[发明专利]一种丁醇脱水回收高纯丁醇的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种丁醇脱水回收高纯度丁醇的方法和装置。 

背景技术

丁醇是一种重要的化工产品，具有多种用途，在塑料工业中用作化学原料，在食品和香料工业中用作萃取剂。 

随着近年来生物发酵技术的成熟，生物能源丁醇走进人们的视野，它是新一代新型燃料，被称为第二代生物燃料。在不改变发动机的前提下，汽油可允许与20％的丁醇相混合。丁醇分子中的碳原子数多于乙醇，单位体积消耗可释放更多能量，具有能量密度高，经济实用性好的特点。而且丁醇亲水性比乙醇弱，在与汽油以任意比例混合时，产生的蒸汽压力低，对管线的腐蚀性小、便于管道输送。因此，丁醇更适合在目前国际能源形势中广泛应用。 

由于受到技术和资源的限制，我国丁醇产量不足以满足国内市场的需求，供货紧张的现象出现频繁，每年都需要大量的进口来满足国内需求，因此，在价格方面也受到国外很大影响。世界丁醇消费量200多万吨，2011年需求量为340万吨，未来5年消费量年均增长率预计为4%^[1]。 

因此，开发分离提纯丁醇的技术对丁醇的市场有重要作用。生物发酵产生的丁醇以及使用过的溶剂丁醇中都含有水分，丁醇和水有共沸，而且水和丁醇混合时会有部分互溶，丁醇的纯度很难提纯。所以将丁醇中的水分脱除，可以得到纯度较高的丁醇，可提高丁醇的价值。申请号为201080032088.5的专利是利用有机萃取剂将丁醇萃取到塔底然后分离提纯丁醇，该工艺脱水后，还需要进再行萃取剂分离，工艺较复杂，而且控制点多。本发明人经过实验研究发现可以通过一个蒸馏塔将丁醇和水分离，并且通过多次实验得到水相和油相较好分层温度范围，脱除水分，得到高纯的丁醇。 

参考文献： 

[1]刘佳，汽提吸附法提取丙酮丁醇工艺的研究，河北科技大学学位论文，2011。 

发明内容

本发明的目的，是提供一种丁醇脱水回收高纯度丁醇的方法及装置。 

本工艺发明所涉及的方法和装置工艺简单，成本低，安全可靠，容易操作。丁醇的回收率和纯度都较高。 

本发明回收高纯度丁醇装置，设备连接如下：原料泵出口连接预热器壳程入口，预热器壳程出口连接蒸馏塔进口，蒸馏塔底物料分两路，一路连接塔底泵出口，一路连接在再沸器管程入口，再沸器管程出口管线连接蒸馏塔底气相入口，塔底泵出口连接预热器管程入口，塔顶出口气相连接冷凝器壳程入口，冷凝器壳程出口冷凝液连接水分倾析器入口，倾析器油相出口连接回流泵入口，回流泵出口连接蒸馏塔顶回流口，倾析器水相出口连接水处理单元。 

本发明的操作流程如下： 

本发明针对含水及少量杂质的丁醇，通过蒸馏塔、再沸器、冷凝器、水分倾析器等设备将丁醇中的水分脱除，得到高纯度的丁醇。其工艺叙述：含水分和杂质的粗品丁醇经过进料泵，控制稳定的流量进原料预热器预热到合适温度后进入精馏塔中，或不经过预热直接进塔，在塔内经过气液相互传质，塔顶采出丁醇和水的气相混合物，经冷凝到适宜温度后进入水分倾析器，倾析器内设置分层缓冲通道和观测视镜，使水分和丁醇在选定的操作温度下分层，水相层经过阀门管道控制经过水处理后排放，油相层输送进入塔内，在塔内分布后向下流动与塔内上升蒸汽形成逆流传质。塔底液相一部分经过再沸器加热形成上升蒸汽；另一部分经过塔底泵，控制稳定的流量采出，塔底采出的高温液相为产品高纯度丁醇，高温丁醇进入原料预热器的给原料预热，而丁醇被原料冷却到适宜的温度后进入产品罐储存销售。 

装置操作条件为蒸馏塔的温度为74～112℃，设计压力为50～202Kpa（绝压）；蒸馏塔进料温度30～85℃；塔顶气相冷凝器的温度为71～110℃；产品丁醇冷却后的温度为40～50℃；水分倾析器温度为70～110℃。 

所述的蒸馏塔设备为立式空间设备，其内部安装塔内构件；所述水分倾析器为常压容器，下部为水层相，上部为丁醇油相，容器内部安装缓冲道，外部下方分层处安装视镜。所述的冷凝器、预热器、再沸器为换热器。所述的设备可根据处理量不同而设计不同的大小尺寸。 

本发明装置，水分倾析器温度为70～110℃，在温度范围内水层和油层处在良好的分离状态，将丁醇油相和水层分离，这样保证采出的水相中丁醇的流失较少，有利于提高丁醇 的回收率，同时有利于得到高纯的丁醇。 

本发明装置，原料与塔底采出的高温丁醇液相相互换热，降低了塔底再沸器的热负荷，同时将塔底高温丁醇冷却，有利于装置的节能和丁醇的储存。