專利名稱：分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精餾裝置。特別是涉及一種分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置。
背景技術(shù)：
甲苯、乙醇都是重要的有機(jī)溶劑，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、染料等領(lǐng)域，特別是在醫(yī)藥行業(yè)廣泛使用。然而由于乙醇-甲苯體系是共沸物體系，普通的精餾方法無(wú)法有效分離該體系。而萃取精餾、共沸精餾、加鹽萃取精餾等又存在夾帶劑選擇難、回收提純難，能耗大等問(wèn)題，因此變壓精餾成為分離該共沸體系的理想方法。變壓精餾是利用改變壓力從而引起共沸物共沸組成發(fā)生變化(甚至?xí)霈F(xiàn)共沸點(diǎn)消失)，最終實(shí)現(xiàn)精餾分離的目的。不同共沸物系的共沸點(diǎn)對(duì)壓力變化的敏感程度有所不同。在某一適當(dāng)壓力范圍內(nèi)，共沸組成變化高于5%的物系，即可考慮采用變壓精餾的方法來(lái)分離。熱集成技術(shù)近年來(lái)也受到廣泛的關(guān)注和研究，它是一種熱力學(xué)上效率較高的流程結(jié)構(gòu)。流程主要特點(diǎn)是讓高壓塔塔頂物流直接作為低壓塔再沸器的熱源，塔頂物流放熱后溫度降低，這樣將高壓塔的冷凝器與低壓塔的再沸器整合為一個(gè)設(shè)備，既節(jié)約了成本，又降低了能耗。在變壓精餾過(guò)程中，壓力的改變會(huì)使變壓精餾的雙塔間具有較大的溫差，合理利用這一溫差即可實(shí)現(xiàn)熱集成，使高壓塔塔頂氣相物料的汽化潛熱在低壓塔的再沸器中得到合理利用，從而有效的降低能耗。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能夠使乙醇和甲苯有效分離的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，包括:高壓精餾塔和低壓精餾塔，所述的高壓精餾塔的進(jìn)料口連接原料，所述高壓精餾塔頂端的高壓蒸汽出口通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔再沸器后分兩路，一路通過(guò)管路連接高壓精餾塔的液相回流口，另一路通過(guò)管路連接低壓精餾塔的低壓進(jìn)料口，所述的低壓精餾塔頂端的低壓蒸汽出口通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔冷凝器后分兩路，一路通過(guò)管路連接低壓精餾塔的液相回流口，另一路通過(guò)管路連接加壓泵，所述加壓泵的輸出端通過(guò)管路連接高壓精餾塔的循環(huán)進(jìn)料口，所述的高壓精餾塔的高壓出料口通過(guò)管路分別連接高壓產(chǎn)品輸出端和高壓精餾塔再沸器的入口，所述的高壓精餾塔再沸器的出口通過(guò)管路連接高壓精餾塔的蒸汽入口，所述的低壓精餾塔的低壓出料口通過(guò)管路分別連接低壓產(chǎn)品輸出端和低壓精餾塔再沸器的入口，所述的低壓精餾塔再沸器的出口通過(guò)管路連接低壓精餾塔的蒸汽入口。所述的高壓精餾塔采用加壓精餾塔。所述的高壓精餾塔和低壓精餾塔選用板式塔或填料塔。所述的低壓精餾塔再沸器、低壓精餾塔冷凝器和高壓精餾塔再沸器為管殼式換熱器。本實(shí)用新型的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，通過(guò)采用變壓熱耦合精餾原理，讓高壓塔的塔頂蒸汽通過(guò)管路連接低壓塔再沸器為其供熱，實(shí)現(xiàn)熱集成，充分合理地利用了高壓塔塔頂蒸汽能量，降低能耗，節(jié)約能源，使整個(gè)裝置的能耗較現(xiàn)有的工藝降低30%-50%，本實(shí)用新型設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，有較強(qiáng)的實(shí)用性。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1:高壓精餾塔2:低壓精餾塔3:進(jìn)料口4:高壓蒸汽出口5:低壓精餾塔再沸器6:液相回流口7:低壓進(jìn)料口8:低壓蒸汽出口9:低壓精餾塔冷凝器10:液相回流口11:循環(huán)進(jìn)料口12:加壓泵13:高壓精餾塔再沸器14:蒸汽入口15:高壓產(chǎn)品輸出端16:低壓出料口17:低壓產(chǎn)品輸 出端18:蒸汽入口19:高壓出料口
