一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化工行業(yè)的分離純化領域，具體涉及一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法，尤其適用于分離隨著壓力升高共沸行為分別為最低和最高共沸的異丁醇與正庚烷二元共沸體系。
【背景技術】
[0002]異丁醇和正庚烷為重要的化工原料，在制藥、橡膠、噴漆等行業(yè)均有廣泛應用。工業(yè)上在生產(chǎn)礬酸三(2-甲基丙基)酯過程中，異丁醇和正庚烷的有效分離對企業(yè)有很大的經(jīng)濟效益。
[0003]因為異丁醇和正庚烷體系在常壓下能形成共沸物，所以需要采用特殊精餾法來分離兩者的混合物。常用的特殊精餾法有變壓精餾、萃取精餾、膜滲透、精餾耦合技術等。其中，變壓精餾由于工藝簡單、不引入其他溶劑、熱集成性強等優(yōu)點而受到廣泛應用。常規(guī)變壓精餾可以分離在操作壓力范圍內共沸行為均表現(xiàn)為最低共沸或最高共沸的二元混合物。對于最低共沸物，經(jīng)過變壓精餾分離后，兩個高純度產(chǎn)品從塔底采出；對于最高共沸物，經(jīng)過變壓精餾分離后，兩個高純度產(chǎn)品從塔頂采出。對于異丁醇與正庚烷二元共沸體系，二者在I?6atm(絕壓)內形成最低共沸物，在8atm(絕壓)以上形成最高共沸物。常規(guī)變壓精餾難以實現(xiàn)具有該類特性體系的有效分離。本發(fā)明采用先常壓、再加壓變壓精餾，常壓塔塔底采出異丁醇產(chǎn)品，塔頂物流進入加壓塔二次精餾；加壓塔塔頂采出正庚烷產(chǎn)品，塔底物流循環(huán)進入常壓塔精餾。本發(fā)明能有效處理異丁醇與正庚烷二元體系隨著壓力升高，共沸行為分別為最低和最高共沸兩種特性帶來的分離難題。
[0004]專利(CN103408513B)公開了高低壓雙塔精餾分離乙醇和四氫呋喃共沸物系的方法，該方法先利用高壓塔處理新鮮物料，再利用低壓塔處理高壓塔塔頂物料，低壓塔塔頂物料循環(huán)至高壓塔，高壓塔和低壓塔塔底分別采出四氫呋喃和乙醇產(chǎn)品。
[0005]專利(CN103394209B)公開了低高壓雙塔精餾分離乙醇和四氫呋喃共沸物系的方法，該方法先利用低壓塔處理新鮮物料，再利用高壓塔處理低壓塔塔頂物料，高壓塔塔頂物料循環(huán)至低壓塔，低壓塔和高壓塔塔底分別采出乙醇和四氫呋喃產(chǎn)品。
[0006]專利(CN103102265B)公開了一種變壓精餾提純醋酸甲酯的方法及其生產(chǎn)設備，該方法利用加壓精餾塔、常壓精餾塔和醋酸甲酯精制塔，并結合熱量集成工藝，實現(xiàn)了高純度醋酸甲酯的生產(chǎn)。
[0007]專利(CN103130197B)公開了一種制作醫(yī)藥級氯化亞砜的連續(xù)變壓精餾方法及裝置，該方法采用間接不循環(huán)工藝，先脫重后脫輕序列，減少了氯化亞砜在高溫中的分解，降低了操作能耗，得到含量在99.9%以上的氯化亞砜產(chǎn)品。
[0008]專利(CN 103626656A)公開了熱栗變壓精餾分離碳酸二甲酯和甲醇的方法及裝置，該方法將壓縮機與傳統(tǒng)變壓精餾結合，利用壓縮后的塔頂蒸汽給塔釜物料加熱。相對于傳統(tǒng)變壓精餾夠工藝，該方法有效節(jié)約了裝置的運行費用。
[0009]文獻(NewPr essure-Swing Distillat1n for SeparatingPressure-1nsensitive Maximum Boiling Azeotrope via Introducing aHeavy Entrainer: Design and Control.1ndustrial&Engineering ChemistryResearch, 2013，52，7836-7853)報道了一種通過引入重夾帶劑的變壓精餾工藝分離對壓力不敏感的共沸體系，得到摩爾純度為99.9%的產(chǎn)品。
[0010]上述變壓精餾工藝適用于在不同壓力下形成最低共沸的二元體系。由于異丁醇和正庚烷體系隨著壓力升高，共沸行為分別表現(xiàn)出最低和最高兩種共沸特性，因此常規(guī)變壓精餾工藝難以實現(xiàn)具有該種特性體系的分離。
