專利名稱：一種二氧化碳-環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域中二氧化碳與環(huán)氧丙烷混合物分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及二氧化碳-環(huán)氧丙烷共聚生產(chǎn)碳酸丙烯酯過程中未反應(yīng)的二氧化碳與環(huán)氧丙烷混合物分離提純環(huán)氧丙烷的方法及裝置。
背景技術(shù)：
脂肪族聚碳酸酯共聚物是一類可完全生物降解的新型材料，自1969年井上祥平等首次通過二氧化碳與環(huán)氧化合物反應(yīng)合成脂肪族聚碳酸酯以來，人們?cè)趯⒍趸脊潭槿到饩酆衔镞@一研究領(lǐng)域取得了大量研究成果。其中二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚生產(chǎn)碳酸丙烯酯的反應(yīng)被廣泛應(yīng)用于合成氨、天然氣凈化、制氫、紡織印染、石油開采、金屬萃取、 生漆增塑劑等不同的化工領(lǐng)域。碳酸丙烯酯(PC)是一種非常重要的有機(jī)化工產(chǎn)品和性能優(yōu)良的高沸點(diǎn)極性溶劑。其實(shí)通過CO2與環(huán)氧丙烷在催化劑作用下是通過開環(huán)聚合反應(yīng)合成生成碳酸丙烯酯的。這種合成方式不需要使用劇毒的光氣，具有較大優(yōu)勢(shì)。此共聚合成碳酸丙烯酯的反應(yīng)，由于受到化學(xué)平衡的限制不能完全進(jìn)行，在反應(yīng)完成后剩余的反應(yīng)物CO2與環(huán)氧丙烷以混合物的形式排出系統(tǒng)。剩余未反應(yīng)物的直接排放不僅造成環(huán)境的污染而且造成原料的浪費(fèi)，為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，最大限度的利用反應(yīng)物，對(duì)未反應(yīng)的CO2與環(huán)氧丙烷進(jìn)行分離回收再利用的意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾方法及裝置，使用本發(fā)明提供的吸收-精餾分離方法，具有工藝流程簡單、操作方便。能耗較低且目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)氧丙烷產(chǎn)品分離的純度非常高以及回收率很高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離方法及裝置，其中進(jìn)料為CO2與環(huán)氧丙烷共聚合成碳酸丙烯酯反應(yīng)完成后剩余未反應(yīng)的CO2與環(huán)氧丙烷混合物，進(jìn)料口設(shè)置在壓縮機(jī)入口，分離提純后的環(huán)氧丙烷從精餾塔塔頂采出，CO2從吸收塔塔頂出口以及精餾塔塔頂冷凝器放空口排出。本發(fā)明的技術(shù)如下本發(fā)明的裝置，包括混合氣體壓縮機(jī)(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進(jìn)料泵
(9)、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13)、精餾塔回流緩沖罐(16)、精餾塔再沸器(22);其特征是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(jī)(2)進(jìn)入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(jī)(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4)與吸收塔(6)的進(jìn)料口相連，在吸收塔(6)的頂部設(shè)有吸收劑進(jìn)料口以及剩余氣相出口，吸收塔(6)塔底設(shè)有液相才出口，液相采出口通過管道經(jīng)過精餾塔進(jìn)料泵(9)與精餾塔(11)的進(jìn)料相連接，精餾塔(11)的進(jìn)料口設(shè)置在精餾塔(11)的中上部，精餾塔(11)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(22)連接后返回精餾塔(11)的底部，另一部分作為吸收劑采出通過管道與吸收塔(6)的吸收劑進(jìn)料管道匯合。精餾塔(11)頂部物流經(jīng)精餾塔冷凝器(13)與精餾塔回流緩沖罐(16)相連，精餾塔冷凝器(13)設(shè)有放空口，精餾塔回流緩沖罐
(16)底部出口設(shè)有物料回流和物料采出口，其中物料回流口通過管道與精餾塔(11)塔頂部相連接。其中吸收系統(tǒng)可以采用純?nèi)軇┪眨部梢圆捎脧?fù)合溶劑吸收。