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置做出詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示、本實(shí)用新型的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，包括:高壓精餾塔I和低壓精餾塔2，所述的高壓精餾塔I采用加壓精餾塔。高壓及低壓精餾塔可選用板式塔或填料塔，優(yōu)選填料塔。所述的高壓精餾塔I的進(jìn)料口 3連接原料，所述高壓精餾塔I頂端的高壓蒸汽出口 4通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔再沸器5后分兩路，一路通過(guò)管路連接高壓精餾塔I的液相回流口 6，另一路通過(guò)管路連接低壓精餾塔2的低壓進(jìn)料口 7。高壓精餾塔I頂端的高壓蒸汽出口 4通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔再沸器5與低壓精餾塔塔釜物料換熱，通過(guò)換熱為低壓精餾塔塔釜提供熱量，高壓精餾塔塔頂蒸汽在提供熱量將低壓精餾塔塔釜物料汽化的同時(shí)自身也被冷凝。所述的低壓精餾塔2頂端的低壓蒸汽出口 8通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔冷凝器9后分兩路，一路通過(guò)管路連接低壓精餾塔2的液相回流口 10，另一路通過(guò)管路連接加壓泵12，所述加壓泵12的輸出端通過(guò)管路連接高壓精餾塔I的循環(huán)進(jìn)料口 11，所述的高壓精餾塔I的高壓出料口 19通過(guò)管路分別連接高壓產(chǎn)品輸出端15和高壓精餾塔再沸器13的入口，所述的高壓精餾塔再沸器13的出口通過(guò)管路連接高壓精餾塔I的蒸汽入口 14，所述的低壓精餾塔2的低壓出料口 16通過(guò)管路分別連接低壓產(chǎn)品輸出端17和低壓精餾塔再沸器5的入口，所述的低壓精餾塔再沸器5的出口通過(guò)管路連接低壓精餾塔2的蒸汽入口 18。所述的低壓精餾塔再沸器5、低壓精餾塔冷凝器9和高壓精餾塔再沸器13可為管殼式換熱器。所述的低壓精餾塔再沸器5兼作高壓精餾塔I塔頂冷凝器。[0025]本實(shí)用新型的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置中，高壓精餾塔塔頂蒸汽通過(guò)管路送入低壓精餾塔再沸器為低壓精餾塔塔釜提供熱量，同時(shí)高壓精餾塔塔頂蒸汽被降溫冷凝。加壓泵的作用是將低壓精餾塔塔頂產(chǎn)品物流加壓使其循環(huán)至高壓精餾塔。高壓精餾塔I的進(jìn)料口 3進(jìn)入的原料為乙醇/甲苯溶液原料，高壓出料口所流出的為高壓精餾塔塔釜純度可達(dá)99.9wt%的甲苯產(chǎn)品流股，高壓精餾塔塔頂蒸汽接近乙醇/甲苯共沸組成，該蒸汽將通過(guò)管路送入低壓精餾塔再沸器對(duì)低壓精餾塔提供熱量，經(jīng)冷凝后一部分回流至高壓精餾塔，另一部分則作為低壓進(jìn)料送入低壓精餾塔分離。低壓精餾塔的低壓出料口流出的為低壓精餾塔塔釜純度可達(dá)99.9wt%的乙醇產(chǎn)品流股；低壓精餾塔塔頂所流出的是接近低壓下乙醇/甲苯的共沸組成，該流出物在加壓泵加壓后循環(huán)至高壓精餾塔。本實(shí)用新型的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，操作彈性較大，高壓精餾塔塔頂壓力可為200 500kPa，優(yōu)選300 500kPa。低壓精餾塔塔頂壓力控制在80 150kPa，優(yōu)選100 120kPa，高壓精餾塔塔頂溫度應(yīng)比低壓精餾塔塔釜溫度高出15°C以上，才能達(dá)到最好的傳熱及分離效果。理論上，當(dāng)高壓精餾塔塔頂蒸汽的放熱量恰好等于低壓精餾塔再沸器的加熱量，且熱損耗為O時(shí)，高壓精餾塔塔頂蒸汽就不再需額外冷凝，低壓精餾塔再沸器也不需額外加熱。但實(shí)際上，熱損耗是不可避免的，只有在高壓精餾塔塔頂蒸汽放熱量遠(yuǎn)大于低壓精餾塔再沸器加熱量時(shí)，低壓精餾塔再沸器熱交換能量的節(jié)能率才接近100%，而高壓精餾塔的節(jié)能效率又會(huì)下降。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)塔壓、溫度以及進(jìn)料量的控制，使二者的節(jié)能率都保持在較高水平。本實(shí)用新型充分合理地利用了高壓精餾塔塔頂蒸汽的能量，使整個(gè)裝置的能耗較現(xiàn)有工藝降低30%-50%，真正做到了高效節(jié)能。實(shí)施例1: 在工藝流程中，能耗是一個(gè)很重要的參數(shù)，以高壓精餾塔操作壓力為300kPa及低壓精餾塔常壓操作為實(shí)例，原料處理能力為1000kg/h，在不考慮熱量損失的情況下，各個(gè)換熱器所需能量和溫度見(jiàn)表I。表I各換熱器溫度及熱負(fù)荷表 「0033!
