发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种氯甲烷的分离系统及分离方法,本发明中提供的氯甲烷的分离系统与现有技术中的设备不同,无需使用大量的酸碱进行洗涤,且能耗小、设备简单。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种氯甲烷的分离系统,所述分离系统包括:
第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置;
所述第一分离装置包括:盐酸塔、相分离器、第一冷凝装置、甲醇回收装置;所述盐酸塔与氯甲烷合成系统相连,所述盐酸塔塔顶与所述第一冷凝装置相连,所述盐酸塔塔釜与所述相分离器的顶部相连,所述相分离器的底部与所述甲醇回收装置相连;
所述第二分离装置包括:氯甲烷塔、液态氯甲烷罐、第三甲醇罐;所述氯甲烷塔与所述第一冷凝装置、所述液态氯甲烷罐相连,所述氯甲烷塔塔釜与所述第三甲醇罐相连;
所述第三分离装置包括:硫酸塔和硫酸收集装置;所述硫酸塔与所述氯甲烷塔塔顶相连,所述硫酸塔塔釜与所述硫酸收集装置相连。
进一步地,所述分离系统还包括:压缩装置;所述压缩装置的一端与所述硫酸塔塔顶相连,所述压缩装置的另一端与所述液态氯甲烷罐相连。
进一步地,所述甲醇回收装置包括:甲醇回收塔、加热装置、冷凝设备、废酸收集装置、第一甲醇罐和第二甲醇罐;所述甲醇回收塔与所述相分离器的底部、所述加热装置均相连,所述甲醇回收塔塔顶与所述冷凝设备的一端相连,所述甲醇回收塔塔釜与所述废酸收集装置相连,所述冷凝设备的另一端与所述第一甲醇罐的一端相连,所述第一甲醇罐的另一端与所述甲醇回收塔相连,所述第二甲醇罐与所述甲醇回收塔相连。
进一步地,所述甲醇回收装置中所述加热装置为蒸汽加热装置。
进一步地所述第一分离装置还包括:蒸汽冷凝装置;所述蒸汽冷凝装置与所述相分离器连接。
进一步地,所述第二分离装置还包括:氯甲烷回收塔;所述氯甲烷回收塔位于所述氯甲烷塔和所述第三甲醇罐之间,所述氯甲烷塔塔釜与所述氯甲烷回收塔连接,所述氯甲烷回收塔塔釜与所述第三甲醇罐连接。
进一步地,所述硫酸塔中硫酸的浓度为95%~98%。
第二方面,本发明提供一种氯甲烷的分离方法,所述方法为:
利用如上所述的分离系统,将从氯甲烷合成系统合成的氯甲烷粗品依次送入所述第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置进行分离;
从氯甲烷合成系统合成的氯甲烷粗品不进行降温直接进入所述盐酸塔进行分离,盐酸、硅氧烷和部分甲醇在所述盐酸塔塔釜,由所述盐酸塔塔釜进入所述相分离器,所述硅氧烷由所述相分离器上部溢流,所述盐酸和所述部分甲醇由所述相分离器的底部进入所述甲醇回收装置中,通过所述甲醇回收装置回收甲醇;所述氯甲烷、部分甲醇和二甲醚以气体的形式飘向所述盐酸塔塔顶,进入到所述第一冷凝装置中,所述甲醇在所述第一冷凝装置中冷凝液化回流到所述盐酸塔中,所述氯甲烷、二甲醚和未被液化的甲醇进入到所述第二分离装置中;
所述氯甲烷、二甲醚和未被液化的甲醇进入到所述氯甲烷塔中,所述氯甲烷塔与所述液态氯甲烷罐相连,从所述液态氯甲烷罐中输送液态氯甲烷进入到所述氯甲烷塔中进行冷冻脱醇处理,处理后所述氯甲烷混合所述二甲醚气体由所述氯甲烷塔塔顶溢出,进入到所述第三分离装置中,由所述氯甲烷塔塔釜流出的甲醇进入到所述第三甲醇罐中;
