專利名稱：甲醇的提純方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從惡臭氣流中汽提的純化甲醇的回收方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
甲醇是在硫酸鹽法制漿工藝中、氫氧根離子與木質(zhì)素的甲氧基基團(tuán)反應(yīng)形成的副產(chǎn)物。木質(zhì)素·0CH3+0F — CH3OH+ 木質(zhì)素·(Γ依賴于工廠配置的不同，蒸煮器中產(chǎn)生的多達(dá)90%的甲醇可以從蒸煮器和蒸發(fā)器區(qū)域的污冷凝物中捕獲到。污冷凝物通常是通過蒸汽汽提系統(tǒng)處理，從污冷凝物中可以回收95%的甲醇，并在汽提工藝中上方蒸汽中可以捕獲。冷凝氣流通常是指汽提塔廢氣 (SOG)。隨后，通常將SOG在石灰窯、電站鍋爐、回收鍋爐或?qū)Ｓ梅贌隣t中進(jìn)行熱氧化。典型的SOG是由約40wt % -70wt %的甲醇、5wt %-IOwt %的非冷凝材料組成，包括硫化合物和平衡水蒸汽。廢SOG可以作為化石燃料的替代品燃燒。然而，SOG作為燃料的值依賴于其所含有的水蒸汽含量。天然氣提供50. 5MJ/kg(37. 2MJ/m3)的燃燒熱量，純甲醇提供22. 7MJ/kg，含有70wt%的甲醇的SOG大約可以提供21. 9MJ/kg當(dāng)量的燃燒熱量。SOG提供較少的熱量， 是因?yàn)楸仨毷紫葘⑵鋽y帶的水蒸汽加熱到燃燒溫度。在紙漿漂白過程中通常使用二氧化氯，AA級(jí)甲醇(99.85wt% )可以用于制備 ClO20在運(yùn)行較好的工廠，甲醇純化系統(tǒng)會(huì)生產(chǎn)出足夠量的純化甲醇，以滿足ClO2I藝的要求，一些純化甲醇還可以對(duì)外銷售。如果SOG中相當(dāng)大部分甲醇被回收和純化為工業(yè)化AA 級(jí)產(chǎn)品，在典型的硫酸鹽法制漿工藝中生產(chǎn)的甲醇作為商品的價(jià)值要高于作為燃料價(jià)值的四倍半。已有大量的甲醇純化系統(tǒng)在運(yùn)行。大多數(shù)這些系統(tǒng)使用蒸餾從其他化合物中分離甲醇。例如，RcAbins申請(qǐng)的美國專利US5718810和Ryham等人申請(qǐng)的美國專利US621771， Suokas等人加拿大專利CA10888957采用蒸餾和酸或堿氧化聯(lián)合處理，分離各種成分。蒸餾通過混合物的部分蒸發(fā)來分離溶液組分，蒸汽和剩余液體分別回收。原始混合物的更多可揮發(fā)性組分是通過增加蒸汽濃度獲得，在更大濃度的液體剩余物中保留了較少的可揮發(fā)性組分。蒸餾柱可以設(shè)計(jì)成塔板式、填料塔式或散堆填料式。由于入口有限，對(duì)于低于750mm 直徑的小蒸餾柱來講，散堆填料式更合適。然而，硫酸鹽法制漿工藝回收的甲醇具有幾種獨(dú)特的特征，限制了蒸餾分離。典型地，在硫酸鹽法制漿工藝過程中產(chǎn)生的粗甲醇中存在大量的二甲基二硫醚。 甲醇和二甲基二硫醚中共沸物的存在要求SOG中的甲醇含量不高于約40wt%，以確保分離。無論是從產(chǎn)生的SOG的數(shù)量還是質(zhì)量看，廢氣冷凝蒸汽汽提系統(tǒng)的控制可以減少二甲基二硫醚共沸物的影響。許多已有汽提系統(tǒng)包括流量冷凝器和多種效應(yīng)的蒸發(fā)器。例如， Suominen等人申請(qǐng)的美國專利US4137134、Brannland等人申請(qǐng)的美國專利US3807479和Mattsson申請(qǐng)的美國專利US5830314。不幸的是，這種設(shè)置，由于蒸發(fā)器運(yùn)行引起的任何波動(dòng)都會(huì)引起波紋穿過汽提系統(tǒng)，使汽提系統(tǒng)的控制受到影響，從而不可預(yù)測(cè)地影響SOG的
