用于共沸精餾的分壁精餾塔的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于共沸精餾的分壁精餾塔，主要解決現(xiàn)有共沸精餾工藝需要共沸精餾塔和產(chǎn)品精制塔兩塔實現(xiàn)，存在流程長、投資大、能耗高的技術問題。本實用新型通過采用包括下部分壁段Ⅰ、Ⅱ和上部公共精餾段Ⅲ，分壁段Ⅰ、Ⅱ之間設置一塊垂直的隔板(2)；分壁段Ⅰ底部設置第一物料出口(6)，側面設置原料進口(3)和第一物料進口(8)，原料進口(3)在第一物料進口(8)的上部，分壁段Ⅱ底部設置第二物料出口(7)，側面設置第二物料進口(9)，公共精餾段Ⅲ側面設置共沸劑進口(4)，頂部設置共沸物出口(5)的技術方案，較好地解決了上述技術問題，可用于共沸精餾分離的工業(yè)生產(chǎn)中。
【專利說明】用于共沸精餾的分壁精餾塔
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于共沸精餾的分壁精餾塔，可在一個分壁精餾塔內同時完成共沸精餾分離和產(chǎn)品精制過程。
【背景技術】
[0002]精餾是石油化工生產(chǎn)中最成熟、應用最廣泛的一種分離技術，但精餾過程能耗巨大，約占化工分離過程能耗的95%。共沸精餾是一種特殊精餾過程，主要用于共沸物和近沸物的分離。它是通過向被分離物系中加入比分離組分揮發(fā)度低的第三組分(也稱共沸劑)，使該組分與被分離物系中的一個或多個組分形成新的共沸物，從而改變分離組分間的相對揮發(fā)度，進而通過普通精餾的方法予以分離，是一種重要的工業(yè)過程。
[0003]由于在共沸精餾過程中，塔頂共沸物經(jīng)分相后的富產(chǎn)品相中或多或少的存在少量共沸劑或其它原料組分，因此，在傳統(tǒng)的共沸精餾工藝中，除共沸精餾塔外，通常還需要一座產(chǎn)品精制塔，將上述雜質進一步分離后才能得到高純的產(chǎn)品，由此也帶來了流程長、投資大、能耗聞的缺點。
[0004]為了降低精餾過程的能耗，國內外的研究者進行了廣泛的研究，包括優(yōu)化工藝參數(shù)、采用熱集成技術等等，上述方法主要是從優(yōu)化工藝的角度進行精餾過程的節(jié)能研究，而分壁精餾塔技術則是通過采用一種特殊結構的精餾塔，即分壁精餾塔進行分離研究，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的，是一種新型的精餾節(jié)能技術。
[0005]分壁精餾塔的概念來源于Petlyuk完全熱耦合精餾塔，它是通過在一座精餾塔內安裝一塊或多塊一定長度的垂直隔板或帶傾斜角度的隔板，采用一套汽化冷凝系統(tǒng)，同時分離得到三種或三種以上的產(chǎn)品。由于僅有一套汽化冷凝系統(tǒng)，并且避免了采用多塔精餾時中間組分的再混合，因此分壁精餾塔比傳統(tǒng)的精餾技術節(jié)約投資20?30%，能耗降低10 ?40% O
[0006]實際上，早在1933年，Eric W.Luster就因裂解氣的分離提出了分壁精餾塔的概念，但由于缺乏可靠的結構設計，以及在操作和控制方面存在較大的難度，過去一直難以廣泛應用。隨著研究的不斷深入，分壁精餾塔的應用瓶頸逐步得以解決。自1985年第一座分壁精餾塔(BASF，Ludwigshafen)投入工業(yè)生產(chǎn)，目前全世界已有100多座分壁精餾塔投入工業(yè)應用，然而主要是用于中間產(chǎn)物含量高的三組分或多組分的常規(guī)精餾分離。
