CN112811984B - 一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺和设备，来自反应单元的原料经过脱除气相和固相后，丙炔醇、水、丁炔二醇的混合物料经过预热器进入隔板精馏塔，塔底设置一台使用热媒的再沸器，经过再沸器汽化后的气相自塔顶进入冷凝器，物料冷凝为液相后进入回流罐，回流罐的尾气排出至尾气***，回流罐的液相物料经过回流泵增压后，部分采出作为丙炔醇溶液产品，部分输送至塔顶回流；隔板精馏塔侧采物料经过侧采泵增压，与进料换热后外排；塔底丁炔二醇溶液经过塔底泵增压后采出。实现丙炔醇、丁炔二醇与水的分离，物料损失少；与常规工艺相比节省能耗20～30％。设备少、投资少。

Description

一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺和设备

技术领域

本发明涉及一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺和设备，使用隔板精馏工艺和设备，实现丙炔醇、丁炔二醇与水的分离，应用于丙炔醇、丁炔二醇水溶液的精馏分离。

背景技术

以甲醛和乙炔为原料，以水为溶剂，催化剂作用下，达到一定的温度和压力，反应产生丙炔醇和丁炔二醇。通过控制反应条件，可将丙炔醇与丁炔二醇的反应选择性之比控制在4～0.25之间。反应产物中溶解的不凝气通过减压脱除，固体催化剂通过过滤脱除，剩余主要组分为90％左右的水，其他为丙炔醇和丁炔二醇的混合产物。

常规分离流程为：首先分离出浓缩后的丁炔二醇水溶，之后分离出浓缩后的丙炔醇水溶液，分离出的废水回用。由于水的焓值较大，浓缩丁炔二醇和丙炔醇的过程需要消耗大量热量。

在常规分离流程基础上，结合多效蒸发和多效精馏工艺，可以显著降低能耗，但依然存在初期投资多，占地面积大，丙炔醇水溶液和丁炔二醇水溶液浓度和分离效果不稳定，废水COD值不稳定等问题。

已有以下研究提出了新的工艺方案：

CN102728090A中，汲涌等人提出一种应用于化工分离领域中的分离丙炔醇的分馏设备及其方法，由夹壁塔，精馏塔提馏段，精馏塔精馏段，精馏塔冷凝器，真空蒸发器，精馏塔尾冷器，回流罐，加热器，真空蒸发器冷却器等组成。夹壁塔由提馏段构成，在夹壁塔顶部设有碱液进料口，精馏塔由精馏塔提馏段，精馏塔精馏段构成，在精馏塔提馏段，精馏塔精馏段之间设有混合物进料口及除雾器。夹壁塔与精馏塔耦合相连，夹壁塔和精馏塔分别连有一个加热器，精馏塔连有精馏塔冷凝器，精馏塔冷凝器与精馏塔尾冷器和回流罐相连，回流罐通过第一管道与精馏塔塔顶相连并连有丙炔醇采出管道。该发明中所分离的物料同为丙炔醇、丁炔二醇水溶液，虽然取消了浓缩工序，实现了浓缩及丙炔醇提浓一体化，并首次提出了使用夹壁塔的流程，但是该流程冗长复杂，夹壁塔并非等效于完全热耦合，自动化运行难度较大，且节能效果非常有限。

CN104387236A中，吴嘉等人提出一种丙炔醇，1、4-丁炔二醇和乌洛托品三联产连续生产方法，属于化工技术领域。本发明以甲醛水溶液(10％-37％wt)和乙炔为原料合成丙炔醇，联产1、4-丁炔二醇和乌洛托品，反应温度为80-120℃，压力为1.0-2.5Mpa，可得纯度在99.5％以上的丙炔醇、丁炔二醇水溶液和乌洛托品水溶液，整个工艺甲醛的转化率可达100％，具有安全环保的优点。该专利中针对反应产物分离的工艺未作深入描述，所述的分离工艺较为常规，仅是将丁炔二醇通过蒸发方式浓缩后，进一步通过精馏方式浓缩丙炔醇，没有节能及节省投资的技术创新。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔板精馏工艺和设备，应用于丙炔醇、丁炔二醇水溶液的精馏分离。本发明中的工艺和设备既取消了浓缩工序，整合了丁炔二醇浓缩和丙炔醇提浓，又基于隔板精馏的原理，通过单台隔板精馏塔实现完全热耦合，缩短了流程，简化了设备，节省了投资，节约了能耗，将投资成本和运行成本同时降低到理想范围，还能保证完全的自动化运行。

