一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置的制作方法

本技术涉及加压法生产碳酸乙烯酯工艺中负压法精馏碳酸乙烯酯的生产，尤其涉及一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能方法。

背景技术：

1、碳酸乙烯酯(ec)是一种化学物质，室温下外观呈白色结晶固体状，易溶于水，易溶于乙醇、苯等有机溶剂。碳酸乙烯酯性能优良，具有介电常数高、热稳定性高、粘度低、挥发性低等特点，可作为有机溶剂、活性中间体等，应用在锂电池电解液、润滑油、化肥、纤维、制药等领域，其中锂电池电解液是碳酸乙烯酯最主要的下游市场，碳酸乙烯酯是电解液溶剂的重要组成部分。

2、碳酸乙烯酯制备工艺包括光气法、酯交换法、环氧乙烷与二氧化碳加压法等，目前环氧乙烷与二氧化碳加压法是现阶段工业领域主流制备方式，在加压法生产碳酸乙烯酯的工艺中，需要将粗碳酸乙烯酯精馏成高级纯以上的碳酸乙烯酯产品，传统的方式是采用蒸汽或者热油这些外来热源作为精馏塔的加热装置对粗碳酸乙烯酯进行精馏提纯，这种传统的精馏设备体积大，热效率低，能源利用率不到10％，随着能源价格的逐步攀升，传统的工业精馏装置在化工生产中面临着极大的挑战。本实用新型针对这种状况提出了一种节能装置，这种节能装置利用热泵系统，采用液相水作为第三种介质，将塔顶的热量转移至水的汽化上，再利用热泵系统中的压缩机提升水蒸气的饱和压力和饱和温度,用于加热塔釜物料。换热后的液相水，经减压阀组降压和气液分离罐分离后，再次回到塔顶换热，构成一闭式循环。该过程可实现塔釜再沸和塔顶冷凝双重目的，极大节约蒸汽和冷却水用量。

技术实现思路

1、本实用新型解决的技术问题在于提供一种负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，本申请提供的负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置可有效的将粗碳酸乙烯酯精馏成电子级碳酸乙烯酯产品，在此精馏过程中，采用液相水作为第三种介质，将塔顶的热量转移至水的汽化上，再利用热泵系统中的压缩机提升水蒸气的饱和压力和饱和温度,用于加热塔釜物料。换热后的液相水，经减压阀组降压和气液分离罐分离后，再次回到塔顶换热，构成一闭式循环。有鉴于此，本申请提供的一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置包括：碳酸乙烯酯精馏塔(c1)、气相出口温度计(t1)、塔顶压力(pg1)、塔釜压力(pg2)、塔顶一级冷凝器(e1)、塔顶二级冷凝器(e2)、回流罐(v1)、回流罐液位(l1)、回流泵(p1)、产品冷却器(e3)、产品气液分离罐(v2)、产品气液分离罐液位(l2)、产品罐(v5)、产品罐液位(l3)、精馏塔再沸器(e4)、精馏塔再沸器壳程压力(pg3)、精馏塔再沸器管程压力(pg4)、蒸汽进口阀门组(1)、凝液阀门组(2)、蒸汽疏水罐(v4)、塔釜出料泵(p2)、热泵系统(k1){包括压缩机(pk1)，减压阀组(3)、气液分离罐(v3)}；

2、其中粗碳酸乙烯酯物料与所述碳酸乙烯酯精馏塔(c1)的进料端相连，碳酸乙烯酯精馏塔(c1)塔釜出料与塔釜出料泵(p2)相连，塔釜出料泵(p2)打出料液一股与精馏塔再沸器(e4)进料口相连，通过精馏塔再沸器后进入碳酸乙烯酯精馏塔(c1)达到物料的循环，一股出料至回收系统。碳酸乙烯酯精馏塔(c1)塔顶气相出料端与塔顶一级冷凝器(e1)进料端相连，与来自供水总管的50-90℃热水进行热交换，产生的水蒸气进入热泵系统的压缩机(pk1)进行压缩，升温升压变成0.5-2.0mpa的饱和蒸汽，一部分0.5-2.0mpa的饱和蒸汽通过蒸汽进口阀门组(1)进入塔釜精馏塔再沸器(e4)和塔釜液换热，换热后产生的凝液通过减压阀组(3)减压后，进入气液分离罐(v3)进行气液分离，液相水重新回到塔顶一级冷凝器(e1)与塔顶气相物料换热，剩余部分蒸汽汇入0.5-2.0mpa的饱和蒸汽总管给其他装置提供热源。塔顶一级冷凝器(e1)液相出料端与回流罐(v1)进料端相连，塔顶一级冷凝器(e1)未冷凝下来的气相出料端与塔顶二级冷凝器(e2)进料端相连，塔顶二级冷凝器(e2)气相出料端与真空系统相连，塔顶二级冷凝器(e2)液相出料端与回流罐(v1)进料端相连，回流罐(v1)出料端通过回流泵(p1)，一股与回收系统相连，一股作为回流液回到碳酸乙烯酯精馏塔(c1)；碳酸乙烯酯精馏塔(c1)侧线进行采样分析，碳酸乙烯酯含量＞99.97％，采出产品通过产品冷却器(e3)与产品气液分离罐(v2)进口相连，产品气液分离罐(v2)出口与产品罐(v5)进口相连。