數(shù)量和質(zhì)量。此外，一些污染物，包括離子化的硫化物，例如硫化氫和甲硫醇，是在制漿過程中產(chǎn)生的。這些化合物可以在一定條件下解離，通過簡(jiǎn)單的蒸餾可以從SOG中去除，但不可能完全去除。如圖1所示，硫化氫(H2S)在pH大于6時(shí)開始解離，而甲硫醇(MM)在pH大于 9時(shí)開始解離。這些解離形式中，化合物并沒有產(chǎn)生蒸汽壓力，因此不能通過蒸餾去除。因此，蒸餾柱中液體相PH的控制是一種去除蒸餾工藝中的這些化合物的有效方式。典型的冷凝SOG的pH值約為9到10，可以在蒸餾柱中加入酸，例如硫酸，降低系統(tǒng)的PH值。然而，由于酸會(huì)與系統(tǒng)中存在的任何氨反應(yīng)，生成硫酸銨，因此不能簡(jiǎn)單的將酸加入到柱中的液體中。這樣會(huì)污染蒸餾柱，應(yīng)避免。Johansson等人申請(qǐng)的美國專利5989394 描述了一種工藝，在這種工藝中，以高于液體被純化的進(jìn)氣點(diǎn)在汽提柱中引入了酸化劑，或替代地在液體料中直接添加。然而，Johansson更關(guān)心產(chǎn)生相對(duì)純化的冷凝蒸汽，而不是從液體料氣流中去除和高水平純化甲醇，而且也不關(guān)心柱的污染。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從惡臭氣流中回收和純化甲醇的方法和設(shè)備，從而克服上述缺陷。特別的，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高度回收和純化甲醇的方法和設(shè)備，使甲醇可以用于硫酸鹽法制漿工藝，并獲得更多的甲醇出售，而不是破壞甲醇?？梢酝ㄟ^下述本發(fā)明的摘要和優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述了解更多內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種從硫酸鹽法制漿工藝的蒸煮器產(chǎn)生的氣體中回收和純化甲醇的方法和設(shè)備。氣體被作為廢氣回收(被稱為汽提塔廢氣或S0G)，這種廢氣中包含甲醇，水和各種其他污染物。汽提塔廢氣從制漿工藝的蒸煮器和蒸汽器區(qū)域被汽提，然后SOG以可控流速流入專用的冷凝裝置，在此處，可揮發(fā)性組分被蒸發(fā)，并排放到焚燒系統(tǒng)，而冷凝物抽到上面的紅油去除裝置，如傾注洗滌器。將溶液中不能混溶的的重污染物減壓，分別回收。底流進(jìn)入第一蒸餾裝置，例如上柱，并被加熱。在上柱的中間位置加入酸，以降低溶液PH值，并避免酸和進(jìn)料中的氨反應(yīng)。可揮發(fā)性組分返回冷凝裝置，而底流流入緩沖罐，可以用于穩(wěn)定進(jìn)入精餾段的進(jìn)料的流速和濃度。精餾段可以由一個(gè)或兩個(gè)柱子組成。進(jìn)料進(jìn)入柱子底部靠近上端，在柱子中穿過填料向下移動(dòng)，與汽提蒸汽流逆向。蒸發(fā)的甲醇穿過柱子的頂部向上移動(dòng)，在蒸汽流上方的任何雜質(zhì)都被去除。水和其它較少的可揮發(fā)性組分形成底流，而雜醇油在邊側(cè)流中被抽提。 純化的甲醇被抽提，并穿過甲醇冷卻器冷凝和貯存。甲醇純度至少99. 85wt%?？商娲氖?，底部和上部可以是分開的柱子。進(jìn)料進(jìn)入底部柱子靠近上部，在柱子中穿過填料向下移動(dòng)，與氣體蒸汽流逆向。蒸發(fā)的甲醇在蒸汽流上方被去除。水和其他較少的可揮發(fā)性組分形成底流，雜醇油在邊側(cè)被抽提。甲醇蒸汽通過精餾上部的柱子，并被再次蒸餾。精餾上部的柱子的冷凝物返回精餾底部的柱子，在進(jìn)入焚燒系統(tǒng)之前收集并冷凝蒸汽。純化的甲醇被抽提，并穿過甲醇冷卻器冷凝和貯存。甲醇純度至少99.85wt%。
