一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法
【專利摘要】本發明公開了一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷?甲醇的方法，通過加壓塔(HT)和常壓塔(LT)雙塔操作，將料液罐C1中的二氯甲烷?甲醇混合液進行分離，分離后的二氯甲烷質量分數大于99.9％、收率大于99.3％，甲醇產品質量分數大于99.9％，收率大于99.4％。利用加壓塔(HT)塔頂氣相共沸物的較大潛熱給常壓塔(LT)塔釜部分高純度甲醇液體進行加熱，將其全部汽化，而加壓塔(HT)塔頂氣相共沸物則全部冷凝，實現了完全熱集成。本發明工藝簡單，不引入第三組分，能大幅降低能耗，提高了二氯甲烷和甲醇純度和收率，熱集成后的氣相二氯甲烷?甲醇共沸物完全冷凝，節省了一套冷凝器，降低了設備成本。
【專利說明】
一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工分離純化領域，具體涉及一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法。
【【背景技術】】
[0002]二氯甲烷是一種無色透明的流動性液體，沸點為39.8°C，主要用作脫漆劑，使用時還需要加入一定量的冰乙酸、甲酸、醇類等組成混合溶劑，加入極性溶劑可以縮短剝離時間，非極性溶劑則作為稀釋劑，此外，還廣泛應用于醋酸纖維等的制造以及機械工業等的洗滌劑。甲醇，沸點為64.5°C，主要用作涂料、油墨、染料、醋酸纖維素等的溶劑，還可作為農藥、醫藥、塑料的原料。
[0003]二氯甲烷和甲醇會形成共沸物，常壓下其共沸點為37.6°C，其中二氯甲烷的質量分數為94.3%、甲醇質量分數為5.7%。二氯甲烷-甲醇共沸體系常存在于二氯甲烷溶劑以及醫藥生產過程中，對于該共沸物系的分離，不僅能夠降低生產成本，而且能夠有效的控制其排放，實現經濟和環保雙重效益。二氯甲烷-甲醇混合物由于形成共沸，普通的精餾方法無法實現有效分離，故需要采取特殊的精餾方法。
[0004]專利(CN103304373A)涉及二氯甲烷-甲醇共沸混合物的間歇萃取精餾分離方法，該方法采用間歇萃取精餾實現了二氯甲烷與甲醇的分離，但是引入了第三組分，如丙醇、異丙醇、I，3_丙二醇、乙二醇等，增加了分離工藝的負荷。
[0005]專利(CN105001056A)涉及一種變壓精餾分離異丁醇與甲醇共沸體系的方法，該方法采用變壓連續精餾的方式對異丁醇和甲醇共沸物系進行分離，但未實現分離過程中熱量的集成，熱量利用率較低。
[0006]專利(CN104119202A)涉及一種變壓精餾分離甲醇-丙酮共沸物的節能工藝，該工藝在減壓精餾塔中間部位加入了一個中間再沸器，利用加壓精餾塔塔頂采出液給減壓精餾塔中間再沸器加熱，從而減少了塔釜再沸器的熱負荷。該工藝為連續變壓精餾，在減壓精餾塔中間設置中間再沸器，增加了設備成本。
[0007]專利(CN102068831B)涉及乙腈-甲醇共沸混合物的間歇萃取精餾裝置和分離方法，該方法通過加入萃取劑N，N-二甲基甲酰胺實現了共沸物系的分離，然而該方法目前僅在實驗中證實了其可行性，工業化能否得到相同的效果亟需驗證。
[0008]文獻(醋酸甲酯和甲醇熱集成變壓精餾分離工藝模擬與優化.過程工程學報，2013年第I期)涉及醋酸甲酯和甲醇熱集成變壓精餾分離工藝模擬與優化，利用連續變壓精餾分離醋酸甲酯和甲醇，分離后的醋酸甲酯純度為99.8 %、甲醇純度為99.0%,然而該工藝僅限于模擬，未實現工業應用。
[0009]本發明采用完全熱集成變壓間歇精餾的方法，具體地講，本發明利用二氯甲烷-甲醇共沸物共沸組成隨壓力改變而產生變化的特性，采用加壓塔和常壓塔雙塔間歇精餾的方式，在分離出高純度的二氯甲烷和甲醇產品的同時，通過完全熱集成實現能耗大幅降低。本發明的方法尤其適合二氯甲烷質量分數占86.6%-94.2%的二氯甲烷-甲醇共沸物系。本發明無需引入第三組分，節約成本的同時，實現共沸物的高純度分離；通過完全熱集成的方式，將加壓塔塔頂氣相物流的潛熱能夠滿足常壓塔塔釜液體再沸，實現了工藝中熱量的回收，節省了能耗;熱集成后的氣相二氯甲烷-甲醇共沸物完全冷凝，節省了一套冷凝器，降低了設備成本。