从所述氯甲烷塔塔顶溢出的所述氯甲烷混合所述二甲醚气体进入到所述硫酸塔中,与硫酸反应吸收掉二甲醚,得到氯甲烷气体。
进一步地,得到的所述氯甲烷气体还需进入所述压缩装置,经压缩得到液态氯甲烷,并存储于所述液态氯甲烷罐中。
进一步地,通过所述甲醇回收装置回收甲醇的方法为:从所述相分离器的底部排出的盐酸和甲醇进入到所述甲醇回收塔中,通过加热装置进行汽提分离盐酸和甲醇,所述甲醇由所述甲醇回收塔塔顶进入到所述冷凝设备中,并液化进入所述第一甲醇罐中,所述第一甲醇罐中的甲醇再次送入到所述甲醇回收塔中进行重复地汽提分离,直至彻底分离所述甲醇和所述盐酸,将回收到的所述甲醇送入第二甲醇罐中,所述盐酸由甲醇回收塔塔釜排出到废酸收集装置中。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
本发明提供了一种氯甲烷的分离系统,所述分离系统包括:第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置;所述第一分离装置包括:盐酸塔、相分离器、第一冷凝装置、甲醇回收装置;所述盐酸塔与氯甲烷合成系统相连,所述盐酸塔塔顶与所述第一冷凝装置相连,所述盐酸塔塔釜与所述相分离器的顶部相连,所述相分离器的底部与所述甲醇回收装置相连;所述第二分离装置包括:氯甲烷塔、液态氯甲烷罐、第三甲醇罐;所述氯甲烷塔与所述第一冷凝装置、所述液态氯甲烷罐相连,所述氯甲烷塔塔釜与所述第三甲醇罐相连;所述第三分离装置包括:硫酸塔和硫酸收集装置;所述硫酸塔与所述氯甲烷塔塔顶相连,所述硫酸塔塔釜与所述硫酸收集装置相连。
本发明中提供的氯甲烷的分离系统区别于现有技术,首先利用第一分离装置除去氯甲烷合成气中的氯化氢、水和少量甲醇,再利用第二分离装置分离出从所述第一分离装置排出的产物中的甲醇,最后利用第三分离装置除去氯甲烷合成气中二甲醚。本发明提供的氯甲烷的分离系统设备简单,无需使用大量的酸和碱,在第一分离装置中利用氯甲烷粗品的余热进行精馏,充分利用系统自身的能量,减少能量消耗。在第二分离装置中,通过液态氯甲烷膨胀制冷的作用能够分离出氯甲烷中的甲醇,其中所述液态氯甲烷是来自于本分离系统后端压缩装置收集到的液态氯甲烷,实现了物料的循环利用。在第三分离装置中,由于本发明中的氯甲烷的分离系统已经在第一分离装置中将水分离,因此只需要使用一个硫酸塔,设备得到了简化。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明的限制。
第一方面,本发明提供了一种氯甲烷的分离系统,所述分离系统如图1所示,包括:
第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置;
所述第一分离装置包括:盐酸塔11、相分离器12、第一冷凝装置13、甲醇回收装置14;所述盐酸塔11与氯甲烷合成系统0相连,所述盐酸塔11塔顶与所述第一冷凝装置13相连,所述盐酸塔11塔釜与所述相分离器12的顶部相连,所述相分离器12的底部与所述甲醇回收装置14相连;
所述第二分离装置包括:氯甲烷塔21、液态氯甲烷罐22、第三甲醇罐23;所述氯甲烷塔21与所述第一冷凝装置13、所述液态氯甲烷罐22相连,所述氯甲烷塔21塔釜与所述第三甲醇罐23相连;
所述第三分离装置包括:硫酸塔31和硫酸收集装置32;
所述硫酸塔31与所述氯甲烷塔21塔顶相连,所述硫酸塔31塔釜与所述硫酸收集装置32相连。
