專利名稱：：一種甲醇熱泵精餾工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化工產(chǎn)品純化
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種甲醇熱泵精餾工藝。
背景技術(shù)：
：甲醇是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，甲醇精餾的任務(wù)是脫除粗甲醇中的二甲醚等輕組分及水、乙醇等雜質(zhì)，生產(chǎn)符合產(chǎn)品要求的精甲醇。在合成甲醇工業(yè)化生產(chǎn)過程中，粗甲醇的精制不僅是保證甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的重要操作單元，而且精制過程的能耗也是影響甲醇生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素之一，所以甲醇精餾過程的節(jié)能降耗問題越來越受到人們的重視。圖1是一種目前廣泛采用的三塔甲醇精餾(順流雙效精餾)工藝，即粗甲醇順序通過預塔、加壓塔、常壓塔進行精餾分離。由預塔脫除粗甲醇中的輕組分，預后粗甲醇經(jīng)過加壓塔和常壓塔精餾后，在加壓塔塔頂出料和常壓塔塔頂出料分別獲得甲醇產(chǎn)品，利用加壓塔塔頂甲醇蒸汽的冷凝潛熱作為常壓塔再沸熱源，雜醇從常壓塔側(cè)線采出，廢水從常壓塔塔底排出。這種方法雖然技術(shù)成熟，但是生產(chǎn)能耗較高，并且隨著裝置規(guī)模日益增大，能耗總量也顯著增加。甲醇精餾節(jié)能的相關(guān)專利有CN101503337A(2009)，CN101492346A(2009)，CN101357879A(2008)，CN101012150A(2007)，CN101130484A(2007)，CN100378051C(2006)，CN1328232(2006)，CN1817835A(2006)，CN1317248C(2005)等。這些專利公開的甲醇精餾工藝都是多效即雙效或雙效以上精餾流程，其節(jié)能基本原理是精餾系統(tǒng)由若干操作壓力不同的精餾塔構(gòu)成，操作壓力高的塔頂甲醇蒸汽作為操作壓力低的塔再沸器熱源，也就是說，除操作壓力最低的塔之外，其余各塔塔頂甲醇蒸汽的冷凝潛熱均被精餾系統(tǒng)自身回收利用，從而使精餾過程的能耗降低。通過研究分析，發(fā)現(xiàn)上述甲醇多效精餾工藝存在以下不足A.能耗高。多效精餾工藝通過設(shè)置若干操作壓力不同的精餾塔，梯級利用各塔塔頂?shù)募状颊羝?，雖然綜合能耗比單效精餾低，但是，操作壓力最低的精餾塔塔頂甲醇蒸汽還是需要用大量冷公用工程來冷卻，與此同時必須消耗大量的熱公用工程來加熱操作壓力最高的精餾塔塔釜液體，造成了冷、熱公用工程的雙重消耗。隨著甲醇裝置規(guī)模的不斷擴大，即使采用多效精餾工藝，其能耗總量也是非常巨大的。熱泵精餾工藝直接壓縮精餾塔頂精甲醇氣體，提高塔頂精甲醇氣體的壓力和冷凝溫度，作為精餾塔塔釜再沸器或中間再沸器的熱源，充分利用了精甲醇氣體的冷凝潛熱，從而減少了塔釜熱公用工程和塔頂冷公用工程消耗。B.溫度差損失大。多效精餾是采用預塔和多個操作壓力不同的精餾塔進行甲醇精制，各塔塔釜的操作溫度隨著操作壓力的升高而升高，預塔和高壓精餾塔的操作溫差大，需要多個等級的新鮮蒸汽(如0.3MPa，1.OMPa)。熱泵精餾只需少量消耗一種較低級別的新鮮蒸汽(如0.3MPa)，同時節(jié)省大量高等級新鮮蒸汽(如1.OMPa)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種低能耗的甲醇熱泵精餾工藝。