CN219579904U - 煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置，其包括乙醇回收塔，煤制乙二醇副产物从乙醇回收塔的中部进料，乙醇回收塔顶部气相出口经第一冷凝器连接至乙醇回流罐，乙醇回流罐通过管道及泵一部分连接至乙醇回收塔（1）上部的回流入口，另一部分连接至乙醇采出储罐，乙醇回收塔底部还分别连接有再沸器和液相采出管，再沸器的气相出口从乙醇回收塔下端进入塔内。该装置通过连续减压精馏分离，能够从煤制乙二醇副产物中分离出满足GB∕T 6820‑2016《工业用乙醇》一等品标准的99.5%乙醇产品，塔釜采出回收乙醇后的杂醇送至终端污水作为生化污水池活性污泥所需的碳源；提升了煤制乙二醇项目的经济效益。

Description

煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置

技术领域

本实用新型涉及煤制乙二醇生产技术领域，具体涉及一种煤制乙二醇副产物乙醇的回收。

背景技术

在煤制乙二醇合成工艺中，草酸二甲酯(DMO)被循环H₂气化混合后进入乙二醇(EG)合成反应器，在催化剂Cu的作用下两步加氢生成EG。第一步生成中间产物乙醇酸甲酯MG和甲醇ME，第二步MG加氢生成EG和甲醇ME，过渡加氢则生成乙醇EA：涉及的反应式有：

CH₃OCOCOOCH₃+2H₂＝CH₂OHCOOCH₃+CH₃OH(第一步)

CH₂OHCOOCH₃+2H₂＝CH₂OHCH₂OH+CH₃OH(第二步)

CH₂OHCH₂OH+H₂＝CH₃CH₂OH+H₂O(过度加氢生成乙醇)

DMO分子中-CO-O-键断裂加氢生成乙醇：

CH₃OCOCOOCH₃+5H₂＝2CH₃OH+CH₃CH₂OH+H₂O

另外，醇类物质由于具有较活泼的-OH基团，容易分子间、分子内脱水生成丁其他二元醇物质，在催化剂运行末期和反应温度偏高时，副反应尤其明显。

CH₂OHCH₂OH+CH₃CH₂OH＝CH₂OHCHOHCH₂CH₃+H₂O

故煤制乙二醇合成产物除了主反应生成乙二醇和甲醇外，还有副反应生成少量的水、乙醇、丙醇、丁醇等。

乙二醇精馏是将反应主产物乙二醇和甲醇精馏分离出满足GB/T4649-2018《工业用乙二醇》标准的聚酯级乙二醇产品和满足GB/T338-2011《工业用甲醇》优等品标准的甲醇产品；目前煤制乙二醇生产中上述副产物乙醇还有其他一元醇和二元醇等均作为副产品杂醇，副产品杂醇中含有大约30％的乙醇，因副产物乙醇、丙醇、丁醇等的沸点相差不大，若采用普通精馏分离易形成共沸物，且目前国内已投用的煤制乙二醇生产装置规模不大，煤制乙二醇产生的副产物杂醇量较少，故副产物杂醇一般未深度加工，而是全部作为副产品杂醇以较低廉的价格直接出售给第三方处理，导致副产物中大量的乙醇未得到回收利用。乙醇用途十分广泛，在化工、医疗卫生、食品工业、工农业生产中都有十分广泛的用途；且煤制乙二醇生产规模越来越大，以60万吨/年煤制乙二醇生产装置为例，副产品杂醇产量1.5吨/小时，每年约12000吨，其组分如表1，如能将30％的乙醇分离出来作为乙醇产品，将产生可观的经济效益。

表1

序号	物料名称	进***前的质量百分含量
			1	水H2O	41.6％
2	甲醇ME	287ppm
			3	乙醇ET	30％
4	乙醇酸甲酯MG	11.5％
			5	乙二醇单甲醚	1.1％
6	正丁醇NBA	6.9％
			7	仲丁醇SBA	1.67％
8	正丙醇NPA	1.1％
			9	丁二醇	2％
10	其他杂质	4％

发明内容

本实用新型提供一种煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置，可以从煤制乙二醇合成过程中的副产物里分离出乙醇，且乙醇可以达到一等品标准。

本实用新型采取的技术方案是，一种煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置，包括乙醇回收塔，煤制乙二醇副产物从乙醇回收塔的中部进料，乙醇回收塔顶部气相出口经第一冷凝器连接至乙醇回流罐，乙醇回流罐通过管道及泵一部分连接至乙醇回收塔上部的回流入口，另一部分连接至乙醇采出储罐，乙醇回收塔底部还分别连接有再沸器和液相采出管，再沸器的气相出口从乙醇回收塔下端进入塔内。

