王磊--萃取精馏技术.

萃取精馏及其他特殊精馏技术白鹏、王磊天津大学化工学院产品分离和提纯高纯度、热敏性水（氧）敏感性、多组分高沸点、高凝固点母液处理（产品回收、溶媒回收及废水处理）共沸物、高粘度、腐蚀强高真空(20～130Pa)低压降渗透汽化-精馏变压精馏加盐精馏萃取精馏共沸精馏共沸物分离离子交换膜分离蒸发吸附精馏萃取集成技术原理:通过加入第三组分（溶剂）使共沸消失或增大相对挥发度实现分离y0.51.000.51.0xxs=60%40%20%0丙酮-甲醇-水（溶剂）的气液平衡曲线SSExtractiveF12W1Solvent+2FSolventmake-updistillationcolumnrecoverycolumnEtOHH2O)2O(EtOHH应用：小批量物料处理EtOH+H2OEtOHSolventSolventStep1H2OSolventO2H+EtOHStep2H2OSolventEtOHStep3H2OSolventEtOHStep4解决问题：塔釜容积大部分溶剂简单蒸馏套用（剩余少量通过精馏回收）溶剂用量减小LS21DSVVVLLSS'123457689间歇精馏体系溶剂回收体系TPTT三通T三通三通T12345678911101213141516T1718吸收闪蒸蒸发吸附反应萃取膜分离精馏洗油馏分富含吲哚、联苯、苊、单甲基萘、二甲基萘等重要化工原料，具有很高的深加工价值。由于组成复杂而比例变化不定，既是多组分恒沸系统，又是多组分低共熔系统。目前洗油的加工可以分成两种工艺：洗涤-共沸精馏和精馏-洗涤-结晶工艺。TianjinUniversity23共沸精馏工艺TianjinUniversity24精馏与洗涤相结合的工艺目前洗油加工主要是恒沸精馏和精馏洗涤结合的方式。经小试、中试后，将中小型成套精馏工艺运用在国内诸多公司的焦油深加工生产中。2005年在鞍钢实业煤焦油项目中，设计了粗酚精制塔、工业萘精馏塔、洗油粗分精馏塔共计6套间歇成套精馏塔，于年底一次试车成功。2006年改造了鞍钢公司α-甲基萘、β-甲基萘精制精馏塔，原塔是5×5陶瓷环填料，φ600高25米，塔顶为立式冷凝器，产量小，指标不稳定。改造采用不锈钢高效丝网填料，φ600高15米。β-甲基萘通过精馏塔、再结晶后不仅纯度达到98%以上，而且收率提高20%，产量增加了30%。之后与本钢、山西新绛、山东菏泽等多家大型煤焦油企业建立了长期合作关系。精馏耦合技术精馏―蒸发（闪蒸）耦合过程精馏―吸收组合过程药厂母液回收精馏—蒸发（闪蒸）耦合过程（视溶质的溶解性质而定）废盐酸回收精馏—解吸—吸收组合被处理母液组成:(举例)甲醇:30%水:50%固体产品:2%无机盐:18%654321抽真空甲醇含盐水固体产品母液液相入塔气相入塔65321甲醇含盐水固体产品母液抽真空优点:与(精馏―蒸发耦合相比)不堵塞填料或结焦可灵活选择级数装置投资省固体产品固体产品甲醇固体产品含盐水母液进料抽真空盐酸与水形成最高共沸物共沸组成:氯化氢20.2wt%共沸点：108.6℃b第二步：加盐精馏a第一步：加盐解吸吸收稀盐酸521浓盐酸534432稀盐酸浓盐酸HCl1稀盐酸+盐溶液盐溶液盐浓度:0.3g/ml塔釜加料量:700ml解吸终点塔釜盐酸浓度：6.50%吸收液盐酸浓度:32.8%分析仪器180余套实验装置60余套中试基地淄博海昆化工技术有限公司山东特普化工技术有限公司常州天大精馏工程有限公司（实验+设计+制造）小试服务中试服务设计计算服务工程设计（新建装置、技术改造）设备制造实验76(13680)215000440054389I设计制造工业运行山东特普化工技术有限公司（热敏物料精馏）淄博海昆化工技术有限公司（高纯分离•实验技术与设备）常州天大精馏工程有限公司（塔器及相关设备制造及相关性能测试）全国范围----近百家企业淄博范围----30余家企业海正化工无水水丁醇设备改造及扩产项目工作内容：分析现有设备能耗过高、溶剂用量过大的原因并实施改造新增一套产能达到3万吨/年的设备TianjinUniversity54工况分析：溶剂用量问题：使用过程中的跑冒滴漏分相器结构存在缺陷（导致分相效果差，系统内溶剂总量大）能耗问题：分相器的分相效果差（回流液中含水量高，导致回流量过大）TianjinUniversity55改造：增设捕集器（降低了溶剂挥发量）改变溶剂的补充和套回方式（改造了溶媒回收塔，提高了回用溶剂的品质，同时改批次回补为连续回补，避免了不必要的塔内浓度分布波动）降低回流液含水量（改造了原有分相罐，在内部增设了折流挡板和若干层规整填料，延长了提留时间并降低了流体的线速，改善了分相情况）TianjinUniversity56TianjinUniversity57效果：溶剂损失量减少90%脱水塔加热量减少25%TianjinUniversity58增产项目设计：分析原料组成设计流程和相关图纸绘制（结合实际工况以及模拟计算结果优化设备参数、热量和溶剂用量）设备加工及到场调试效果：产量可在2-4万吨/年范围内调节产品双塔能耗：0.8吨蒸汽/吨产品TianjinUniversity59TianjinUniversity60天宇化工6万吨/年4E精制项目工作内容：前体4A/5A分离纯化工段设计4E精制工段设计设备开车调试以及后期技改TianjinUniversity61设计主要指标：4A99%（5A＜50ppm）5A99%（4A＜50ppm）参考小中试结果和模拟计算结果，为三塔串联流程。4A和5A分别在1#和3#塔塔顶采出；由于热敏性，减压操作。主体设备为三组连续塔，1#塔φ1500×17000,2#塔φ500×21000，3塔φ1200×15000，由于腐蚀性，材质为特材，甲方自行加工。TianjinUniversity62TianjinUniversity63开车与调试问题：产能不足（设计处理量2.2立方/小时，实际为0.9立方/小时）塔压异常（冷凝器压降过大，塔压降过小）分析：填料装填方式错误，分布器制造（焊接）出现失误（导致分布器漏液）冷凝器未能按图施工（进气口挡板位置不当且过大，进气口挡板位置不当且过大）TianjinUniversity64调整：现场修改分布器并重新装填填料（部分尺寸不符的填料由于材质特殊订购不便，未进行更换）割除部分挡板结果：冷凝器压降降低93%塔压降恢复正常处理量达到2立方/小时TianjinUniversity65技改原因：提高对4A/5A的要求（要求其中部分同分异构体的含量低于50ppm）方案：将2#塔塔顶馏分进行再次分离（不再直接回用），间歇操作调整1#塔的操作参数（保证4A中特定同分异构体的含量低于产品限度）设备：增加间歇塔1台，改造1#塔冷凝器和再沸器（制造中）TianjinUniversity66海嘉诺联产3万吨/年维生素E乙酸酯及其中间体纯化项目西陇科学3000吨/年色谱纯乙腈生产项目金佳丽5000吨/年GMA精制项目万华4万吨/年巯基乙酸异辛酯项目TianjinUniversity67