[0007]近些年來，將分壁精餾塔與其它分離過程相結合的應用也在逐漸發(fā)展，但主要集中在與反應精餾過程和萃取精餾過程相結合，將分壁精餾塔用于共沸精餾分離過程則較少。EP 0126288和US 8，178，060均提出將分壁精餾塔應用于反應精餾過程；US 7, 556,717提出將分壁精餾塔應用于萃取精餾過程，例如用于丁二烯的抽提，能耗降低16%、設備成本降低20%、現(xiàn)場成本降低10% ；CN 101028987提出將分壁精餾塔應用于萃取精餾分離丙烯和丙烷的過程，能耗降低30%，操作成本和設備成本也有明顯降低；
[0008]CN201110192770.7公開了一種分壁精餾塔，在所述精餾塔中沿塔的縱向設置一塊分隔板，將精餾塔分成塔頂結合區(qū)、分壁區(qū)進料側、分壁區(qū)側線采出側和塔底結合區(qū)，其特征在于，所述精餾塔還包括塔底上升氣體分配控制系統(tǒng)，塔底上升氣體分配控制系統(tǒng)包括電腦控制系統(tǒng)和安裝于分隔板底部兩側的差壓計和氣體分配器，差壓計連通管的兩端分別位于與分隔板相連的最下端塔板的上部氣相空間和下部氣相空間內，氣體分配器位于分隔板底部兩側。
[0009]CN201210172039.2公開了一種使用分隔壁精餾塔分離混合脂肪酸的方法，屬于油脂化工【技術領域】。常規(guī)精餾塔內設置一垂直壁，將塔分成四個區(qū)域，區(qū)域I為公共精餾段，區(qū)域II為進料段，區(qū)域III為側線采出段，區(qū)域IV為公共提餾段；物料進口位于區(qū)域II中部，區(qū)域I頂部有輕組分出料口，區(qū)域I上部有為第I產(chǎn)品出料口 ；區(qū)域III中部有第2產(chǎn)品出料口 ；區(qū)域IV底部為重組分出料口 ；混合粗脂肪酸經(jīng)預熱后從區(qū)域II進入塔內，其中的輕組分從塔頂蒸出；從公共精餾段I上部的得到含量大于95%的C16脂肪酸餾份，從塔側線采出段III中部采出第2產(chǎn)品，從分隔壁精餾塔的塔釜除去C20以上的脂肪酸及雜質?？s短了工藝流程，減少了設備投資，提高了分離效率，可節(jié)能10%以上。
[0010]CN201110074332.0公開了一種使用分隔壁精餾塔精制甲醇的方法，包括:(I)將粗甲醇作為原料從進料口通入到一共用提餾段的分隔壁精餾塔中，進行精餾處理，進行如下處理:(i)在與進料口同側的A側塔頂收集輕組分雜質；(ii)在分隔壁另一側的B側塔頂收集第I批甲醇產(chǎn)品，在該側塔中側線收集經(jīng)初級分離的甲醇料液；(iii)在塔底收集含不揮發(fā)雜質的重組分；(2)將上述步驟(ii)中得到經(jīng)初級分離的甲醇料液通入到加壓精餾塔進行加壓精餾，在塔底收集可揮發(fā)性重組分，在塔頂收集第II批甲醇產(chǎn)品。本發(fā)明還公開了實現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明采用分隔壁精餾塔技術，利用兩個塔設備即可實現(xiàn)粗甲醇的精制，節(jié)約了設備投資。
[0011]CN201120145526.0公開了一種精餾塔結構，涉及精餾塔結構的改進技術。包括塔罐、塔板；塔罐頂部和底部分別設置有出氣孔和進氣孔；塔罐內自下而上水平設置有若干塔板，塔板周邊連接塔罐內壁，塔板一側有液體流下通道，上下相鄰的塔板交錯設置，塔板邊沿設置有溢流堰；塔罐側上部有進液孔，塔罐側下部有出液孔，進液孔連通最上一層塔板的上面，出液孔連通最下一層塔板的上面；在每層塔板上開有通氣孔；本實用新型還包括小氣管，小氣管安裝于通氣孔上面，小氣管下部周邊與通氣孔周邊固定連接，小氣管上端高出塔板上平面。本實用新型解決了現(xiàn)有板式精餾塔存在的氣體流動阻力增大，生產(chǎn)效率降低的問題。
