一種乙二醇精餾的熱泵耦合工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種乙二醇精餾的熱泵耦合工藝，特別涉及一種采用熱泵耦合的乙二 醇精餾工藝，屬于化工分離過(guò)程和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙二醇（EG)是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯纖維、防凍劑、不飽 和聚酯樹脂、潤(rùn)滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑以及炸藥等領(lǐng)域，用途十分廣泛。
[0003] 目前世界上乙二醇的生產(chǎn)方法主要有石油路線和非石油路線兩大類，石油路線工 藝成熟，應(yīng)用較為廣泛，但受原料價(jià)格和來(lái)源的影響，生產(chǎn)成本較高。而基于一碳化工的合 成氣制取乙二醇的路線逐漸體現(xiàn)出原料來(lái)源廣泛低廉、工藝流程短、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性高等多種 優(yōu)勢(shì)，成為研宄的熱點(diǎn)。
[0004] 合成氣制乙二醇可分為直接法和間接法，其中直接法是指CO和H2在催化劑的作 用下反應(yīng)直接生成乙二醇，間接法包括CO氧化偶聯(lián)生成草酸酯，草酸酯加氫制乙二醇和甲 醛羰基化生產(chǎn)乙醇酸，乙醇酸酯化生成乙醇酸酯，乙醇酸酯加氫制乙二醇兩種工藝。目前國(guó) 內(nèi)外對(duì)合成氣制乙二醇的研宄已經(jīng)取得了突破，并已有多套工業(yè)規(guī)模裝置運(yùn)行，然而目前 運(yùn)行的裝置中仍然存在一定的問(wèn)題，如生產(chǎn)負(fù)荷偏低、產(chǎn)品質(zhì)量不能穩(wěn)定滿足聚酯級(jí)要求、 綜合能耗尚等問(wèn)題。
[0005] 合成氣制乙二醇的蒸汽消耗主要用于乙二醇產(chǎn)品的精餾，與傳統(tǒng)的石油路線相 比，合成氣制乙二醇引入了低級(jí)羧酸及其酯類、丙二醇、丁二醇等雜質(zhì)，以上雜質(zhì)的增加給 乙二醇精餾系統(tǒng)增加了很大的難度，特別是乙二醇和1，2-丁二醇的分離，兩者在常壓下的 沸點(diǎn)相差約1°C，分離難度大。專利US4966658A介紹了一種采用共沸精餾對(duì)乙二醇和丁二 醇的分離方法，共沸劑選自能與乙二醇形成共沸物的C8芳烴、酮類和醚類，該方法能有效 地分離乙二醇和丁二醇，但由于其需要采用共沸精餾塔和共沸劑回收塔兩塔工藝，存在不 僅工藝復(fù)雜，而且能耗高的缺點(diǎn)。中國(guó)專利CN102372598A公開(kāi)了一種用非功能性樹脂或 分子篩為吸附劑，通過(guò)吸附分離乙二醇和丁二醇的方法，但該方法對(duì)雜質(zhì)種類和含量有嚴(yán) 格要求，適用范圍有限，且未提供吸附劑再生方法。中國(guó)專利CN103553877A介紹了電石爐 氣制乙二醇中乙二醇精餾的方法，對(duì)乙二醇關(guān)鍵提純?cè)O(shè)備產(chǎn)品塔采用分塔盤進(jìn)料和側(cè)采技 術(shù)，脫醇塔和脫水塔合理補(bǔ)精乙二醇以提純乙二醇的質(zhì)量，但該方法精餾工藝的綜合能耗 較高。因此，優(yōu)化乙二醇精餾工藝，降低精餾能耗從而節(jié)約乙二醇的生產(chǎn)成本提高合成氣制 乙二醇技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
[0006] 乙二醇在較高的溫度下易發(fā)生脫水縮合反應(yīng)生產(chǎn)二乙二醇與三乙二醇，在精餾操 作中通?？刂茰囟鹊陀?80°C，且乙二醇產(chǎn)品純度要求高（99. 9%以上），因此乙二醇精餾 常采用多塔多次減壓精餾來(lái)完成。由于乙二醇精餾工藝中脫丁醇塔和乙二醇精制塔分離 難度大、能耗高，占整個(gè)乙二醇精餾工藝的70%以上，但其塔頂塔釜溫度相差較小（20°C以 內(nèi)），特別適合采用熱泵精餾，考慮兩塔為減壓操作，塔頂氣體不適合直接壓縮，所以采用間 接式熱泵精餾，利用塔頂氣體的冷凝潛熱產(chǎn)生低壓蒸汽，低壓蒸汽經(jīng)熱泵升壓提溫后作為 熱源再向系統(tǒng)供熱，從而節(jié)省了蒸汽和循環(huán)水的消耗，降低乙二醇精餾工藝的綜合能耗，設(shè) 計(jì)和控制簡(jiǎn)單，操作方便，應(yīng)用性強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種乙二醇精餾的熱泵耦合工藝，具體技 術(shù)方案如下：