3、碳酸乙烯酯精馏塔塔顶设有气相出口温度计(t1)，与塔底精馏塔再沸器(e4)的蒸汽进口阀门组(1)设置远程dcs自动联锁控制，由塔底精馏塔再沸器的蒸汽进口阀门组(1)的开度控制碳酸乙烯酯精馏塔(c1)气相出口温度在115-125℃，当碳酸乙烯酯精馏塔(c1)气相出口温度低于115℃时，则可以通过开大蒸汽进口阀门组(1)的开度，使蒸汽的输送量增大，从而提高碳酸乙烯酯精馏塔(c1)气相出口的温度，并且在115-125℃之间，使塔顶气相物料和50-90℃热水充分换热，保证塔釜热量供给，碳酸乙烯酯有效精馏；反之，当碳酸乙烯酯精馏塔(c1)气相出口温度高于125℃时，则可以关小蒸汽进口阀门组的开度，减少蒸汽的输送量，防止温度过高，造成精馏效果降低及副反应增加，产品质量达不到要求。

4、塔釜出料泵(p2)与碳酸乙烯酯精馏塔液位计(l4)设置远程dcs自动联锁控制，塔釜出料泵(p2)频率控制碳酸乙烯酯精馏塔液位计(l4)的液位在50-80％。避免因液位过低损坏塔釜出料泵，同时也防止碳酸乙烯酯精馏塔液位过高导致碳酸乙烯酯精馏塔内的气液分离不彻底，造成热量浪费，影响产品质量，严重时可能会造成淹塔。

5、碳酸乙烯酯精馏塔(c1)采用减压操作，使用真空泵对回流罐(v1)、产品气液分离罐(v2)抽真空，从而使碳酸乙烯酯精馏塔(c1)的整个操作系统为负压。由于碳酸乙烯酯这种物质本身的沸点比较高，而且是热敏性物质，常压下精馏既会浪费大量的热量还会使碳酸乙烯酯分解，使副反应增加，造成产品收率低，故本装置采用负压精馏操作，通过控制碳酸乙烯酯精馏塔(c1)的真空度在-0.080mpa-0.090mpa(表压)，使碳酸乙烯酯能够达到负压精馏，既节省热量又提高产品质量和收率。

6、本实用新型具有以下优点：

7、(1)利用热泵系统，采用液相水作为第三种介质，将塔顶的热量转移至水的汽化上，再利用热泵系统中的压缩机提升水蒸气的饱和压力和饱和温度，产生0.5-2.0mpa的饱和蒸汽,用于加热塔釜物料。换热后的液相水，经减压阀组降压和气液分离罐分离后，再次回到塔顶换热，构成一闭式循环。该过程可实现塔釜再沸和塔顶冷凝双重目的，极大节约蒸汽和冷却水用量；

