專利名稱：低壓三效精餾乙醇回收裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乙醇回收裝置及方法，具體涉及一種低壓三效精餾乙醇回收裝置 及方法，該裝置和方法適用于輕工、食品、制藥、化工、電子等行業(yè)中稀乙醇的連續(xù)回收，特 別適用于含有鹽類等電解質(zhì)成分的稀乙醇體系，可將5% 75% ν/ν的稀乙醇精餾濃縮到 80% 96% ν/ν。
背景技術(shù)：
隨著輕工、食品、制藥、化工、電子等行業(yè)的飛速發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為 工業(yè)溶劑的乙醇的用量也在不斷上升。傳統(tǒng)的間歇式乙醇回收塔已不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)需 求。連續(xù)式精餾乙醇回收單元分為單效精餾、雙效精餾和多效精餾等種類。其中，單效 精餾工藝能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量差，尤其是大規(guī)模的乙醇回收裝置，能耗巨大；雙效精餾雖然能 耗上有所降低，但仍有挖潛的空間。普通的三效精餾工藝仍存在以下缺陷(1)對(duì)蒸汽品位要求高由于采用的工藝為三效精餾，精餾主裝置由負(fù)壓塔、中 壓塔和高壓塔組成。其中高壓塔操作壓力高達(dá)550 650kPa(表壓)，尤其是當(dāng)稀乙醇進(jìn) 料含有電解質(zhì)時(shí)，塔底溫度高達(dá)170 180°C，對(duì)蒸汽的品位要求更高，壓力需達(dá)到0. 8 1. OMPa(表壓)，降低了鍋爐蒸汽背壓發(fā)電量。(2)主要換熱設(shè)備投資大高壓塔進(jìn)料預(yù)熱器廢水端的進(jìn)口溫度達(dá)到170°C 180°C左右，對(duì)板式換熱器的墊片耐高溫的要求更高，容易發(fā)生漏液現(xiàn)象(3) 一些稀乙醇原料里還含有氯化鈉等電解質(zhì)成分，會(huì)使塔底廢水的溫度升高，而 高溫對(duì)塔器和換熱設(shè)備的腐蝕性更強(qiáng)，需要采用更加昂貴的材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種低壓三效精餾乙醇 回收裝置。本發(fā)明的另一目的在于一種基于上述裝置的低壓三效精餾乙醇回收方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種低壓三效精餾乙醇回收裝置，包括1#精餾塔、姊精餾塔、3#精餾塔、真空系 統(tǒng)、精餾塔再沸器、精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器、冷凝器、回流罐、稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器、成品暫貯罐、成 品冷卻器等。其中，1#精餾塔為負(fù)壓操作，姊精餾塔為常壓或微負(fù)壓操作，3#精餾塔為正壓 操作。3#精餾塔的塔頂酒汽作為2#精餾塔再沸器的熱源，2#精餾塔的塔頂酒氣作為1#精 餾塔再沸器的熱源，1#精餾塔的塔頂酒氣作為稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器的預(yù)熱熱源?；谏鲜鲅b置的精餾乙醇回收方法，包括以下步驟稀乙醇經(jīng)1#精餾塔頂部酒汽預(yù)熱后，分成三股第一股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的20% 40% )經(jīng)1#塔釜廢水(80 95°C)預(yù)熱后進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料口，1#精餾塔由真空系統(tǒng)負(fù)壓操作，其頂部酒汽(壓力為-80 _40kPa，溫度50 70°C )經(jīng)稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器冷凝后，再經(jīng)1#精餾塔冷凝器由 循環(huán)水冷凝，冷凝液進(jìn)入1#精餾塔回流罐，成品乙醇可以從回流罐采出，也可以從1#精餾 塔塔板上采出。第二股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的20% 40% )經(jīng)姊精餾塔采出成品乙醇預(yù) 熱后，進(jìn)入2#精餾塔進(jìn)料口。2#精餾塔頂部的酒汽(壓力90 150kPa，溫度90 110°C ) 經(jīng)過(guò)1#精餾塔再沸器冷凝后，冷凝液進(jìn)入姊精餾塔回流罐。成品乙醇可以從回流罐采出， 也可以從姊精餾塔塔板上采出。