CN116726525A - 一种水合法制环己酮的高效节能精馏***及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水合法制环己酮的高效节能精馏***及工艺，通过综合利用苯一塔塔顶热量、苯二塔塔釜热量、醇一塔塔顶热量、醇二塔侧线热量、烯一塔塔顶热量、烯二塔塔釜热量、冷凝滤出罐副产蒸汽的热量、烷二塔塔顶热量、轻塔塔顶热量。通过热耦合及热泵技术，综合利用精馏塔塔顶及塔釜的热量，从而节约蒸汽及循环水用量。

Description

一种水合法制环己酮的高效节能精馏***及工艺

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种水合法制环己酮的高效节能精馏***及工艺。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前，工业制环己酮多采用环己烯水合法，该法工艺简单，副产物较少，无其他对环境有害的物质产生。同时由于反应在水相中进行，与传统的苯法相比，具有本质上“节能、无公害和安全”特点。但该法精馏操作涉及较多，而精馏是能耗极高的化工单元操作，精馏塔的塔顶需要冷却水冷凝塔顶气，进行取热；塔釜需要蒸汽再沸塔釜料液，进行加热。目前国内外绝大多数水合法制环己酮的精馏单元仍然为常规的流程，总蒸汽单耗约为8t/t环己酮，总循环水单耗约为680m³/t环己酮，能耗较大。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种水合法制环己酮的高效节能精馏***及工艺。通过热耦合及热泵技术，综合利用精馏塔塔顶及塔釜的热量，从而节约蒸汽及循环水用量。

工业制环己酮多采用环己烯水合法，其工艺流程为以苯为原料，苯部分加氢生产环己烯，副产物为环己烷；环己烯水合生成环己醇；环己醇脱氢生成环己酮。本发明中苯一塔，通过萃取精馏将苯与环己烯、环己烷分离；苯二塔通过精馏将苯与萃取剂分离；烯一塔，通过萃取精馏将环己烯与环己烷分离；烯二塔，通过精馏将环己烯与萃取剂分离；烷二塔，通过精馏将轻组分与环己烷分离；醇一塔，通过精馏分离轻组分、环己烯、环己醇；醇二塔，经过精馏获得环己醇产品；酮塔，经过精馏获得环己酮产品；轻塔，通过精馏将轻组分与粗醇酮分离；

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供一种水合法制环己酮的高效节能精馏***，所述***包括苯一塔，所述苯一塔的塔釜左右两端分别连接第一再沸器和第二再沸器，所述苯一塔塔顶通过热泵与苯一塔的第二再沸器相连；所述苯一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与苯二塔相连，所述苯二塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇一塔的塔釜的第一再沸器相连，所述醇一塔的第一再沸器与苯一塔的进料预热器相连，所述醇一塔的塔顶通过热泵与醇一塔的塔釜的第二再沸器相连；所述醇一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇二塔相连，所述醇二塔的塔中物料出口通过热泵与醇二塔的第一再沸器相连；

所述醇一塔塔釜还与第三再沸器和第四再沸器相连；所述醇一塔的第三再沸器与烯一塔的进料预热器相连；所述烯一塔的进料预热器与烯一塔相连，所述烯一塔塔釜左右两端分别连接第一再沸器和第二再沸器；所述烯一塔塔顶通过热泵与烯一塔的第二再沸器相连；所述烯一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与烯二塔相连；所述烯二塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇一塔的塔釜的第三再沸器相连；所述醇一塔的第四再沸器与冷凝滤出罐相连；所述冷凝滤出罐通过热泵与烷二塔的塔釜的第一再沸器、酮塔的第一再沸器相连；所述烷二塔第一再沸器与烷二塔相连，所述烷二塔的塔顶通过热泵与烷二塔的第二再沸器相连；所述酮塔的第一再沸器与酮塔相连，所述酮塔的塔釜与酮塔的第二再沸器相连，所述酮塔的第二再沸器通过热泵与轻塔的塔顶相连。

本发明的第二个方面，提供一种水合法制环己酮的高效节能精馏工艺，所述工艺包括：

苯一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对苯一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过苯一塔第二再沸器对苯一塔塔釜进行加热；

