[发明专利]一种使用分隔壁精馏塔结合热泵精制甲醇的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种用分隔壁精馏塔结合热泵精制甲醇的方法及装置。

背景技术

甲醇是一种重要的有机化工原料、工业溶剂和新型能源燃料，在化工、轻工和清洁能源领域具有广泛的应用。在化学工业领域，存在两类对含有杂质的粗甲醇进行精馏精制以获得高纯度的精甲醇的需求：其一是在合成甲醇工业化生产工程中，从合成气制得的粗甲醇含有多种轻组分杂质和重组分杂质，除去这些杂质的精制工序是决定甲醇产品质量的重要工序；其二是在以甲醇作为溶剂的化学合成和分离过程中，使用过的甲醇也含有多种轻组分杂质和重组分杂质，必须通过精馏精制除去杂质获得精甲醇以循环利用。在上述两类应用中，精制工序的能耗都是影响整个生产过程的能耗指标和生产成本的关键因素之一。因此，在保证精甲醇产品质量的条件下，甲醇精制工序的节能降耗具有十分重要的意义。

目前广泛使用的甲醇精制技术为双塔精馏工艺和三塔双效精馏工艺。传统的双塔精馏工艺主要包括预精馏塔和精馏塔。粗甲醇先通过预精馏塔去除轻组分，再由塔釜泵送至精馏塔，除去大部分的水等重组分。为了保证高级醇酮从甲醇中彻底脱除，在精馏塔的中下部设有侧线采出杂醇油，并在塔底排出废水。三塔双效精馏工艺由预精馏塔、加压塔和常压塔组成。预精馏塔塔顶脱除粗甲醇中的轻组分，塔底出料经过加压塔和常压塔精馏后，在加压塔塔顶和常压塔塔顶出料分别获得精甲醇，常压塔提馏段侧线采出杂醇油，塔底排出废水。加压塔的塔顶蒸汽冷凝液作为常压塔再沸器的加热源，形成双效精馏，实现热量集成，以达到节能目的。与两塔精馏工艺相比，三塔双效精馏工艺能减少能耗30％左右，节能效果显著。

分隔壁精馏塔(Dividing Wall Column，简称DWC)是在精馏塔中设置一垂直壁，也可将垂直壁延伸至塔顶或塔底，DWC塔被分隔壁分开的两部分可以有共同的精馏段或提馏段，或同时有共同的精馏段和提馏段。DWC塔是热力学上较理想的系统结构，在分离3组分混合物时，用相同的理论板数，完成同样的分离任务，采用DWC塔比传统的两塔流程需更少的再沸热量和冷凝量。对于某些给定的物料，分隔壁精馏塔和常规精馏塔相比需更小的回流比，故操作容量增大，节能最高可达到60％以上，可能节省设备投资30％。专利201110074332.0公开了一种使用分隔壁精馏塔精制甲醇的方法及装置，将粗甲醇作为原料从进料口通入到一共用提馏段的分隔壁精馏塔中，进行精馏处理，在与进料口同侧的A侧塔顶收集轻组分杂质，在分隔壁另一侧的B侧塔顶收集第I批甲醇产品，在该侧塔中侧线收集经初级分离的甲醇料液，在塔底收集含不挥发杂质的重组分；将上述步骤中得到经初级分离的甲醇料液通入到加压精馏塔进行加压精馏，在塔底收集可挥发性重组分，在塔顶收集第II批甲醇产品。该方法与三塔双效精馏工艺相比可减少能耗20％以上，且占地面积小，对设备耐腐蚀要求低。

热泵精馏是一种非常有效的节能手段，通过补偿或消耗机械功，把精馏塔塔顶低温处的热量传递到塔釜高温处，将塔顶低温蒸汽用作塔底再沸器的热源，从而达到节能的目的。有文献(叶鑫等，甲醇热泵精馏新工艺.化工进展.2010年第29卷增刊:74～77)提出了一种甲醇热泵精馏新工艺，采用分割式热泵精馏流程，取得了良好的节能效果。分割式热泵精馏流程的主精馏塔分为上下两塔：上塔类似于常规热泵精馏，塔顶采出的甲醇蒸汽经压缩塔高压力和冷凝温度后为上塔再沸器和粗甲醇预热器供热；下塔类似于常规精馏的提馏段，进料来自上塔的釜液，蒸汽出料则进入上塔塔底。该方法综合能耗比三塔双效精馏工艺降低了50％以上，但还未见有成功的工业应用实例。

发明内容

本发明的目的之一是为解决现有甲醇精制工艺能耗大，装置占地面积大，产品质量低的问题，提供一种使用分隔壁精馏塔结合热泵精制甲醇的方法和装置。

本发明提供一种使用分隔壁精馏塔结合热泵精制甲醇的方法，包括以下步骤：

将粗甲醇预热后通入一共用提馏段的分隔壁精馏塔中，进行精馏处理；进料侧塔顶得到轻组分杂质，冷凝后采出；塔底得到含不挥发杂质的重组分杂质；非进料侧塔顶得到精甲醇蒸汽，所述精甲醇蒸汽经压缩机加压提高能量品位后用作分隔壁精馏塔再沸器的热源，换热冷凝后得到精甲醇。

进一步的，所述粗甲醇为质量分数为20％～90％的甲醇，所述粗甲醇中还包括水、盐碱、醇类、酯类、醛类、醚类、烷烃类等组分中的两种或多种，所述精甲醇的挥发度介于轻组分杂质和重组分杂质之间。

进一步的，所述分隔壁精馏塔为常压操作，所述分隔壁精馏塔进料侧的塔顶回流比为0.1～25，所述分隔壁精馏塔非进料侧的塔顶回流比为0.5～10。