蒸餾器的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請基于并要求2013年11月21日提交的日本專利申請?zhí)?013-240930的優(yōu) 先權(quán)權(quán)益，通過引用將該日本專利申請的公開內(nèi)容的全部結(jié)合在本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及包括多個蒸餾塔的蒸餾器，并且例如，涉及包括適合通過蒸餾將原料 分離成三種或更多種餾分的多個蒸餾塔的蒸餾器。
【背景技術(shù)】
[0003] 在通過蒸餾將包括多種組分的原料分離成三種或更多種餾分的工藝中，通常使用 兩個或更多個蒸餾塔。
[0004] 例如，存在一種從通過蒸汽裂化器獲得的C4餾分分離1-丁烯的工藝（稱 為"1-丁烯工藝"），所述1-丁烯用作線性低密度聚乙烯（L-LDPE)的原材料。在這種工 藝中，比1-丁烯更輕的組分和比1-丁烯更重的組分被從C4餾分分離以獲得產(chǎn)物1-丁烯。 應(yīng)該注意，在本說明書中，"C"用于表示碳數(shù)。例如，"C4"表示碳數(shù)是4。
[0005] 為此，一直具有慣常已知的工藝，其中通過使用兩個常規(guī)的蒸餾塔，C4餾分被供 給到第一蒸餾塔，第一蒸餾塔的塔頂餾分（包括1-丁烯）被供給到第二蒸餾塔，并且產(chǎn)物 1-丁稀從第二蒸餾塔的塔底得到，如在Sulzer Chemtech公司的手冊"Sulzer Chemtech Distillation and Heat-Pump Technology， Production of I-Butene from Tail Gas of a MTBE Plant"中描述的那樣。
[0006] 另一方面，蒸汽再壓縮系統(tǒng)（VRC)被認(rèn)為是在節(jié)能方面改進的蒸餾塔。在VRC中， 塔頂餾出的蒸汽由壓縮機壓縮以被增加溫度，并且所產(chǎn)生的流體被用作VRC的再沸器的熱 源。之后，所述流體通過降低壓力來降低溫度，并且作為回流返回到VRC的塔頂?？梢哉J(rèn)為， 在VRC中，一個蒸餾塔的塔頂?shù)臒峥梢酝ㄟ^使用熱泵系統(tǒng)被進送至同一蒸餾塔的塔底。因 此，可以減少在再沸器處供給的熱量，并且可以減少蒸餾塔中的能量消耗。
[0007] Sulzer Chemtech的手冊表明，在通過使用兩個蒸餾塔從C4餾分獲得1-丁稀的工 藝中，將VRC應(yīng)用于兩個蒸餾塔中的每一個。
[0008] Sulzer Chemtech的手冊還公開了下文描述的工藝，即通過使用兩個蒸餾塔來從 C4餾分獲得1-丁烯的工藝。在這種工藝中，VRC被應(yīng)用到第一蒸餾塔，并且常規(guī)的蒸餾塔 被用作第二蒸餾塔。C4餾分被供給到第一蒸餾塔。在所述第一蒸餾塔中，1-丁烯和輕質(zhì)餾 分被從塔頂排放，并且所述流體由壓縮機加壓和加熱。加壓流體被分成兩股流體，所述兩股 流體分別被供給到第一蒸餾塔的再沸器和第二蒸餾塔的再沸器，并且被用作相應(yīng)的再沸器 的熱源。已經(jīng)被用作再沸器熱源的兩股流體被合并、冷卻和減壓。所產(chǎn)生的流體隨后被供 給到第二蒸餾塔的冷凝器，并且被用于冷卻第二蒸餾塔的塔頂餾出的蒸汽。之后，一部分流 體回流到第一蒸餾塔，并且剩余部分作為原料被供給到第二蒸餾塔。
[0009] US4718986A也公開了通過使用兩個蒸餾塔從C4餾分獲得1-丁烯的工藝。在該文 獻中，VRC應(yīng)用于蒸餾塔中的一個。
[0010] 除了 VRC，熱耦合蒸餾塔（HIDiC)也一直被認(rèn)為在節(jié)能方面改進的蒸餾塔，如 JPH08-66601A、JP2004-16928A 和 W02011/043199 所述。在 HIDiC 中，通過將熱量從精餾段 (原料進送位置上方的段）傳遞到汽提段（原料進送位置下方的段），減少了在再沸器處供 給的熱量和在塔頂冷凝器處移除的熱量，從而提高了熱效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在使用兩個常規(guī)蒸餾塔的工藝（本文中稱為"第一工藝"）中，在每個蒸餾塔中 需要較大的再沸器載荷，并且消耗了大量能量。當(dāng)每個蒸餾塔中的輕質(zhì)餾分和重質(zhì)餾分之 間的相對揮發(fā)度接近1. 〇時，這特別明顯。