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)—種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟粗甲醇(16)經(jīng)過粗甲醇預熱器(12)后進入預塔(1)進行初步精餾加工，脫除輕組分的粗甲醇(18)進入常壓塔A段(4)進行精餾，常壓塔A段(4)塔頂精甲醇氣體(24)經(jīng)過甲醇氣體壓縮機(15)增壓升溫，壓縮后精甲醇氣體(25)作為常壓塔A段(4)的再沸器(11)的熱源，再沸器(11)排出精甲醇(26)先后經(jīng)過粗甲醇預熱器(12)和精甲醇水冷器(13)進行冷卻，冷卻后精甲醇分為兩部分，一部分作為精甲醇產(chǎn)品(28)，另一部分作為常壓塔A段(4)的回流液(27)，常壓塔A段(4)的塔釜排出甲醇液體(29)進入常壓塔B段(5)頂部進行精餾，常壓塔B段(5)的塔頂氣體(30)進入常壓塔A段(4)底部，常壓塔B段(5)的側(cè)線采出雜醇(21)，常壓塔B段(5)的塔釜排出廢水(22)。所述的常壓塔A段(4)及常壓塔B段(5)的操作壓力為100180KPa，操作溫度為337390K，回流比為1.83.0。所述的常壓塔A段(4)的塔頂精甲醇氣體(24)操作壓力為100160KPa，操作溫度為337350K。所述的甲醇氣體壓縮機(15)操作壓縮比為1.53.5。所述的壓縮后精甲醇氣體(25)操作壓力為150560KPa，操作溫度為337433K。所述的常壓塔A段(4)的塔釜排出甲醇液體(29)中甲醇的質(zhì)量百分比濃度為55.099.9%(wt%)，操作壓力為100180KPa，操作溫度為337363K。所述的常壓塔A段(4)的塔釜排出甲醇液體(29)中甲醇的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選70.090.0%(wt%)。所述的常壓塔B段(5)的塔頂氣體(30)中甲醇的質(zhì)量百分比濃度為55.099.9%(wt%)，操作壓力為100180KPa，操作溫度為337363K。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用熱泵技術(shù)進行精餾，節(jié)能效果顯著。熱泵精餾是通過壓縮精餾塔頂甲醇氣體，直接作為精餾塔塔釜再沸器或中間再沸器的熱源，降低了塔釜熱公用工程和塔頂冷公用工程消耗；多效精餾是采用預塔和多個操作壓力不同的精餾塔進行甲醇精制，預塔和高壓精餾塔的操作溫度差別較大，需要多個等級的新鮮蒸汽(如0.3MPa，1.OMPa)。熱泵精餾只需少量消耗一種較低級別的新鮮蒸汽(如0.3MPa)，同時節(jié)省大量高等級新鮮蒸汽(如1.OMPa)。圖1為現(xiàn)有甲醇三塔精餾(順流雙效精餾)工藝的流程示意圖2為本發(fā)明的流程示意圖。圖中1為預塔、2為加壓塔、3為常壓塔、4為常壓塔A段、5為常壓塔B段、6為預塔再沸器、7為預塔冷凝器、8為加壓塔再沸器、9為常壓塔再沸器、10為常壓塔冷凝器、11為常壓塔A段再沸器、12為粗甲醇預熱器、13為精甲醇水冷器、14為常壓塔B段再沸器、15為甲醇氣體壓縮機、16為粗甲醇、17為輕組分雜質(zhì)、18為脫除輕組分的粗甲醇、19為精甲醇產(chǎn)品、20為精甲醇產(chǎn)品、21為雜醇、22為廢水、23為脫除輕組分的粗甲醇、24為精甲醇氣體、25為壓縮后的精甲醇氣體、26為精甲醇、27為常壓塔A段回流液、28為精甲醇產(chǎn)品、29為甲醇液體、30為塔頂氣體。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1如圖2所示，一種甲醇熱泵精餾工藝本發(fā)明以45萬噸甲醇/年精餾裝置的流程模擬計算結(jié)果為例進行敘述。