CN102115436A - 减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法。该方法将含有丙酮的稀溶液通过换热器与精馏塔中塔釜排放出来的高温釜液进行换热，达到达到85-95℃后，从精馏塔8#-16#塔板之间进入精馏塔中；塔顶操作压强为0.07-0.09MPa；塔釜操作压强为0.120-0.130MPa；精馏塔的塔顶馏出物经冷凝器冷却到40-55℃后，部分馏出物作为丙酮产品采出，部分馏出物作为回流，控制回流质量与产品质量的回流比为0.5-6.6∶1。本发明减少用于冷凝塔顶蒸汽的冷却水的用量和用于加热的塔底蒸汽的用量，从而降低精馏操作费用，具有准确度高、灵敏、快捷、方便等特点，易于工业实施。
Description
发明领域
本发明涉及丙酮的回收，特别是涉及一种稀丙酮水溶液中精馏回收丙酮的方法。
背景技术
丙酮作为一种良好的有机溶媒，广泛应用化工、制药等行业。由于丙酮的沸点较低，挥发性强，所以丙酮大量存在于生产过程产生的废气中，对环境和人体健康造成极大的危害，各国政府都制定了相应的法规，限制丙酮的排放。对废气中的丙酮进行回收，使其能达标排放，可减轻对环境的污染和人体的伤害，同时也可以减少丙酮的消耗，节约运行成本。
丙酮在空气中的爆炸极限为2.5％～12.8％(体积比)，为了安全起见，通常将废气中的丙酮浓度控制在其爆炸下限以下，所以，废气中的丙酮浓度较低，一般采用活性炭吸附或水吸收的工艺来回收其中的丙酮。为将丙酮回收循环使用，工业上通常采用精馏的方法对吸附或吸收工艺得到的稀丙酮水溶液进行分离。
目前，工业上使用的稀丙酮水溶液精馏工艺通常采用常压蒸馏，其中塔顶操作压力在1atm左右，塔顶馏出物温度较高，这样的情况下将塔顶产品冷却到相同的温度所要求的冷凝器负荷有所增加，同时要达到相同的分离要求时所需要的加热蒸汽量也有所增加；而且现有的稀丙酮水溶液精馏工艺没有考虑精馏塔中恒浓区的出现，精馏塔中通常会出现5-15块左右分离效率极低的塔板，这样无形中增加了精馏塔的高度，增加精馏塔的基建、设备和操作费用。因此，当前的稀丙酮水溶液精馏工艺存在能耗、基建、设备和操作费用过高的缺陷。如何提高稀丙酮水溶液精馏分离效率，降低能耗，节省成本，减少对环境的污染，是现有技术亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀丙酮水溶液精馏回收的方法，这种方法通过减压汽提操作方式、筛选合适的精馏参数有效消除精馏过程的恒浓区，提高分离效率，达到减少塔板数、降低精馏塔的建设费用和操作费用。
本发明通过以下技术方案来实现：
减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法：将含有丙酮的稀溶液通过换热器与精馏塔中塔釜排放出来的高温釜液进行换热，达到达到85-95℃后，从精馏塔8#-16#塔板之间进入精馏塔中；塔顶操作压强为0.07-0.09Mpa；塔釜操作压强为0.120-0.130MPa；精馏塔的塔顶馏出物经冷凝器冷却到40-55℃后，部分馏出物作为丙酮产品采出，部分馏出物作为回流，控制回流质量与产品质量的回流比为0.5-6.6∶1；进入精馏塔中塔釜的加热蒸汽温度为160-180℃，压强为0.25-0.32Mpa；所述丙酮-水溶液中丙酮质量浓度为2％～30％。
为进一步实现本发明目的，所述进入精馏塔中塔釜的加热蒸汽与丙酮-水溶液的质量比优选为0.045-0.125∶1。
从精馏塔8#-16#塔板之间进入精馏塔中含有丙酮的稀溶液的压强优选为0.15-0.2Mpa。
以重量百分比计，所述精馏塔的塔顶馏出物98％以上为丙酮、2％以下为水。
更进一步地，以重量百分比计，所述精馏塔的塔顶馏出物98.5％为丙酮、1.5％为水。
所述进入精馏塔中塔釜的加热蒸汽温度优选为172℃，压强优选为0.3Mpa。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
(1)对稀丙酮-水溶液精馏采用减压汽提操作，相比以往的常压、再沸器操作，可以减少用于冷凝塔顶蒸汽的冷却水的用量和用于加热的塔底蒸汽的用量，从而降低精馏操作费用。
(2)通过筛选合理的回流比和理论塔板数，避免了精馏恒浓区的出现，提高了精馏分离效率，降低了精馏塔的高度，从而减少精馏塔的基建和设备费用。
本发明提供了一种稀丙酮水溶液精馏回收的方法，通过筛选合适的精馏参数，采用减压汽提方式，有效消除精馏过程的恒浓区，达到节能降耗的目的。
附图说明
图1为本发明减压汽提式精馏装置的结构示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
如图1所示，减压汽提式精馏装置包括换热器1、冷凝器2、储液罐3、塔釜4和精馏塔5；精馏塔上部设有塔顶，下部设有塔釜4，中部塔体内设有多块塔板；塔釜4与通入蒸汽的进气管道连接，塔釜4还通过管道与换热器1连接，换热器1还通过进料管与精馏塔5中部塔体连接，将丙酮水溶液输入精馏塔5；精馏塔塔顶通过管道与冷凝器2，冷凝器2连接储液罐3，储液罐3通过管道与精馏塔5连接，储液罐3还通过管道与收集装置连接。
