專利名稱：一種二氧化碳-環(huán)氧丙烷混合物分離的閃蒸-精餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域中二氧化碳與環(huán)氧丙烷混合物分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚生產(chǎn)碳酸丙烯酯過(guò)程中未反應(yīng)的二氧化碳與環(huán)氧丙烷混合物分離提純環(huán)氧丙烷的設(shè)備。
背景技術(shù)：
CO2與環(huán)氧化合物共聚合成脂肪族聚碳酸酯是催化固定CO2的有效途徑之一。其產(chǎn)物脂肪族碳酸酯是一類可完全生物降解的新型材料。其中碳酸丙烯酯(PC)是一種非常重要的有機(jī)化工產(chǎn)品和性能優(yōu)良的高沸點(diǎn)極性溶劑。由于其對(duì)C02、H2S等酸性氣體有效大的溶解度，被合成氨原料氣的凈化、天然氣的凈化和制氫等工業(yè)過(guò)程用作脫碳、脫硫非常高效的理想溶劑。 傳統(tǒng)的工程塑料芳香族聚碳酸酯是以雙酚A的鈉鹽與光氣的有機(jī)溶液進(jìn)行界面縮聚反應(yīng)制備的，而CO2與環(huán)氧化合物在有機(jī)金屬催化劑作用下是通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)合成脂肪族聚碳酸酯的。這種合成方式不需要使用劇毒的光氣，具有較大優(yōu)勢(shì)。其中0)2與環(huán)氧丙烷共聚合成碳酸丙烯酯的反應(yīng)，由于受到化學(xué)平衡的限制不能完全進(jìn)行，因此在反應(yīng)完成后剩余的反應(yīng)物CO2與環(huán)氧丙烷以混合物的形式排出系統(tǒng)。剩余未反應(yīng)物的直接排放不僅造成環(huán)境的污染而且造成原料的浪費(fèi)，為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，最大限度的利用反應(yīng)物，對(duì)未反應(yīng)的CO2與環(huán)氧丙烷進(jìn)行分離回收再利用的意義重大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的閃蒸-精餾裝置，使用本發(fā)明提供的閃蒸-精餾分離方法，具有工藝流程簡(jiǎn)單、操作方便。能耗較低且目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)氧丙烷產(chǎn)品分離的純度非常高以及回收率很高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離方法及裝置，其中進(jìn)料為CO2與環(huán)氧丙烷共聚合成碳酸丙烯酯反應(yīng)完成后剩余未反應(yīng)的CO2與環(huán)氧丙烷混合物，進(jìn)料口設(shè)置在壓縮機(jī)入口，分離提純后的高純度環(huán)氧丙烷從精餾塔塔底采出，CO2從閃蒸罐氣相出口以及精餾塔塔頂排出。本實(shí)用新型的技術(shù)如下—種分離CO2與環(huán)氧丙烷混合物的閃蒸-精餾提純裝置，包括混合氣體壓縮機(jī)
(2)、換熱器(4)、一級(jí)閃蒸罐(6)、二級(jí)閃蒸罐(9)、精餾塔進(jìn)料泵(12)、精餾塔(14)、精餾塔冷凝器(16)、精餾塔回流緩沖罐(19)、精餾塔再沸器(25);待分離混合原料從混合氣體壓縮機(jī)(2)進(jìn)入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(jī)(2)出口通過(guò)管道經(jīng)換熱器(4)與一級(jí)閃蒸罐(6)的進(jìn)料口相連，一級(jí)閃蒸罐(6 )設(shè)有氣相出口與液相出口，其中液相出口與二級(jí)閃蒸罐(9 )進(jìn)料口相連，二級(jí)閃蒸罐(9 )設(shè)有氣相出口與液相出口，其中液相出口通過(guò)管道經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵
(12)與精餾塔(14)的進(jìn)料口相連，精餾塔(14)的進(jìn)料口設(shè)置在精餾塔(14)的中上部，精餾塔(14)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(25)連接后返回精餾塔(14)的底部，另一部分作為產(chǎn)品采出。精餾塔(14)頂部物流經(jīng)精餾塔冷凝器(16)與精餾塔回流緩沖罐(19)相連，精餾塔冷凝器(16)設(shè)有放空口，精餾塔回流緩沖罐(19)底部出口設(shè)有物料回流和物料采出，其中物料回流口通過(guò)管道與精餾塔(14)塔頂部相連接。其中閃蒸系統(tǒng)可以采用單級(jí)閃蒸系統(tǒng)，也可以采用多級(jí)閃蒸系統(tǒng)。