計算基礎(chǔ)參數(shù)說明精甲醇產(chǎn)品要求滿足美國聯(lián)邦工業(yè)甲醇標準"AA"級指標(主要雜質(zhì)質(zhì)量含量指標乙醇《10卯m，水分《0.1%)年操作時間8000小時；粗甲醇處理量為59.21噸/小時，粗甲醇組成見表1;表1粗甲醇組成(質(zhì)量百分比)組分Wt%甲醇95.00二甲醚等輕組分1.00乙醇0.09雜醇0.19水3.72預塔1操作壓力210KPa，塔頂溫度355K，塔釜溫度359K，甲醇氣化率0.8;常壓塔A段4操作壓力1lOKPa，塔頂溫度340K，塔釜溫度346K;常壓塔B段5操作壓力120KPa，塔頂溫度346K，塔釜溫度378K。工藝流程說明粗甲醇16(313K，400KPa)經(jīng)過粗甲醇預熱器12預熱至345K，然后進入預塔1進行初步精餾加工，輕組分雜質(zhì)17經(jīng)過預塔冷凝器7冷卻至313K后排出，脫除輕組分的粗甲醇18(359K)進入常壓塔A段4進行精餾，常壓塔A段塔頂精甲醇氣體24(340K，110KPa)經(jīng)過甲醇氣體壓縮機15增壓升溫，操作壓縮比為1.8，壓縮后精甲醇氣體25(377K，198KPa)作為常壓塔A段再沸器ll的熱源，再沸器排出精甲醇26(356K)先后經(jīng)過粗甲醇預熱器12和精甲醇水冷器13冷卻至313K，冷卻后精甲醇分為兩部分，一部分作為精甲醇產(chǎn)品28(55744kg/h，313K)，另一部分作為常壓塔A段回流液27(139360kg/h，313K)，回流比為2.5，常壓塔A段塔釜排出甲醇液體29(346K，甲醇濃度80wt^)進入常壓塔B段5頂部進行精餾，常壓塔B段塔頂氣體30(346K，117KPa)進入常壓塔A段4底部，常壓塔B段側(cè)線采出雜醇21(855kg/h，352K，118KPa)，常壓塔B段塔釜排出廢水22(1952kg/h，378K，120KPa)。5為了比較三塔精餾和本發(fā)明熱泵精餾流程的設(shè)計能耗，兩種流程計算采用的粗甲醇指標和總量以及精甲醇產(chǎn)品指標和總量完全相同，其中壓縮機的效率以75%計，并且按照SH/T3110-2001《石油化工設(shè)計能量消耗計算方法》對電力及耗能工質(zhì)進行了能量折算，折算值見表2，兩種工藝流程的設(shè)計能耗比較見表3。三塔精餾流程計算參數(shù)如下預塔1操作壓力210KPa，塔頂溫度355K，塔釜溫度359K，甲醇氣化率0.8;常壓塔2操作壓力110KPa，塔頂溫度340K，塔釜溫度378K，回流比2.5;加壓塔3操作壓力800KPa，塔頂溫度401K，塔釜溫度404K，回流比3.0。表2電力及耗能工質(zhì)能量折算值<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3兩種流程設(shè)計能耗比較(單位時間小時)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表3數(shù)據(jù)所示，熱泵精餾通過壓縮精餾塔頂甲醇氣體，提高塔頂甲醇氣體的壓力和冷凝溫度，直接作為精餾塔的再沸熱源，充分利用了精甲醇氣體的冷凝潛熱，與三塔精餾相比綜合能耗降低52.05%。雖然熱泵精餾比三塔精餾多消耗O.3MPa蒸汽7.33t，但是節(jié)約了1.OMPa蒸汽69.45t，即熱泵精餾至少節(jié)約蒸汽69.45-7.33=62.12t;而且熱泵精餾的循環(huán)水消耗比三塔精餾節(jié)省2715t。按每噸循環(huán)水運行成本0.2元，每噸1.OMPa蒸汽價值100元，電力價格為0.5元/KWh，年操作時間為8000小時進行計算，扣除壓縮機運行電費，每年可以節(jié)省操作費用3844萬元。圖1是一種目前廣泛采用的三塔甲醇精餾(順流雙效精餾)工藝，即粗甲醇16順序通過預塔1、加壓塔2、常壓塔3進行精餾分離。