[0012]CN201020569769.2公開一種新型分壁精餾塔，包括塔頂結合區(qū)、塔底結合區(qū)和中部的分壁區(qū)，分壁區(qū)內設置分隔板把分壁區(qū)分為進料區(qū)和側線產(chǎn)品采出區(qū)兩部分，所述分隔板由分壁區(qū)精餾段分隔板、分壁區(qū)提餾段分隔板和連接板組成，分隔板使進料區(qū)精餾段的截面積大于側線產(chǎn)品采出區(qū)精餾段的截面積，進料區(qū)提留段的截面積小于側線產(chǎn)品采出區(qū)提留段的截面積。該分壁塔的分隔板在塔內非對稱放置，可以使塔內不同區(qū)域的氣液負荷趨于均勻，最大程度的發(fā)揮塔板的分離效率。
[0013]另外，盡管CN 102040542提出將分壁精餾塔應用于共沸精餾回收廢水中的乙腈，能耗降低35%，但其采用的分壁精餾塔結構屬于傳統(tǒng)形式，即隔板位于分壁精餾塔的中部，此種結構的分壁精餾塔不適用于其它一些共沸精餾過程，例如乙二醇與1，2-丁二醇的分離。因此，開發(fā)不同結構的分壁精餾塔，將其應用于其它共沸精餾過程，進而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共沸精餾塔和產(chǎn)品精制塔，實現(xiàn)二塔合一的效果，不僅具有流程簡單、能耗低的特點，還可以節(jié)省設備占地空間和節(jié)約投資，具有重大的意義。

【發(fā)明內容】

[0014]本實用新型所要解決的是現(xiàn)有共沸精餾工藝需要共沸精餾塔和產(chǎn)品精制塔兩塔實現(xiàn)，存在流程長、投資大、能耗高的技術問題，提供了一種用于共沸精餾的分壁精餾塔，該實用新型具有流程短、投資少、能耗低的優(yōu)點，可用于共沸精餾分離的工業(yè)生產(chǎn)中。
[0015]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下:一種用于共沸精餾的分壁精餾塔，包括下部分壁段1、II和上部公共精餾段III，分壁段1、II之間設置一塊垂直的隔板(2)，隔板(2)的下部與分壁精餾塔(I)的底部連接，隔板(2)將分壁段1、II分隔成兩個區(qū)域；分壁段I底部設置第一物料出口 (6)，側面設置原料進口(3)和第一物料進口
(8)，原料進口(3)在第一物料進口(8)的上部，分壁段II底部設置第二物料出口(7)，側面設置第二物料進口(9)，公共精餾段III側面設置共沸劑進口(4)，頂部設置共沸物出口(5)。
[0016]上述技術方案中，分壁段的隔板(2)沿塔軸向垂直安裝；分壁段I的橫截面積占分壁精餾塔橫截面積的優(yōu)選范圍為1/2~3/4 ;分壁段I或II的高度不低于分壁精餾塔(I)高度的1/3，優(yōu)選為不低于分壁精餾塔(I)高度的1/2，更優(yōu)選為不低于分壁精餾塔(I)高度的2/3 ;原料進口(3)位于分壁段I的上部，其距離分隔板(2)頂部的高度不大于分壁段I高度的1/2，優(yōu)選為不大于分壁段I高度的1/3 ;共沸劑進口(4)位于公共精餾段III的上部，其距離分壁精餾塔(I)頂部的高度不大于公共精餾段III高度的1/2，優(yōu)選為不大于公共精餾段III高度的1/3 ;公共精餾段的頂部為共沸物出口(5)，共沸物經(jīng)分相后的富共沸劑相返回共沸劑進口(4)，富產(chǎn)品相返回原料進口(3);分壁段1、II的底部各設置一個物料出口和物料進口，分壁段I的底部設置第一物料出口 (6)、側面設置第一物料進口(8)，物料出口(6)位于分壁段I的最底部，物料進口(8)位于分壁段I的填料下方或從底部向上數(shù)的第I塊塔板的下方；分壁段II的底部設置第二物料出口(7)、側面設置第二物料進口(9)，物料出口(7)位于分壁段II的最 