根据本发明的一些实施例,所述分离系统还包括:压缩装置4;所述压缩装置4的一端与所述硫酸塔31塔顶相连,所述压缩装置4的另一端与所述液态氯甲烷罐22相连。
在有机硅生产过程中,第一步就需要先合成氯甲烷,但在合成的氯甲烷粗品中往往含有氯化氢、甲醇、水、二甲醚、硅氧烷等杂质,或者说副产物。本发明提供的氯甲烷的分离系统就是用于分离出这些杂质,得到纯净的氯甲烷。具体地,本发明中提供的氯甲烷的分离系统主要包括三部分的分离装置:第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置。
其中第一分离装置用于洗涤氯甲烷粗品中的氯化氢、水和少量甲醇,所述第一分离装置包括盐酸塔11、相分离器12、第一冷凝装置13和甲醇回收塔141,所述盐酸塔11与氯甲烷合成系统0相连,从氯甲烷合成系统0中合成的洗涤氯甲烷粗品无需降温,直接进入所述盐酸塔11,在盐酸塔11中利用氯甲烷粗品的余热进行精馏,所述氯甲烷粗品中的氯甲烷、大部分甲醇和二甲醚以气体的形式飘向所述盐酸塔11塔顶,所述氯甲烷粗品中的盐酸、水、硅氧烷和小部分甲醇从所述盐酸塔11塔釜排出。在整个过程中所述盐酸塔11塔顶连接所述第一冷凝装置13,从所述盐酸塔11塔顶溢出的甲醇气体会在所述第一冷凝装置13中被液化一部分,液化的甲醇由管道再次进入所述盐酸塔11中,持续洗涤所述盐酸塔11中的盐酸和水。所述盐酸塔11塔釜与所述相分离器12的顶部相连,从所述盐酸塔11塔釜排出的盐酸、水、硅氧烷和小部分甲醇进入所述相分离器12,在相分离器12中,硅氧烷是有机物会漂浮在所述相分离器12的上方,能够通过所述相分离上端的溢流口排出。因为所述相分离器12的底部与所述甲醇回收装置14相连,则位于所述相分离器12底部的盐酸和甲醇会进入到甲醇回收装置14中,通过甲醇回收装置14回收其中的甲醇。
本发明中,所述第一分离装置的后端连接所述第二分离装置,所述第二分离装置用于分离出从所述第一分离装置排出的产物中的甲醇,所述第一分离装置排出的产物主要包括氯甲烷、甲醇、二甲醚。具体的,本发明中所述第二分离装置包括氯氯甲烷塔21、液态氯甲烷罐22、第三甲醇罐23;所述氯甲烷塔21与所述第一冷凝装置13相连,从所述第一冷凝装置13排出的氯甲烷、甲醇、二甲醚进入到所述氯甲烷塔21中,所述氯甲烷塔21同时与所述液态氯甲烷罐22相连,从所述液态氯甲烷罐22中输送液态氯甲烷进入到所述氯甲烷中,通过液态氯甲烷膨胀制冷的作用能够分离出氯甲烷中的甲醇,其中所述液态氯甲烷是来自于本分离系统后端压缩装置4收集到的液态氯甲烷,实现了物料的循环利用。经过冷冻脱醇的处理后,氯甲烷气体(其中混合二甲醚)会由所述氯甲烷塔21塔顶溢出进去到所述第三分离装置中,所述氯甲烷塔21塔釜与所述第三甲醇罐23相连,由所述氯甲烷塔21塔釜流出的甲醇进入到所述第三甲醇罐23中。
本发明中,所述第三分离装置的后端连接所述第二分离装置,所述第三分离装置用于分离出从所述第二分离装置排出的产物中的二甲醚,即脱醚装置。本发明中所述第三分离装置包括硫酸塔31和硫酸收集装置32;所述硫酸塔31与所述氯甲烷塔21塔顶相连,从所述氯甲烷塔21塔顶溢出的氯甲烷和少量副产物二甲醚气体进入到所述硫酸塔31中,与硫酸混合反应,吸收掉其中的副产物二甲醚,从而得到最终纯净的氯甲烷气体。所述纯净的氯甲烷气体进入所述压缩装置4中,经压缩得到液态氯甲烷,并存储于所述液态氯甲烷罐22中。