按照本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行操作的流程是C02與環(huán)氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(jī)(2)的進(jìn)氣口進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)壓縮升壓后的混合氣體(3)經(jīng)過(guò)換熱器(4)冷卻后形成降低溫度的過(guò)飽和混合氣體(5 )進(jìn)入一級(jí)閃蒸罐(6 )，一級(jí)閃蒸罐(6 )氣相物料(7 )排出系統(tǒng)，一級(jí)閃蒸罐(6 )液相物料(8 )進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐(9 )，從二級(jí)閃蒸罐(9 )氣相出口流出的物料(10)排出系統(tǒng)，液相出口流出的物料(11)經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(12)后進(jìn)入精餾塔(14)，精餾塔塔頂氣相產(chǎn)物(15)經(jīng)精餾塔冷凝器(16)后進(jìn)入精餾塔回流緩沖罐(19)，從精餾塔回流緩沖罐(19)流出的物料(20)中一部分物料(21)返回精餾塔(14)塔頂作為回流液，另一部分物料(22)采出，精餾塔塔底液相產(chǎn)物(23) —部分物料(24)經(jīng)過(guò)精餾塔再沸器(25)返回精餾塔(14)塔底，另一部分物料(27)作為高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品從精餾塔(14)塔底采出。 壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為2-20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，一級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為0. l_20atm，二級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為0. 3_20atm。精餾塔回流比為0. 5-8,精餾塔的絕對(duì)壓力為0. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本實(shí)用新型涉及CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的閃蒸-精餾裝置。CO2與環(huán)氧丙烷混合物經(jīng)過(guò)閃蒸過(guò)程后在進(jìn)入精餾塔從而獲得高純的環(huán)氧丙烷。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是按照本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行操作，提純的高純環(huán)氧丙烷純度高、收率大，能夠大大降低過(guò)程能耗，年經(jīng)濟(jì)效益大大提高。

圖I為CO2與環(huán)氧丙烷混合物的閃蒸-精餾提純工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所提供的裝置進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的如圖I所示，包括混合氣體壓縮機(jī)(2)、換熱器(4)、一級(jí)閃蒸罐(6)、二級(jí)閃蒸罐(9 )、精餾塔進(jìn)料泵(12 )、精餾塔(14 )、精餾塔冷凝器(16 )、精餾塔回流緩沖罐(19 )、精餾塔再沸器(25);其特征是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(jī)(2)進(jìn)入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(jī)
(2)出口通過(guò)管道經(jīng)換熱器(4)與一級(jí)閃蒸罐(6)的進(jìn)料口相連，一級(jí)閃蒸罐(6)設(shè)有氣相出口與液相出口，其中液相出口與二級(jí)閃蒸罐(9 )進(jìn)料口相連，二級(jí)閃蒸罐(9 )設(shè)有氣相出口與液相出口，其中液相出口通過(guò)管道經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(12)與精餾塔(14)的進(jìn)料口相連，精餾塔(14)的進(jìn)料口設(shè)置在精餾塔(14)的中上部，精餾塔(14)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(25)連接后返回精餾塔(14)的底部，另一部分作為產(chǎn)品采出。精餾塔(14)頂部物流經(jīng)精餾塔冷凝器(16 )與精餾塔回流緩沖罐(19 )相連，精餾塔冷凝器(16 )設(shè)有放空口，精餾塔回流緩沖罐(19)底部出口設(shè)有物料回流和物料采出，其中物料回流口通過(guò)管道與精餾塔(14)塔頂部相連接。