一方面，本發(fā)明包括一種從汽提塔廢氣中回收和純化甲醇的方法，該方法由以下步驟組成獲得一定速率的由約不高于40wt%甲醇組成的廢氣進(jìn)料；冷凝該廢氣進(jìn)料；從冷凝的廢氣進(jìn)料中去除不能混溶的污染物；在酸存在的條件下加熱冷凝的廢氣進(jìn)料，使可揮發(fā)性組分蒸發(fā)，留下污染的甲醇進(jìn)料，在冷凝的廢棄進(jìn)料輸入點(diǎn)以下的任何進(jìn)入點(diǎn)加入所述的酸；通過加熱精煉污染的甲醇進(jìn)料，使甲醇從污染的甲醇進(jìn)料中蒸發(fā)；進(jìn)一步通過加熱精煉蒸發(fā)的甲醇，使余下的可揮發(fā)性組分蒸發(fā)，產(chǎn)生純化的甲醇和不純的冷凝物。純化的甲醇可以被冷卻和收集并貯存。冷凝物可以循環(huán)用于污染的甲醇進(jìn)料的精煉步驟。另一方面，多余的廢氣可以在冷凝步驟前進(jìn)入處理系統(tǒng)。另一方面，雜醇油可以在精煉步驟從污染甲醇進(jìn)料中汽提。另一方面，本發(fā)明可以進(jìn)一步包括在精煉污染的甲醇進(jìn)料之前貯存污染的甲醇進(jìn)料的步驟。另一方面，不能混溶的污染物可以通過不能混溶的污染物的減壓去除。另一方面，本發(fā)明提供一種從汽提塔廢氣中回收和純化甲醇的設(shè)備，該設(shè)備包括 接收和冷凝一定量由不高于約40wt%甲醇的汽提塔廢氣的冷凝裝置；從冷凝氣體中去除不能混溶的污染物的減壓裝置；由上部和下部組成的第一蒸餾裝置，在上部接收冷凝的氣體，在加入的酸存在的條件下，在下部加熱冷凝氣體、蒸發(fā)可揮發(fā)性組分、留下污染的甲醇； 從污染的甲醇中蒸發(fā)甲醇的第一精煉裝置；蒸發(fā)和冷凝來自蒸發(fā)的甲醇的雜質(zhì)的第二精煉裝置，以產(chǎn)生純化的甲醇。還可以提供用于收集和冷凝純化甲醇并用于貯存的裝置。另一方面，本發(fā)明的裝置還可以包括在進(jìn)入第一精煉裝置之前用于貯存污染的甲醇的貯存裝置。另一方面，本發(fā)明的裝置還可以從污染的甲醇中去除雜醇油的裝置。另一方面，本發(fā)明所述的裝置的第一蒸餾裝置可以包括上部柱子。該上部柱子可以進(jìn)一步包括用于將部分污染的甲醇再循環(huán)的再沸器。另一方面，本發(fā)明所述的裝置的第一和第二精煉裝置可以包括第二蒸餾裝置。該第二蒸餾裝置可以包括精餾柱，或第一和第二精餾柱。另一方面，本發(fā)明所述的裝置可以包括在進(jìn)入冷凝裝置之前，將多余氣體送入處理系統(tǒng)的裝置。前述內(nèi)容僅作為本發(fā)明一個(gè)或幾個(gè)方面的廣義的簡(jiǎn)述，并不限制或界定本發(fā)明。 本發(fā)明的其他方面將通過優(yōu)選實(shí)施例和權(quán)利要求詳細(xì)描述。發(fā)明人感謝艾伯塔太平洋森林工業(yè)公司(Alberta-Pacific Forest Industries Inc.)，感謝該公司一直對(duì)此項(xiàng)工作的投入，及在測(cè)試該系統(tǒng)方面的協(xié)助。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將通過附圖詳細(xì)描述。圖1為硫化氫和甲硫醇在各種pH水平的解離圖；圖2為本發(fā)明上部裝置的示意圖；圖3為本發(fā)明精餾段的示意圖；圖4為本發(fā)明精餾段可替代部分的示意具體實(shí)施例方式通常，含有約40wt% -70wt%甲醇的汽提塔廢氣(SOG)是由現(xiàn)存的廢氣冷凝蒸汽汽提柱產(chǎn)生。