应用上述减压汽提式精馏装置精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮方法：丙酮-水溶液中丙酮质量浓度为2％～30％，将丙酮-水溶液通过换热器与精馏塔5中塔釜4排放出来的高温釜液进行换热，达到85-95℃后，以0.15-0.2Mpa的压力进入精馏塔5中部塔体内，具体位于8#-16#塔板之间(精馏分离过程的塔板数为20-30块)；精馏提取时，塔顶操作压强为0.07-0.09MPa；塔釜4操作压强为0.120-0.130MPa；进入塔釜4的加热蒸汽(温度为160-180℃，压强为0.25-0.32Mpa)与丙酮-水溶液的质量比为0.045-0.125∶1；塔顶馏出物(以重量百分比计，98％以上为丙酮、2％以下为水)经冷凝器冷却到40-55℃后，部分作为产品采出，部分作为回流，回流比为0.5-6.6；本发明精馏塔底采用160-180℃、0.25-0.32Mpa蒸汽直接汽提加热的方式取代传统的塔底再沸器。本方法通过采用减压汽提方式，改变塔内汽液平衡，同时，适当增大回流比，以有效消除精馏过程的恒浓区，达到节能降耗的目的。
实施例1
将流量为100t/hr的丙酮质量浓度为10％的稀丙酮-水溶液经过换热器1与塔釜4的排出液进行换热，将稀丙酮-水溶液加热到92℃，在压力为0.18MPa的情况下进入精馏塔中，精馏塔5的塔板数为21块，进料位置为11#塔板处；塔顶温度为53.6℃的蒸汽(丙酮98.5％、水1.5％)经过冷凝器2冷凝到40℃进入到储液罐3中，其中一部分(丙酮98.5％、水1.5％)作为塔顶产品进行收集，另一部分作为回流液回流到精馏塔中，其中质量回流比(产品量/回流量)为1.5∶1，塔顶的操作压力为0.09MPa；精馏塔5采用汽提式直接蒸汽加热，将流量为7.760t/hr，温度为172℃，压强为0.3MPa的过热蒸汽直接通入精馏塔5的塔釜中，控制塔底的操作压强为0.111MPa，塔底排出液的温度为102.6℃。具体工艺参数和效果见表1。
实施例2、3
实施例2～3的处理方法同实施例1，工艺参数见表1；比较例4、5、6分别为实施例1、2、3的对比实施例，工艺参数见表1。
表1中比较例4、5、6为采用常规精馏(常压、再沸器加热)操作、存在恒浓区情况下的运行实例。从表1中可以看出，减压汽提精馏操作与常规精馏操作相比，可明显减少蒸汽消耗量；在达到相同的分离要求的情况下，减压汽提精馏操作与常规精馏操作相比，理论板数减少了9-13块，可大大降低精馏塔建设费用。
表1
备注：H/F＝蒸汽耗量(t/hr)/进料量(t/hr)
Claims (6)
1.减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法，其特征在于：将含有丙酮的稀溶液通过换热器与精馏塔中塔釜排放出来的高温釜液进行换热，达到达到85-95℃后，从精馏塔8#-16#塔板之间进入精馏塔中；塔顶操作压强为0.07-0.09Mpa；塔釜操作压强为0.120-0.130MPa；精馏塔的塔顶馏出物经冷凝器冷却到40-55℃后，部分馏出物作为丙酮产品采出，部分馏出物作为回流，控制产品质量与回流质量的回流比为0.5-6.6∶1；进入精馏塔中塔釜的加热蒸汽温度为160-180℃，压强为0.25-0.32Mpa；所述丙酮-水溶液中丙酮质量浓度为2％～30％。
2.根据权利要求1所述的减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法，其特征在于：所述进入精馏塔中塔釜的加热蒸汽与丙酮-水溶液的质量比为0.045-0.125∶1。
3.根据权利要求1所述的减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法，其特征在于：从精馏塔8#-16#塔板之间进入精馏塔中含有丙酮的稀溶液的压强为0.15-0.2Mpa。
4.根据权利要求1所述的减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法，其特征在于：以重量百分比计，所述精馏塔的塔顶馏出物98％以上为丙酮、2％以下为水。
5.根据权利要求4所述的减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法，其特征在于：以重量百分比计，所述精馏塔的塔顶馏出物98.5％为丙酮、1.5％为水。
6.根据权利要求1所述的减压汽提式精馏回收稀丙酮水溶液中丙酮的方法，其特征在于：所述进入精馏塔中塔釜的加热蒸汽温度为172℃，压强为0.3Mpa。
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