本實用新型涉及一種節能型四氫呋喃水溶液精餾系統,可用于聚四氫呋喃(PTMEG)、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等領域,特別適合于現有四氫呋喃水溶液精餾系統的技術改造。
四氫呋喃與水形成共沸物,所以常規單塔精餾無法分離出高純度四氫呋喃,需使用特殊精餾方法對其進行分離。目前廣泛采用低壓塔、加壓塔雙塔精餾工藝來分離THF和水。在常壓下,THF與水會形成共沸物,共沸物組成為95.1wt%THF和4.9wt%水;在0.6MPaG條件下,共沸物組成則為88.9wt%THF和11.1wt%水。
在雙塔變壓精餾工藝中,THF水溶液首先進入低壓塔,低壓塔塔頂濃縮后含水量5~6wt%的THF水溶液,再去加壓塔進一步脫水和輕組分,加壓塔塔頂濃縮后含水量9~10wt%的THF水溶液循環回常壓塔處理。此精餾工藝中大量的THF水溶液在常壓塔塔頂、加壓塔進料、加壓塔塔頂和常壓塔進料之間連續循環,增加了雙塔的處理負荷,消耗了大量的蒸汽和循環水,提高了操作成本。
為解決THF水溶液在雙塔中大量循環的問題,現有技術中存在將膜脫水裝置與雙塔精餾系統進行耦合以降低THF水溶液循環量的嘗試。
本實用新型的創新點在于在傳統雙塔精餾的基礎上,在加壓塔塔頂氣相耦合沸石膜進行脫水,降低了沸石膜投資和公用工程消耗,起到降本增效的作用。
在使用時,本實用新型的節能型四氫呋喃水溶液精餾系統采用如下流程:
(1)來自界外的四氫呋喃水溶液原料首先進常壓塔,通過常壓塔的精餾分離,塔頂得到四氫呋喃/水的共沸物,塔釜得到廢水。
(2)來自常壓塔塔頂的四氫呋喃/水共沸物與加壓塔塔釜的四氫呋喃產品換熱后,作為加壓塔的進料,加壓塔塔頂水含量進一步濃縮,塔頂氣體去沸石膜脫水單元進行脫水。脫水后的氣體進入加壓塔冷凝器進行冷凝,再進入加壓塔回流罐進行緩沖,通過加壓塔回流泵加壓后一部分作為回流液,一部分作為輕組分去界外,加壓塔塔釜得到四氫呋喃產品。
(3)在沸石膜脫水單元中對含水的四氫呋喃氣體進行脫水,得到脫水的四氫呋喃氣體和少量滲透水,滲透水返回常壓塔進一步回收其中含有的低含量四氫呋喃。
本實用新型的有益效果是:
(1)采用沸石膜脫水和雙塔精餾工藝相耦合的系統,加壓塔塔頂濃縮后的四氫呋喃水溶液,不需要再循環回常壓塔進一步分離,直接采用沸石膜進行脫水提濃后作為回流組分回流或輕組分采出,僅沸石膜滲透水(相比于THF的量而言,水的量很少)參與循環,大幅降低了雙塔間物料循環量,降低了分離能耗,和操作成本,起到降本增效的目的;
(2)采用沸石膜脫水和雙塔精餾工藝相耦合的系統,雙塔操作負荷降低,塔設備尺寸變小,降低了設備總投資;
(3)雙塔操作靈活性增加,加壓塔可以降壓操作,降低操作難度;
(4)適于在現有四氫呋喃水溶液雙塔精餾系統上進行技術改造,需要增加的設備較少,改造成本低,改造難度小,實施速度快。