一種分離CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾提純方法是CO2與環(huán)氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(jī)(2 )的進(jìn)氣口進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)壓縮升壓后的混合氣體(3 )經(jīng)過換熱器(4)冷卻后形成降低溫度的過飽和混合氣體(5)進(jìn)入吸收塔(6)，經(jīng)過吸收后的氣相物料(7)從吸收塔(6)的塔頂氣相出口排出系統(tǒng)，吸收過環(huán)氧丙烷的液相物料(8)從吸收塔(6)塔底采出，從吸收塔(6)塔底采出的液相物料(8)經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(9)后進(jìn)入精餾塔(11 )，精餾塔塔頂氣相產(chǎn)物(12)經(jīng)精餾塔冷凝器(13)后進(jìn)入精餾塔回流緩沖罐(16)，從精餾塔回流緩沖罐(16)流出的物料(17) —部分物料(18)返回精餾塔(11)塔頂作為回流液，另一部分物料(19)作為產(chǎn)品采出，精餾塔塔底液相產(chǎn)物(20) —部分物料(21)經(jīng)過精餾塔再沸器(22)返回精餾塔(11)塔底，另一部分物料(24)作為吸收劑與新鮮吸收劑(25)匯合后返回到吸收塔(6)塔頂。壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為l-20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，吸收塔的絕對(duì)壓力為O. l-20atm。精餾塔回流比為O. 5_8，精餾塔的絕對(duì)壓力為O. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本發(fā)明涉及CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾方法及裝置。CO2與環(huán)氧丙烷混合物經(jīng)過吸收過程后在進(jìn)入精餾塔從而獲得環(huán)氧丙烷。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用吸收-精餾工藝，提純的環(huán)氧丙烷純度高、收率大，能夠大大降低過程能耗，年經(jīng)濟(jì)效益大大提高。


圖I為CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾提純工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提供的工藝及裝置進(jìn)行進(jìn)一步的說明。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的如圖I所示，混合氣體壓縮機(jī)(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進(jìn)料泵(9)、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13)、精餾塔回流緩沖罐(16)、精餾塔再沸器(22);其特征是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(jī)(2)進(jìn)入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(jī)(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4)與吸收塔(6)的進(jìn)料口相連，在吸收塔(6)的頂部設(shè)有吸收劑進(jìn)料口以及剩余氣相出口，吸收塔(6)塔底設(shè)有液相才出口，液相采出口通過管道經(jīng)過精餾塔進(jìn)料泵(9)與精餾塔(11)的進(jìn)料相連接，精餾塔(11)的進(jìn)料口設(shè)置在精餾塔(11)的中上部，精餾塔(11)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(22)連接后返回精餾塔(11)的底部，另一部分作為吸收劑采出通過管道與吸收塔(6)的吸收劑進(jìn)料管道匯合。精餾塔(11)頂部物流經(jīng)精餾塔冷凝器(13)與精餾塔回流緩沖罐(16)相連，精餾塔冷凝器(13)設(shè)有放空口，精餾塔回流緩沖罐底部出口設(shè)有物料回流和物料采出口，其中物料回流口通過管道與精餾塔(11)塔頂部相連接。
CO2與環(huán)氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(jī)(2)的進(jìn)氣口進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)壓縮升壓后的混合氣體(3)經(jīng)過換熱器(4)冷卻后形成降低溫度的過飽和混合氣體(5)進(jìn)入吸收塔(6)，經(jīng)過吸收后的氣相物料(7)從吸收塔(6)的塔頂氣相出口排出系統(tǒng)，氣相物料(7)的主要成分大量二氧化碳、少量的水以及極少量的環(huán)氧丙烷混合氣體，吸收過環(huán)氧丙烷的液相物料(8)從吸收塔(6)塔底采出，其主要成分為水、環(huán)氧丙烷以及極少量的二氧化碳，從吸收塔(6)塔底采出的液相物料(8)經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(9)后進(jìn)入精餾塔(11)，精餾塔塔頂氣相產(chǎn)物(12)經(jīng)精餾塔冷凝器(13)后進(jìn)入精餾塔回流緩沖罐(16)，從精餾塔回流緩沖罐(16)流出的物料(17) —部分物料(18)返回精餾塔(11)塔頂作為回流液，另一部分物料(19)作為產(chǎn)品采出，精餾塔塔底液相產(chǎn)物(20) —部分物料(21)經(jīng)過精餾塔再沸器(22)返回精餾塔(11)塔底，另一部分物料(24)作為吸收劑與新鮮吸收劑(25)匯合后返回到吸收塔(6)塔頂。壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為l_20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，吸收塔的絕對(duì)壓力為O. l-20atm。精餾塔回流比為O. 5_8，精餾塔的絕對(duì)壓力為O. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本發(fā)明的技術(shù)和設(shè)備廣泛適用于所有的CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過程，為了更好地說明本發(fā)明在產(chǎn)品純度與收率方面的優(yōu)勢(shì)，選取其中三個(gè)應(yīng)用實(shí)例加以說明，但并不因此限制本技術(shù)和設(shè)備的適用范圍。實(shí)施例I將本發(fā)明方法用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過程，混合氣體處理量為3. 49噸/小時(shí)，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機(jī)、換熱器、吸收塔、精餾塔進(jìn)料泵、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為4atm，換熱器熱流股出口溫度為15°C，吸收塔的絕對(duì)壓力為3. 5atm，新鮮吸收劑用量為5kg/h，精餾塔的絕對(duì)壓力為4atm，塔頂溫度為0°C，塔底溫度為143. 8°C，回流比為2. 5，混合氣體進(jìn)料摩 爾組成CO2為O. 9,環(huán)氧丙燒為O. I。經(jīng)上述過程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到96. 8%，環(huán)氧丙烷收率可以達(dá)到98%。與未處理的剩余反應(yīng)物混合氣體相比，環(huán)氧丙烷純度由10%提升為99. 9%。實(shí)施例2將本發(fā)明方法用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過程，混合氣體處理量為10. 76噸/小時(shí)，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機(jī)、換熱器、吸收塔、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為2atm，換熱器熱流股出口溫度為_50°C，吸收塔的絕對(duì)壓力為O. latm，新鮮吸收劑用量為14kg/h，精餾塔的絕對(duì)壓力為
O.latm，塔頂溫度為_50°C，塔底溫度為143. 8°C，回流比為O. 5，混合氣體進(jìn)料摩爾組成CO2為O. 5，環(huán)氧丙燒為O. 5。經(jīng)上述過程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到96. 1%，環(huán)氧丙烷收率可以達(dá)到98. 3%。與未處理的剩余反應(yīng)物混合氣體相比，環(huán)氧丙烷純度由50%提升為99. 9%。實(shí)施例3將本發(fā)明方法用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過程，混合氣體處理量為20. 45噸/小時(shí)，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機(jī)、換熱器、吸收塔、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為20atm，換熱器熱流股出口溫度為100°c，吸收塔的絕對(duì)壓力為20atm，新鮮吸收劑用量為26kg/h，精餾塔的絕對(duì)壓力為20atm，塔頂溫度為100°C，塔底溫度為163. 2°C，回流比為8，混合氣體進(jìn)料摩爾組成CO2為O. 1，環(huán)氧丙燒為O. 9。經(jīng)上述過程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到95. 9%，環(huán)氧丙烷收率可以達(dá)到97. 8%。與未處理的剩余反應(yīng)物混合氣體相比，環(huán)氧丙烷純度由90%提升為99. 9%。由以上實(shí)施例可見，利用本發(fā)明的CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾分離提純方法與裝置是可行的，整個(gè)分離提純工藝過程不僅工藝操作簡單、能耗較小、而且分離效率很聞。