[0012] 在如Sulzer Chemtech的手冊所述的、VRC被應(yīng)用于兩個蒸餾塔中的每一個的工 藝（本文中稱為"第二工藝"）中，能量消耗與上述第一工藝相比可以顯著地減少。然而， 因為需要兩個壓縮機，因此設(shè)備成本可能極大地增加。
[0013] 在如Sulzer Chemtech的手冊所述的、VRC僅被應(yīng)用于兩個蒸餾塔中的一個的工 藝（本文中稱為"第三工藝"）中，僅使用了一個壓縮機，并且，因此可以控制設(shè)備成本的 增加。然而，能量消耗不能減少得像第二工藝一樣多。
[0014] 因此，需要在節(jié)能方面進一步改進具有多個蒸餾塔的蒸餾器，同時控制成本增加。
[0015] 本發(fā)明的一個目的是，在控制包括多個蒸餾塔的蒸餾器的成本增加的同時降低總 能耗。
[0016] 本發(fā)明的一方面提供了包括第一蒸餾塔和一個或多個第二蒸餾塔的蒸餾器，其中
[0017] 所述第一蒸餾塔包括：
[0018] 較高壓部分，所述較高壓部分包括精餾段的全部或一部分，并且被構(gòu)造成用于在 相對高的壓力下進行氣液接觸；
[0019] 較低壓部分，所述較低壓部分包括汽提段的全部或一部分，并且被構(gòu)造成用于在 相對低的壓力下進行氣液接觸；
[0020] 蒸汽管線，所述蒸汽管線是用于將從較低壓部分的塔頂排放的蒸汽引導(dǎo)到較高壓 部分的塔底并且裝備有加壓裝置的管線；和
[0021] 液體管線，所述液體管線是用于將從較高壓部分的塔底排放的液體引導(dǎo)到較低壓 部分的塔頂?shù)墓芫€，并且其中
[0022] 所述蒸餾器包括：
[0023] 第一熱交換結(jié)構(gòu)，所述第一熱交換結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成用于通過熱交換將熱量從第一蒸 餾塔的精餾段傳遞到所述一個或多個第二蒸餾塔中的至少一個；和
[0024] 第二熱交換結(jié)構(gòu)，所述第二熱交換結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成用于通過熱交換將熱量從所述一 個或多個第二蒸餾塔中的至少一個傳遞到第一蒸餾塔的汽提段。
[0025] 在上述蒸餾器中，經(jīng)由第一熱交換結(jié)構(gòu)從第一蒸餾塔的精餾段接收熱量的蒸餾塔 和經(jīng)由第二熱交換結(jié)構(gòu)將熱量施加到第一蒸餾塔的汽提段的蒸餾塔可以是同一蒸餾塔。
[0026] 上述蒸餾器可以包括用于將第一蒸餾塔的較高壓部分的塔頂或第一蒸餾塔的較 低壓部分的塔底連接到所述一個或多個第二蒸餾塔中的一個的原料入口的管線。
[0027] 所述蒸餾器可以配置有單個第一蒸餾塔和單個第二蒸餾塔，并且包括用于將第一 蒸餾塔的較高壓部分的塔頂連接到第二蒸餾塔的原料入口的管線，并且
[0028] 所述蒸餾器可以被構(gòu)造成使得
[0029] 包括1-丁烯、比1-丁烯更輕的組分、和比1-丁烯更重的組分的原料被供給到第 一蒸餾塔，并且
[0030] 濃縮在比1-丁烯更重的組分中的餾分被從第一蒸餾塔的較低壓部分的塔底排 放，并且
[0031] 濃縮在1-丁烯中和比1-丁烯更輕的組分中的餾分被從第一蒸餾塔的較高壓部分 的塔頂排放，并且被供給到第二蒸餾塔，并且
[0032] 濃縮在1- 丁烯中的餾分被從第二蒸餾塔的塔底排放，并且
[0033] 進一步濃縮在比1- 丁烯更輕的組分中的餾分被從第二蒸餾塔的塔頂排放。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，能夠在控制包括多個蒸餾塔的蒸餾器的成本的增加的同時減少總能 耗。
【附圖說明】
[0035] 圖1是圖示本發(fā)明的蒸餾器的示例的示意圖；
[0036] 圖2是圖不本發(fā)明的蒸饋器的另一不例的不意圖；
[0037] 圖3是圖示熱交換結(jié)構(gòu)的詳細示例的示意圖；
[0038] 圖4是圖示熱交換結(jié)構(gòu)的詳細示例的示意圖；
[0039] 圖5是圖示熱交換結(jié)構(gòu)的另一詳細示例的示意圖；
[0040] 圖6是不例1的工藝流程圖；