采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后進(jìn)入成品暫貯罐。 通過(guò)控制成品乙醇的采出量進(jìn)而控制2#精餾塔塔底廢水中乙醇的含量為5wt% 30wt% (溫度100 120°C )。2#精餾塔塔底廢水進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料層下部塔板。第三股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的20% 40% )經(jīng)3#精餾塔采出成品乙醇預(yù) 熱后，進(jìn)入3#精餾塔進(jìn)料口。由于姊精餾塔塔底溫度較低(100 120°C)，因而3#精餾 塔頂部的酒汽可以采用較低的壓力和溫度(壓力250 400kPa，溫度110 125°C )。3# 精餾塔頂部的酒汽經(jīng)過(guò)2#精餾塔再沸器冷凝后，冷凝液進(jìn)入3#精餾塔回流罐。成品乙醇 可以從回流罐采出，也可以從3#精餾塔塔板上采出。采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后 進(jìn)入成品暫貯罐。3#精餾塔的塔底不含乙醇的廢水(溫度135 155°C )進(jìn)入2#精餾塔 i合 ^fe ο成品暫貯罐的乙醇經(jīng)冷卻后去成品乙醇罐區(qū)。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1)本發(fā)明采用低壓三效精餾工藝，比普通雙效和常規(guī)高壓三效精餾工藝能耗大 大降低。(2)本發(fā)明3#精餾塔廢水直接進(jìn)入2#精餾塔塔釜閃蒸，2#精餾塔廢水直接進(jìn)入 1#精餾塔塔釜或進(jìn)料層下方塔板，可以回收廢水中的廢熱，減少了工藝過(guò)程的能量損失。(3)本發(fā)明姊精餾塔廢水中乙醇的含量為5% 30%，因廢水中含有低沸點(diǎn)的乙 醇，使得姊精餾塔的塔底溫度100 120°C，比常規(guī)三效精餾工藝的110 135°C大大降低； 姊精餾塔的塔底溫度降低后，3#精餾塔的操作壓力和所用蒸汽的品位也可以隨之降低，從 而大大地節(jié)省了能耗。(4)本發(fā)明3#精餾塔操作壓力250 400kPa，塔底廢水溫度135 155°C。比常 規(guī)三效精餾工藝的陽(yáng)0 650kPa，塔底溫度170 180°C均大大降低。一方面對(duì)設(shè)備的耐 高溫耐腐蝕性能要求降低，從而降低了設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用；另一方面，與常規(guī)三效精餾工 藝相比，本工藝對(duì)蒸汽品位的要求由0. 8 1. OMPa降低到0. 5 0. 6Mpa，可以不使用高品 位的蒸汽，使得大部分工廠的蒸汽供應(yīng)均能滿足生產(chǎn)要求。
圖1為常規(guī)雙效精餾乙醇回收方法流程圖1-稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器；2_1#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器；3_1#精餾塔；4_1#精餾塔冷凝 器;5-1#精餾塔回流罐；6-2#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器 ’7-2#精餾塔；8-1#精餾塔再沸器；9- 精餾塔回流罐；10- 精餾塔再沸器；11-成品暫貯罐；12-成品冷卻器。圖2為本發(fā)明低壓三效精餾乙醇回收方法流程圖1-稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器；2_1#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器；3_1#精餾塔；4_1#精餾塔冷凝器；5_1#精餾塔回流罐；6- 精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器 ’7-2#精餾塔；8-1#精餾塔再沸器；9- 精餾塔回流罐；10_3#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器；11_3#精餾塔；12- 精餾塔再沸器；13-3#精餾 塔回流罐；14_3#精餾塔再沸器；15-成品暫貯罐；16-成品冷卻器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。對(duì)比例1雙效精餾乙醇回收裝置(如圖1所示)，包括1#精餾塔3、姊精餾塔7、精餾塔再 沸器、真空系統(tǒng)、稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1、成品冷卻器12等。