本發(fā)明提出的CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾分離提純方法與裝置，已通過較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的設(shè)備和工藝流程進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的 是，所有相類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種分離CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾提純裝置，包括混合氣體壓縮機(jī)(2)、換熱器(4 )、吸收塔(6 )、精餾塔進(jìn)料泵(9 )、精餾塔(11)、精餾塔冷凝器(13 )、精餾塔回流緩沖罐(16)、精餾塔再沸器(22);其特征是待分離混合原料從混合氣體壓縮機(jī)(2)進(jìn)入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(jī)(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4)與吸收塔(6)的進(jìn)料口相連，在吸收塔(6)的頂部設(shè)有吸收劑進(jìn)料口以及剩余氣相出口，吸收塔(6)塔底設(shè)有液相才出口，液相采出口通過管道經(jīng)過精餾塔進(jìn)料泵(9 )與精餾塔(11)的進(jìn)料相連接，精餾塔(11)的進(jìn)料口設(shè)置在精餾塔(11)的中上部，精餾塔(11)塔底物流一部分與精餾塔再沸器(22)連接后返回精餾塔(11)的底部，另一部分作為吸收劑采出通過管道與吸收塔(6)的吸收劑進(jìn)料管道匯合。精餾塔(11)頂部物流經(jīng)精餾塔冷凝器(13)與精餾塔回流緩沖罐(16)相連，精餾塔冷凝器(13)設(shè)有放空口，精餾塔回流緩沖罐(16)底部出口設(shè)有物料回流和物料采出口，其中物料回流口通過管道與精餾塔(11)塔頂部相連接。
2.一種分離CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾提純方法其特征是CO2與環(huán)氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(jī)(2 )的進(jìn)氣口進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)壓縮升壓后的混合氣體(3 )經(jīng)過換熱器(4)冷卻后形成降低溫度的過飽和混合氣體(5)進(jìn)入吸收塔(6)，經(jīng)過吸收后的氣相物料(7)從吸收塔(6)的塔頂氣相出口排出系統(tǒng)，吸收過環(huán)氧丙烷的液相物料(8)從吸收塔(6 )塔底采出，從吸收塔(6 )塔底采出的液相物料(8 )經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵(9 )后進(jìn)入精餾塔(11)，精餾塔塔頂氣相產(chǎn)物(12)經(jīng)精餾塔冷凝器(13)后進(jìn)入精餾塔回流緩沖罐(16)，從精餾塔回流緩沖罐(16)流出的物料(17) 一部分物料(18)返回精餾塔(11)塔頂作為回流液，另一部分物料(19)作為產(chǎn)品采出，精餾塔塔底液相產(chǎn)物(20)一部分物料(21)經(jīng)過精餾塔再沸器(22)返回精餾塔(11)塔底，另一部分物料(24)作為吸收劑與新鮮吸收劑(25)匯合后返回到吸收塔(6)塔頂。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是采用純?nèi)軇┪眨虿捎脧?fù)合溶劑吸收。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是壓縮機(jī)出口絕對(duì)壓力為l_20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是吸收塔的絕對(duì)壓力為0.l-20atm。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是精餾塔回流比為0.5-8，精餾塔的絕對(duì)壓力為.0.l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾方法及裝置，二氧化碳與環(huán)氧丙烷混合氣體經(jīng)過氣體壓縮機(jī)升壓后進(jìn)入吸收系統(tǒng)進(jìn)行混合物的初步分離后再進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精細(xì)分離從而獲得高純的環(huán)氧丙烷。分離提純后的高純度環(huán)氧丙烷從精餾塔塔頂采出，CO2從吸收塔塔頂氣相出口以及精餾塔塔頂冷凝器放空口排出。經(jīng)該工藝分離提純后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達(dá)到95%以上，環(huán)氧丙烷的收率可以達(dá)到98%以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用吸收-精餾方法，提純的環(huán)氧丙烷純度高、收率大，能夠大大降低過程能耗，年經(jīng)濟(jì)效益大大提高。
文檔編號(hào)C07D301/32GK102731438SQ201210200449
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者李洪, 李鑫鋼, 許長春, 高鑫 申請(qǐng)人:天津大學(xué)