[0041] 圖7是比較示例1的工藝流程圖；
[0042] 圖8是比較示例2的工藝流程圖；和
[0043] 圖9是比較示例3的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0044] 下文將參照附圖描述本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不限于此。
[0045] 本發(fā)明的蒸餾器包括第一蒸餾塔和第二蒸餾塔。在第一蒸餾塔和第二蒸餾塔中的 每一個中都進行連續(xù)蒸餾。
[0046] [第一蒸餾塔]
[0047] 所述第一蒸餾塔包括：
[0048] 較高壓部分，所述較高壓部分包括精餾段的全部或一部分，并且被構(gòu)造成用于在 相對高的壓力下進行氣液接觸；
[0049] 較低壓部分，所述較低壓部分包括汽提段的全部或一部分，并且被構(gòu)造成用于在 相對低的壓力下進行氣液接觸；
[0050] 蒸汽管線，所述蒸汽管線配置有加壓裝置，所述蒸汽管線用于將從較低壓部分的 塔頂排放的蒸汽引導(dǎo)到較高壓部分的塔底；和
[0051] 液體管線，所述液體管線用于將從較高壓部分的塔底排放的液體引導(dǎo)到較低壓部 分的塔頂。
[0052] ?較高壓部分和較低壓部分
[0053] 與蒸餾操作有關(guān)的術(shù)語"精餾段"和"汽提段"已經(jīng)關(guān)于蒸餾器，特別是關(guān)于連 續(xù)蒸餾器，使用了較長的一段時間。精餾段相當(dāng)于在由單個塔構(gòu)成的常規(guī)蒸餾塔中被定位 在原料進送位置上方的一段。汽提段相當(dāng)于在常規(guī)蒸餾塔中被定位在原料進送位置下方的 一段。換句話說，精餾段是增加原料中包含的輕質(zhì)餾分的濃度的一段，所述輕質(zhì)餾分是將被 分離的目標(biāo)。汽提段是增加重質(zhì)餾分的濃度的一段。
[0054] 在本發(fā)明中，較高壓部分的操作壓力被設(shè)置成高于較低壓部分的操作壓力，以使 得精餾段的操作溫度高于汽提段的操作溫度。本文中，"相對高的壓力或相對低的壓力" 基于在較低壓部分的壓力和較高壓部分的壓力彼此之間的比較。
[0055] 較高壓部分基本上相當(dāng)于精餾段，并且較低壓部分基本上相當(dāng)于汽提段。因此，在 第一蒸餾塔的最基本的構(gòu)造中，較高壓部分包括精餾段但是不包括汽提段，并且較低壓部 分包括汽提段但是不包括精餾段。換句話說，較高壓部分包括整個精餾段，并且較低壓部分 包括整個汽提段。然而，第一蒸餾塔的構(gòu)造不限于該構(gòu)造。較低壓部分可以包括整個汽提 段并且還包括一部分精餾段，而精餾段的剩余部分可以被包括在較高壓部分中?？蛇x地，較 高壓部分可以包括整個精餾段并且還包括一部分汽提段，而汽提段的剩余部分可以被包括 在較低壓部分中。
[0056] 換句話說，第一蒸餾塔的基本構(gòu)造是通過使用原料進送位置作為界面將常規(guī)的蒸 餾塔隔開成兩個區(qū)域（包括整個精餾段的較高壓部分，和包括整個汽提段的較低壓部分） 而獲得的構(gòu)造。然而，第一蒸餾塔的構(gòu)造不限于該構(gòu)造。還可以采用通過在原料進送位置 上方的位置處將常規(guī)的蒸餾塔隔開成兩個區(qū)域而獲得的構(gòu)造，即單個塔被隔開（被定位在 沿著精餾段的某部分處的位置被用作界面）成兩個區(qū)域的構(gòu)造。在這種情況下，這兩個區(qū) 域中的一個相當(dāng)于包括整個汽提段和一部分精餾段的較低壓部分，并且另一個相當(dāng)于不包 括汽提段但是包括精餾段的剩余部分較高壓部分。可選地，可以采用通過在原料進送位置 下方的位置處將常規(guī)的蒸餾塔隔開成兩個區(qū)域而獲得的構(gòu)造，即單個塔被隔開（被定位在 沿著汽提段的某部分處的位置被用作界面）成兩個區(qū)域的構(gòu)造。在這種情況下，這兩個區(qū) 域中的一個相當(dāng)于包括整個精餾段和一部分汽提段的較高壓部分，并且另一個相當(dāng)于不包 括精餾段但是包括汽提段的剩余部分的較低壓部分。
[0057] 自然地，如果較高壓部分和較低壓部分中的一個包括精餾段和汽提段二者，則另 一個不包括精餾段和汽提段二者。
[0058] 較高壓部分