SOG直接和甲醇提純系統(tǒng)10連接，甲醇提純系統(tǒng)10和窯、鍋爐、消毒器或其他焚燒系統(tǒng)12相連，如圖2所示。源于現(xiàn)存汽提柱的蒸汽14引入到專用的冷凝器16 ；該容器可以是任何合適的類型，例如降膜型列管式蒸發(fā)器。源自汽提系統(tǒng)的熱量可以用于蒸發(fā)器系統(tǒng)，但是要使用特定的容器，以對(duì)系統(tǒng)具有足夠的控制，確保在各種蒸發(fā)器運(yùn)行條件下能產(chǎn)生穩(wěn)定數(shù)量和質(zhì)量的S0G。通過對(duì)系統(tǒng)閃蒸汽的節(jié)流控制壓力。SOG在一定流速下引入到甲醇純化系統(tǒng)10，任何多余氣體轉(zhuǎn)入焚燒系統(tǒng)12。這樣有助于使甲醇以約40wt%或更低的最佳含量進(jìn)入純化系統(tǒng)10。上部柱系統(tǒng)18去除SOG中的低沸劑和不可冷凝物，包括惡臭硫化合物、氨和其他酯、酮和醛。當(dāng)SOG進(jìn)入上部流量冷凝器20時(shí)，低沸劑和不可冷凝物22排放到焚燒系統(tǒng) 12，而冷凝物M被抽到上面的紅油解離器26。如果可以利用的話，上面的紅油泵觀將解離的紅油送入松節(jié)油回收系統(tǒng)(沒有顯示)。源于解離器26的底流32被以任何合適的裝置送入上部柱34，例如上面的回流泵36。 上部的再沸器38可以用于為上部柱34提供熱量，用于蒸發(fā)氣流42中的可揮發(fā)性污染物， 這些可揮發(fā)性污染物可以返回上部回流冷凝器20或其他處理裝置。可以通過任何合適的裝置在上部柱34中添加硫酸，例如進(jìn)料泵44。優(yōu)選地，在柱子的中部添加酸，或者在低于源自上部流量泵36的冷凝底流進(jìn)料的輸入點(diǎn)48的任何進(jìn)入點(diǎn)46以任何速率加入酸。進(jìn)料輸入點(diǎn)48和酸進(jìn)入點(diǎn)46之間的分離使上部柱34上部的底流進(jìn)料中的任何高可揮發(fā)性氨在其與酸反應(yīng)之前被抽提，因此避免了形成硫酸銨沉淀物。 酸降低了上部柱34的下部pH值，釋放出分離的硫化氫和甲硫醇，硫化氫和甲硫醇進(jìn)入上部柱34的上部，在這里作為揮發(fā)性污染氣流42被去除。上部柱34的底流50流入緩沖罐52，其中一部分再循環(huán)入上部再沸器38。SOG的流量和濃度根據(jù)現(xiàn)存汽提系統(tǒng)的運(yùn)行具有顯著的不同，緩沖罐可以使進(jìn)入甲醇精餾柱系統(tǒng) 54的進(jìn)料流量和濃度趨于平緩。源自緩沖罐52的進(jìn)料通過例如精餾進(jìn)料泵56進(jìn)入精餾系統(tǒng)M。精餾柱系統(tǒng)M 由兩部分組成，一個(gè)是底部汽提裝置97和頂部精餾裝置99，如圖3所示。進(jìn)料進(jìn)入柱55的汽提裝置97，通過填料向下流，與氣體流57逆向。所述的汽提流可以通過精餾再沸器提供。 包括甲醇的可揮發(fā)性組分向上流入頂部精餾裝置99，主要是水的較少的可揮發(fā)性組分和其他高沸物作為底流63被去除。進(jìn)料還可以由中度沸物組成，如一些較高度酒精(主要是乙醇)，較高度酮等。這些通常作為雜醇油的組分從底部柱55抽提，優(yōu)選在低于進(jìn)料進(jìn)入點(diǎn)67的位置65。柱55產(chǎn)生的雜醇油可以分別回收或與底流63聯(lián)合回收，通過精餾底部泵69進(jìn)入污水處理階段。