【
【發明內容】
】
[0010][要解決的技術問題]
[0011]本發明的目的是提供一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法。
[0012][技術方案]
[0013]本發明克服了現有技術的缺點，提出了一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法。本發明利用二氯甲烷-甲醇共沸物共沸組成隨壓力改變而產生變化的特性，采用加壓塔和常壓塔雙塔間歇精餾的方式，分離出高純度的二氯甲烷和甲醇，利用熱集成實現能耗大幅降低。該方法解決了目前技術中工藝復雜、能耗大、引入雜質的問題，提高了產品的純度。
[0014]本發明提供了一種分離二氯甲烷質量分數占86.6%_94.2%的二氯甲烷-甲醇共沸物系的方法。
[0015]本發明是通過以下技術方案實現的:一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，其特征在于實現該方法的裝置包括如下組成部分:
[0016]加壓塔(HT)、常壓塔(LT)、料液罐Cl、甲醇產品罐C2、二氯甲烷產品罐C3、冷凝器Hl、換熱器H2、再沸器H3、加壓栗Pl、閥門Vl、閥門V2、閥門V3;料液罐Cl有兩條出料管路，出料管路①將閥門V3、加壓栗P1、加壓塔(HT)依次連接，出料管路②將閥門V2、常壓塔(LT)依次連接，常壓塔(LT)氣相出口管路③與冷凝器Hl連接，然后連接至料液罐Cl進料口，加壓塔(HT)氣相出料口管路④與換熱器H2熱物流進口連接，換熱器H2熱物流出口經管路⑤與閥門Vl、料液罐Cl進料口依次連接，加壓塔(HT)塔釜液相出口管路分兩個支路，一個直接與二氯甲烷產品罐C3連接，另一個經再沸器H3后連接回塔釜汽相入口，常壓塔(LT)塔釜液相出口管路分兩個支路，一個直接與甲醇產品罐C2連接，另一個與換熱器H2冷物流入口連接，換熱器H2冷物流出口通過管路⑥與常壓塔(LT)塔釜汽相入口連接。
[0017]采用上述裝置進行完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，包括如下步驟:
[0018](I)將二氯甲烷和甲醇原料混合液加入到料液罐Cl中，混合液由出料管路①經過閥門V3和加壓栗Pl加壓后輸送至加壓塔(HT)，同時，混合液由出料管路②經過閥門V2輸送至常壓塔(LT);
[0019](2)在加壓塔(HT)內，二氯甲烷和甲醇共沸物以氣相的形式從塔頂氣相出口管路④進入換熱器H2熱物流入口進行換熱，換熱后通過管路⑤經過閥門Vl減壓，進入料液罐Cl，高純度的二氯甲烷液體從塔釜液相出口流出，一部分直接收集至二氯甲烷產品罐C3，另一部分經再沸器H3再沸后進入加壓塔(HT);
[0020](3)與步驟(2)同時，在常壓塔(LT)內，二氯甲烷和甲醇共沸物以氣相的形式從塔頂氣相出口管路③餾出，后經過冷凝器Hl冷凝進入料液罐Cl，高純度的甲醇液體從塔釜液相出口流出，一部分直接收集至甲醇產品罐C2，另一部分經換熱器H2加熱全部汽化后，經管路⑥進入常壓塔(LT);
[0021](4)在換熱器H2內實現完全熱集成，來自常壓塔(LT)塔釜的高純度甲醇液體與來自加壓塔(HT)塔頂的氣相二氯甲烷-甲醇共沸物進行換熱，高純度甲醇液體全部汽化，二氯甲烷-甲醇共沸物全部冷凝。
[0022]加壓塔(HT)操作壓力為lOatm，常壓塔(LT)操作壓力為Iatm;
[0023]加壓塔(HT)理論板數為28塊板，進料位置為第2塊板；
[0024]常壓塔(LT)理論板數為28塊板，進料位置為第2塊板。
[0025]根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于:加壓塔(HT)塔頂溫度為117.5°C，塔釜溫度為125.6°C ;常壓塔(LT)塔頂溫度為37.8°C，塔釜溫度為68.5°C。