底部，物料進口(9)位于分壁段II的填料下方或從底部向上數(shù)的第I塊塔板的下方；原料經(jīng)分離后的第一物料和第二物料分別從分壁段1、II底部的第一物料出口(6)和第二物流出口(7)排出，分別經(jīng)過各自的再沸器后，一部分第一物料作為加熱蒸氣從第一物料進口(8)返回分壁段I，另一部分第一物料則作為產(chǎn)品采出；同時，一部分第二物料作為加熱蒸氣從第二物料進口(9)返回分壁段II，另一部分第二物料也作為產(chǎn)品采出；該分壁精餾塔配備I個塔頂冷凝器和2個塔釜再沸器；塔內的分離元件是塔板、填料或塔板和填料的組合。
[0017]采用上述技術方案，將分壁精餾塔應用于共沸精餾分離乙二醇與1，2-丁二醇時，含乙二醇和1，2-丁二醇的混合物從原料進口(3)進入分壁精餾塔(1)，新鮮共沸劑從公共精餾段III的共沸劑進口(4)進入分壁精餾塔(I);共沸劑與乙二醇形成共沸物，從公共精餾段III的頂部共沸物出口(5)餾出，其中不含1,2-丁二醇；共沸物經(jīng)分相后的上層富共沸劑相返回共沸劑進口(4)，下層富乙二醇相返回原料進口(3)繼續(xù)精制；經(jīng)分離后的乙二醇從分壁段I的底部出口(6)采出，1，2- 丁二醇則從分壁段II的底部出口(7)采出。
[0018]由于采用分壁精餾塔用于共沸精餾分離乙二醇與1，2-丁二醇，避免了采用傳統(tǒng)共沸精餾分離時需要先通過共沸精餾塔脫除1，2- 丁二醇、再通過產(chǎn)品精制塔脫除微量共沸劑的兩塔工藝流程，也即通過采用一座分壁精餾塔實現(xiàn)兩塔合一的效果，簡化了工藝流程。通過減少一座精餾塔和一套冷凝系統(tǒng)，起到了節(jié)省設備占地空間、降低設備成本、操作成本以及降低能耗的作用。在相同的原料情況和乙二醇產(chǎn)品要求下，使用本發(fā)明進行乙二醇與1，2-丁二醇的分離實驗，能耗較傳統(tǒng)兩塔共沸精餾工藝降低13.8%，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型所涉及的用于共沸精餾的分壁精餾塔示意圖
[0020]圖2為圖1中A-A截面的示意圖。
[0021]圖3為圖1中B-B截面的示意圖。
[0022]圖4為用于乙二醇與1，2- 丁二醇分離的傳統(tǒng)共沸精餾工藝流程圖
[0023]圖1、2、3中，I為分壁精餾塔、2為分隔板、3為原料進口、4為共沸劑進口、5為共沸物出口、6為第一物料出口、7為第二物料出口、8為第一物料進口、9為第二物料進口 ；1為分壁段I，II為分壁段II，III為公共精餾段；其中3位于分壁段I的上部、4位于公共精餾段III的上部。
[0024]待分離的原料從原料進口(3)進入分壁精餾塔(I)，新鮮共沸劑從公共精餾段III的共沸劑進口(4)進入分壁精餾塔(I);共沸劑與高沸點組分形成共沸物，從公共精餾段III的頂部共沸物出口(5)餾出，其中不含低沸點組分；共沸物經(jīng)分相后的上層富共沸劑相返回共沸劑進口(4)，下層富乙二醇相返回原料進口(3)繼續(xù)精制；經(jīng)分離后的高沸點組分從分壁段I的第一物料出口(6)采出，低沸點組分則從分壁段II的第二物料出口(7)采出。
[0025]圖4中，C201為共沸精餾塔、C202為產(chǎn)品精制塔、C203為分相器、E201為共沸精餾塔塔頂冷凝器、E202為共沸精餾塔塔釜再沸器、E203為產(chǎn)品精制塔塔頂冷凝器、E204為產(chǎn)品精制塔塔釜再沸器；物流201為含乙二醇與1，2- 丁二醇的原料、物流202為新鮮共沸劑、物流203為未參與共沸的1，2- 丁二醇、物流204為共沸劑與乙二醇形成的共沸物、物流205為共沸物分層后的上層富共沸劑相、物流206為共沸物分層后的下層富乙二醇相、物流207為富乙二醇相中的少量共沸劑、物流208為乙二醇。