[0011]本發(fā)明采用先常壓精餾、再加壓精餾的方法，具體為，利用異丁醇和正庚烷體系隨著壓力變化，共沸組成發(fā)生偏移這一特性，新鮮物料先進入常壓塔精餾，塔底采出異丁醇產(chǎn)品，塔頂采出組成接近最低共沸物組成的混合物，該混合物再進入加壓塔精餾，加壓塔塔頂采出正庚烷產(chǎn)品，塔底采出物料組成接近于最高共沸組成的混合物，該混合物通過栗輸入低壓塔進行循環(huán)。本發(fā)明利用異丁醇和正庚烷共沸特性隨壓力變化規(guī)律，開發(fā)了一種新的變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的工藝，在保證不引入其他雜質的同時，成功分離異丁醇和正庚烷二元共沸物，并得到兩種純度較高的產(chǎn)品。

【發(fā)明內容】

[0012][要解決的問題]
[0013]針對目前傳統(tǒng)變壓精餾工藝特點以及異丁醇與正庚烷體系隨壓力變化呈現(xiàn)出不同共沸行為的問題，本發(fā)明專利要解決的科學問題如下:
[0014]本發(fā)明的目的是提供一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的裝置。
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供所述裝置分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法。
[0016]本發(fā)明的另一目的是提供所述裝置在分離異丁醇與正庚烷體系的應用。
[0017][技術方案]
[0018]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供了一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法。本發(fā)明利用異丁醇與正庚烷共沸體系隨壓力改變而發(fā)生組成偏移和兩者在低壓和高壓下分別呈現(xiàn)出最低共沸和最高共沸的特性，利用非傳統(tǒng)變壓精餾工藝實現(xiàn)異丁醇與正庚烷共沸體系的分離。本方法解決了傳統(tǒng)變壓精餾工藝中，隨壓力變化共沸性質發(fā)生反轉的共沸體系的分離難題，以及萃取精餾工藝中引入第三組分雜質問題，成功實現(xiàn)異丁醇與正庚烷的有效分離。
[0019]本發(fā)明的技術方案為:采用先常壓精餾、再加壓精餾的方法，利用所述裝置分離異丁醇與正庚烷，其特征在于所述裝置主要包括以下部分:
[0020]常壓塔Tl、加壓塔T2、冷凝器Cl、冷凝器C2、回流罐D1、回流罐D2、再沸器R1、再沸器R2、栗、閥門、管路；其中再沸器Rl和再沸器R2分別連接在常壓塔Tl和加壓塔T2塔底，冷凝器Cl和回流罐Dl通過管路依次連接在常壓塔Tl塔頂，冷凝器C2和回流罐D2通過管路依次連接在加壓塔T2塔頂。
[0021]一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法，其特征在于所述方法具體包括以下步驟:
[0022](I)異丁醇與正庚烷混合物通過管路I進入常壓塔Tl，常壓塔Tl塔底一部分物流通過管路2進入再沸器Rl，經(jīng)再沸器Rl加熱后進入常壓塔Tl，常壓塔Tl塔底另一部分物流作為異丁醇產(chǎn)品通過管路3采出；
[0023](2)常壓塔Tl塔頂蒸汽經(jīng)過冷凝器Cl冷凝、回流罐Dl儲存后，利用栗將一部分物流通過管路4輸送至常壓塔Tl內進行回流，將另一部分物流通過管路5輸送至加壓塔內進行二次精餾；
[0024](3)加壓塔T2塔頂蒸汽經(jīng)過冷凝器C2冷凝、回流罐D2儲存后，利用栗將一部分物流通過管路6輸送至加壓塔T2內進行回流，將另一部分物流通過管路7采出為正庚烷產(chǎn)品;
[0025](4)加壓塔T2塔底一部分物流通過管路8進入再沸器R2，經(jīng)再沸器R2加熱后進入加壓塔T2，加壓塔T2塔底另一部分物流通過管路9進入常壓塔Tl進行循環(huán)精餾。
[0026]本發(fā)明用于分離異丁醇與正庚烷體系的變壓精餾裝置參數(shù)如下:
[0027]常壓塔Tl操作壓力為Iatm(絕壓)，加壓塔T2操作壓力為12?14atm(絕壓)。