CO2與環(huán)氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(jī)(2)的進(jìn)氣口進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)壓縮升壓后的混合氣體(3)經(jīng)過(guò)換熱器(4)冷卻后形成降低溫度的過(guò)飽和混合氣體(5)進(jìn)入一級(jí)閃蒸罐(6)，一級(jí)閃蒸罐(6)氣相物料(7)的主要成分為大量二氧化碳與少量的環(huán)氧丙烷混合氣體，一級(jí)閃蒸罐(6)液相物料(8)主要成為了大量環(huán)氧丙烷與少量的二氧化碳，進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐(9)，從二級(jí)閃蒸罐(9)氣相出口流出的物料(10)的組成為二氧化碳與極少量的環(huán)氧丙烷，液相出口流出的物料(11)經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(12)后進(jìn)入精餾塔(14)，精餾塔塔頂氣相產(chǎn)物(15)經(jīng)精餾塔冷凝器(16)后進(jìn)入精餾塔回流緩沖罐(19)，從精餾塔回流緩沖罐(19)流出的物料(20) 一部分物料(21)返回精餾塔(14)塔頂作為回流液，另一部分物料(22)采出，精餾塔塔底液相產(chǎn)物(23) 一部分物料(24)經(jīng)過(guò)精餾塔再沸器(25)返回精餾塔(14)塔底，另一部分物料(27)作為高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品從精餾塔(14)塔底采出。壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為2_20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，一級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為0. l_20atm，二級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為0. 3_20atm。精餾塔回流比為0. 5-8,精餾塔的絕對(duì)壓力為0. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本實(shí)用新型的設(shè)備廣泛適用于所有的CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過(guò)程，為了更好 地說(shuō)明本實(shí)用新型在產(chǎn)品純度與收率方面的優(yōu)勢(shì)，選取其中三個(gè)應(yīng)用實(shí)例加以說(shuō)明，但并不因此限制本設(shè)備的適用范圍。實(shí)施例I將本實(shí)用新型用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過(guò)程，混合氣體處理量為3. 49噸/小時(shí)，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機(jī)、換熱器、一級(jí)閃蒸罐、二級(jí)閃蒸罐、精餾塔進(jìn)料泵、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為2atm，換熱器熱流股出口溫度為-50°C，一級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為0. latm，二級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為0. 3atm，精餾塔的絕對(duì)壓力為0. latm，塔頂溫度為_(kāi)50°C，塔底溫度為107. 5°C，回流比為0. 5，混合氣體進(jìn)料摩爾組成CO2為0. 9，環(huán)氧丙烷為0. I。經(jīng)上述過(guò)程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到99. 9%，環(huán)氧丙烷收率可以達(dá)到95%。與未處理的剩余反應(yīng)物混合氣體相比，環(huán)氧丙烷純度由10%提升為99. 9%。實(shí)施例2將本實(shí)用新型用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過(guò)程，混合氣體處理量為10. 76噸/小時(shí)，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機(jī)、換熱器、一級(jí)閃蒸罐、精餾塔進(jìn)料泵、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為20atm，換熱器熱流股出口溫度為100°C，一級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為20atm，精餾塔的絕對(duì)壓力為20atm，塔頂溫度為_(kāi)50°C，塔底溫度為107. 8°C，回流比為8，混合氣體進(jìn)料摩爾組成CO2為0. 75，環(huán)氧丙烷為0. 25。經(jīng)上述過(guò)程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到99. 9%，環(huán)氧丙烷收率可以達(dá)到94%。與未處理的剩余反應(yīng)物混合氣體相比，環(huán)氧丙烷純度由25%提升為99. 9%。實(shí)施例3將本實(shí)用新型用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過(guò)程，混合氣體處理量為21. 