本发明的技术方案如下：

一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏设备，包括隔板精馏塔、预热器、再沸器、冷凝器、回流罐、回流泵、侧采泵和塔底泵；隔板精馏塔的进料口与预热器相连接，隔板精馏塔的塔底液相口与再沸器相连接，蒸发的气相返回隔板精馏塔塔底气相空间，隔板精馏塔的塔底液相口同时与塔底泵相连接，隔板精馏塔塔顶气相口与冷凝器相连接，冷凝器液相口与回流罐相连接，回流罐液相口与回流泵相连接，同时回流泵出口连接至隔板精馏塔塔顶回流口和外送管线，隔板精馏塔的侧线采出口与侧采泵相连接。

所述的隔板精馏塔为隔板塔，塔中设置一块垂直隔板，将塔体分隔为公共精馏段、公共提馏段、进料预分离段和产品采出段，塔内安装填料或塔板。

本发明的一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺，来自反应单元的原料经过脱除气相和固相后，丙炔醇、水、丁炔二醇的混合物料经过预热器进入隔板精馏塔，塔底设置一台使用热媒的再沸器，经过再沸器汽化后的气相自塔顶进入冷凝器，物料冷凝为液相后进入回流罐，回流罐的尾气排出至尾气***，回流罐的液相物料经过回流泵增压后，部分采出作为丙炔醇溶液产品，部分输送至塔顶回流；隔板精馏塔侧采物料经过侧采泵增压，与进料换热后外排；塔底丁炔二醇溶液经过塔底泵增压后采出。

所述的混合物料进料流量为2～40t/h，其中水含量70～95％，丙炔醇含量1～15％，进料温度20～60℃，进料压力0～1.0Mpag。

所述的隔板精馏塔操作压力为-0.09～0.2Mpag，塔顶温度为25～140℃，塔底温度为35～150℃。

所述的经过精馏分离后，塔顶采出的丙炔醇浓度为10～50％，塔底采出的丁炔二醇浓度为10～80％，侧线采出的工业水中丙炔醇含量为0～1％，丁炔二醇含量为0～1％。

所述的再沸器采用蒸汽或导热油作为热源，冷凝器采用循环水或7度水作为冷源。

本发明中应用于丙炔醇、丁炔二醇水溶液精馏分离的设备，隔板精馏塔的进料口与预热器相连接，可以实现进料与侧线采出物料的换热；隔板精馏塔的塔底液相口与再沸器相连接，可以实现塔底液相经过再沸器的连续汽化，蒸发的气相返回隔板精馏塔塔底气相空间；隔板精馏塔的塔底液相口同时与塔底泵相连接，可以实现塔底物料经过塔底泵加压后对外输送；隔板精馏塔塔顶气相口与冷凝器相连接，冷凝器液相口与回流罐相连接，可以实现塔顶气相经过冷凝器冷凝为液相后自流进入回流罐；回流罐液相口与回流泵相连接，同时回流泵出口连接至隔板精馏塔塔顶回流口和外送管线，可以实现冷凝物料的泵回流和泵采出；隔板精馏塔的侧线采出口与侧采泵相连接，可以实现侧采物料的加压外送。

采用本发明的一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺和设备，使用隔板精馏工艺和设备，隔板上部设置液体收集器，将公共精馏段下降的液体收集后，通过外部调节阀组控制进料预分离段液体进料量，通过液体收集器溢流控制产品采出段液体进料量，综合考虑进料预分离段的液体进料和产品采出段的液体采出，控制进料预分离段和产品采出段的液相负荷，从而控制进料预分离段和产品采出段的的气相负荷。实现丙炔醇、丁炔二醇与水的分离，物料损失少；与常规工艺相比节省能耗20～30％。设备少、投资少。

附图说明

图1为一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺流程图。

具体实施方式

设备连接如图1所示：由隔板精馏塔(1)、预热器(2)、再沸器(3)、冷凝器(4)、回流罐(5)、回流泵(6)、侧采泵(7)、塔底泵(8)连接而成。隔板精馏塔(1)的进料口与预热器(2)相连接，可以实现进料与侧线采出物料的换热；隔板精馏塔(1)的塔底液相口与再沸器(3)相连接，可以实现塔底液相经过再沸器(3)的连续汽化，蒸发的气相返回隔板精馏塔(1)塔底气相空间；隔板精馏塔(1)的塔底液相口同时与塔底泵(8)相连接，可以实现塔底物料经过塔底泵(8)加压后对外输送；隔板精馏塔(1)塔顶气相口与冷凝器(4)相连接，冷凝器(4)液相口与回流罐(5)相连接，可以实现塔顶气相经过冷凝器(4)冷凝为液相后自流进入回流罐(5)；回流罐(5)液相口与回流泵(6)相连接，同时回流泵(6)出口连接至隔板精馏塔(1)塔顶回流口和外送管线，可以实现冷凝物料的泵回流和泵采出；隔板精馏塔(1)的侧线采出口与侧采泵(7)相连接，可以实现侧采物料的加压外送。

