本發(fā)明屬于化學(xué)工程領(lǐng)域，涉及化工工業(yè)中近沸點(diǎn)物系精餾分離操作設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

精餾是工業(yè)中分離液液均相混合物的一種重要單元操作，它是現(xiàn)代化工工業(yè)中最為成熟并且應(yīng)用最為廣泛的分離技術(shù)。但是精餾操作往往耗能巨大，且精餾塔及其附屬設(shè)備制造安裝也十分昂貴。高能耗與高投資在精餾分離近沸點(diǎn)物系上尤為凸顯。由于近沸點(diǎn)物系中各組分之間的相對揮發(fā)度較小，常規(guī)精餾塔分離往往需要很高的理論板數(shù)，造成精餾塔過高，制造及安裝成本較大，且安全性能較差。同時(shí)，近沸點(diǎn)物系的高分離難度造成精餾塔塔底再沸器蒸汽耗量增加，設(shè)備操作費(fèi)用也相應(yīng)增加。

除了常規(guī)精餾以外，萃取精餾和膜精餾也經(jīng)常用于分離近沸點(diǎn)物系，但這類操作往往需要引進(jìn)分離介質(zhì)(萃取劑和分離膜)。一般來說，不同物系需要不同的分離介質(zhì)，目前還沒有具有普適性的分離介質(zhì)。經(jīng)常出現(xiàn)的情況是找不到一種合適的分離介質(zhì)來增大待分離物系的相對揮發(fā)度(如甲基環(huán)戊烷/環(huán)己烷；甲基三氯硅烷/二甲基氯硅烷；異丁醇/正丁醇等)以降低分離難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利針對常規(guī)精餾塔的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、投資量較少、能耗低且便于工廠應(yīng)用的針對分離近沸點(diǎn)物系的循環(huán)雙效精餾設(shè)計(jì)方法，以解決常規(guī)精餾塔應(yīng)用中的技術(shù)瓶頸。通過采用該方案，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備投資和能量消耗的降低，安全性能提高等優(yōu)勢。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種近沸點(diǎn)物系循環(huán)雙效精餾設(shè)計(jì)方法，包括：構(gòu)建精餾系統(tǒng)，包括泵(1)、高壓精餾塔(2)、高壓精餾塔再沸器(3)、冷熱物流換熱器(4)和低壓精餾塔(5)、低壓精餾塔冷凝器(6)，待精餾的原始進(jìn)料與來自低壓精餾塔(5)塔頂?shù)难h(huán)物流相混合，通過泵(1)加壓進(jìn)入高壓精餾塔(2)，高壓精餾塔設(shè)計(jì)要求只保塔頂，而不對塔底進(jìn)行分離要求設(shè)置；由冷熱物流換熱器(4)作為低壓精餾塔塔底再沸器和高壓精餾塔的冷凝器，高壓精餾塔(2)塔頂產(chǎn)品為低壓精餾塔塔底再沸器提供能量以保證其正常操作；高壓精餾塔塔底物流經(jīng)過高壓精餾塔再沸器(3)后進(jìn)入低壓精餾塔(5)；低壓塔設(shè)計(jì)要求只保塔底，即只有塔底滿足分離要求。

作為優(yōu)選方式，通過控制低壓精餾塔塔頂?shù)难h(huán)物流的循環(huán)流量，使得低壓精餾塔塔頂分離至與原始進(jìn)料組成相同，以保證精餾系統(tǒng)不發(fā)生返混現(xiàn)象。

原始進(jìn)料可以為甲基三氯硅烷/二甲基氯硅烷(me1/me2)，高壓精餾塔的塔頂壓力為210-230kpa，塔頂溫度為90-96℃；低壓精餾塔的塔頂壓力為100-120kpa，塔頂溫度為68-74℃。原始進(jìn)料可以為甲基環(huán)戊烷/環(huán)己烷(mcp/ch)，高壓精餾塔2的塔頂壓力為230--250kpa，塔頂溫度為99-105℃；低壓精餾塔的塔頂壓力為100-120kpa，塔頂溫度為68-74℃。原始進(jìn)料可以為異丁醇/正丁醇，高壓精餾塔2的塔頂壓力為260--280kpa，塔頂溫度為134-140℃；低壓精餾塔的塔頂壓力為100-120kpa，塔頂溫度為68-74℃。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的循環(huán)雙效精餾設(shè)計(jì)方案(1—泵；2—高壓精餾塔；3—高壓精餾塔再沸器；4—冷熱物流換熱器；5—低壓精餾塔；6—低壓精餾塔冷凝器)