[0026]根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于:經過換熱器H2完全熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。
[0027]根據本發明的另一優選實施方式，其特征在于:分離后的甲醇液體質量分數大于99.9%，甲醇收率大于99.3% ; 二氯甲烷液體質量分數大于99.9%，二氯甲烷收率大于99.4%。
[0028]本發明的熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法具體描述如下:
[0029]二氯甲烷和甲醇混合液加入到料液罐Cl中，混合液由出料管路①經過閥門V3和加壓栗Pl加壓后輸送至加壓塔(HT)，同時，混合液由出料管路②經過閥門V2輸送至常壓塔(LT)。在加壓塔(HT)內，二氯甲烷和甲醇混合液通過多級的氣液傳質，絕大部分的二氯甲烷與部分甲醇形成最低共沸物以氣相形式從塔頂氣相出口管路④餾出，而高純度二氯甲烷則作為塔釜產品采出。在常壓塔(LT)內，二氯甲烷和甲醇混合液通過多級的氣液傳質，絕大部分的二氯甲烷與部分甲醇形成最低共沸物以氣相形式從塔頂氣相出口管路③餾出，經冷凝器Hl冷凝后進入料液罐Cl，而高純度的甲醇則作為塔釜產品采出。由于加壓塔(HT)塔頂餾出的二氯甲烷-甲醇共沸物蒸汽具有很高的潛熱，因此可將這部分潛熱用于常壓塔(LT)塔釜部分高純度甲醇液體再沸，從而實現熱集成。在換熱器Η2中，來自加壓塔(HT)塔頂的氣相二氯甲烷-甲醇共沸物與來自常壓塔(LT)塔釜的部分高純度甲醇液體進行換熱，氣相二氯甲烷-甲醇共沸物全部冷凝，而高純度甲醇液體全部汽化后由管路⑥通入常壓塔(LT)，冷凝后的二氯甲烷-甲醇共沸物經管路⑤通過閥門Vl減壓進入料液罐Cl。
[0030]本發明中加壓塔(HT)操作壓力為IOatm，加壓塔(HT)理論板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為117.5°C，塔釜溫度為125.6°C;常壓塔(LT)操作壓力為latm，常壓塔(LT)理論板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為37.8°C，塔釜溫度為68.5°C ;經過換熱器H2熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇液體溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4 °C。
[0031 ]使用該方法分離后的甲醇液體質量分數大于99.9%，甲醇收率大于99.3% ; 二氯甲烷液體質量分數大于99.9%,二氯甲烷收率大于99.4%。
[0032][有益效果]
[0033]本發明與現有的技術相比，主要有以下有益效果:
[0034](I)產品未引入雜質，純度得到提高。
[0035](2)工藝實現完全熱集成，加壓塔塔頂氣相物流的潛熱能夠滿足常壓塔塔釜液體再沸，大幅降低能耗。
[0036](3) 二氯甲烷和甲醇收率提高。
[0037](4)熱集成后的氣相二氯甲烷-甲醇共沸物完全冷凝，節省了一套冷凝器，降低了設備成本。
【【附圖說明】】
[0038]圖1是熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法示意圖，其中:
[0039]HT-加壓塔;LT-常壓塔;Cl-料液罐;C2-甲醇產品罐;C3_ 二氯甲烷產品罐;Pl-加壓栗;Hl-冷凝器;H2-換熱器;H3-再沸器;Vl，V2，V3-閥門；數字代表各管路物流。
【【具體實施方式】】
[0040]實施例1:
[0041 ] 將980kg二氯甲烷質量分數占86.6%的二氯甲烷-甲醇混合液投到料液罐Cl中，溫度為30°C，壓力為Iatm(絕壓)，加壓塔(HT)操作壓力為1atm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為117.5 °C，塔釜溫度為125.6 °C ;常壓塔(LT)操作壓力為Iatm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為37.8 °C，塔釜溫度為68.5 °C，經過換熱器H2熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇液體溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。分離后的甲醇質量分數為99.9%，收率為99.3%;分離后的二氯甲烷質量分數為99.91%,收率為99.4%。