反应产物进料流量为2～40t/h，其中水含量70～95％，丙炔醇含量1～15％，进料温度20～60℃，进料压力0～1.0Mpag。

隔板精馏塔(1)为隔板塔，塔中设置一块垂直隔板，将塔体分隔为公共精馏段、公共提馏段、进料预分离段和产品采出段，塔内安装填料或塔板，塔顶采出丙炔醇溶液，塔底采出丁炔二醇溶液，侧线采出工业水。隔板精馏塔(1)操作压力为-0.09～0.2Mpag，塔顶温度为25～140℃，塔底温度为35～150℃，在此操作条件下，再沸器(3)采用蒸汽或导热油作为热源，冷凝器(4)采用循环水或7度水作为冷源。

经过精馏分离后，塔顶采出的丙炔醇浓度为10～50％，塔底采出的丁炔二醇浓度为10～80％，侧线采出的工业水中丙炔醇含量为0～1％，丁炔二醇含量为0～1％。

具体应用实例如下：

实例1：

进料流量为2t/h，丙炔醇与丁炔二醇反应选择性比例为0.99，其中水含量为89.3％，进料温度为35℃，进料经过泵增压后压力达到0.2Mpag。

2t/h进料经过预热器(2)后被加热到50℃，送入隔板精馏塔(1)中部，塔内上部填充6m网波纹规整填料作为公共精馏段，下部安装5层筛板塔盘作为公共提馏段，中部以一块高度为13.5m的隔板分割，进料侧填充10m网波纹规整填料用于进料预分离，采出侧填充8m网波纹规整填料用于产品提纯侧采。隔板精馏塔(1)塔径为1000mm。操作压力控制在-0.03Mpag，塔顶温度为82.8℃，塔底温度为92.3℃。

塔顶气相进入冷凝器(4)，用循环水作为冷源，塔顶气相被冷凝为液体后进入回流罐(5)，通过回流泵(6)增压后，部分回流部分采出，回流量稳定在2.5t/h。

再沸器(3)采用0.2Mpag饱和蒸汽加热，正常运行时蒸汽加入量平均为2.2t/h。

塔顶采出量为840kg/h，其中丙炔醇含量为10％；侧线采出量为948.62kg/h，经过预热器(2)换热后冷却至45℃，其中水含量为100％；塔底采出量为211.38kg/h，其中丁炔二醇含量为61.5％。

实例2：

进料流量为4t/h，丙炔醇与丁炔二醇反应选择性比例为0.67，其中水含量为90.46％，进料温度为35℃，进料经过泵增压后压力达到0.2Mpag。

4t/h进料经过预热器(2)后被加热到50℃，送入隔板精馏塔(1)中部，塔内上部填充6m网波纹规整填料作为公共精馏段，下部安装5层筛板塔盘作为公共提馏段，中部以一块高度为13.5m的隔板分割，进料侧填充10m网波纹规整填料用于进料预分离，采出侧填充8m网波纹规整填料用于产品提纯侧采。隔板精馏塔(1)塔径为1400mm。操作压力控制在-0.03Mpag，塔顶温度为82.8℃，塔底温度为92.3℃。

塔顶气相进入冷凝器(4)，用循环水作为冷源，塔顶气相被冷凝为液体后进入回流罐(5)，通过回流泵(6)增压后，部分回流部分采出，回流量稳定在4.9t/h。

再沸器(3)采用0.2Mpag饱和蒸汽加热，正常运行时蒸汽加入量平均为4.3t/h。

塔顶采出量为302.87kg/h，其中丙炔醇含量为38.3％；侧线采出量为3265.26kg/h，经过预热器(2)换热后冷却至45℃，其中水含量为100％；塔底采出量为431.87kg/h，其中丁炔二醇含量为61.5％。

实例3：

进料流量为6t/h，丙炔醇与丁炔二醇反应选择性比例为1.54，其中水含量为70％，进料温度为20℃，进料经过泵增压后压力达到1.0Mpag。

6t/h进料经过预热器(2)后被加热到42℃，送入隔板精馏塔(1)中部，塔内上部填充8m散堆鲍尔环填料作为公共精馏段，下部填充2m散堆鲍尔环填料作为公共提馏段，中部以一块高度为15m的隔板分割，进料侧填充12m散堆鲍尔环填料用于进料预分离，采出侧填充10m散堆鲍尔环填料用于产品提纯侧采。隔板精馏塔(1)塔径为1600mm。操作压力控制在0.2Mpag，塔顶温度为140℃，塔底温度为150℃。

塔顶气相进入冷凝器(4)，用循环水作为冷源，塔顶气相被冷凝为液体后进入回流罐(5)，通过回流泵(6)增压后，部分回流部分采出，回流量稳定在7.5t/h。

再沸器(3)采用0.5Mpag饱和蒸汽加热，正常运行时蒸汽加入量平均为6.5t/h。

塔顶采出量为1800kg/h，其中丙炔醇含量为50％；侧线采出量为3075kg/h，经过预热器(2)换热后冷却至45℃，其中丙炔醇含量为0.02％，水含量为99.98％；塔底采出量为1125kg/h，其中丁炔二醇含量为80％。