[0026]下面通過實施例對本實用新型作進一步的闡述。
【具體實施方式】
[0027]【實施例1】
[0028]按圖1所示的分壁精餾塔塔體，分壁段的隔板沿塔軸向垂直安裝；分壁段I的橫截面積占分壁精餾塔橫截面積的1/2 ;分壁段I或II的高度占分壁精餾塔(I)高度的2/3 ；原料進口(3)位于分壁段I的上部，其距離分隔板(2)頂部的高度占分壁段I高度的1/4 ；共沸劑進口(4)位于公共精餾段III的上部，其距離分壁精餾塔(I)頂部的高度占公共精餾段III高度的1/4。重量百分比組成為乙二醇85%、1，2_ 丁二醇15%的原料從原料進口(3)加入，共沸劑從共沸劑進口(4)加入，共沸劑與原料中乙二醇的摩爾比為1.5:1，分壁精餾塔的操作壓力為常壓，回流比為15，液相分配比為3(1/11)，塔頂溫度為166°C、塔釜分壁段進料一側的溫度為198°C，另一側的溫度為196°C，分離后從分壁段I底部出口(6)采出的乙二醇以重量百分比計的純度為99.9%、從分壁段II底部出口(7)采出的1，2-丁二醇以重量百分比計的純度為99.9%，總能耗為4.785 X IO3千焦/ (千克X小時)。[0029]【實施例2】
[0030]按圖1所示的分壁精餾塔塔體，分壁段的隔板沿塔軸向垂直安裝；分壁段I的橫截面積占分壁精餾塔橫截面積的1/2 ;分壁段I或II的高度占分壁精餾塔(I)高度的2/3 ；原料進口(3)位于分壁段I的上部，其距離分隔板(2)頂部的高度占分壁段I高度的1/4 ；共沸劑進口(4)位于公共精餾段III的上部，其距離分壁精餾塔(I)頂部的高度占公共精餾段III高度的1/4。重量百分比組成為乙二醇60%、1，2_ 丁二醇40%的原料從原料進口(3)加入，共沸劑從共沸劑進口(4)加入，共沸劑與原料中乙二醇的摩爾比為1.5:1，分壁精餾塔的操作壓力為常壓，回流比為15，液相分配比為2(1/11)，塔頂溫度為166°C、塔釜分壁段進料一側的溫度為198°C，另一側的溫度為196°C，分離后從分壁段I底部出口(6)采出的乙二醇以重量百分比計的純度為99.8%、從分壁段II底部出口(7)采出的1，2-丁二醇以重量百分比計的純度為99.9%，總能耗為4.574 X IO3千焦/ (千克X小時)。
[0031]【實施例3】
[0032]按圖1所示的分壁精餾塔塔體，分壁段的隔板沿塔軸向垂直安裝；分壁段I的橫截面積占分壁精餾塔橫截面積的2/3 ;分壁段I或II的高度占分壁精餾塔(I)高度的1/2 ；原料進口(3)位于分壁段I的上部，其距離分隔板(2)頂部的高度占分壁段I高度的1/3 ；共沸劑進口(4)位于公共精餾段III的上部，其距離分壁精餾塔(I)頂部的高度占公共精餾段III高度的1/3。采用與實施例2相同的原料和操作條件，分離后從分壁段I底部出口(6)采出的乙二醇以重量百分比計的純度為99.7%、從分壁段II底部出口(7)采出的1，2- 丁二醇以重量百分比計的純度為99.8%。
[0033]【實施例4】 [0034]按圖1所示的分壁精餾塔塔體，分壁段的隔板沿塔軸向垂直安裝；分壁段I的橫截面積占分壁精餾塔橫截面積的3/4 ;分壁段I或II的高度占分壁精餾塔(I)高度的1/3 ；原料進口(3)位于分壁段I的上部，其距離分隔板(2)頂部的高度占分壁段I高度的1/2 ；共沸劑進口(4)位于公共精餾段III的上部，其距離分壁精餾塔(I)頂部的高度占公共精餾段III高度的1/2。采用與實施例2相同的原料與操作條件，分離后從分壁段I底部出口(6)采出的乙二醇以重量百分比計的純度為99.5%、從分壁段II底部出口(7)采出的1，2- 丁二醇以重量百分比計的純度為99.7%。
