蒸馏装置及多成份溶液的分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种蒸馏装置及多成份溶液的分离方法。其中蒸馏装置包括：受热容器、多个分离管和多个填料柱，多个分离管和多个填料柱依次连通形成蒸馏塔，蒸馏塔设置于受热容器上方，位于蒸馏塔底部的一个分离管与受热容器连通；每个分离管还包括第一排液口和用于控制分离管的回流比的回流比控制单元，回流比控制单元安装在第一排液口处。在对费托合成水或其他多成份溶液进行分离操作时，可以通过控制加热温度和/或分离管内的温度，以及各分离管的回流比，以实现一次分离操作同时将多种含氧有机物和/或其他物质分离开，这样就降低了分离操作的能耗，简化了分离操作的步骤，也降低了分离操作的运行周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学领域，更具体地，涉及一种。
技术介绍
目前，以石油为基础的液体燃料需求量增加以及石油资源的减少，使得以煤为原料生产液体燃料的方法越来越受到重视。以煤为原料生产液体燃料的方法有两种:直接液化法和间接液化法。费托合成法作为煤间接液化法的主要工艺，由于其具有原料适应性广、合成的产品质量高等优势，在煤液化工艺中处于重要地位。费托合成是将煤汽化产生的一氧化碳和氢气在催化剂和适当的反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程，该工艺的产物包括烃类物质及酸、醇、醛、酮等含氧有机化合物，同时伴随着大量水产生。水和烃类物质很容易分离，而含氧有机化合物由于在水中有一定的溶解度，使得费托合成过程中形成了成份复杂的费托合成水。费托合成水中含氧有机化合物的组成和含量根据反应工艺条件和使用的催化剂不同而有所差异，总含量一般在百分之几到百分之十几，年产百万吨级油品的费托合成装置就要伴随百万吨级的水相产物生成，其中有万吨级的含氧有机化合物溶解在费托合成水中。因此，分离回收这部分含氧有机化合物具有显著的经济效益，同时对于能源的充分利用，环境的保护等都具有重要意义。为此，人们对费托合成水的处理，花了很大精力，特别在费托合成水的处理工艺上。常用的分离技术有蒸馏技术。作为当代应用最广泛的分离技术，精馏应用的广度明显高于其他传统分离方法(如萃取、吸附、结晶等)，也高于近几年出现的新分离方法(如膜分离、泡沫吸附分离、超临界萃取等)，它广泛用于化学工业、石油炼制、医药工业、食品工业等各个方面。精馏分离的使用率占石化分离技术的95%。由于精馏在分离技术中的霸主地位，所以一直受到世界各国普遍关注。同时精馏过程又是一个高能耗、高操作费用的过程。现有技术中，张云明等人研究了如何从萃取剂中将醋酸提取出来，并使溶剂再生后使用。醋酸易挥发，加热会使醋酸挥发，萃取络合物也会分解。所以他采用从萃取液中精馏回收醋酸的方法，改变蒸馏温度即在常压与减压两种条件下，使其达到工业要求的95%-99%。Li Gang等人利用管状ZSM-5分子筛膜对乙酸水溶液的蒸发回收，研究表明在适度碱性条件下分子筛膜对水的分离因数和水的流速均增加，能够比气液平衡条件下乙酸浓缩时水的渗透选择率高。张云峰等人研究了采用萃取法对醋酸的回收，然后采用精馏法将萃取相中的醋酸蒸出，有机相进入蒸馏瓶常压蒸馏，瓶内最高温度160°C，塔顶最高温度143°C，馏出液醋酸质量分数大于70%。再进入精馏塔进行间歇精馏操作，116-119°C蒸出的醋酸含量为99%的工业一级酸。上述三种方法利用萃取法，分子筛膜法等对醋酸进行分离，但是未涉及对其他酸的分离，即无法经过同一次加热和分离操作就得到多种不同的酸。上述三种方法的分离速率较慢，分离需要的温度较高，导致分离的能耗较大。膜分离的操作相对也较复杂，分子筛膜的使用寿命也不长，分离效果一般。现有技术中，意大利SNAM公司提出了对低碳燃料醇的三塔分离工艺:原料进入甲醇塔脱掉大部分甲醇，甲醇塔塔底出料在室温下分为两组，醇相进入共沸塔(环己烷作为共沸剂)，水相进入脱水塔；共沸塔塔顶出料在室温下分为两组，环己烷相回流，水相进入脱水塔，共沸塔塔底可得无水C3、C4产品；脱水塔塔顶出料回甲醇塔，底出料即为废水；通过三塔实现了醇水分离。该种方法仅是将醇与水分离开来，但是各种醇还是混在一起，没有进行后续的分离。上海兖矿能源科技研发有限公司开发的一种从费托合成反应水中分离醇类化合物的方法，主要步骤有:费托合成反应水经过水浓缩塔、醛化合物脱除塔、酮化合物脱除塔、共沸精馏塔、溶剂回收塔、加氢反应器、乙醇分离塔、正丙醇分离塔等操作单元的处理，得到乙醇、正丙醇、混合醇等基本有机原料。上海兖矿能源科技研发有限公司专利技术了一种用于费托合成反应水中含氧有机物回收的精馏塔。