[0042]實施例2:
[0043]將1040kg二氯甲烷質量分數占94.2 %的二氯甲烷-甲醇混合液投到料液罐Cl中，溫度為30°C，壓力為Iatm(絕壓)，加壓塔(HT)操作壓力為1atm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為117.5°C，塔釜溫度為125.6°C;常壓塔(LT)操作壓力為Iatm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為37.8 °C，塔釜溫度為68.5 V，經過換熱器H2熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇液體溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。分離后的甲醇質量分數為99.94%，收率為99.6%;分離后的二氯甲烷質量分數為99.9%,收率為99.7%。
[0044]實施例3:
[0045]將1130kg二氯甲烷質量分數占88.3%的二氯甲烷-甲醇混合液投到料液罐Cl中，溫度為30°C，壓力為Iatm(絕壓)，加壓塔(HT)操作壓力為1atm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為117.5°C，塔釜溫度為125.6°C;常壓塔(LT)操作壓力為Iatm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為37.8 °C，塔釜溫度為68.5 V，經過換熱器H2熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇液體溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。分離后的甲醇質量分數為99.95%，收率為99.6%;分離后的二氯甲烷質量分數為99.92%,收率為99.7 %。
[0046]實施例4:
[0047]將1430kg二氯甲烷質量分數占90.6%的二氯甲烷-甲醇混合液投到料液罐Cl中，溫度為30°C，壓力為Iatm(絕壓)，加壓塔(HT)操作壓力為1atm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為117.5°C，塔釜溫度為125.6°C;常壓塔(LT)操作壓力為Iatm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為37.8°C，塔釜溫度為68.5 °C，經過換熱器H2熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇液體溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。分離后的甲醇質量分數為99.98%，收率為99.6%;分離后的二氯甲烷質量分數為99.95%,收率為99.4 %。
[0048]實施例5:
[0049]將1210kg二氯甲烷質量分數占92.9%的二氯甲烷-甲醇混合液投到料液罐Cl中，溫度為30°C，壓力為Iatm(絕壓)，加壓塔(HT)操作壓力為1atm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為117.5°C，塔釜溫度為125.6°C;常壓塔(LT)操作壓力為Iatm(絕壓)，塔板數為28塊板，進料位置為第2塊板，塔頂溫度為37.8 °C，塔釜溫度為68.5 V，經過換熱器H2熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇液體溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。分離后的甲醇質量分數為99.94%，收率為99.5%;分離后的二氯甲烷質量分數為99.93%,收率為99.6 %。