进一步地，乙醇回流罐的气相出口连接至第二冷凝器，第二冷凝器的不凝气出口经真空泵和管道连接至尾气处理***。

进一步地，第二冷凝器的液相物料出口连接至乙醇回流罐。

进一步地，乙醇回收塔底部的液相采出管经过乙醇回收塔塔釜泵连接至终端污水处理装置。

进一步地，乙醇回收塔底部通过管道连接至再沸器的管程，再沸器的壳程连接蒸汽管道，且再沸器壳程出口连接至蒸汽凝液罐。

进一步地，蒸汽凝液罐的气相出口连接至蒸汽管道，液相出口经过蒸汽凝液泵连接至蒸汽凝液管网。

进一步地，蒸汽管道来自乙二醇精馏工段副产的蒸汽出口。

进一步地，乙醇回收塔为负压填料塔，填料塔内设置多层填料层，且填料层的上方设置液体分布器，填料塔内最上层设置除雾器。

进一步地，填料塔内的进料口及回流入口处均设有液体喷头。

进一步地，乙醇回流罐通过管道及回流泵后分别连接至乙醇回收塔回流入口及乙醇采出储罐，且回流泵与乙醇回收塔直接的管道上设有回流流量调节阀，回流泵与乙醇采出储罐之间的管道设有乙醇采出调节阀。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型为了解决煤制乙二醇合成副产物乙醇未得到回收利用的问题；提供了一种煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置，采用减压连续精馏，工艺流程简单，设备少，采用减压精馏所需的热量少，能够精馏分离出满足GB/T6820-2016《工业用乙醇》标准纯度为95.5％的一等品乙醇产品。提升了煤制乙二醇项目的经济效益。以60万吨/年煤制乙二醇为例，每年可回收99.5％乙醇产品3600吨左右

由于液体的沸点是随***压力变化的，压力升高沸点随之升高，本实用新型采用减压精馏可以降低塔内杂醇的沸点，防止高温杂醇在塔内发生聚合集焦反应；根据杂醇中各组分挥发度不同的性质，在塔内经过多次汽化冷凝，重组分(高沸点)转移到塔釜液相中从塔釜采出作为杂醇副产品，杂醇(低沸点)乙醇转移到气相中从塔顶精馏分离出来作为乙醇产品；填料塔是一种应用广泛的气液传质设备，具有结构简单，操作压力低，工作时液体与气体在填料上均匀分布，增加了气液接触面积。

本实用新型完善了煤制乙二醇精馏的整体工艺，充分利用乙二醇精馏副产的0.1MPa低品位蒸汽，起到热能的综合利用。另外从乙醇回收塔釜采出的杂醇含有大量的水分和少量的有机物，可做为污水处理生化污水池活性污泥所需的碳源，降低了生化污水池碳源的补充频率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，乙醇回收塔1、再沸器2、乙醇回收塔塔釜泵3、真空泵4、第一冷凝器5、第二冷凝器6、乙醇回流罐7、回流泵8、蒸汽凝液罐9、蒸汽凝液泵10、除雾器11、液体喷头12、液体分布器13、填料14、尾气处理装置15、乙醇储罐16、终端污水处理装置17、蒸汽凝液管网18、回流流量调节阀19、乙醇采出调节阀20、杂醇采出调节阀21。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，进一步阐明本实用新型。

如图1所示，一种煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置，包括乙醇回收塔1，煤制乙二醇副产物从乙醇回收塔的中部进料，乙醇回收塔顶部气相出口经第一冷凝器5连接至乙醇回流罐7，乙醇回流罐7通过管道及泵一部分连接至乙醇回收塔1上部的回流入口，另一部分连接至乙醇采出储罐，乙醇回收塔1底部还分别连接有再沸器2和液相采出管，再沸器的气相出口从乙醇回收塔下端进入塔内。

优选方案中，乙醇回流罐7的气相出口连接至第二冷凝器6，第二冷凝器的不凝气出口经真空泵4和管道连接至尾气处理***15。第二冷凝器壳程未冷凝的含有微量有机物乙醇的不凝气送至尾气处理装置进一步处理，确保尾气排放达到环保要求。乙醇回收塔顶气相物料采用二级冷却，先在第一冷凝器与循环水间接换热冷却到40℃，再经第二冷凝器与循环冷冻液冷却到0℃，能够更好的冷凝回收塔顶不凝气中的乙醇和控制乙醇回收塔顶温度。

更优选方案中，第二冷凝器6的液相物料出口连接至乙醇回流罐7。

优选方案中，乙醇回收塔1底部的液相采出管经过乙醇回收塔塔釜泵3连接至终端污水处理装置17。塔釜泵3与终端污水处理装置17之间设置杂醇采出调节阀21，塔釜采出回收乙醇后的杂醇作为终端污水处理生化污水池活性污泥所需的碳源。

优选方案中，乙醇回收塔1底部通过管道连接至再沸器的管程，再沸器的壳程连接蒸汽管道，且再沸器壳程出口连接至蒸汽凝液罐。

更优选方案中，蒸汽凝液罐的气相出口连接至蒸汽管道，液相出口经过蒸汽凝液泵连接至蒸汽凝液管网18。蒸汽凝液经凝液泵升压后送至蒸汽凝液管网回收。

更优选方案中，蒸汽管道来自乙二醇精馏工段副产的蒸汽出口。蒸汽压力为0.1MPa，通过蒸汽控制塔釜温度90℃，实现乙二醇精馏副产低品位蒸汽的综合利用，降低了乙二醇精馏能耗；采用副产的0.1MPa蒸汽作为乙醇回收塔热源，能有效防止塔釜物料因超温发生聚合集焦反应。