苯二塔塔釜热量的利用：利用热耦合技术通过塔釜泵将苯二塔塔釜物料送入醇一塔第一再沸器对醇一塔塔釜进行加热，换热后的物料继续送往苯一塔进料预热器，对苯一塔进料进行加热；

醇一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对醇一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过醇一塔第二再沸器对醇一塔塔釜进行加热；

醇二塔侧线热量的利用：利用热泵技术对醇二塔侧线气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过醇二塔第二再沸器对醇二塔塔釜进行加热；

烯一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对烯一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过烯一塔第二再沸器对苯一塔塔釜进行加热；

烯二塔塔釜热量的利用：利用热耦合技术通过塔釜泵将烯二塔塔釜物料送入醇一塔第三再沸器对醇一塔塔釜进行加热，换热后的物料继续送往烯一塔进料预热器，对烯一塔进料进行加热；

冷凝滤出罐副产蒸汽的利用：利用热泵技术对冷凝滤出罐副产0.3MPa蒸汽进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，送入酮塔第一再沸器和烷二塔第一再沸器分别对其塔釜进行加热；

烷二塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对烷二塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过烷二塔第二再沸器对醇一塔塔釜进行加热；

轻塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对轻塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过酮塔第二再沸器对酮塔塔釜进行加热。

本发明的有益效果在于：

本发明通过热耦合及热泵技术，综合利用精馏塔塔顶及塔釜的热量，从而节约蒸汽及循环水用量。

本发明工艺流程简单，设备易于维护，提高企业运行装置平稳率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为一种水合法制环己酮的高效节能精馏***图，其中1为苯一塔、2为苯二塔、3为醇一塔、4为醇二塔、5为烷二塔、6为烯一塔、7为烯二塔、8为冷凝滤出罐、9为酮塔、10为轻塔、11为苯一塔进料预热器、12为苯一塔第一再沸器、13为苯一塔第二再沸器、14为塔釜泵、15为热泵、16为苯二塔再沸器、17为塔釜泵、18为醇一塔第一再沸器、19为醇一塔第二再沸器、20为醇一塔第三再沸器、21为醇一塔第四再沸器、22为热泵、23为醇二塔第二再沸器、24为醇二塔第一再沸器、25为热泵、26为烷二塔第一再沸器、27为烷二塔第二再沸器、28为热泵、29为烯一塔的进料预热器、30为烯一塔的第一再沸器、31为烯一塔的第二再沸器、32为塔釜泵、33为热泵、34为烯二塔再沸器、35为塔釜泵、36为热泵、37为超低压冷凝液罐、38为酮塔第一再沸器、39为酮塔第二再沸器、40为轻塔再沸器、41为热泵、42、43、44、45、46、47、48、49、50均为回流罐、51、52、53、54、55、56、57、58、59均为冷凝器、60、61、62、63、64、65、66、67、68均为尾冷器、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80均为冷凝液罐。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明的第一种典型的实施方式，提供一种水合法制环己酮的高效节能精馏***，所述***包括苯一塔，所述苯一塔的塔釜左右两端分别连接第一再沸器和第二再沸器，所述苯一塔塔顶通过热泵与苯一塔的第二再沸器相连；所述苯一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与苯二塔相连，所述苯二塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇一塔的塔釜的第一再沸器相连，所述醇一塔的第一再沸器与苯一塔的进料预热器相连，所述醇一塔的塔顶通过热泵与醇一塔的塔釜的第二再沸器相连；所述醇一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇二塔相连，所述醇二塔的塔中物料出口通过热泵与醇二塔的第一再沸器相连；

