[发明专利]异丙醇精制生物质吸附-精馏耦合装置及方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化工产品纯化技术领域，更加具体地说，特别涉及利用生物质吸附和精馏耦合装置及方法和应用，属于节能技术领域。

背景技术

异丙醇是重要的溶剂和有机合成原料。其生产方法主要是水合法，通常目标产物中含有水、丙酮以及其他有机物。在异丙醇精制时，若采用普通精馏方法，异丙醇与水的相平衡线与操作线非常接近，达到分离要求需要的回流比高，因此再沸器冷凝器负荷大，能耗高。

吸附分离方法与被分离物系相对挥发度无关。淀粉质吸附剂可用于醇、酮等有机物脱水，有机物极性越弱，分子量越大，淀粉质吸附剂对其脱水效果就越好。中国发明专利“用于低级醇的脱水吸附剂及制备方法”（申请日2008年10月21日，申请号2008101524051，公开日2009年3月25日，公开号CN1O1391204A）公开了一种用于低级醇脱水的淀粉质吸附剂，其对异丙醇和水的分离因数在大于10⁴，对水的吸附选择性很高。该类淀粉质吸附剂相对于其他常用吸附剂如分子筛、硅胶、氯化锂等，具有吸附选择性高、可降解、再生温度低、对环境友好的特点。但是吸附方法并不适合化工分离整个系统，只有对少量吸附质或与其他分离操作结合起来时才合理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为了克服异丙醇精制中普通精馏方法能耗过高的问题，利用生物质吸附的特点，提出了一种将生物质吸附方法与精馏方法结合在一起的节能环保的异丙醇精制装置及其方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

异丙醇精制生物质吸附-精馏耦合装置，在异丙醇脱轻塔塔顶设置第二冷凝器和第四进料泵，在异丙醇脱轻塔塔底设置第三换热器，第三换热器与第二储罐管路相连，在异丙醇脱轻塔塔底设置第一再沸器和第三进料泵；第四进料泵与丙酮回收塔管路连接，丙酮回收塔塔顶设置第四冷凝器，丙酮回收塔塔底设置第三再沸器和第四换热器，并通过管路与第二储罐相连；第三进料泵与异丙醇精制塔管路连接，在异丙醇精制塔塔底设置第二再沸器，塔底物料进入其他系统进行进一步分离，在异丙醇精制塔塔顶设置第三冷凝器，并通过管路与第二储罐相连。

在装置中，选择在在异丙醇脱轻塔塔底第45块塔板处侧线出料并设置第三换热器。

在进料进入异丙醇脱轻塔之前先通过生物质吸附系统，对原始进料进行生物质吸附分离：第一进料泵与第一换热器管路相连，第一换热器管路通过管路分别与第一吸附固定床和第二吸附固定床的底部相连，在与第一吸附固定床相连的管路上设置第三阀门，在与第二吸附固定床相连的管路上设置第四阀门，在第一吸附固定床和第二吸附固定床的顶部连接管路合并后与第一冷凝器相连，第一冷凝器与第一储罐相连，第一储罐与第二进料泵相连，第二进料泵与异丙醇脱轻塔管路相连；第二换热器通过管路分别与第一吸附固定床和第二吸附固定床的顶部相连，在与第一吸附固定床相连的管路上设置第一阀门，在与第二吸附固定床相连的管路上设置第二阀门，在第一吸附固定床和第二吸附固定床的底部连接管路合并。

上述生物质吸附系统用于将异丙醇中的水进行脱除，选择第一吸附固定床和第二吸附固定床数量相等，且都为一个，其中一个用于吸附，另一个用于再生，吸附时蒸汽自下而上流动，再生时热空气自上而下流动，吸附再生同时进行。

在具体进行异丙醇精制过程中，选择固定床装填密度为460kg/m³，吸附剂装填质量为2t，床层温度为进料露点。吸附时间与再生时间相同，均为30分钟，30分钟为吸附平台期，此时的吸附剂吸附选择性吸附效率最高。再生条件为120℃空气再生，再生时间为30分钟，吸附脱水速率可达21.544kg/h。

异丙醇脱轻塔理论塔板数为50，进料板位置为12，回流比为1，操作压力为125kPa；异丙醇精制塔理论塔板数为10，进料板位置为6，回流比为1，操作压力为110kPa；丙酮回收塔理论塔板数为26，进料板位置为15，回流比为7，操作压力为110kPa。

本发明的生物质吸附-精馏耦合精制异丙醇的方法，主要包括以下步骤：进料加热后产生的蒸汽通过装填中国专利CN1O1391204A公开的吸附剂的固定床后，大部分水分被吸附，与此同时另外一个固定床进行再生，每半个小时更换一次固定床。脱除水分后的进料气冷凝后进入异丙醇脱轻塔。异丙醇脱轻塔塔顶流股进入丙酮回收塔，塔底流股进入异丙醇精制塔。