根据本发明的一些实施例,所述第一冷凝装置13由两个或者两个以上的冷凝器串联而成。本发明中,在盐酸塔11塔顶加两级以上的冷凝器使甲醇液化回流,保证回流比。
根据本发明的一些实施例,本发明中所述氯甲烷合成系统0中合成氯甲烷的方法为:以气态氯化氢或掺混盐酸溶液的氯化氢、气态或液态甲醇为原料,将所述原料通入第一反应釜进行合成反应,控制第一反应釜内氯化氢过量;在第二反应釜中加入盐酸溶液,将所述第一反应釜出口的氯甲烷、氯化氢和甲醇混合气通入第二反应釜,并通入气态或液态甲醇进行合成反应,控制第二反应釜内甲醇过量。
根据本发明的一些实施例,所述第一反应釜中加入的盐酸溶液的浓度为10wt.%~40wt.%,和/或所述第二反应釜中加入的盐酸溶液的浓度为10wt.%~20wt.%。
根据本发明的一些实施例,所述第一反应釜内氯化氢总摩尔量与甲醇总摩尔量之比为1.05~1.1:1;和/或所述第二反应釜内氯化氢总摩尔量与甲醇总摩尔量之比为1:1.05~1.1。
根据本发明的一些实施例,所述第一反应釜内的反应压力为2-4barg,反应温度为100-140℃。
根据本发明的一些实施例,所述第二反应釜内的反应压力为1-4barg,反应温度为100-140℃。
根据本发明的一些实施例,所述甲醇回收装置14包括:甲醇回收塔141、加热装置142、冷凝设备143、废酸收集装置144、第一甲醇罐145和第二甲醇罐146;所述甲醇回收塔141与所述相分离器12的底部、所述加热装置142均相连,所述甲醇回收塔141塔顶与所述冷凝设备143的一端相连,所述甲醇回收塔141塔釜与所述废酸收集装置144相连,所述冷凝设备143的另一端与所述第一甲醇罐145的一端相连,所述第一甲醇罐145的另一端与所述甲醇回收塔141相连,所述第二甲醇罐146与所述甲醇回收塔141相连。
根据本发明的一些实施例,所述甲醇回收装置14中的加热装置142为蒸汽加热装置。
具体地,本发明中所述的甲醇回收装置14包括:甲醇回收塔141、蒸汽加热装置142、冷凝设备143、废酸收集装置144、第一甲醇罐145和第二甲醇罐146;所述甲醇回收塔141与所述相分离器12的底部相连,同时与所述蒸汽加热装置相连,从所述相分离器12的底部排出的盐酸和甲醇进入到所述甲醇回收塔141中,通过蒸汽加热装置直接喷射蒸汽进行汽提分离盐酸和甲醇。所述甲醇回收塔141塔顶与所述冷凝设备143的一端相连,所述甲醇回收塔141塔釜与所述废酸收集装置144相连,甲醇由甲醇回收塔141塔顶进入到所述冷凝设备143中,所述盐酸由甲醇回收塔141塔釜排出到废酸收集装置144中。从甲醇回收塔141塔顶进入到所述冷凝设备143中的甲醇会进入所述第一甲醇罐145中,所述第一甲醇罐145与所述甲醇回收塔141相连,能够将所述第一甲醇罐145中的甲醇再次送入到所述甲醇回收塔141中进行再一次的蒸汽汽提,重复多次之后,便能够彻底分离甲醇和盐酸,将回收到的甲醇送入第二甲醇罐146中,将盐酸排到废酸收集装置144中。
根据本发明的一些实施例,所述第一分离装置还包括:蒸汽冷凝装置121;所述蒸汽冷凝装置121与所述相分离器12连接。
在本发明中,所述相分离器12用于将硅氧烷分离出去,油相的硅氧烷会漂浮在液面之上从所述相分离器12的溢流口中流出,但仅仅通过相分离器12并不能彻底分离硅氧烷和盐酸、甲醇等低沸物,因此还需要对硅氧烷进行进一步的分离提纯。本发明中的方法是:将从所述相分离器12的溢流口中流出的硅氧烷通入到一个蒸汽冷凝装置121中,通过该装置将硅氧烷中包含的盐酸、甲醇等低沸物进一步蒸发出去,所述盐酸、甲醇气体会顺着管道进入所述相分离器12中,并再次回到所述盐酸塔11中。
