[发明专利]采用热量回收的蒸馏甲醇的方法和成套设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于蒸馏甲醇的方法和成套设备。

背景技术

众所周知，用于合成甲醇的成套设备的产品(通常被定义为粗甲醇)是含有合成反应的副产品(包括乙醇、酮、多元醇)和一些所溶解的气体(主要包括H₂、CO、CO₂、N₂和CH₄)的甲醇水溶液。

将粗甲醇蒸馏以符合市场所需的纯度规格。例如，AA级规格要求甲醇浓度最低为99.85％(重量)，且要求乙醇不超过10ppm(重量)。

已知的蒸馏过程基本上基于一个或多个精馏塔。通常，精馏塔能够在塔顶处分离出轻产品(例如，气体)且在底部或末端处分离出较重的产品(例如，水溶液)。

广泛使用的第一过程和相关成套设备包括两个在大气压或接近大气压下操作的塔。更具体地，所述过程使用预处理塔(称作拔顶塔或预运行塔)和二级蒸馏塔。第一塔的目的基本上为分离出在粗甲醇中所含有的较多的挥发性组分；第一塔接收粗甲醇且在塔顶处分离出轻组分(轻馏分)且在底部处分离出水溶液；第二塔进行实际的蒸馏，获得：在塔顶处精制的甲醇；在底部处大量的水流(“残水”)；侧流(称为杂醇油)，该侧流主要含有水、残留的甲醇(大约占总量的1％)和合成反应的大多数副产品。所述杂醇油具有特定的热值且通常被用作燃料。

各个塔包括相应的塔底再沸器，该再沸器加热塔的底部且维持蒸馏过程。通过低压蒸汽或者通过适当热级的处理气体(当可利用时)，提供热量。此外，各个塔要求塔顶回流，即，蒸馏后的甲醇的一部分被冷凝且重新引入塔顶。出于该目的，各个塔配备有通常是采用水或空气的塔顶冷凝器。

就成套设备而言，具有两个塔的所述配置是简单的，但是其主要具有以下缺点：由于对塔底再沸器供给热量以及由于塔顶冷凝器的冷却水和/或电能的消耗，故消耗大量的能量。此外，这些与生产能力相关的塔具有较大的直径，因此，成套设备成本高。

具体而言，两个塔底再沸器的热耗的大小是每吨精制的甲醇约0.8Gcal。由于生产1吨的粗甲醇必要的能耗是6-8Gcal，故蒸馏的能耗的大小是成套设备的消耗总量的10％。在冷凝器中待处理的热量与在再沸器中所交换的热量是相当的。例如，在仅采用冷却水去除所述热量的理论情况中，循环的流速是有意义的，即，每吨甲醇约80m³，因此对于抽吸等具有高成本。

存在尝试至少部分减少这些缺陷的已知的蒸馏成套设备和方法。

US4210495描述了利用三个精馏塔的方法，即：预处理塔或者拔顶塔和两个蒸馏塔，这两个蒸馏塔分别是在约7巴至8巴的中压下操作的塔和终馏塔或者收尾(bottoming)塔。拔顶塔和终馏塔基本上在大气压或略高的压力(例如，1.5巴)下操作。这样的配置可以在大气压下在终馏塔的塔底再沸器中将中压塔的塔顶蒸汽冷凝，以回收热量。然而，拔顶塔和中间塔必须被加热，因此尽管小于仅具有两个塔的成套设备，但是其单位消耗量仍然是高的。

US4592806描述了利用三个塔的所述方法的改进，其中，第四塔处理来自两个精馏塔的杂醇油的两个侧流。这样的方案可以回收在杂醇油中所含有的甲醇的至少一部分，如上文所述，该杂醇油占粗甲醇总量的1％-1.5％，因此是不可忽略的；然而，这样的改进略微增大了生产率但是基本上没有减小能耗。尤其是，新的塔还包括分别消耗热量和冷却水或电能的塔底再沸器和塔顶冷凝器。

上述配置仍然被广泛使用。从根本上说，现有技术的工艺仍然需要大量能耗：每吨甲醇约0.6GCal至0.8GCal。始终存在减小所述能耗的动机，以及存在减小蒸馏塔的塔顶冷凝器中所消耗的热量的动机。另一问题呈现为与成套设备成本成正比的设备(塔)尺寸。

发明内容

本发明的目的是降低在粗甲醇的蒸馏过程中能量、冷却水和/或电能的消耗，该粗甲醇的蒸馏过程包括用于去除挥发性组分的预处理阶段(称为拔顶阶段)和收尾阶段。

这样的目的采用一种用于精制粗甲醇的流的方法来实现，该方法包括：

-在用于分离挥发性组分的拔顶阶段中，将所述粗甲醇的流预处理，获得轻气体的流和脱气的粗甲醇的溶液，所述预处理在规定的拔顶压力下实施；

-从所述脱气的粗甲醇的溶液中进行甲醇的蒸馏；

-其中，在终馏阶段中和在规定的终馏压力下，甲醇的所述蒸馏包括对脱气的粗甲醇的流中的甲醇的至少一个终馏步骤，所述终馏压力小于所述蒸馏压力，

其特征在于：

-所述收尾压力大于所述拔顶压力，以及：