乙醇含量為50% V/V的稀乙醇(流量200t/h，溫度35°C，氯化鈉含量)在 進(jìn)料預(yù)熱器1中經(jīng)1#精餾塔3頂部酒汽(_75kPa，53°C)預(yù)熱到52°C后，分成兩股第一股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的46% )在1#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器2中經(jīng)1#精 餾塔塔釜廢水(溫度88°C)預(yù)熱到70°C后進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料口，1#精餾塔3由真空系統(tǒng) 負(fù)壓操作，操作壓力_75kPa，其頂部酒汽經(jīng)稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1冷凝后，再經(jīng)1#精餾塔冷凝 器4由循環(huán)水冷凝，冷凝液進(jìn)入1#精餾塔回流罐5，成品乙醇從1#精餾塔頂部第二層塔板 上采出進(jìn)入成品乙醇暫貯罐11。第二股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的)在姊精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器6中經(jīng)姊精 餾塔采出成品乙醇和汽凝水預(yù)熱后，進(jìn)入姊精餾塔進(jìn)料口。姊精餾塔7的塔底廢水(溫度 132°C，乙醇含量為0% )進(jìn)入1#精餾塔塔釜。姊精餾塔頂部的酒汽(壓力IOOkPa,溫度 98°C)經(jīng)過(guò)1#精餾塔再沸器8冷凝后，冷凝液進(jìn)入姊精餾塔回流罐9。成品乙醇(94%V/ V，溫度98°C，流量51. 03t/h)從2#精餾塔回流罐9采出，與進(jìn)料稀乙醇換熱后降溫到58°C 進(jìn)入成品暫貯罐11。2#精餾塔再沸器12采用0. 5MPag的蒸汽間接加熱，汽凝水用于稀乙 醇進(jìn)料的二級(jí)預(yù)熱。成品暫貯罐15的乙醇(90% V/V，98. 8t/h，56°C )經(jīng)冷卻到30°C后去成品乙醇罐 區(qū)。該工藝的蒸汽消耗量為53t/h，噸90% V/V乙醇的0. 5MPag蒸汽消耗為0. 536t。對(duì)比例2一種高壓三效精餾乙醇回收裝置(如圖2所示)，包括1#精餾塔3、2#精餾塔7、 3#精餾塔11、精餾塔再沸器、真空系統(tǒng)、稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1、成品冷卻器16等。乙醇含量為50% V/V的稀乙醇(流量200t/h，溫度35°C，氯化鈉含量)在 稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1中經(jīng)1#精餾塔頂部酒汽預(yù)熱到50°C后，分成三股第一股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的30% )在1#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器2中經(jīng)1#塔 釜廢水(溫度88°C)預(yù)熱到75°C后進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料口，1#精餾塔3由真空系統(tǒng)負(fù)壓操 作，操作壓力_75kPa，其頂部酒汽經(jīng)稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1冷凝后，經(jīng)過(guò)1#精餾塔冷凝器4由 循環(huán)水冷凝，冷凝液進(jìn)入1#精餾塔回流罐5，成品乙醇從1#精餾塔頂部第三層塔板上采出。第二股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的35% )在姊精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器6中經(jīng)2#精 餾塔7采出成品乙醇和汽凝水預(yù)熱后，進(jìn)入姊精餾塔7進(jìn)料口。姊精餾塔的塔底廢水(溫 度132°C，乙醇含量為0% )進(jìn)入1#精餾塔塔釜。2#精餾塔頂部的酒汽(壓力120kPa，溫 度99°C )經(jīng)過(guò)1#精餾塔再沸器8冷凝后，冷凝液進(jìn)入2#精餾塔回流罐9。成品乙醇可以從回流罐采出，也可以從2#精餾塔塔板上采出。