專利名稱：一種二氧化碳-環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及化工領(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，人們在將二氧化碳固定為全降解聚合物這一研究領(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化工產(chǎn)品和性能優(yōu)良的高沸點極性溶劑。其實通過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。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，為了進一步降低生產(chǎn)成本，最大限度的利用反應(yīng)物，對未反應(yīng)的CO2與環(huán)氧丙烷進行分離回收再利用的意義重大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型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-精餾裝置，使用本實用新型提供的吸收-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。本實用新型的CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離裝置，其中進料為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，進料口設(shè)置在壓縮機入口，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。本實用新型的技術(shù)如下本實用新型的裝置，包括混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進料泵(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(2)進入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4 )與吸收塔(6 )的進料口相連，在吸收塔(6 )的頂部設(shè)有吸收劑進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)過精餾塔進料泵(9)與精餾塔(11)的進料相連接，精餾塔(11)的進料口設(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┪?，也可以采用?fù)合溶劑吸收。按照本實用新型的裝置進行操作的流程是C02與環(huán)氧丙烷混合氣體原料(I)從混合氣體壓縮機(2)的進氣口進入系統(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)精餾塔進料泵(9)后進入精餾塔(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。壓縮機出口絕對壓力為l-20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，吸收塔的絕對壓力為0. l-20atm。精餾塔回流比為0. 5_8，精餾塔的絕對壓力為0. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本實用新型涉及CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置。CO2與環(huán)氧丙烷混合物經(jīng)過吸收過程后在進入精餾塔從而獲得環(huán)氧丙烷。本實用新型的優(yōu)點是采用吸收-精餾裝置，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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型所提供的裝置進行進一步的說明。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的如圖I所示，混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進料泵(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(2)進入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4)與吸收塔(6)的進料口相連，在吸收塔(6)的頂部設(shè)有吸收劑進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)過精餾塔進料泵(9)與精餾塔(11)的進料相連接，精餾塔(11)的進料口設(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(2)的進氣口進入系統(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)精餾塔進料泵(9)后進入精餾塔(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) —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。壓縮機出口絕對壓力為l_20atm，換熱器熱物流出口溫度為-50-100°C，吸收塔的絕對壓力為0. l-20atm。精餾塔回流比為0. 5_8，精餾塔的絕對壓力為0. l_20atm，塔頂冷凝器溫度控制在-50-100°C。本實用新型的設(shè)備廣泛適用于所有的CO2與環(huán)氧丙烷混合物分離過程，為了更好地說明本實用新型在產(chǎn)品純度與收率方面的優(yōu)勢，選取其中三個應(yīng)用實例加以說明，但并不因此限制本技術(shù)和設(shè)備的適用范圍。實施例I將本實用新型裝置用于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，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機、換熱器、吸收塔、精餾塔進料泵、精餾塔、精餾塔冷凝器、精餾塔回流緩沖罐、精餾塔再沸器。其中壓縮機出口絕對壓力為4atm，換熱器熱流股出口溫度為15°C，吸收塔的絕對壓力為3. 5atm，新鮮吸收劑用量為5kg/h，精餾塔的絕對壓力為4atm，塔頂溫度為0°C，塔底溫度為143. 8°C，回流比為2. 5，混合氣體進料摩爾組成CO2為0. 9，環(huán)氧丙烷為0. I。經(jīng)上述過程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達到96. 8%，環(huán)氧丙烷收率可以達到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%。實施例2將本實用新型裝置用于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，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機、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。其中壓縮機出口絕對壓力為2atm，換熱器熱流股出口溫度為_50°C，吸收塔的絕對壓力為0. latm，新鮮吸收劑用量為14kg/h，精餾塔的絕對壓力為0. latm，塔頂溫度為_50°C，塔底溫度為143. 8°C，回流比為0. 5，混合氣體進料摩爾組成CO2為0. 5，環(huán)氧丙烷為0. 5。經(jīng)上述過程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達到96. 1%，環(huán)氧丙烷收率可以達到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%。實施例3將本實用新型裝置用于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，與發(fā)明所述流程相同，包括混合氣體壓縮機、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。其中壓縮機出口絕對壓力為20atm，換熱器熱流股出口溫度為100°C，吸收塔的絕對壓力為20atm，新鮮吸收劑用量為26kg/h，精餾塔的絕對壓力為20atm，塔頂溫度為100°C，塔底溫度為163. 2°C，回流比為8，混合氣體進料摩爾組成CO2為0. 1，環(huán)氧丙燒為0. 9。經(jīng)上述過程后，主要產(chǎn)品高純環(huán)氧丙烷產(chǎn)品的純度可以達到95. 9%，環(huán)氧丙烷收率可以達到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%。由以上實施例可見，利用本實用新型的CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾分離提純裝置是可行的，整個分離提純過程不僅工藝操作簡單、能耗較小、而且分離效率很高。本實用新型提出的CO2與環(huán)氧丙烷混合物的吸收-精餾分離提純裝置，已通過較佳實施例進行了描述，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)對本文所述的設(shè)備進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本實用新型技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(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實用新型精神、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(2)、換熱器(4 )、吸收塔(6 )、精餾塔進料泵(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(2)進入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4)與吸收塔(6)的進料口相連，在吸收塔(6)的頂部設(shè)有吸收劑進料口以及剩余氣相出口，吸收塔(6)塔底設(shè)有液相采出口，液相采出口通過管道經(jīng)過精餾塔進料泵(9 )與精餾塔(11)的進料口相連接，精餾塔(11)的進料口設(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)底作為塔底蒸汽，另一部分作為吸收劑采出通過管道(24)與吸收塔(6)的吸收劑進料管道(25 )匯合成管道(26 );精餾塔(11)頂部物流(12 )經(jīng)精餾塔冷凝器(13 )與精餾塔 回流緩沖罐(16)進料口相連，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。
專利摘要本實用新型涉及一種二氧化碳-環(huán)氧丙烷混合物分離的吸收-精餾裝置，包括混合氣體壓縮機(2)、換熱器(4)、吸收塔(6)、精餾塔進料泵(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(2)進入系統(tǒng)，混合氣體壓縮機(2)出口通過管道經(jīng)換熱器(4)與吸收塔(6)的進料口相連，在吸收塔(6)的頂部設(shè)有吸收劑進料口以及剩余氣相出口，吸收塔(6)塔底設(shè)有液相采出口，液相采出口通過管道經(jīng)過精餾塔進料泵(9)與精餾塔(11)的進料口相連接。本實用新型的優(yōu)點是采用吸收-精餾裝置，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)濟效益大大提高。
文檔編號C07D301/32GK202786067SQ20122028606
公開日2013年3月13日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者李洪, 高鑫, 許長春, 李鑫鋼 申請人:天津大學(xué)