[发明专利]新型节能式三塔连续萃取精馏工艺及其萃取精馏系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型节能式三塔连续萃取精馏工艺及其萃取精馏系统，属于化工工艺领域。

背景技术

乙醇的结构简式为CH₃CH₂OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体。乙醇是用途广泛和用量极大的工业原料之一，在国民经济各部门中占有重要地位，与人民生活有着密切的关系。乙醇广泛应用于食品、化工、医药、染料、国防等行业，同时也是十分重要的清洁能源。而且乙醇－水体系又是具有最低共沸点的体系。

目前，乙醇-水共沸混合物分离方法主要有萃取精馏、共沸精馏、变压精馏。中国专利CN 100526274C提出用采用三塔热集成变压精馏装置进行乙醇精馏的工艺方法。虽然能耗降低，但是对自动化控制的要求较高。对最终产品的纯度要求较高时，原料组成或进料流量的较少的变化对最终产品的纯度影响较大(Eda Hosgor et al,Computers and Chemical Engineering,Vol.67,2014,166-177)。

萃取精馏是处理含有共沸组成等难分离物系的有效方法。它是在精馏过程中加入一种萃取剂，萃取剂分子与物系中各组分分子的作用不同，改变了组分间的相对挥发度，使其向着有利于精馏分离的方向增大，从而使具有恒沸点的组分得到有效分离。萃取精馏兼有精馏和萃取之优点，能分离单纯精馏和萃取无法分离的物系。加入的萃取剂无论与被分离物系组分是否形成均相，只要能改变组分间的相对挥发度，不与被分离物系组分形成新的恒沸物，就可以达到良好的分离效果。

萃取精馏包括两种重要的操作分离方法：间歇萃取精馏，连续萃取蒸馏。一般来说，对于一个双组分系统的连续萃取精馏过程是由两塔组成，即萃取精馏塔和萃取剂回收塔。而本发明包括三塔：萃取精馏系统，萃取剂回收系统和共沸精馏系统，以达到节能的目的。

在萃取精馏采用的萃取精馏萃取剂时，其气液平衡组成图与不加萃取剂的气液平衡组成图表现出特别的现象，即以乙醇-水共沸体系为例，针对乙醇-水二元物系，在中高浓度附近，乙二醇却是显著增加了二者的相对挥发度，但是在低浓度区，乙二醇却使得乙醇-水的相对挥发度明显下降。这样如果用一般的双塔萃取精馏就会过量能量消耗，造成浪费。本发明就针对此现象，设计了新型节能式三塔连续萃取精馏系统进行分离。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型节能式三塔连续萃取精馏工艺及其萃取精馏系统，工艺流程简单、易于操作，容易实现工业放大；投资小、见效快、建设周期短；发明应用后可以明显提高乙醇产能、降低消耗，节能显著。

新型节能式三塔连续萃取精馏醇工艺，步骤如下：

经过预热的共沸物系从第22块板进入塔身，经过预热的萃取剂从第7块板进入萃取精馏塔塔塔身，塔底进入原料，经过1小时全回流操作，塔顶压力保持为1atm，塔顶采出高纯度轻组分产品，塔底采出液从萃取剂回收塔的第6块塔板进入萃取剂回收塔，经过1小时全回流操作，塔顶压力保持为1atm，塔底采出高纯度萃取剂，循环至萃取精馏塔萃取剂进管，与新鲜萃取剂混合后从萃取精馏塔第7块板进入塔身，塔顶采出液从共沸精馏塔的第16块塔板进入共沸精馏塔，经过1小时全回流操作，塔顶压力保持为1atm，塔底采出重组分产品，塔顶采出液循环回萃取精馏塔共沸物进管，与原料混合后进入从萃取精馏塔第22块进入塔身，使得生产连续进行。

萃取精馏塔塔板数为，溶剂回收塔塔板数为，共沸精馏塔塔板数为。

萃取精馏塔7中的回流比为0.1～2，溶剂回收塔中的回流比为0.1～2，共沸精馏塔中的回流比为1～5。

新型节能式三塔连续萃取精馏醇的系统，由萃取精馏系统、溶剂回收系统和共沸精馏系统依次连接。

萃取精馏系统包括萃取精馏塔，萃取精馏塔上端连接冷凝器，冷凝器通过管路回连到萃取精馏塔，萃取精馏塔下端通过管路连接再沸器，再沸器通过管路回连到萃取精馏塔；萃取精馏塔下部一侧设置原料共沸物进管，上部一侧设置萃取剂进口管；

溶剂回收系统包括萃取剂回收塔，萃取剂回收塔上端连接冷凝器，冷凝器通过管路回连到萃取剂回收塔，萃取剂回收塔下端通过管路连接再沸器，再沸器通过管路回连到萃取剂回收塔；

共沸精馏系统包括共沸精馏塔，共沸精馏塔上端连接冷凝器，冷凝器通过管路回到共沸精馏塔，共沸精馏塔下端通过管路连接再沸器，再沸器通过管路回连到萃取剂回收塔。