所述醇一塔塔釜还与第三再沸器和第四再沸器相连；所述醇一塔的第三再沸器与烯一塔的进料预热器相连；所述烯一塔的进料预热器与烯一塔相连，所述烯一塔塔釜左右两端分别连接第一再沸器和第二再沸器；所述烯一塔塔顶通过热泵与烯一塔的第二再沸器相连；所述烯一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与烯二塔相连；所述烯二塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇一塔的塔釜的第三再沸器相连；所述醇一塔的第四再沸器与冷凝滤出罐相连；所述冷凝滤出罐通过热泵与烷二塔的塔釜的第一再沸器、酮塔的第一再沸器相连；所述烷二塔第一再沸器与烷二塔相连，所述烷二塔的塔顶通过热泵与烷二塔的第二再沸器相连；所述酮塔的第一再沸器与酮塔相连，所述酮塔的塔釜与酮塔的第二再沸器相连，所述酮塔的第二再沸器通过热泵与轻塔的塔顶相连。

在一种或多种实施方式中，所述苯二塔的再沸器与苯二塔相连；所述醇一塔的第一再沸器、第二再沸器均与醇一塔相连，所述烷二塔的第一再沸器、第二再沸器均与烷二塔相连，所述烯一塔的再沸器与烯一塔相连，所述酮塔的第一再沸器与第二再沸器均与酮塔相连，所述轻塔的再沸器与轻塔相连。

在一种或多种实施方式中，所述苯一塔的第一再沸器、苯二塔的再沸器、烯一塔的第一再沸器、烯二塔的再沸器、轻塔再沸器均与冷凝滤出罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述苯一塔物料进料器与苯一塔相连，所述苯一塔物料进料器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述酮塔第一再沸器、烷二塔第一再沸器均与超低压冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述苯一塔第一再沸器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述苯二塔再沸器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述醇一塔第四再沸器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述醇二塔第二再沸器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述烷二塔与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述烯一塔的进料预热器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述烯一塔第一再沸器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述烯二塔再沸器与冷凝液罐相连。

在一种或多种实施方式中，所述轻塔与冷凝液罐相连；所述轻塔的再沸器与冷凝液罐相连。

所述苯一塔、苯二塔、醇一塔、醇二塔、烷二塔、烯一塔、烯二塔、冷凝滤出罐、酮塔、轻塔的塔顶部均设有塔顶出口，所述塔顶出口与冷凝器的进口相连，所述冷凝器设置两个出口A和B，所述冷凝器出口A与尾冷器进口相连，所述冷凝器出口B与回流罐顶部的进口相连；所述尾冷器设置两个出口C和D，所述尾冷器出口C与废气***相连，所述尾冷器出口D与冷凝器出口B的出口管道相连。

优选的，所述苯一塔的回流罐的底部设有出口，所述苯一塔的回流罐底部出口与苯一塔的第二再沸器相连。

优选的，所述醇一塔的回流罐的底部设有出口，所述醇一塔的回流罐底部出口与苯一塔的第二再沸器相连。

优选的，所述烷二塔的回流罐的底部设有出口，所述烷二塔的回流罐底部出口与烷二塔的第二再沸器相连。

优选的，所述烯一塔的回流罐的底部设有出口，所述烯一塔的回流罐底部出口与烯一塔的第二再沸器相连。

优选的，所述轻塔的回流罐的底部设有出口，所述轻塔的回流罐底部出口与酮塔的第二再沸器相连。

本发明的第二种典型的实施方式，提供一种水合法制环己酮的高效节能精馏工艺，所述工艺包括：

苯一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对苯一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过苯一塔第二再沸器对苯一塔塔釜进行加热；

苯二塔塔釜热量的利用：利用热耦合技术通过塔釜泵将苯二塔塔釜物料送入醇一塔第一再沸器对醇一塔塔釜进行加热，换热后的物料继续送往苯一塔进料预热器，对苯一塔进料进行加热；

醇一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对醇一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过醇一塔第二再沸器对醇一塔塔釜进行加热；

醇二塔侧线热量的的利用：利用热泵技术对醇二塔侧线气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过醇二塔第二再沸器对醇二塔塔釜进行加热；

烯一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对烯一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过烯一塔第二再沸器对烯一塔塔釜进行加热；

烯二塔塔釜热量的利用：利用热耦合技术通过塔釜泵将烯二塔塔釜物料送入醇一塔第三再沸器对醇一塔塔釜进行加热，换热后的物料继续送往烯一塔进料预热器，对烯一塔进料进行加热；