45噸/小時(shí)，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機(jī)、換熱器、一級(jí)閃蒸罐、二級(jí)閃蒸罐、三級(jí)閃蒸罐、精餾塔進(jìn)料泵、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為8atm，換熱器熱流股出口溫度為-20°C，一級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為7atm, 二級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為5atm,三級(jí)閃蒸罐的絕對(duì)壓力為3atm,精懼塔的絕對(duì)壓力為8atm，塔頂溫度為-18. 9°C，塔底溫度為108. 1°C，回流比為I. 5，混合氣體進(jìn)料摩爾組成CO2為0. 18，環(huán)氧丙烷為0. 82。經(jīng)上述過(guò)程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到99. 9%，環(huán)氧丙烷收率可以達(dá)到94. 8%。與未處理的剩余反應(yīng)物混合氣體相比，環(huán)氧丙烷純度由82%提升為99. 9%。由以上實(shí)施例可見(jiàn)，利用本實(shí)用新型的CO2與環(huán)氧丙烷混合物的閃蒸-精餾分離提純裝置是可行的，整個(gè)分離提純過(guò)程不僅工藝操作簡(jiǎn)單、能耗較小、而且分離效率很高。本實(shí)用新型提出的CO2與環(huán)氧丙烷混合物的閃蒸-精餾分離提純裝置，已通過(guò)較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所 述的設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，他們都被視為包括在本實(shí)用新型精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求1. 一種二氧化碳-環(huán)氧丙烷混合物分離的閃蒸-精餾裝置，包括混合氣體壓縮機(jī)(2 )、換熱器(4 )、一級(jí)閃蒸罐(6 )、二級(jí)閃蒸罐(9 )、精餾塔進(jìn)料泵(12)、精餾塔(14 )、精餾塔冷凝器(16)、精餾塔回流緩沖罐(19)、精餾塔再沸器(25);其特征是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(jī)(2)進(jìn)入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(jī)(2)出口通過(guò)管道經(jīng)換熱器(4)與一級(jí)閃蒸罐(6)的進(jìn)料口相連，一級(jí)閃蒸罐(6 )設(shè)有氣相出口與液相出口，其中液相出口與二級(jí)閃蒸罐(9 )進(jìn)料口相連，二級(jí)閃蒸罐(9 )設(shè)有氣相出口與液相出口，其中液相出口通過(guò)管道經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(12 )與精餾塔(14 )的進(jìn)料口相連，精餾塔(14 )的進(jìn)料口設(shè)置在精餾塔(14 )的中上部，精餾塔(14)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(25)連接后返回精餾塔(14)的底部，另一部分作為產(chǎn)品采出；精餾塔(14)頂部物流經(jīng)精餾塔冷凝器(16)與精餾塔回流緩沖罐(19)相 連，精餾塔冷凝器(16)設(shè)有放空口，精餾塔回流緩沖罐(19)底部出口設(shè)有物料回流和物料采出，其中物料回流口通過(guò)管道與精餾塔(14)塔頂部相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的閃蒸-精餾裝置，二氧化碳與環(huán)氧丙烷混合氣體經(jīng)過(guò)氣體壓縮機(jī)升壓后進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行混合物的初步分離后再進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精細(xì)分離從而獲得高純的環(huán)氧丙烷。分離提純后的高純度環(huán)氧丙烷從精餾塔塔底采出，CO2從閃蒸罐氣相出口以及精餾塔塔頂液相采出口及冷凝器放空口排出。經(jīng)該裝置分離提純后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到99.9%以上，環(huán)氧丙烷的收率可以達(dá)到95%以上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用閃蒸-精餾分離裝置，提純的高純環(huán)氧丙烷純度高、收率大，能夠大大降低過(guò)程能耗，年經(jīng)濟(jì)效益大大提高。
文檔編號(hào)C01B31/20GK202777844SQ20122028600
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者高鑫, 李洪, 許長(zhǎng)春, 李鑫鋼 申請(qǐng)人:天津大學(xué)