由預塔1脫除粗甲醇中的輕組分17，預后粗甲醇18經(jīng)過加壓塔2和常壓塔3精餾后，在加壓塔2塔頂出料和常壓塔3塔頂出料分別獲得精甲醇產(chǎn)品19、20，利用加壓塔2的塔頂甲醇蒸汽的冷凝潛熱作為常壓塔2的再沸熱源，雜醇21從常壓塔3側(cè)線采出，廢水22從常壓塔3的塔底排出。這種方法雖然技術(shù)成熟，但是生產(chǎn)能耗較高，并且隨著裝置規(guī)模日益增大，能耗總量也顯著增加。實施例2—種甲醇熱泵精餾工藝，該工藝包括以下步驟粗甲醇經(jīng)過粗甲醇預熱器后進入預塔進行初步精餾加工，脫除輕組分的粗甲醇進入常壓塔A段進行精餾，該段的操作壓力為100KPa，操作溫度為337K，回流比為1.8，塔頂精甲醇氣體操作壓力為lOOKPa，操作溫度為337K，常壓塔A段塔頂精甲醇氣體經(jīng)過甲醇氣體壓縮機增壓升溫，壓縮后精甲醇氣體作為常壓塔A段的再沸器的熱源，甲醇氣體壓縮機的操作壓縮比為1.5，壓縮后精甲醇氣體的操作壓力為150KPa，操作溫度為337K，再沸器排出精甲醇先后經(jīng)過粗甲醇預熱器和精甲醇水冷器進行冷卻，冷后精甲醇分為兩部分，一部分作為精甲醇產(chǎn)品，甲醇的質(zhì)量百分比濃度為55.0%(wt%)，操作壓力為lOOKPa，操作溫度為337K，另一部分作為常壓塔A段的回流液，常壓塔A段的塔釜排出甲醇液體進入常壓塔B段頂部進行精餾，常壓塔B段的塔頂氣體進入常壓塔A段底部，常壓塔B段的側(cè)線采出雜醇，常壓塔B段的塔釜排出廢水，塔頂?shù)玫降募状嫉馁|(zhì)量百分比濃度為55.0X(wt^)，操作壓力為lOOKPa，操作溫度為337K。實施例3—種甲醇熱泵精餾工藝，該工藝包括以下步驟粗甲醇經(jīng)過粗甲醇預熱器后進入預塔進行初步精餾加工，脫除輕組分的粗甲醇進入常壓塔A段進行精餾，該段的操作壓力為180KPa，操作溫度為390K，回流比為3.0，塔頂精甲醇氣體操作壓力為160KPa，操作溫度為350K，常壓塔A段塔頂精甲醇氣體經(jīng)過甲醇氣體壓縮機增壓升溫，壓縮后精甲醇氣體作為常壓塔A段的再沸器的熱源，甲醇氣體壓縮機的操作壓縮比為3.5，壓縮后精甲醇氣體的操作壓力為560KPa，操作溫度為433K，再沸器排出精甲醇先后經(jīng)過粗甲醇預熱器和精甲醇水冷器進行冷卻，冷卻后精甲醇分為兩部分，一部分作為精甲醇產(chǎn)品，甲醇的質(zhì)量百分比濃度為99.9%(wt%)，操作壓力為180KPa，操作溫度為363K，另一部分作為常壓塔A段的回流液，常壓塔A段的塔釜排出甲醇液體進入常壓塔B段頂部進行精餾，常壓塔B段的塔頂氣體進入常壓塔A段底部，常壓塔B段的側(cè)線采出雜醇，常壓塔B段的塔釜排出廢水，塔頂?shù)玫降募状嫉馁|(zhì)量百分比濃度為99.9X(wt^)，操作壓力為180KPa，操作溫度為363K。本發(fā)明提供了一種甲醇熱泵精餾工藝，具有極其顯著的經(jīng)濟效益。結(jié)合實施例加以具體說明，相關(guān)領(lǐng)域的人員完全可以根據(jù)本發(fā)明提供的方法進行適當改動或變更與組合，來實現(xiàn)該技術(shù)。需要特別說明的是，所有這些通過對本發(fā)明提供的工藝流程進行相類似的改動或變更與重新組合，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，都被視為在本發(fā)明的精神、范圍和內(nèi)容中。