圖2：實(shí)施例1的主要操作參數(shù)示意圖。

圖3：實(shí)施例2的主要操作參數(shù)示意圖。

圖4：實(shí)施例3的主要操作參數(shù)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的循環(huán)雙效精餾設(shè)計(jì)方案的簡圖如圖1所示。近沸點(diǎn)物系a/b其中a為輕組分，b為重組分與來自低壓精餾塔5塔頂?shù)难h(huán)物流相混合，通過泵1加壓進(jìn)入高壓精餾塔2。高壓精餾塔設(shè)計(jì)要求“只保塔頂”，而不對塔底進(jìn)行分離要求設(shè)置。由于該塔在高壓下操作，高壓塔塔頂產(chǎn)品可以為低壓塔塔底再沸器提供能量以保證低壓塔的正常操作。這種精餾模式構(gòu)成“雙效精餾”。冷熱物流換熱發(fā)生在冷熱物流換熱器4中，該換熱設(shè)備既是高壓塔的冷凝器又是低壓塔的再沸器。隨后，高壓塔塔底物流進(jìn)入低壓塔。低壓塔設(shè)計(jì)要求“只保塔底”，即只有塔底滿足分離要求。通過控制循環(huán)流量，使得低壓塔塔頂分離至與原始進(jìn)料組成相同，以保證精餾系統(tǒng)不發(fā)生返混現(xiàn)象。高壓塔能量輸入以及低壓塔能量輸出分別發(fā)生在高壓精餾塔再沸器3和冷熱物流換熱器4中。

具體實(shí)施方式應(yīng)針對不同工廠的實(shí)際需求而定。若涉及新工廠設(shè)計(jì)問題，則可在初步設(shè)計(jì)中考慮使用循環(huán)雙效精餾方案。若涉及舊工廠改造，則應(yīng)全面考察循環(huán)雙效的可行性。一般來說，通過適當(dāng)改變塔內(nèi)件，現(xiàn)場可以將已存在的常規(guī)精餾塔改造成該專利提到的高壓塔或低壓塔。常規(guī)精餾塔的再沸器和冷凝器可以改造利用，同時(shí)需要增加一個(gè)新的換熱器來實(shí)現(xiàn)冷熱物流交換(即設(shè)備(4)的功能)。實(shí)際應(yīng)用中，可利用工廠停工期來實(shí)現(xiàn)改造設(shè)計(jì)。

【實(shí)施例1】

某裝置采用如圖1所示的新型循環(huán)雙效精餾設(shè)計(jì)方案，原料為等摩爾流率的甲基三氯硅烷/二甲基氯硅烷(me1/me2)，總流量為1000kmol/h，塔2塔頂物流出口和塔5塔底物流出口流率均設(shè)置為500kmol/h，me1和me2的分離要求為摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到99.9％，主要操作參數(shù)如圖2所示，主要操作條件及消耗見表1。

【實(shí)施例2】

某裝置采用原料等摩爾流率的甲基環(huán)戊烷/環(huán)己烷(mcp/ch)，總流量為1000kmol/h，塔2塔頂物流出口流率為500kmol/h，mcp摩爾分?jǐn)?shù)為99.9％，塔5塔底物流出口流率為500千摩爾/小時(shí)，ch摩爾分?jǐn)?shù)為99.9％。主要參數(shù)如圖3所示，主要操作條件及消耗見表2。

【實(shí)施例3】

某裝置采用如圖1所示工藝，原料摩爾組成為(異丁醇/正丁醇)各占0.5，總流量為1000kmol/h，塔2塔頂物流出口流率為500kmol/h，異丁醇摩爾分?jǐn)?shù)為99.9％，塔5塔底物流出口流率為500kmol/h,正丁醇摩爾分?jǐn)?shù)為99.9％。主要參數(shù)如圖4所示，主要操作條件及消耗見表3。

表1循環(huán)雙效精餾與常規(guī)精餾塔比較(me1/me2)

表2循環(huán)雙效精餾與常規(guī)精餾塔比較(mcp/ch)

表3循環(huán)雙效精餾與常規(guī)精餾塔比較(異丁醇/正丁醇)