冷凝滤出罐副产蒸汽的利用：利用热泵技术对冷凝滤出罐副产0.3MPa蒸汽进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，送入酮塔第一再沸器和烷二塔第一再沸器分别对其塔釜进行加热；

烷二塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对烷二塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过烷二塔第二再沸器对醇一塔塔釜进行加热；

轻塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对轻塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过酮塔第二再沸器对酮塔塔釜进行加热。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1：

以270000t/年环己酮装置为例，利用苯一塔塔顶物料蒸汽给自身再沸器供热，可节约蒸汽27t/h，循环水1200t/h，额外耗电4500kw；利用烯一塔塔顶物料蒸汽给自身再沸器供热，可节约蒸汽14t/h，循环水630t/h，额外耗电2600kw；利用醇一塔塔顶物料蒸汽给自身再沸器供热，可节约蒸汽14t/h，循环水630t/h，额外耗电2600kw；利用醇二塔塔中物料蒸汽给自身再沸器供热，可节约蒸汽6.6t/h，循环水300t/h，额外耗电220kw；利用烷二塔塔顶及冷凝滤出罐物料蒸汽给自身再沸器供热，可节约蒸汽14t/h，循环水630t/h，额外耗电2600kw；利用轻塔塔顶及冷凝滤出罐物料蒸汽给酮塔再沸器供热，可节省蒸汽16t/h，循环水800t/h，额外耗电3000kw；利用苯二塔及烯二塔塔釜物料对醇一塔塔釜进行热耦合换热，可节省蒸汽30t/h，循环水720t/h。

采用上述技能改造措施，共可节省蒸汽121t/h，循环水4910t/h，增加额外耗电15520kw.按照年操作8000h，蒸汽费用150元/t，循环水费用0.2元/t，电0.58元/度，计算年节省操作费用如下

节约蒸汽费用：121*150*8000＝14520万元

节约循环水费用：4910*0.2*8000＝785.6万元

增加电费：15520*0.58*8000＝7201.3万元。

Claims (10)

1.一种水合法制环己酮的高效节能精馏***，其特征在于，所述***包括苯一塔，所述苯一塔的塔釜左右两端分别连接第一再沸器和第二再沸器，所述苯一塔塔顶通过热泵与苯一塔的第二再沸器相连；所述苯一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与苯二塔相连，所述苯二塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇一塔的塔釜的第一再沸器相连，所述醇一塔的第一再沸器与苯一塔的进料预热器相连，所述醇一塔的塔顶通过热泵与醇一塔的塔釜的第二再沸器相连；所述醇一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇二塔相连，所述醇二塔的塔中物料出口通过热泵与醇二塔的第一再沸器相连；

所述醇一塔塔釜还与第三再沸器和第四再沸器相连；所述醇一塔的第三再沸器与烯一塔的进料预热器相连；所述烯一塔的进料预热器与烯一塔相连，所述烯一塔塔釜左右两端分别连接第一再沸器和第二再沸器；所述烯一塔塔顶通过热泵与烯一塔的第二再沸器相连；所述烯一塔的塔釜釜底通过塔釜泵与烯二塔相连；所述烯二塔的塔釜釜底通过塔釜泵与醇一塔的塔釜的第三再沸器相连；所述醇一塔的第四再沸器与冷凝滤出罐相连；所述冷凝滤出罐通过热泵与烷二塔的塔釜的第一再沸器、酮塔的第一再沸器相连；所述烷二塔第一再沸器与烷二塔相连，所述烷二塔的塔顶通过热泵与烷二塔的第二再沸器相连；所述酮塔的第一再沸器与酮塔相连，所述酮塔的塔釜与酮塔的第二再沸器相连，所述酮塔的第二再沸器通过热泵与轻塔的塔顶相连。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述苯二塔的再沸器与苯二塔相连；所述醇一塔的第一再沸器、第二再沸器均与醇一塔相连；所述烷二塔的第一再沸器、第二再沸器均与烷二塔相连；所述烯一塔的再沸器与烯一塔相连；所述酮塔的第一再沸器与第二再沸器均与酮塔相连，所述轻塔的再沸器与轻塔相连。

