[发明专利]一种热泵和多效耦合的甲醇精馏方法

说明书

技术领域

本发明涉及甲醇精馏的工艺流程，特别是一种优化的甲醇精馏装置，属于化工传质与分离的领域。

背景技术

甲醇是一种重要的基础有机化工原料和新型能源燃料，甲醇精馏的任务是脱除粗甲醇中的二甲醚等轻组分及水、乙醇等杂质，生产符合产品要求的精甲醇。随着煤化工行业的发展，甲醇装置的规模也越来越大，甲醇精制装置如何节能降耗已成为企业生存和提高竞争力的关键，也成为科研工作者日益关心的问题。

目前广泛采用的三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺，即粗甲醇顺序通过预塔、加压塔、常压塔进行精馏分离。由预塔脱除粗甲醇中的轻组分，预后粗甲醇经过加压塔和常压塔精馏后，在加压塔塔顶出料和常压塔塔顶出料分别获得甲醇产品，利用加压塔塔顶甲醇蒸汽的冷凝潜热作为常压塔再沸热源，杂醇从常压塔侧线采出，废水从常压塔塔底排出。这种方法虽然技术成熟，但是生产能耗较高，甲醇精馏过程能耗约为3414.225MJ/吨甲醇产品，并且随着装置规模日益增大，能耗总量也显著增加。

此外，关于甲醇精馏节能的相关专利也有很多，比较典型的则有CN101503337A《采用五塔热集成装置进行甲醇精馏的工艺方法》和CN101786940A《一种甲醇热泵精馏工艺》，但两种方法各有利弊。五塔集成方法节能效果明显，其中的热集成有常压塔、低压塔和高压塔三塔集成以及脱轻塔和回收塔之间的热集成，甲醇精馏过程能耗约为2288.41MJ/吨甲醇产品，尽管此流程已比上述三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺节能32.97％，但还有潜力可挖，且脱轻塔和常压塔塔顶甲醇蒸汽的冷凝需要消耗较多的冷却水。甲醇热泵精馏的专利，提出了采用热泵技术进行节能，但由于流程仅设计为预塔、常压A塔和常压B塔。一方面压缩机的功耗较大，另一方面常压B塔塔釜再沸器依然需要较多的蒸汽来提供热量，经核算，其能耗约为2347.07MJ/吨甲醇产品。

虽然研究者对甲醇精馏装置提出了不同的节能方案，但是各个方案依然存在不同的问题；鉴于目前流程中存在的问题，本发明将热泵技术和差压热耦合技术集成，提出了一种优化的甲醇精馏装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种热泵和多效耦合的甲醇精馏方法，将热泵技术与差压热耦合技术集成，具有节约能源，降低能耗的特点。

本发明的技术方案是：一种热泵和多效耦合的甲醇精馏方法，其特征在于：原料粗甲醇通过预热进入脱轻塔中部，脱除其中的轻组分；脱轻塔塔釜组分进入常压Ⅰ塔，常压Ⅰ塔釜组分进入常压Ⅱ塔，常压Ⅱ塔釜组分进入加压塔，加压塔釜组分进入回收塔；常压Ⅰ塔、常压Ⅱ塔、加压塔和回收塔塔顶均得到高纯度的甲醇产品；常压Ⅰ塔采用热泵精馏技术，塔顶蒸汽通过压缩给本塔釜再沸器供热；常压Ⅱ塔与加压塔之间进行热耦合，加压塔顶气相作为常压Ⅱ塔釜再沸器的加热热源，为常压Ⅱ塔的精馏提供所需热量；脱轻塔与回收塔之间进行热耦合，回收塔顶气相作为脱轻塔釜再沸器的加热热源，为脱轻塔的精馏提供所需热量。

本发明甲醇精馏装置，脱轻塔与回收塔之间进行热耦合、常压Ⅱ塔与加压塔之间进行热耦合，常压Ⅰ塔采用热泵精馏技术。实现了热泵与差压热耦合技术的集成应用，极大地降低了能耗。本甲醇精馏装置的能耗约为1828.94MJ/吨甲醇，比三塔甲醇精馏(顺流双效精馏)工艺节能46.4％，比单纯的热泵技术节能22％，比五塔热集成甲醇装置节能20％。

综上所述，本发明提出的甲醇精馏装置，具有节约能源，降低能耗的特点，因此具有较大的实施价值和经济效益。

附图说明

图1是优化的甲醇精馏装置的工艺流程图。

附图标号：1-预热器；2-脱轻塔；3-脱轻塔塔顶分凝器；4-脱轻塔塔釜再沸器；5-常压Ⅰ塔；6-压缩机；7-冷凝器；8-常压Ⅰ塔塔釜再沸器；9-常压Ⅱ塔；10-常压Ⅱ塔塔顶冷凝器；11-常压Ⅱ塔塔釜再沸器；12加压塔；13-加压塔塔釜再沸器；14-回收塔；15-回收塔塔釜再沸器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明：