优选方案中，乙醇回收塔1为负压填料塔，填料塔内设置多层填料层14，具体地填料采用板波纹规整填料，共设置4层填料；填料层的上方设置液体分布器13，使液体能够均匀分布到填料上，填料塔内最上层设置除雾器11，将上升气相中夹带的液体截留。

更优选方案中，填料塔内的进料口及回流入口处均设有液体喷头12，能够均匀地将液体喷洒到液体分布器上。

另一优选方案中，乙醇回流罐7通过管道及回流泵8后分别连接至乙醇回收塔1回流入口及乙醇采出储罐16，且回流泵与乙醇回收塔1直接的管道上设有回流流量调节阀19，回流泵与乙醇采出储罐16之间的管道设有乙醇采出调节阀20。回流罐内乙醇经回流泵升压后，一部分回流至塔顶控制塔顶温度为64℃，一部分作为乙醇产品采出至乙醇储罐，通过回流流量调节阀19和乙醇采出调节阀20进行设置，控制塔顶回流比在5∶1。

在乙二醇精馏工段中，甲醇回收塔塔釜采出的杂醇经泵和管道连续送至乙醇回收塔中部，乙醇回收塔真空泵控制乙醇回收塔顶压力为-0.04MPa，塔顶温度控制在64℃，塔釜温度控制在90℃；乙醇回收塔再沸器热源采用乙二醇精馏工段副产的0.1MPa蒸汽，杂醇在再沸器被蒸汽间接加热，乙醇等轻组分被汽化并不断沿塔盘上升与从上而下的回流液在塔盘上进行传质传热；从乙醇回收塔顶上升的气相乙醇轻组分先在第一冷凝器内经循环水间接冷却到40℃后自流进回流罐，并在回流罐内进一步进行气液分离，分离出的气相物料在第二冷凝器内经乙二醇冷冻液间接冷却到0℃，深冷后的液相物料自流进回流罐，塔顶不凝气(主要为氮气和漏入***的空气，含少量甲醇、乙醇、水等)经真空泵和管道送尾气处理装置进一步处理。乙醇回收塔回流罐内99.5％乙醇经乙醇回收塔回流泵升压后，一部分返回乙醇回收塔上部作为回流控制塔顶温度，一部分作为99.5％乙醇产品采出至乙醇产品罐。乙醇回收塔塔釜物料为分离出乙醇的杂醇重组分，含有较多的水分，经乙醇回收塔塔釜泵升压后送至终端污水处理装置。乙醇回收塔再沸器壳程内0.1MPa蒸汽与管层内的杂醇间接换热，蒸汽凝液先经蒸汽凝液罐收集后再经蒸汽凝液泵升压后送至蒸汽凝液管网。

以60万吨/年煤制乙二醇为例，每年可回收99.5％乙醇产品3600吨左右，乙醇以及杂醇的组分见表2：

表2

采用该装置回收的乙醇能够满足GB/T 6820-2016《工业用乙醇》一等品标准，可显著提升了煤制乙二醇项目的经济效益。

Claims (10)

1.一种煤制乙二醇合成副产物乙醇的回收装置，其特征在于：包括乙醇回收塔（1），煤制乙二醇副产物从乙醇回收塔的中部进料，乙醇回收塔顶部气相出口经第一冷凝器（5）连接至乙醇回流罐（7），乙醇回流罐（7）通过管道及泵一部分连接至乙醇回收塔（1）上部的回流入口，另一部分连接至乙醇采出储罐，乙醇回收塔（1）底部还分别连接有再沸器（2）和液相采出管，再沸器的气相出口从乙醇回收塔下端进入塔内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：乙醇回流罐（7）的气相出口连接至第二冷凝器（6），第二冷凝器的不凝气出口经真空泵（4）和管道连接至尾气处理***（15）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：第二冷凝器（6）的液相物料出口连接至乙醇回流罐（7）。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：乙醇回收塔（1）底部的液相采出管经过乙醇回收塔塔釜泵（3）连接至终端污水处理装置（17）。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：乙醇回收塔（1）底部通过管道连接至再沸器的管程，再沸器的壳程连接蒸汽管道，且再沸器壳程出口连接至蒸汽凝液罐。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：蒸汽凝液罐的气相出口连接至蒸汽管道，液相出口经过蒸汽凝液泵连接至蒸汽凝液管网（18）。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：蒸汽管道来自乙二醇精馏工段副产的蒸汽出口。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的装置，其特征在于：乙醇回收塔（1）为负压填料塔，填料塔内设置多层填料层（14），且填料层的上方设置液体分布器（13），填料塔内最上层设置除雾器（11）。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：填料塔内的进料口及回流入口处均设有液体喷头（12）。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：乙醇回流罐（7）通过管道及回流泵（8）后分别连接至乙醇回收塔（1）回流入口及乙醇采出储罐（16），且回流泵与乙醇回收塔（1）直接的管道上设有回流流量调节阀（19），回流泵与乙醇采出储罐（16）之间的管道设有乙醇采出调节阀（20）。