3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述苯一塔的第一再沸器、苯二塔的再沸器、烯一塔的第一再沸器、烯二塔的再沸器、轻塔再沸器均与冷凝滤出罐相连。

4.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述苯一塔物料进料器与苯一塔相连，所述苯一塔物料进料器与冷凝液罐相连。

5.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述酮塔第一再沸器、烷二塔第一再沸器均与超低压冷凝液罐相连。

6.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述苯一塔第一再沸器与冷凝液罐相连；

或，所述醇一塔第四再沸器与冷凝液罐相连；

或，所述醇二塔第二再沸器与冷凝液罐相连；

或，所述烷二塔与冷凝液罐相连；

或，所述烯一塔的进料预热器与冷凝液罐相连；

或，所述烯一塔第一再沸器与冷凝液罐相连；

或，所述轻塔与冷凝液罐相连。

或，所述苯二塔再沸器与冷凝液罐相连；

或，所述烯二塔再沸器与冷凝液罐相连；

或，所述轻塔的再沸器与冷凝液罐相连。

7.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述苯一塔、苯二塔、醇一塔、醇二塔、烷二塔、烯一塔、烯二塔、冷凝滤出罐、酮塔、轻塔的塔顶部均设有塔顶出口，所述塔顶出口与冷凝器的进口相连，所述冷凝器设置两个出口A和B，所述冷凝器出口A与尾冷器进口相连，所述冷凝器出口B与回流罐顶部的进口相连；所述尾冷器设置两个出口C和D，所述尾冷器出口C与废气***相连，所述尾冷器出口D与冷凝器出口B的出口管道相连。

8.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述苯一塔的回流罐的底部设有出口，所述苯一塔的回流罐底部出口与苯一塔的第二再沸器相连；

或，所述醇一塔的回流罐的底部设有出口，所述醇一塔的回流罐底部出口与苯一塔的第二再沸器相连；

或，所述烷二塔的回流罐的底部设有出口，所述烷二塔的回流罐底部出口与烷二塔的第二再沸器相连。

9.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述烯一塔的回流罐的底部设有出口，所述烯一塔的回流罐底部出口与烯一塔的第二再沸器相连；

或，所述轻塔的回流罐的底部设有出口，所述轻塔的回流罐底部出口与酮塔的第二再沸器相连。

10.一种水合法制环己酮的高效节能精馏工艺，其特征在于，所述工艺包括：

苯一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对苯一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过苯一塔第二再沸器对苯一塔塔釜进行加热；

苯二塔塔釜热量的利用：利用热耦合技术通过塔釜泵将苯二塔塔釜物料送入醇一塔第一再沸器对醇一塔塔釜进行加热，换热后的物料继续送往苯一塔进料预热器，对苯一塔进料进行加热；

醇一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对醇一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过醇一塔第二再沸器对醇一塔塔釜进行加热；

醇二塔侧线热量的的利用：利用热泵技术对醇二塔侧线气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过醇二塔第二再沸器对醇二塔塔釜进行加热；

烯一塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对烯一塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过烯一塔第二再沸器对烯一塔塔釜进行加热；

烯二塔塔釜热量的利用：利用热耦合技术通过塔釜泵将烯二塔塔釜物料送入醇一塔第三再沸器对醇一塔塔釜进行加热，换热后的物料继续送往烯一塔进料预热器，对烯一塔进料进行加热；

冷凝滤出罐副产蒸汽的利用：利用热泵技术对冷凝滤出罐副产0.3MPa蒸汽进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，送入酮塔第一再沸器和烷二塔第一再沸器分别对其塔釜进行加热；

烷二塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对烷二塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过烷二塔第二再沸器对醇一塔塔釜进行加热；

轻塔塔顶热量的利用：利用热泵技术对轻塔塔顶气相物料进行绝热压缩，提高气相物料的温度及压力，通过酮塔第二再沸器对酮塔塔釜进行加热。