權(quán)利要求1.一種分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，包括:高壓精餾塔(I)和低壓精餾塔(2)，所述的高壓精餾塔(I)的進(jìn)料口(3)連接原料，其特征在于，所述高壓精餾塔(I)頂端的高壓蒸汽出口(4)通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔再沸器(5)后分兩路，一路通過(guò)管路連接高壓精餾塔(I)的液相回流口(6)，另一路通過(guò)管路連接低壓精餾塔(2)的低壓進(jìn)料口(7)，所述的低壓精餾塔(2)頂端的低壓蒸汽出口(8)通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔冷凝器(9)后分兩路，一路通過(guò)管路連接低壓精餾塔(2)的液相回流口(10)，另一路通過(guò)管路連接加壓泵(12)，所述加壓泵(12)的輸出端通過(guò)管路連接高壓精餾塔(I)的循環(huán)進(jìn)料口(11)，所述的高壓精餾塔(I)的高壓出料口( 19)通過(guò)管路分別連接高壓產(chǎn)品輸出端(15)和高壓精餾塔再沸器(13)的入口，所述的高壓精餾塔再沸器(13)的出口通過(guò)管路連接高壓精餾塔(I)的蒸汽入口(14)，所述的低壓精餾塔(2)的低壓出料口(16)通過(guò)管路分別連接低壓產(chǎn)品輸出端(17)和低壓精餾塔再沸器(5)的入口，所述的低壓精餾塔再沸器(5)的出口通過(guò)管路連接低壓精餾塔(2)的蒸汽入口(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，其特征在于，所述的高壓精餾塔(I)采用加壓精餾塔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，其特征在于，所述的高壓精餾塔(I)和低壓精餾塔(2)選用板式塔或填料塔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，其特征在于，所述的低壓精餾塔再沸器(5)、低壓精餾塔冷凝器(9)和高壓精餾塔再沸器(13)為管殼式換熱器。
專利摘要一種分離乙醇和甲苯的變壓熱耦合精餾裝置，高壓精餾塔的進(jìn)料口連接原料，高壓精餾塔的高壓蒸汽出口通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔再沸器后，一路連接高壓精餾塔的液相回流口，另一路連接低壓精餾塔的低壓進(jìn)料口，低壓精餾塔的低壓蒸汽出口通過(guò)管路貫穿低壓精餾塔冷凝器后，一路連接低壓精餾塔的液相回流口，另一路連接加壓泵，加壓泵的輸出端連接高壓精餾塔的循環(huán)進(jìn)料口，高壓精餾塔的高壓出料口分別連接高壓產(chǎn)品輸出端和高壓精餾塔再沸器的入口，高壓精餾塔再沸器的出口連接高壓精餾塔的蒸汽入口，低壓精餾塔的低壓出料口分別連接低壓產(chǎn)品輸出端和低壓精餾塔再沸器的入口，低壓精餾塔再沸器的出口連接低壓精餾塔的蒸汽入口。本實(shí)用新型易于實(shí)現(xiàn)，降低能耗，節(jié)約能源。
文檔編號(hào)C07C31/08GK202951270SQ20122069332
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者焦紅普, 許春建, 石蕾, 李偉松 申請(qǐng)人:天津大學(xué)