來自精餾段99的由甲醇和其他揮發(fā)物組成的上部蒸汽流61，在位于柱55上的精餾回流冷凝器71中冷凝。任何低沸物和不能冷凝的物質(zhì)73可以排放到焚燒系統(tǒng)12。產(chǎn)生的產(chǎn)品為約99. 85wt%的甲醇在氣流75中被抽提，蒸汽75優(yōu)選設(shè)置在頂部精餾段99的填料頂部稍低位置，通過合適的裝置，例如甲醇泵79進(jìn)入甲醇冷卻器77，冷卻器可以進(jìn)行收集貯存。甲醇產(chǎn)品優(yōu)選在足夠量條件下收集，保持柱中的甲醇性質(zhì)(methanolprofile)?？商娲?，精餾柱系統(tǒng)M的兩個(gè)裝置可以為兩個(gè)分開的柱子，精餾底部柱60和精餾頂部柱62，如圖4所示。進(jìn)料64進(jìn)入底部柱60的汽提裝置，通過填料向下流，與汽提蒸汽66逆向，所述的汽提蒸汽可以由精餾再沸器68提供。包括甲醇的可揮發(fā)性組分被送入上部蒸汽流70，較少的可揮發(fā)性組分，主要是水和其他高沸物作為底流72被去除。此實(shí)施例中，來自底部柱60的雜醇油，優(yōu)選在低于進(jìn)料進(jìn)入點(diǎn)64的點(diǎn)74的位置被抽提。此外，雜醇油可以分別回收，或與來自柱60的底流72聯(lián)合回收，通過精餾底部泵 76進(jìn)入污水處理裝置。來自精餾底部柱60的上部蒸汽流70進(jìn)入精餾頂部柱62的較低位置。頂部柱62 的底部收集的任何冷凝物80可以通過中間精餾泵82返回底部柱60的進(jìn)入點(diǎn)84。來自頂部柱62的蒸汽86在位于頂部柱62上方的精餾回流冷凝器88中冷凝。任何低沸物和非冷凝物78可以進(jìn)入焚燒系統(tǒng)12。獲得的產(chǎn)品為約99. 85wt%的甲醇在蒸汽90中抽提，優(yōu)選位于頂部柱62填料上方稍低位置。此外，甲醇產(chǎn)品優(yōu)選在足夠量條件下收集，保持柱中的甲醇性質(zhì)(methanol prof ile)。通過合適的裝置，例如甲醇泵92將甲醇送入甲醇冷卻器94，此后可以送入貯存?，F(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)上述描述的優(yōu)選實(shí)施例的各種變形都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍， 此保護(hù)范圍以以下權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種從汽提塔廢氣中回收和純化甲醇的方法，由以下步驟組成獲得一定速率的含有約不高于40wt%甲醇的廢氣進(jìn)料；冷凝所述的廢氣進(jìn)料；從所述的冷凝的廢氣進(jìn)料中去除不能混溶的污染物；在酸存在的條件下，加熱所述的冷凝的廢氣進(jìn)料，使可揮發(fā)性組分蒸發(fā)，留下污染的甲醇進(jìn)料，所述的酸在低于所述的冷凝廢氣進(jìn)料輸入點(diǎn)的進(jìn)入點(diǎn)加入；通過加熱精煉污染的甲醇進(jìn)料，使甲醇從污染的甲醇進(jìn)料中蒸發(fā)；以及進(jìn)一步通過加熱精煉蒸發(fā)的甲醇，使余下的可揮發(fā)性組分蒸發(fā)，產(chǎn)生純化的甲醇和不純的冷凝物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述的冷凝步驟之前將多余的廢氣送入處理系統(tǒng)的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括冷卻和收集所述的蒸發(fā)的甲醇的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，在所述的精煉步驟中，進(jìn)一步包括從所述的污染的甲醇進(jìn)料中汽提雜醇油的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在精煉所述的污染的甲醇進(jìn)料的步驟之前， 