權(quán)利要求一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟粗甲醇(16)經(jīng)過粗甲醇預熱器(12)后進入預塔(1)進行初步精餾加工，脫除輕組分的粗甲醇(18)進入常壓塔A段(4)進行精餾，常壓塔A段(4)塔頂精甲醇氣體(24)經(jīng)過甲醇氣體壓縮機(15)增壓升溫，壓縮后精甲醇氣體(25)作為常壓塔A段(4)的再沸器(11)的熱源，再沸器(11)排出精甲醇(26)先后經(jīng)過粗甲醇預熱器(12)和精甲醇水冷器(13)進行冷卻，冷卻后精甲醇分為兩部分，一部分作為精甲醇產(chǎn)品(28)，另一部分作為常壓塔A段(4)的回流液(27)，常壓塔A段(4)的塔釜排出甲醇液體(29)進入常壓塔B段(5)頂部進行精餾，常壓塔B段(5)的塔頂氣體(30)進入常壓塔A段(4)底部，常壓塔B段(5)的側(cè)線采出雜醇(21)，常壓塔B段(5)的塔釜排出廢水(22)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的常壓塔A段(4)及常壓塔B段(5)的操作壓力為100180KPa，操作溫度為337390K，回流比為1.83.0。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的常壓塔A段(4)的塔頂精甲醇氣體(24)操作壓力為100160KPa，操作溫度為337350K。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的甲醇氣體壓縮機(15)的操作壓縮比為1.53.5。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的壓縮后精甲醇氣體(25)的操作壓力為150560KPa，操作溫度為337433K。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的常壓塔A段(4)的塔釜排出甲醇液體(29)中甲醇的質(zhì)量百分比濃度為55.099.9%(wt%)，操作壓力為100180KPa，操作溫度為337363K。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的常壓塔A段(4)的塔釜排出甲醇液體(29)中甲醇的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選70.090.0%(wt%)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇熱泵精餾工藝，其特征在于，所述的常壓塔B段(5)的塔頂氣體(30)中甲醇的質(zhì)量百分比濃度為55.099.9%(wt^)，操作壓力為100180KPa，操作溫度為337363K。全文摘要本發(fā)明涉及一種甲醇熱泵精餾工藝，粗甲醇原料預熱后進入預塔初步精餾，輕組分雜質(zhì)從預塔塔頂排出，脫除輕組分的粗甲醇進入常壓塔A段進行精餾，塔頂精甲醇氣體經(jīng)壓縮機增壓升溫，壓縮后精甲醇氣體作為塔釜的再沸熱源，再沸器排出精甲醇先后經(jīng)過粗甲醇預熱器和精甲醇水冷器進行冷卻，冷卻后精甲醇分為兩部分，一部分為精甲醇產(chǎn)品，一部分為常壓塔A段回流液，常壓塔A段塔釜排出液體進入常壓塔B段頂部精餾，常壓塔B段塔頂氣體進入常壓塔A段底部，常壓塔B段側(cè)線采出雜醇，塔釜排出廢水。本發(fā)明采用分割式熱泵精餾工藝，將壓縮后精甲醇氣體作為常壓塔A段塔釜再沸器的熱源，綜合能耗比現(xiàn)有三塔精餾技術(shù)降低約52％，具有顯著的經(jīng)濟效益。文檔編號C07C31/04GK101786940SQ20101011789公開日2010年7月28日申請日期2010年3月5日優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日發(fā)明者丁干紅,葉鑫,呂建寧,唐衛(wèi)兵,張金勇,徐國輝,李圍潮,李子鵬,李延生,楊春勝申請人:惠生工程(中國)有限公司;惠生(南京)化工有限公司