[0035]【比較例I】
[0036]采用與實施例1相同的物流為原料、采用與實施例1相同的共沸劑，按圖4所示的流程，共沸精餾塔理論板數(shù)為20、共沸劑與原料中乙二醇的摩爾比為1.5:1、操作壓力為常壓、回流比為3，塔頂溫度為166°C、塔釜溫度為196°C;產(chǎn)品精制塔理論板數(shù)為60、回流比為5，操作壓力為常壓，塔頂溫度為166°C、塔釜溫度為198°C。分離后從共沸精餾塔塔釜采出的1，2-丁二醇以重量百分比計的純度為99.9%，從產(chǎn)品精制塔塔釜采出的乙二醇以重量百分比計的純度為99.9%，總能耗為5.551 X IO3千焦/ (千克X小時)。
【權利要求】
1.一種用于共沸精餾的分壁精餾塔，包括下部分壁段1、II和上部公共精餾段III，分壁段1、II之間設置一塊垂直的隔板(2)，隔板(2)的下部與分壁精餾塔(I)的底部連接，隔板(2)將分壁段1、II分隔成兩個區(qū)域；分壁段I底部設置第一物料出口 (6)，側面設置原料進口(3)和第一物料進口(8)，原料進口(3)在第一物料進口(8)的上部，分壁段II底部設置第二物料出口(7)，側面設置第二物料進口(9)，公共精餾段III側面設置共沸劑進口(4)，頂部設置共沸物出口(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于隔板(2)沿塔軸向垂直安裝。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于分壁段I的橫截面積占分壁精餾塔橫截面積的1/2~3/4。
4.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于分壁段I或II的高度不低于分壁精餾塔(I)高度的1/3。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于分壁段I或II的高度不低于分壁精餾塔(I)高度的1/2。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于分壁段I或II的高度不低于分壁精餾塔(I)高度的2/3。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于原料進口(3)位于分壁段I的上部，其距離分隔板(2)頂部的高度不大于分壁段I高度的1/2。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于原料進口(3)距離分隔板(2)頂部的高度不大于分壁段I高度的1/3。`
9.根據(jù)權利要求1所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于共沸劑進口(4)位于公共精餾段III的上部，其距離分壁精餾塔(I)頂部的高度不大于公共精餾段III高度的1/2。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于共沸精餾的分壁精餾塔，其特征在于共沸劑進口(4)距離分壁精餾塔(I)頂部的高度不大于公共精餾段III高度的1/3。
【文檔編號】C07C31/20GK203494195SQ201320587746
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權日:2013年9月24日
【發(fā)明者】郭艷姿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院