貯存所述的污染甲醇進(jìn)料的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述的冷凝物再循環(huán)至所述的污染甲醇進(jìn)料的所述的精煉步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，所述去除不能混溶的污染物的步驟包括減壓所述不能混溶的污染物。
8.一種從汽提塔廢氣中回收和純化甲醇的設(shè)備，包括接收和冷凝一定量包含不高于約40wt%甲醇的汽提塔廢氣的冷凝裝置；從所述冷凝氣體中去除不能混溶的污染物的減壓裝置；由上部和下部組成的第一蒸餾裝置，在所述上部接收冷凝氣體，在酸存在條件下，在所述下部加熱冷凝氣體、蒸發(fā)可揮發(fā)性組分、留下污染的甲醇；從污染的甲醇中蒸發(fā)甲醇的第一精煉裝置；以及蒸發(fā)和冷凝來自蒸發(fā)甲醇的雜質(zhì)的第二精煉裝置，產(chǎn)生純化的甲醇。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于在進(jìn)入所述的第一精煉裝置之前進(jìn)行貯存所述污染甲醇的貯存裝置。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括收集和冷凝所述純化甲醇的裝置，并用于貯存甲醇。
11.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括從所述污染甲醇中去除雜醇油的裝置。
12.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，所述的第一蒸餾裝置包括頂部柱。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述的頂部柱進(jìn)一步包括一個(gè)用于再循環(huán)所述污染甲醇的再沸器。
14.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，所述的第一和第二精煉裝置包括第二蒸餾裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，所述的第二蒸餾裝置包括精餾柱。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，所述的第二蒸餾裝置包括第一和第二精餾柱。
17.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在進(jìn)入所述的冷卻裝置之前，將多余氣體送入處理系統(tǒng)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從硫酸鹽法制漿工藝的蒸煮器產(chǎn)生的氣體中回收和純化甲醇的方法和設(shè)備。氣體被作為廢氣回收(被稱為汽提塔廢氣或SOG)，這種廢氣中包含甲醇，水和各種其他污染物。該氣體通過后續(xù)的減壓、蒸餾步驟進(jìn)行處理，去除雜質(zhì)，獲得高度純化的甲醇。
文檔編號(hào)B01D5/00GK102316961SQ200980156693
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者A-S·簡(jiǎn)森, B·德爾 申請(qǐng)人:A·H倫德伯格系統(tǒng)有限公司