三效(末效)，换热物料流向相同。
[0027]所述三效串联蒸发器均包含蒸发、冷凝步骤。其中:
[0028]第一效(首效)蒸发器热源由界外低压蒸汽提供(由冷凝管路入口输入第一效蒸发器)，待蒸发浓缩液(由料液入口输入第一效蒸发器)来自稳定塔塔釜；
[0029]第二效蒸发器热源来自第一效蒸发器所产二次蒸汽(由第一效蒸发器的蒸汽出口输出)的潜热，待蒸发浓缩液(通过料液入口输入第二效蒸发器)来自第一效未蒸发浓缩液(第一效蒸发器的料液出口输出)；
[0030]第三效蒸发器热源来自第二效蒸发器所产二次蒸汽(由第二效蒸发器的蒸汽出口输出)的潜热，待蒸发浓缩液(通过料液入口输入第三效蒸发器)来自第二效蒸发器未蒸发浓缩液(第二效蒸发器的料液出口输出)。
[0031]所述第三效蒸发器所产二次蒸汽(由第三效蒸发器的蒸汽出口输出)送至稳定塔再沸器，为稳定塔精馏提供热源，未蒸发浓缩液由第三效蒸发器(由料液出口)抽出，作为浓缩废液(富含杂质)送出界外。
[0032]所述第一效蒸发器的蒸发压力为1.3?1.5MPa(a)。
[0033]所述三效串联蒸发器的效间压差为Λ 1-2 = 0.55MPa，Δ 2-3 = 0.45MPa。
[0034]合格的MTO级甲醇是由前效所产二次蒸气经后效或稳定塔再沸器冷凝后所得液体混合物(ΜΤ0级甲醇产品)。
[0035]实施例
[0036]粗甲醇精制生产MTO级甲醇的装置，包括稳定塔减压精馏单元、三效蒸发单元，具体设备包括:稳定塔1、稳定塔再沸器2、稳定塔回流罐3，第一效蒸发器4、第二效蒸发器5、第三效蒸发器6，其中稳定塔再沸器2既是第三效蒸发器的冷凝器，又是稳定塔的再沸器。
[0037]原料(指粗甲醇，组成为甲醇、水以及杂质，其中，杂质质量组成为:①轻组分0.43%，包含甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气重组分0.1%，包含金属离子、重碳烃类、杂醇；水为7.93% )首先进入稳定塔I，操作压力为0.15MPa(a)(塔顶)?0.18MPa(a)(塔釜)，操作温度为73.3°C (塔顶)?81.8°C (塔釜)，塔顶采出富含甲醇的轻组分，经水冷回收甲醇后，轻组分送去界外，冷凝甲醇自流至稳定塔回流罐3，再由泵送至稳定塔I塔顶；稳定塔I塔釜出料泵入第一效蒸发器4蒸发浓缩，操作压力1.42MPa(a)，操作温度为153°C，第一效蒸发器4由界外低压蒸汽提供热源(低压蒸汽压力1.0MPa(g)，温度250°C )，第一效蒸发器4所产二次蒸汽送至第二效蒸发器5提供热源，凝液为MTO级甲醇产品，未蒸发浓缩液靠效间压差自流至第二效蒸发器5继续蒸发、浓缩；第二效蒸发器5所产二次蒸汽送至第三效蒸发器6提供热源，凝液为MTO级甲醇产品，未蒸发浓缩液靠效间压差自流至第三效蒸发器6继续蒸发、浓缩；第三效蒸发器6所产二次蒸汽送至稳定塔再沸器2提供热源，凝液为MTO级甲醇产品，未蒸发浓缩液作为最终浓缩废液送去界外；三效串联蒸发器效间压差为Ap2 = 0.55MPa，Δ2_3 = 0.45MPa，操作温度为各效甲醇一水体系的饱和温度。
[0038]利用上述装置，每生产I吨MTO级甲醇，消耗0.664吨低压蒸汽，如采用三塔精馏制备MTO级甲醇，吨甲醇蒸汽消耗为1.1吨(二塔精馏蒸汽消耗更高)，因此本装置可节约蒸汽用量约39.6%，按照低压蒸汽每吨70元计算，对于180万t/a甲醇装置而言，每年可节约蒸汽折合人民币约为5500万元。
[0039]本实用新型的特点概括如下:
[0040](I)利用粗甲醇体系中轻组分在低压下易挥发的特点，先在低压下除去粗甲醇中的轻组分，确保MTO级甲醇质量指标合格，降低蒸汽消耗。
[0041](2)根据粗甲醇所含金属离子等杂质的不挥发性，利用三效蒸发技术，通过各效所产二次蒸汽作为二次热源，对粗甲醇进行多次蒸发、浓缩，不仅可保证MTO级甲醇的质量，同时更加节约能耗。相比现有“三塔流程”生产MTO级甲醇，能耗降低39.6% (指蒸汽消耗，三塔流程蒸汽消耗为1.lt/t甲醇)。
[0042](3)三效蒸发各效之间压力的选择若恰到好处，既可实现能量的全部利用(甲醇-水体系蒸汽潜热)，又可实现粗甲醇精制的高收率，精制甲醇的收率不小于98%。
【权利要求】
1.一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:该装置包括稳定塔(I)以及多效蒸发器，前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的冷凝管路入口相连，前一效蒸发器的料液出口与后一效蒸发器的料液入口相连，第一效蒸发器的料液入口与稳定塔的塔釜相连，末效蒸发器的蒸汽出口与稳定塔再沸器(2)的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器(2)的冷凝管路出口以及除第一效蒸发器外的其他蒸发器的冷凝管路出口分别与甲醇输出管路(7)的入口相连。
2.根据权利要求1所述一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:所述甲醇输出管路(7)的出口设置有用于冷却甲醇的第一换热器(10)。
3.根据权利要求1所述一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:所述末效蒸发器的料液出口与浓缩废液排出管路(12)相连。
4.根据权利要求1所述一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:所述第一效蒸发器的冷凝管路入口与外界蒸汽源相连。
5.根据权利要求1所述一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:所述多效蒸发器由第一效蒸发器(4)、第二效蒸发器(5)和第三效蒸发器(6)组成,稳定塔(I)的塔爸与第一效蒸发器(4)的料液入口相连，第一效蒸发器(4)的料液出口与第二效蒸发器(5)的料液入口相连，第一效蒸发器(4)的蒸汽出口与第二效蒸发器(5)的冷凝管路入口相连，第二效蒸发器(5)的料液出口与第三效蒸发器￠)的料液入口相连，第二效蒸发器(5)的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路(7)的入口相连，第二效蒸发器(5)的蒸汽出口与第三效蒸发器(6)的冷凝管路入口相连，第三效蒸发器￠)的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路(7)的入口相连，第三效蒸发器(6)的蒸汽出口与稳定塔再沸器(2)的冷凝管路入口相连，稳定塔再沸器(2)的冷凝管路出口与所述甲醇输出管路(7)的入口相连。
6.根据权利要求1所述一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:所述稳定塔(I)为板式塔，各效蒸发器均为釜式重沸器。
7.根据权利要求1所述一种用于粗甲醇精制的装置，其特征在于:所述装置还包括与稳定塔塔顶相连的稳定塔回流罐(3)。
【文档编号】C07C31/02GK204224492SQ201420575903
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】董林英, 吕春成, 郗小明, 陈琪, 徐斌, 赵引师, 郑小勋, 杨士超 申请人:陕西延长中煤榆林能源化工有限公司