【主權項】
1.一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，其特征在于實現該方法的裝置包括如下組成部分: 加壓塔(HT)、常壓塔(LT)、料液罐Cl、甲醇產品罐C2、二氯甲烷產品罐C3、冷凝器Hl、換熱器H2、再沸器H3、加壓栗Pl、閥門Vl、閥門V2、閥門V3;料液罐Cl有兩條出料管路，出料管路①將閥門V3、加壓栗P1、加壓塔(HT)依次連接，出料管路②將閥門V2、常壓塔(LT)依次連接，常壓塔(LT)氣相出口管路③與冷凝器Hl連接，然后連接至料液罐Cl進料口，加壓塔(HT)氣相出料口管路④與換熱器H2熱物流進口連接，換熱器H2熱物流出口經管路⑤與閥門Vl、料液罐Cl進料口依次連接，加壓塔(HT)塔釜液相出口管路分兩個支路，一個直接與二氯甲烷產品罐C3連接，另一個經再沸器H3后連接回塔釜汽相入口，常壓塔(LT)塔釜液相出口管路分兩個支路，一個直接與甲醇產品罐C2連接，另一個與換熱器H2冷物流入口連接，換熱器H2冷物流出口通過管路⑥與常壓塔(LT)塔釜汽相入口連接； 采用上述裝置進行完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，包括如下步驟: (1)將二氯甲烷和甲醇原料混合液加入到料液罐Cl中，混合液由出料管路①經過閥門V3和加壓栗Pl加壓后輸送至加壓塔(HT)，同時，混合液由出料管路②經過閥門V2輸送至常壓塔(LT); (2)在加壓塔(HT)內，二氯甲烷和甲醇共沸物以氣相的形式從塔頂氣相出口管路④進入換熱器H2熱物流入口進行換熱，換熱后通過管路⑤經過閥門Vl減壓，進入料液罐Cl，高純度的二氯甲烷液體從塔釜液相出口流出，一部分直接收集至二氯甲烷產品罐C3，另一部分經再沸器H3再沸后進入加壓塔(HT); (3)與步驟(2)同時，在常壓塔(LT)內，二氯甲烷和甲醇共沸物以氣相的形式從塔頂氣相出口管路③餾出，后經過冷凝器Hl冷凝進入料液罐Cl，高純度的甲醇液體從塔釜液相出口流出，一部分直接收集至甲醇產品罐C2，另一部分經換熱器H2加熱全部汽化后，經管路⑥進入常壓塔(LT); (4)在換熱器H2內實現完全熱集成，來自常壓塔(LT)塔釜的高純度甲醇液體與來自加壓塔(HT)塔頂的氣相二氯甲烷-甲醇共沸物進行換熱，高純度甲醇液體全部汽化，二氯甲烷-甲醇共沸物全部冷凝； 加壓塔(HT)操作壓力為1atm，常壓塔(LT)操作壓力為Iatm; 加壓塔(HT)理論板數為28塊板，進料位置為第2塊板； 常壓塔(LT)理論板數為28塊板，進料位置為第2塊板。2.根據權利要求1所述的一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，其特征在于:加壓塔(HT)塔頂溫度為117.5 °C，塔釜溫度為125.6 °C;常壓塔(LT)塔頂溫度為37.8 °C，塔釜溫度為68.5 °C。3.根據權利要求1所述的一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，其特征在于:經過換熱器H2完全熱集成后，全部汽化后的高純度甲醇溫度為68.8°C，全部冷凝的二氯甲烷-甲醇共沸物溫度為117.4°C。4.根據權利要求1所述的一種完全熱集成變壓間歇精餾分離二氯甲烷-甲醇的方法，其特征在于:分離后的甲醇液體質量分數大于99.9 %，甲醇收率大于99.3 % ; 二氯甲烷液體質量分數大于99.9%,二氯甲烷收率大于99.4%。
【文檔編號】C07C19/03GK105837403SQ201610286573
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】李鑫, 朱兆友, 王永坤, 劉霖, 胡佳靜, 王英龍
【申請人】青島科技大學