采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后進(jìn)入 成品暫貯罐15。第三股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的35% )在3#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器10中經(jīng)3# 精餾塔11采出成品乙醇和汽凝水預(yù)熱后，進(jìn)入3#精餾塔11進(jìn)料口。3#精餾塔的塔底不含 乙醇的廢水(溫度174°C)進(jìn)入姊精餾塔塔釜。3#精餾塔頂部的酒汽(壓力630kPa，溫度 138°C )經(jīng)過(guò)2#精塔再沸器12冷凝后，冷凝液進(jìn)入3#精餾塔回流罐13。成品乙醇可以從 回流罐采出，也可以從3#精餾塔塔板上采出。采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后進(jìn)入成 品暫貯罐15。3#精餾塔再沸器14采用0. 9MPag的新鮮蒸汽間接加熱，汽凝水還可進(jìn)一步 用于稀乙醇進(jìn)料的二級(jí)預(yù)熱。成品暫貯罐15的乙醇(90% V/V，98. 8t/h，68°C )經(jīng)冷卻后去成品乙醇罐區(qū)。該工藝的蒸汽消耗量為36. 2t/h，噸90% V/V乙醇的0. 9MPag蒸汽消耗為0. 366t， 比對(duì)比例1節(jié)省蒸汽消耗31.7%，但需要消耗高品位的新鮮蒸汽。實(shí)施例1一種低壓三效精餾乙醇回收裝置(如圖2所示)，包括1#精餾塔3、2#精餾塔7、 3#精餾塔11、精餾塔再沸器、真空系統(tǒng)、稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1、成品冷卻器16等。乙醇含量為50% V/V的稀乙醇(流量200t/h，溫度35°C，氯化鈉含量)在 稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1中經(jīng)1#精餾塔頂部酒汽預(yù)熱到50°C后，分成三股第一股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的30% )在1#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器2中經(jīng)1#塔 釜廢水(溫度88°C )預(yù)熱后進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料口，1#精餾塔3由真空系統(tǒng)負(fù)壓操作，操作 壓力-75kPa，其頂部酒汽經(jīng)稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器1冷凝后，經(jīng)過(guò)1#精餾塔冷凝器4由循環(huán)水 冷凝，冷凝液進(jìn)入1#精餾塔回流罐5，成品乙醇從1#精餾塔頂部第三層塔板上采出。第二股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的35% )在姊精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器6中經(jīng)2#精 餾塔7采出成品乙醇和汽凝水預(yù)熱后，進(jìn)入姊精餾塔進(jìn)料口。姊精餾塔7頂部的酒汽(壓 力120kPa，溫度99°C)經(jīng)過(guò)1#精餾塔再沸器8冷凝后，冷凝液進(jìn)入姊精餾塔回流罐9。成 品乙醇可以從回流罐采出，也可以從2#精餾塔塔板上采出。采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇 換熱后進(jìn)入成品暫貯罐15。通過(guò)控制成品乙醇的采出量使2#精餾塔7的塔底廢水中乙醇 的含量為17wt%、塔底廢水的溫為度109°C。姊精餾塔7的塔底廢水進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料層 下部第3塊塔板。第三股稀乙醇(占總進(jìn)料質(zhì)量流量的35% )在3#精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器10中經(jīng)3# 精餾塔11采出成品乙醇和汽凝水預(yù)熱后，進(jìn)入3#精餾塔進(jìn)料口。3#精餾塔11的塔底不含 乙醇的廢水(溫度149°C )進(jìn)入2#精餾塔塔釜。3#精餾塔11頂部的酒汽(壓力300kPa， 溫度117°C )經(jīng)過(guò)2#精餾塔再沸器12冷凝后，冷凝液進(jìn)入3#精餾塔回流罐13。