1. 項目背景
含水共沸物的分離存在于各個(gè)化工和醫藥行業(yè),如何低能耗、低成本的對這些含水共沸物進(jìn)行高效分離一直是研究的熱點(diǎn)。
環(huán)氧丙烷(PO)是石油化工的重要中間體,是丙烯的第二大下游,廣泛用于聚醚多元醇的生產(chǎn),終端涉及家具、汽車(chē)、冰箱和冷柜等行業(yè)。
目前,制備環(huán)氧丙烷的主要工藝有氯醇法、共氧化法(PO/SM和PO/TBA)和過(guò)氧化氫直接氧化工藝(HPPO),2022年全球1600多萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能中,這幾種工藝的占比分別為28%、42%和28%。氯醇法制備環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝最早實(shí)現了工業(yè)化,但對環(huán)境污染嚴重,屬于落后產(chǎn)能,正處于逐步淘汰中。共氧化法主要的缺點(diǎn)是:聯(lián)產(chǎn)叔丁醇或苯乙烯會(huì )受市場(chǎng)行情制約,同時(shí)設備造價(jià)高、施工周期長(cháng)、工藝流程復雜、丙烯純度要求高。
隨著(zhù)環(huán)保力度不斷加大,氯醇法將逐漸退出歷史舞臺,而供給缺口將由更為綠色的HPPO工藝替代,預計未來(lái)幾年中國HPPO法環(huán)氧丙烷增量近200萬(wàn)噸/年。
HPPO法環(huán)氧丙烷會(huì )副產(chǎn)低濃度有機廢水,20萬(wàn)噸/年HPPO副產(chǎn)廢水約為20t/h。這部分廢水中含有約2~5%丙二醇單甲醚、1~5%丙二醇和其它輕重組分。
丙二醇單甲醚是一種性能優(yōu)良的通用性溶劑,具有很高的經(jīng)濟價(jià)值。由于丙二醇單甲醚與水共沸,所以無(wú)法通過(guò)直接精餾的方法從醇醚水溶液中回收得到丙二醇單甲醚產(chǎn)品。
現有技術(shù)均采用萃取精餾或者共沸精餾的方法來(lái)分離丙二醇單甲醚水溶液,存在工藝流程復雜、投資高、能耗高等缺點(diǎn),部分工藝還采用極度危害的芳香族共沸物,如苯或甲苯等,不夠安全環(huán)保。
為降低含水共沸物的分離能耗,特別是現有HPPO副產(chǎn)丙二醇單甲醚分離精制的能耗,本實(shí)用新型提出一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統,將沸石膜脫水系統與精餾進(jìn)行深度耦合,以最大程度的降低蒸汽和循環(huán)水消耗,從而達到降本增效的效果。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
一種沸石膜脫水與精餾深度耦合分離含水共沸物的系統,其特征在于:采用沸石膜脫水和精餾進(jìn)行深度耦合的系統,來(lái)對丙二醇單甲醚水溶液進(jìn)行分離,具體步驟如下:
(1)來(lái)自上游濃縮后的丙二醇單甲醚水溶液共沸物,首先與下游脫輕塔濃縮后的丙二醇單甲醚水溶液進(jìn)行混合,再進(jìn)入一級沸石膜脫水系統中,將丙二醇單甲醚含水率從70wt%左右脫至5wt%左右。經(jīng)過(guò)一級沸石膜脫水系統脫水后的丙二醇單甲醚水溶液送至脫輕塔分離,含微量丙二醇單甲醚的滲透水再送至上游進(jìn)一步回收丙二醇單甲醚等有機物。
(2)在脫輕塔中,丙二醇單甲醚水溶液共沸物和其它輕組分進(jìn)行分離,塔頂為丙二醇單甲醚水溶液共沸物和其它輕組分,塔釜為含微量水的丙二醇單甲醚。
(3)在脫輕塔中,為了降低塔頂物料含水率,脫輕塔塔頂汽相首先進(jìn)二級沸石膜脫水系統,脫水后的丙二醇單醚和輕組分去脫輕塔冷凝器進(jìn)行冷凝,含微量丙二醇單甲醚的滲透水再送至上游進(jìn)一步回收丙二醇單甲醚等有機物。脫輕塔冷凝器冷凝后的物料去脫輕塔回流罐進(jìn)行緩沖,再通過(guò)脫輕塔回流泵加壓,一部分送脫輕塔回流,另外一部分物料循環(huán)送一級沸石膜脫水系統,還有一部分作為輕組分送界外。脫輕塔塔釜設有脫輕塔再沸器,采用低壓蒸汽作為熱源,塔釜物料通過(guò)脫輕塔塔釜泵加壓后送精制塔進(jìn)行分離。
(4)在精制塔中,丙二醇單甲醚與異構丙二醇單甲醚進(jìn)行清晰分離,塔頂為丙二醇單甲醚,塔釜為異構丙二醇單甲醚。
本實(shí)用新型的有益效果是:
(1)本精制系統中不引入其它組分作為萃取劑或共沸劑,不采用萃取精餾或者共沸精餾工藝,工藝和系統更簡(jiǎn)單,投資更低。不采用極度危害的芳香族共沸物,如苯和甲苯等,更加安全環(huán)保;
(2)將沸石膜脫水系統與精餾進(jìn)行深度耦合,可以最大程度降低丙二醇單甲醚和水分離消耗的蒸汽和循環(huán)水,更加節能。