[发明专利]一种生物质乙二醇脱水的热泵精馏系统

说明书

本发明公开了一种生物质乙二醇脱水的热泵精馏系统，主要用于脱除粗乙二醇中大量的水，其特征在于包括2级变压热泵分离装置和1级常规精馏塔装置，其中每级热泵分离装置均包括真空系统、精馏塔、蒸汽压缩机、再沸器和冷凝器，常规精馏塔装置包含真空系统、精馏塔、再沸器和冷凝器；粗乙二醇顺次通过两级真空度不同的热泵分离装置和常规精馏塔装置，达到脱除水的目的。本发明采用双级变压式热泵技术充分利用低品位热量，相比于传统的精馏分离和热泵分离，大幅降低乙二醇脱水过程中的加热蒸汽和冷却水用量，达到节能、节水和环保的多重效益。

技术领域

本发明涉及热泵精馏技术领域，具体涉及一种生物质乙二醇脱水的热泵精馏系统。

背景技术

乙二醇用途广泛，是重要的有机化工原料，可用于合成聚酯纤维、不饱和聚酯树脂、防冻剂、增塑剂、化妆品以及炸药等。其生产方法有很多，如环氧乙烷水合制乙二醇，合成气制乙二醇等。生物质作为可再生能源也可用于乙二醇的制备，中国专利CN 102675045B介绍了以生物质制取的高浓度糖溶液为原料高效、高选择性地制备乙二醇的方法，生物质路线产生的粗乙二醇原料组分复杂，分离困难，中国专利CN 106946654 A设计了一套分离系统，包括闪蒸系统、脱轻塔系统、丙二醇精制塔系统、脱重塔系统和乙二醇精制塔系统，脱轻塔系统主要用于脱除粗乙二醇中的低沸点组分，主要是含醇废水。

粗乙二醇中水分含量约70％左右，经过简单的闪蒸处理后，水分含量可达到80％～90％。乙二醇沸点198℃，而乙二醇在180℃会发生反应生成二乙二醇等，降低乙二醇收率，因此工业上需要采用负压精馏粗乙二醇。单纯采用精馏塔脱除粗乙二醇中的水，能耗高，而采用传统热泵精馏脱除乙二醇中的水，需要将粗乙二醇全部进行负压操作，此过程所需能耗高，且对设备要求高。因此探索合适的乙二醇脱水技术，降低精馏能耗从而节约乙二醇生产成本具有重要意义。

发明内容

为减少乙二醇脱水能量消耗，提高能量利用效率，本发明提供一种生物质乙二醇脱水的热泵精馏系统，降低生产过程中的能耗。

一种生物质乙二醇脱水的热泵精馏系统，其特征在于：包括2级变压热泵分离装置和1级常规精馏塔装置，其中每级热泵分离装置均包括真空系统、精馏塔、蒸汽压缩机、再沸器和冷凝器，常规精馏塔装置包含真空系统、精馏塔、再沸器和冷凝器；

粗乙二醇进入第一级热泵分离装置中的真空系统，经减压处理后进入第一级热泵分离装置中的精馏塔，含乙二醇的重组分从塔釜排出进入第二级热泵分离装置中的真空系统，轻组分水从塔顶以气相形式排出后直接经第一级热泵分离装置中的蒸汽压缩机升温升压后作为塔釜再沸器的热源使用，换热后的轻组分水进入第一级热泵分离装置中的冷凝器中，冷却后一部分作为塔顶回流，其余部分排出；

从第一级热泵分离装置中的精馏塔塔釜排出的含乙二醇的重组分进入第二级热泵分离装置中的真空系统，经减压处理后进入第二级热泵分离装置中的精馏塔，含乙二醇的重组分从第二级热泵分离装置中的精馏塔塔釜排出进入常规精馏塔装置中的真空系统，轻组分水从塔顶以气相形式排出后直接经第二级热泵分离装置中的蒸汽压缩机升温升压后作为供塔釜再沸器的热源使用，换热后的轻组分水进入第二级热泵分离装置中冷凝器，冷却后一部分作为塔顶回流，其余部分排出；

从第二级热泵分离装置中的精馏塔塔釜排出的含乙二醇的重组分进入常规精馏塔装置中的真空系统，经减压处理后进入常规精馏塔装置中的精馏塔，含乙二醇的重组分从常规精馏塔装置中的精馏塔塔釜排出，重组分中水含量达到要求值，轻组分水从塔顶以气相形式排出后直接经冷凝器换热后一部分作为塔顶回流，其余部分排出；常规精馏塔装置中的再沸器由外部热源供热。

所述的第一级热泵分离装置中的精馏塔塔体可为板式塔、填料塔或蒸发器，第二级热泵分离装置中的精馏塔塔体可为板式塔或填料塔，精馏塔装置中的精馏塔塔体可为板式塔或填料塔。