成品乙醇 可以從回流罐采出，也可以從3#精餾塔塔板上采出。采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后 進(jìn)入成品暫貯罐15。3#精餾塔再沸器14采用0. 5MPag的新鮮蒸汽間接加熱，汽凝水進(jìn)一 步用于稀乙醇進(jìn)料的二級(jí)預(yù)熱。成品暫貯罐15的乙醇(90% V/V，98. 8t/h，65°C )經(jīng)冷卻后去成品乙醇罐區(qū)。該工藝的蒸汽消耗量為33. 4t/h，噸90% V/V乙醇的0. 5MPag蒸汽消耗為0. 338t， 比對(duì)比例1節(jié)省蒸汽消耗36. 9%，比對(duì)比例2節(jié)省蒸汽消耗7. 7%，且無(wú)需消耗高品位的新
鮮蒸汽。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低壓三效精餾乙醇回收裝置，其特征在于該裝置是由1#精餾塔、姊精餾塔、 3#精餾塔、精餾塔再沸器、精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器、冷凝器、回流罐、稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器、成品暫 貯罐和成品冷卻器組成；其中，3#精餾塔的塔頂酒汽是2#精餾塔再沸器的熱源，姊精餾塔 的塔頂酒氣是1#精餾塔再沸器的熱源，1#精餾塔的塔頂酒氣是稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器的預(yù)熱 熱源。
2.基于權(quán)利要求1所述裝置的低壓三效精餾乙醇回收方法，其特征在于包括以下步驟稀乙醇經(jīng)1#精餾塔頂部酒汽預(yù)熱后，分成三股；第一股稀乙醇經(jīng)1#塔釜廢水預(yù)熱后進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料口 ；1#精餾塔頂部的酒汽經(jīng)稀 乙醇進(jìn)料預(yù)熱器冷凝后，再經(jīng)1#精餾塔冷凝器由循環(huán)水冷凝，冷凝液進(jìn)入1#精餾塔回流 罐，成品乙醇從回流罐采出，或者從1#精餾塔塔板上采出；第二股稀乙醇經(jīng)2#精餾塔采出成品乙醇預(yù)熱后，進(jìn)入2#精餾塔進(jìn)料口 ;2#精餾塔頂 部的酒汽經(jīng)過(guò)1#精餾塔再沸器冷凝后，冷凝液進(jìn)入姊精餾塔回流罐；成品乙醇從回流罐采 出，或者從姊精餾塔塔板上采出；采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后進(jìn)入成品暫貯罐； 通過(guò)控制成品乙醇的采出量使姊精餾塔塔底廢水中乙醇的含量為5wt% 30wt%、塔底廢 水溫度為100 120°C ；2#精餾塔塔底廢水進(jìn)入1#精餾塔進(jìn)料層下部塔板；第三股稀乙醇經(jīng)3#精餾塔采出成品乙醇預(yù)熱后，進(jìn)入3#精餾塔進(jìn)料口 ；3#精餾塔頂 部的酒汽壓力為250 400kPa、溫度為110 125°C ；3#精餾塔頂部的酒汽經(jīng)過(guò)2#精餾塔 再沸器冷凝后，冷凝液進(jìn)入3#精餾塔回流罐；成品乙醇從回流罐采出，或者從3#精餾塔塔 板上采出；采出的成品乙醇與進(jìn)料稀乙醇換熱后進(jìn)入成品暫貯罐；3#精餾塔的塔底廢水進(jìn) 入2#精餾塔塔釜；成品暫貯罐的乙醇經(jīng)冷卻后去成品乙醇罐區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓三效精餾乙醇回收裝置及方法。一種低壓三效精餾乙醇回收裝置由1#精餾塔、2#精餾塔、3#精餾塔、精餾塔再沸器、精餾塔進(jìn)料預(yù)熱器、冷凝器、回流罐、稀乙醇進(jìn)料預(yù)熱器、成品暫貯罐和成品冷卻器組成；精餾乙醇回收方法中，通過(guò)控制2#精餾塔成品乙醇的采出量使2#精餾塔塔底廢水中乙醇的含量為5wt％～30wt％、塔底廢水溫度為100～120℃；3#精餾塔的工作壓力為250～400kPa。本發(fā)明采用低壓三效精餾工藝，減少了工藝過(guò)程的能量損失，能耗大大降低；3#精餾塔操作壓力和溫度大大降低，對(duì)設(shè)備的耐高溫耐腐蝕性能要求降低，從而降低了設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號(hào)C07C29/80GK102091429SQ20101059596
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者周宏才, 唐兆興, 姜新春, 韓品謙, 馬建智, 黎進(jìn)英 申請(qǐng)人:廣東中科天元新能源科技有限公司