根据本发明的一些实施例,所述第二分离装置还包括:氯甲烷回收塔24;
所述氯甲烷回收塔24位于所述氯甲烷塔21和所述第三甲醇罐23之间,所述氯甲烷塔21塔釜与所述氯甲烷回收塔24连接,所述氯甲烷回收塔24塔釜与所述第三甲醇罐23连接。
需要解释的是,经过冷冻脱醇处理的液态甲醇中还会溶解有少量的氯甲烷,因此需要通过所述氯甲烷回收塔24进一步回收甲醇中的氯甲烷,再进入到所述第三甲醇罐23中。本发明中回收氯甲烷的方法是:所述氯甲烷回收塔24中包含有蒸汽加热装置,从所述氯甲烷塔21塔釜进去的包含少量氯甲烷的甲醇在所述氯甲烷回收塔24中,通过蒸汽加热使氯甲烷汽化,气态的氯甲烷从所述氯甲烷回收塔24塔顶溢出,重新回到所述氯甲烷塔21中,甲醇从所述氯甲烷回收塔24塔釜流到所述第三甲醇罐23中。
根据本发明的一些实施例,所述第三分离装置中所述硫酸塔31中硫酸的浓度为95%~98%。
第二方面,本发明提供了一种氯甲烷的分离方法,所述方法为:
利用如上所述的分离系统,将从氯甲烷合成系统0合成的氯甲烷粗品依次送入所述第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置进行分离;
从氯甲烷合成系统0合成的氯甲烷粗品不进行降温直接进入所述盐酸塔11进行分离,盐酸、硅氧烷和部分甲醇在所述盐酸塔11塔釜,由所述盐酸塔11塔釜进入所述相分离器12,所述硅氧烷由所述相分离器12上部溢流,所述盐酸和所述部分甲醇由所述相分离器12的底部进入所述甲醇回收装置14中,通过所述甲醇回收装置14回收甲醇;所述氯甲烷、部分甲醇和二甲醚以气体的形式飘向所述盐酸塔11塔顶,进入到所述第一冷凝装置13中,所述甲醇在所述第一冷凝装置13中冷凝液化回流到所述盐酸塔11中,所述氯甲烷、二甲醚和未被液化的甲醇进入到所述第二分离装置中;
所述氯甲烷、二甲醚和未被液化的甲醇进入到所述氯甲烷塔21中,所述氯甲烷塔21与所述液态氯甲烷罐22相连,从所述液态氯甲烷罐22中输送液态氯甲烷进入到所述氯甲烷塔21中进行冷冻脱醇处理,处理后所述氯甲烷混合所述二甲醚气体由所述氯甲烷塔21塔顶溢出,进入到所述第三分离装置中,由所述氯甲烷塔21塔釜流出的甲醇进入到所述第三甲醇罐23中;
从所述氯甲烷塔21塔顶溢出的所述氯甲烷混合所述二甲醚气体进入到所述硫酸塔31中,与硫酸反应吸收掉二甲醚,得到氯甲烷气体。
根据本发明的一些实施例,得到的所述氯甲烷气体还需进入所述压缩装置4,经压缩得到液态氯甲烷,并存储于所述液态氯甲烷罐22中。
根据本发明的一些实施例,通过所述甲醇回收装置14回收甲醇的方法为:
从所述相分离器12的底部排出的盐酸和甲醇进入到所述甲醇回收塔141中,通过加热装置142进行汽提分离盐酸和甲醇,所述甲醇由所述甲醇回收塔141塔顶进入到所述冷凝设备143中,并液化进入所述第一甲醇罐145中,所述第一甲醇罐145中的甲醇再次送入到所述甲醇回收塔141中进行重复地汽提分离,直至彻底分离所述甲醇和所述盐酸,将回收到的所述甲醇送入第二甲醇罐146中,所述盐酸由甲醇回收塔141塔釜排出到废酸收集装置144中。
除非另作定义,本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。