[0028]常壓塔Tl理論塔板數(shù)為28塊，進料板位置為10?15塊，循環(huán)物流進料板位置為15?20塊，常壓塔Tl回流比為0.9?1.9，加壓塔T2理論板數(shù)為18塊，進料板位置為11?16塊，加壓塔T2回流比為1.1?2.4。
[0029]常壓塔Tl塔頂溫度為91.(TC，常壓塔Tl塔底溫度為112.1?112.3°C，加壓塔T2塔頂溫度為212.6?222.3 0C，加壓塔T2塔底溫度為232.8?250.4°C。
[0030]一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法，其特征在于變壓精餾裝置適用于正庚烷含量為20%?70%的異丁醇與正庚烷二元混合物的分離。
[0031]一種變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法，其特征在于分離后的異丁醇產(chǎn)品純度為99.75%?99.92%，收率為99.75%?99.92%，正庚烷產(chǎn)品純度為99.81%?99.99%，收率為 99.81% ?99.99%。
[0032]本發(fā)明中變壓精餾分離異丁醇與正庚烷共沸體系的方法具體描述如下:
[0033]異丁醇與正庚烷混合物通過管路I進入常壓塔Tl，當常壓塔Tl內物流進入塔底后，物流通過管路2進入再沸器Rl，向再沸器Rl內通入水蒸氣進行加熱，使塔底物流汽化后進入常壓塔Tl內，汽化后的物流沿塔內上升，與塔內下降的液體進行質量與熱量傳遞，下降至常壓塔Tl塔底的物流另一部分經(jīng)過管路3采出異丁醇產(chǎn)品，上升至常壓塔Tl塔頂?shù)恼羝?jīng)過冷凝器Cl冷凝、回流罐Dl收集后，再通過栗將一部分液體經(jīng)過管路4返回至常壓塔Tl進行回流，另一部分液體經(jīng)過管路5輸送至加壓塔T2進行二次精餾。
[0034]經(jīng)過管路5進入加壓塔T2內的物流到達加壓塔T2塔底后，通過管路8進入再沸器R2，向再沸器R2內通入水蒸汽進行加熱，使塔底物流汽化后進入加壓塔T2內，汽化后的物流沿塔內上升，與塔內下降的液體進行質量與熱量傳遞，下降至加壓塔T2塔底的物流另一部分經(jīng)過管路9進入常壓塔Tl內循環(huán)精餾，上升至加壓塔T2塔頂?shù)恼羝?jīng)過冷凝器C2冷凝、回流罐D2收集后，再通過栗將一部分液體經(jīng)過管路6返回至常壓塔T2進行回流，另一部分液體經(jīng)過管路7采出正庚烷產(chǎn)品。
[0035]本發(fā)明中常壓塔Tl操作壓力為latm(絕壓)，加壓塔T2操作壓力為12?14atm(絕壓)；常壓塔Tl理論塔板數(shù)為28塊，進料板位置為10?15塊，循環(huán)物流進料板位置為15?20 ±夬，常壓塔Tl回流比為0.9?1.9，加壓塔T2理論板數(shù)為18 ±夬，進料板位置為11?16塊，加壓塔T2回流比為1.1?2.4，常壓塔Tl的塔內徑為0.503?0.888m，加壓塔T2的的塔內徑為0.649?1.300m ;常壓塔Tl塔頂溫度為91.0°C，常壓塔Tl塔底溫度為112.1?112.3°C，加壓塔T2塔頂溫度為212.6?222.3°C，加壓塔T2塔底溫度為232.8 ?250.4°C。
[0036]采用本發(fā)明中的方法分離后異丁醇產(chǎn)品純度為99.75%?99.92%,收率為99.75%?99.92% ;正庚烷產(chǎn)品純度為99.81%?99.99%，收率為99.81%?99.99%。
[0037][有益效果]
[0038]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0039](I)成功分離異丁醇與正庚烷二元體系，得到兩種高純度產(chǎn)品。
[0040](2)與傳統(tǒng)變壓精餾工藝相比，本發(fā)明的設備投資費用低。
[0041](3)與傳統(tǒng)變壓精餾工藝相比，本發(fā)明的操作成本低，熱量利用率高。
[0042](4)與萃取精餾工藝相比，本發(fā)明未引入其他組分雜質，產(chǎn)品純度高。
【附圖說明】
[0043]附圖為本發(fā)明的結構示意圖。
[0044]圖中，Tl常壓塔；T2加壓塔；C1，C2冷凝器；D1，D2回流罐；R1，R2再沸器；數(shù)字表示各物流管路。
【具體實施方式】<