[0008] -種乙二醇精餾的熱泵耦合工藝，用于草酸酯或乙醇酸酯加氫制備乙二醇產(chǎn)品精 餾過(guò)程中脫除粗乙二醇中少量的丁二醇、丙二醇和重組分，其特征在于，粗乙二醇加入脫丁 醇塔，塔頂蒸出的含丁二醇、丙二醇及其他輕組分的混合氣體經(jīng)脫丁醇塔塔頂設(shè)置的余熱 回收冷凝器冷凝，凝液部分回流，部分作為輕組分采出，冷凝器另一側(cè)的水汽化產(chǎn)生低壓蒸 汽，乙二醇及重組分從塔釜排出后進(jìn)入乙二醇精制塔，塔頂蒸出的乙二醇?xì)怏w經(jīng)乙二醇精 制塔塔頂設(shè)置的余熱回收冷凝器冷凝，凝液部分回流，部分作為乙二醇產(chǎn)品采出，冷凝器的 另一側(cè)也產(chǎn)生低壓蒸汽，重組分從塔釜排出，將兩塔余熱回收冷凝器產(chǎn)生的低壓蒸汽合并 后引入熱泵，升溫升壓后作為熱源供塔釜再沸器或其他蒸汽用戶使用。
[0009] 所述的丁二醇包括但不限于1，2- 丁二醇、1，3- 丁二醇和1，4- 丁二醇，尤其是 1，2-丁二醇。
[0010] 所述的丁二醇含量為0? 1 %~4.0%，優(yōu)選為0.3%~2.0%。
[0011] 所述的重組分包括但不限于二乙二醇、三乙二醇，尤其是二乙二醇。
[0012] 所述的脫丁醇塔的操作壓力為5~30kPa，塔頂操作溫度為116~158°C。
[0013] 所述的脫丁醇塔的摩爾回流比為50~200,優(yōu)選為80~150。
[0014] 所述的乙二醇精制塔的操作壓力為5~30kPa，塔頂操作溫度為117~160°C。
[0015] 所述的乙二醇精制塔的摩爾回流比為1. 0~2. 0,優(yōu)選為1. 2~1. 6。
[0016] 所述的脫丁醇塔塔頂余熱回收冷凝器和乙二醇精制塔塔頂余熱回收冷凝器所產(chǎn) 的低壓蒸汽的飽和溫度為110~140 °C。
[0017] 所述的熱泵壓比為2~5,壓縮后蒸汽的飽和溫度為150~200°C。
[0018] 所述的經(jīng)熱泵壓縮后的蒸汽可供脫丁醇塔和乙二醇精制塔再沸器使用或供給其 他蒸汽用戶使用。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的工藝具有以下優(yōu)勢(shì)：
[0020] 1)本發(fā)明與常規(guī)流程相比增加了一套間接式熱泵，通過(guò)控制塔頂冷凝器殼程壓 力，使殼程的水在低壓下汽化將塔頂氣體冷凝潛熱移走，所產(chǎn)的低壓蒸汽經(jīng)熱泵升壓后飽 和溫度提高，再循環(huán)回系統(tǒng)作為熱源使用。塔頂?shù)蜏責(zé)岬纳?jí)利用，節(jié)省了蒸汽和循環(huán)水的 消耗，提高了分離過(guò)程的用能效率，適用于新建裝置或現(xiàn)有常規(guī)乙二醇精餾分離裝置的節(jié) 能改造。
[0021] 2)本發(fā)明采用精餾的方式精制乙二醇，無(wú)需引入新的物質(zhì)，對(duì)雜質(zhì)脫除率高，產(chǎn)品 質(zhì)量好，乙二醇回收率高達(dá)92%以上。
[0022] 3)本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益顯著，與常規(guī)精餾相比，采用熱泵精餾后脫丁醇塔和乙二醇 精制塔兩塔綜合能耗下降62%以上；按年產(chǎn)20萬(wàn)噸乙二醇生產(chǎn)裝置計(jì)，整個(gè)裝置設(shè)備投資 增加4. 24%，而每年可節(jié)省操作費(fèi)用4810萬(wàn)元，熱泵流程改造的簡(jiǎn)單投資回收期通常不到 七個(gè)月。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中1為脫丁醇塔、2為脫丁醇塔塔頂余熱回收冷凝器、3為脫丁醇塔回流罐、4為 脫丁醇塔再沸器、5為乙二醇精制塔、6為乙二醇精制塔塔頂余熱回收冷凝器、7為乙二醇精 制塔回流罐、8為乙二醇精制塔再