8、(2)碳酸乙烯酯节能装置采用dcs自动控制，简化了生产操作；

9、(3)利用第三种介质进行热量的传递，未直接加压塔顶物料，而且碳酸乙烯酯精馏塔(c1)采用负压操作，有效的避免了碳酸乙烯酯分解及其他副反应的发生。

技术特征：

1.一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，包括：碳酸乙烯酯精馏塔(c1)、气相出口温度计(t1)、塔顶压力(pg1)、塔釜压力(pg2)、塔顶一级冷凝器(e1)、塔顶二级冷凝器(e2)、回流罐(v1)、回流罐液位(l1)、回流泵(p1)、产品冷却器(e3)、产品气液分离罐(v2)、产品气液分离罐液位(l2)、产品罐(v5)、产品罐液位(l3)、精馏塔再沸器(e4)、精馏塔再沸器壳程压力(pg3)、精馏塔再沸器管程压力(pg4)、蒸汽进口阀门组(1)、凝液阀门组(2)、蒸汽疏水罐(v4)、塔釜出料泵(p2)、热泵系统(k1){包括压缩机(pk1)，减压阀组(3)、气液分离罐(v3)}；其特征是粗碳酸乙烯酯物料与所述碳酸乙烯酯精馏塔(c1)的进料端相连，碳酸乙烯酯精馏塔(c1)塔釜出料与塔釜出料泵(p2)相连，塔釜出料泵(p2)打出料液一股与精馏塔再沸器(e4)进料口相连，通过精馏塔再沸器后进入碳酸乙烯酯精馏塔(c1)达到物料的循环，一股出料至回收系统，碳酸乙烯酯精馏塔(c1)塔顶气相出料端与塔顶一级冷凝器(e1)进料端相连，与来自供水总管的50-90℃热水进行热交换，产生的水蒸气进入热泵系统的压缩机(pk1)进行压缩，升温升压变成0.5-2.0mpa的饱和蒸汽，一部分0.5-2.0mpa的饱和蒸汽通过蒸汽进口阀门组(1)进入塔釜精馏塔再沸器(e4)和塔釜液换热，换热后产生的凝液通过减压阀组(3)减压后，进入气液分离罐(v3)进行气液分离，液相水重新回到塔顶一级冷凝器(e1)与塔顶气相物料换热，剩余部分蒸汽汇入0.5-2.0mpa的饱和蒸汽总管给其他装置提供热源，塔顶一级冷凝器(e1)液相出料端与回流罐(v1)进料端相连，塔顶一级冷凝器(e1)未冷凝下来的气相出料端与塔顶二级冷凝器(e2)进料端相连，塔顶二级冷凝器(e2)气相出料端与真空系统相连，塔顶二级冷凝器(e2)液相出料端与回流罐(v1)进料端相连，回流罐(v1)出料端通过回流泵(p1)，一股与回收系统相连，一股作为回流液回到碳酸乙烯酯精馏塔(c1)；碳酸乙烯酯精馏塔(c1)侧线采出电子级碳酸乙烯酯，采出产品通过产品冷却器(e3)与产品气液分离罐(v2)进口相连，产品气液分离罐(v2)出口与产品罐(v5)进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，其特征在于，利用热泵系统，采用液相水作为第三种介质，将塔顶的热量转移至水的汽化上，再利用热泵系统中的压缩机提升水蒸气的饱和压力和饱和温度至0.5-2mpa,用于加热塔釜物料，换热后产生的液相水，经热泵系统中的减压阀组(3)降压，经过气液分离罐(v3)后液相水再次回到塔顶换热，构成一闭式循环。

3.根据权利要求1所述的一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，其特征在于，碳酸乙烯酯精馏塔塔顶设有气相出口温度计(t1)，与塔底精馏塔再沸器(e4)的蒸汽进口阀门组(1)设置远程dcs自动联锁控制，由塔底精馏塔再沸器的蒸汽进口阀门组(1)的开度控制碳酸乙烯酯精馏塔(c1)气相出口温度计的温度，在蒸汽凝液管线上设有凝液阀门组(2)，保证蒸汽凝水顺利排出后进入热泵系统。

4.根据权利要求1所述的一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，其特征在于，塔釜出料泵(p2)与精馏塔液位计(l4)设置远程dcs自动联锁控制，塔釜出料泵(p2)频率控制碳酸乙烯酯精馏塔液位计(l4)的液位。

5.根据权利要求1所述的一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，其特征在于，碳酸乙烯酯精馏塔(c1)采用负压操作，使用真空泵对回流罐(v1)、产品气液分离罐(v2)抽真空，从而使碳酸乙烯酯精馏塔(c1)的整个操作系统为负压。

技术总结
一种用于负压法精馏碳酸乙烯酯的节能装置，包括：碳酸乙烯酯精馏塔(C1)、气相出口温度计(T1)、塔顶一级冷凝器(E1)、塔顶二级冷凝器(E2)、回流罐(V1)、回流泵(P1)、产品冷却器(E3)、产品气液分离罐(V2)、产品罐(V5)、精馏塔再沸器(E4)、蒸汽进口阀门组(1)、凝液阀门组(2)、塔釜出料泵(P2)、热泵系统(K1)等；本技术一种用于负压法精馏电子级碳酸乙烯酯的节能装置，能够连续、高效的精馏出电子级碳酸乙烯酯，相对于传统工艺，能极大节约蒸汽和冷却水用量。

技术研发人员：屈强好,贾秀娟,赵沄洁
受保护的技术使用者：唐山好誉科技开发有限公司
技术研发日：20230707
技术公布日：2024/4/17