该精馏塔采用了特别设计的烟 塔板，在烟囱塔板上液相保持足够的停留时间，确保塔板上水相与富含含氧有机物的油相进行了有效分层，油相通过导油槽进入集油槽，水相经过降液管进入下一塔板；侧线采出管安装在集油槽上，可以取出含水量较小的含氧化合物；塔板上气相通过升气管进入上层塔板。该种分离装置需要在烟囱塔板上保留一段时间。但是需要注意的是费托合成水中的含氧有机物醇或酸都极易溶于水，该段时间不易控制，过长时间分离效率低，也会造成能源浪费；过短时间分离不彻底，导致重复多次分离，同样分离的效果不理想，能源需要量大。并且该装置仅是将含氧有机物与水分开，各种醇混溶在一起，未分开。上述各中费托合成水的分离方法所需设备多，能耗大，操作复杂，运转周期也比较长，并且不能在一次分离过程中将各种含氧有机化合物分离开。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种，以解决现有技术的从费托合成水中分离含氧有机物能耗大、效率低，并且无法在一次分离操作过程中同时将多种含氧有机物分离开的问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种蒸馏装置，该蒸馏装置包括:受热容器、多个分离管和多个填料柱，多个分离管和多个填料柱依次连通形成蒸馏塔，蒸馏塔设置于受热容器上方，位于蒸馏塔底部的一个分离管与受热容器连通；每个分离管还包括第一排液口和用于控制分离管的回流比的回流比控制单元，回流比控制单元安装在第一排液口处。进一步地，回流比控制单元是阀门。进一步地，蒸馏装置还包括双口分馏头和冷凝管；双口分馏头包括第一支管、第二支管和排液管；第一支管与第二支管连通；第一支管设置于蒸馏塔的上方，并与位于蒸馏塔顶部的一个填料柱连通；排液管设置在第二支管的下方，并与第二支管的下端连通；冷凝管设置在第二支管的上方，并与第二支管的上端连通。进一步地，双口分馏头还包括分馏支管，分馏支管的上端与第二支管的侧壁连通，分馏支管的下端与排液管的侧壁连通。进一步地，第二支管还包括设置在排液管上的排液阀门，排液阀门位于第二支管的下端与分馏支管的下端之间的位置。进一步地，分离管还包括管体和接收器，接收器用于收集流入管体的液体，接收器包括:导管，导管的至少一部分设置在管体内，并且导管从管体的侧壁伸出形成第一排液口 ；集液部，集液部包括大径端和小径端，集液部大径端向上地设直在管体内，集液部的小径端与导管连通。进一步地，蒸馏装置还包括第一温度计和第二温度计，第一温度计的至少一部分设置在受热容器内以测试受热容器内的液体的温度；第二温度计的至少一部分设置在第一支管内以测试第一支管内的温度。根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种多成份溶液的分离方法:提供上述的蒸馏装置；向蒸馏装置的受热容器中添加待分离的多成份溶液；加热受热容器，并控制受热容器内的溶液的温度和蒸馏装置的蒸馏塔顶端内部的温度；控制蒸馏装置的各个分离管的回流比，得到分离后的溶液。根据本专利技术的第三个方面，还提供了一种从费托合成水中分离酸类物质的方法:提供一个蒸馏装置，包括受热容器、第一分离管、第一填料柱、第二分离管、第二填料柱、双口分馏头和冷凝管，受热容器的上端口与第一分离管的下端口连通，第一分离管的上端口与第一填料柱的下端口连通，第一填料柱的上端口与第二分离管的下端口连通，第二分离管的上端口与第二填料柱的下端口连通，第二填料柱的上端口与双口分馏头的第一支管的下端口连通，双口分馏头的第二支管与第一支管连通，第二支管的上端口与冷凝管连通；向受热容器内添加待分离的费本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸馏装置，其特征在于，所述蒸馏装置包括：受热容器（10）、多个分离管（20）和多个填料柱（30），多个所述分离管（20）和多个所述填料柱（30）依次连通形成蒸馏塔，所述蒸馏塔设置于所述受热容器（10）上方，位于所述蒸馏塔底部的一个所述分离管（20）与所述受热容器（10）连通；每个所述分离管（20）还包括第一排液口（21）和用于控制所述分离管（20）的回流比的回流比控制单元，所述回流比控制单元安装在所述第一排液口（21）处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜元博，石玉林，李克健，王洪学，章序文，高山松，李永伦，蔺华林，苏娟，冯盈之，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司上海研究院，
类型：发明
国别省市：