实例4：

进料流量为13.5t/h，丙炔醇与丁炔二醇反应选择性比例为0.5，其中水含量为90.59％，进料温度为50℃，进料经过泵增压后压力达到0.1Mpag。

13.5t/h进料经过预热器(2)后被加热到62℃，送入隔板精馏塔(1)中部，塔内上部安装36层浮阀塔盘作为公共精馏段，下部安装5层筛板塔盘作为公共提馏段，中部以一块高度为30m的隔板分割，进料侧安装60层浮阀塔盘用于进料预分离，采出侧安装56层浮阀塔盘用于产品提纯侧采。隔板精馏塔(1)塔径为2800mm。操作压力控制在-0.06Mpag，塔顶温度为66.7℃，塔底温度为78.3℃。

塔顶气相进入冷凝器(4)，用7度水作为冷源，塔顶气相被冷凝为液体后进入回流罐(5)，通过回流泵(6)增压后，部分回流部分采出，回流量稳定在16.9t/h。

再沸器(3)采用低温导热油加热，正常运行时加热功率平均为8540kw。

塔顶采出量为840.57kg/h，其中丙炔醇含量为37.1％；侧线采出量为10944.76kg/h，经过预热器(2)换热后冷却至55℃，其中水含量为99.99％，丁炔二醇含量为0.01％；塔底采出量为1714.67kg/h，其中丁炔二醇含量为55.9％。

实例5：

进料流量为40t/h，丙炔醇与丁炔二醇反应选择性比例为0.38，其中水含量为95％，进料温度为60℃，进料经过泵增压后压力达到0Mpag。

40t/h进料经过预热器(2)后被加热到72℃，送入隔板精馏塔(1)中部，塔内上部安装36层浮阀塔盘作为公共精馏段，下部安装5层筛板塔盘作为公共提馏段，中部以一块高度为30m的隔板分割，进料侧安装60层浮阀塔盘用于进料预分离，采出侧安装56层浮阀塔盘用于产品提纯侧采。隔板精馏塔(1)塔径为4800mm。操作压力控制在-0.09Mpag，塔顶温度为25℃，塔底温度为35℃。

塔顶气相进入冷凝器(4)，用7度水作为冷源，塔顶气相被冷凝为液体后进入回流罐(5)，通过回流泵(6)增压后，部分回流部分采出，回流量稳定在50.1t/h。

再沸器(3)采用低温导热油加热，正常运行时加热功率平均为25304kw。

塔顶采出量为1078.17kg/h，其中丙炔醇含量为37.1％；侧线采出量为22921.83kg/h，经过预热器(2)换热后冷却至55℃，其中水含量为99.99％，丁炔二醇含量为0.01％；塔底采出量为16000kg/h，其中丁炔二醇含量为10％。

本发明提出的混合醇水溶液体系的隔板精馏工艺和设备，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的方法和设备进行改动或适当变更与组合，来实现本发明的技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。

Claims (6)

1.一种丙炔醇、丁炔二醇水溶液体系的隔板精馏工艺，其特征是，包括隔板精馏塔，隔板精馏塔为隔板塔，塔中设置一块垂直隔板，塔内安装填料或塔板；来自反应单元的原料经过脱除气相和固相后，丙炔醇、水、丁炔二醇的混合物料经过预热器进入隔板精馏塔，塔底设置一台使用热媒的再沸器，经过再沸器汽化后的气相自塔顶进入冷凝器，物料冷凝为液相后进去回流罐，回流罐的尾气排出至尾气***，回流罐的液相物料经过回流泵增压后，部分采出作为丙炔醇溶液产品，部分输送至塔顶回流，隔板精馏塔侧采物料经过侧采泵增压，与进料换热后外排；塔底丁炔二醇溶液经过塔底泵增压后采出。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征是，混合物料进料流量为2～40t/h，其中水含量70～95％，丙炔醇含量1～15％。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征是，混合物料进料温度20～60℃，进料压力0～1.0Mpag。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征是，隔板精馏塔操作压力为-0.09～0.2Mpag，塔顶温度为25～140℃，塔底温度为35～150℃。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征是，经过精馏分离后，塔顶采出的丙炔醇浓度为10～50％，塔底采出的丁炔二醇浓度为10～80％，侧线采出的工业水中丙炔醇含量为0～1％，丁炔二醇含量为0～1％。

6.如权利要求1所述的工艺，其特征是，再沸器采用蒸汽或导热油作为热源，冷凝器采用循环水或7度水作为冷源。