环己醇精馏过程的节能工艺技术

魏新军1 ， 李迎春1* ， 赵东璞 ， 冯 明

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山 467000 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司 ， 河南 郑州 450052)

平顶山市神马万里化工股份有限公司的环己醇生产装置自建成投产以来，经过引进—消化—吸收—再创新模式的国产化改造后，拥有了多项具有自主知识产权的专利技术，环己醇生产工艺技术及装备居国内领先水平。由于历史的原因，在引进该套环己醇生产装置时，并没有考虑到精馏能耗问题，使整套精馏系统处于高耗能状态。在环己醇生产工艺中，精馏系统是保证产品质量的关键操作单元，是环己醇生产的能量消耗最大的工序，也是影响生产成本和市场竞争力的主要因素。因此，采用节能技术措施，降低精馏系统能耗，是整套环己醇装置中的重要环节。

1 存在问题

化工生产的精馏系统大都维持一定的负压状态，可以降低物料的沸点和加热源温度，环己醇在57.328～62.661 kPa负压条件下，沸点110～120 ℃。传统环己醇生产中精馏过程为：气化除杂后，粗环己醇以蒸气状态进入精馏塔，在塔内随着塔顶降落下来的回流液凝结成液体进入再沸器，再次汽化后进入精馏塔完成精馏分离。由于粗环己醇蒸气温度高，含有大量热能，进入精馏塔后，随回流液变成液体，这部分热能就白白损失掉了。精馏塔顶采出相是精环己醇蒸气，需用大量冷却水经换热器冷凝变为液体成品，此时精环己醇蒸气的热值很高，经冷却水换热后这部分热能也白白损失掉了，同时还需要将换热后的冷却水降温，才能循环使用。粗环己醇以蒸气状态进入精馏塔和高热值精环己醇蒸气，这两个过程物料潜热很高。如何合理地回收利用这些余热是降低环己醇生产成本的关键。

2 技术思路

对上述环己醇精馏工艺中存在的不足之处，设计并完善环己醇精馏过程的节能方法及设备，将粗环己醇除杂汽化器的热能以水为介质，利用循环泵进行热交换后回收，用于粗环己醇预加热器，节省了粗环己醇预加热器所需要的蒸气能耗。将塔顶排出的精环己醇蒸气经压缩机压缩后提高热值，用作再沸器的热源，减少中压蒸汽的消耗量，降低生产成本，使之具有显著的经济效益。

3 技改工艺流程图

环己醇生产精馏工艺流程图见图1。

环己醇生产中精馏节能过程如下：进料量6.3 t/h，其中环己醇78%，不挥发物12%，其他10%。将温度15～20 ℃的粗环己醇经由粗环己醇经预加热器加热至55～60 ℃后，送入粗环己醇除杂汽化器将不能气化的杂质分离去除(其中粗环己醇预加热器热源温度为95～100 ℃，粗环己醇除杂汽化器热源温度为150～155 ℃，除杂后的环己醇蒸气出料130～135 ℃)，然后进入环己醇蒸气换热器，以水为介质利用循环泵进行热交换，换热后的热水回用作粗环己醇预加热器热源(环己醇蒸气换热器的冷却水温度20～25 ℃，换热后温度95～100 ℃，粗环己醇物料出口温度70～75 ℃)。此时经过环己醇蒸气换热器热交换的粗环己醇成为液体，进入精馏塔进行精馏，精馏塔塔顶出口的精环己醇蒸气温度110～115 ℃，采出的精环己醇蒸气经压缩机压缩提升热值后温度达到135～140 ℃，符合再沸器热源温度135～140 ℃的要求,热能利用后的低热值的精环己醇蒸气经冷凝器冷凝成液体，最后进入精环己醇成品罐。

1.粗环己醇预加热器 2.粗环己醇除杂汽化器 3.环己醇蒸气换热器 4.循环泵 5.换热水储罐

4 技改工艺及装置

管路布局：采用Φ100 mm管道连接，粗环己醇蒸气换热器内的粗环己醇液体出料口经设置在精馏塔侧下部的粗环己醇液体入口进入精馏塔，精馏塔顶采出的精环己醇蒸气与环己醇蒸气压缩机相连，作为再沸器的热源，冷凝器流出来的是精环己醇。过程如下：将粗环己醇预加热器(1)、粗环己醇除杂汽化器(2)、环己醇蒸气换热器(3)依次相连，其中粗环己醇预加热器(1)换热后的热水出口通过管路与换热水储罐(5)相连，粗环己醇蒸气换热器(3)循环水进口通过循环泵(4)与换热水储罐(5)相连，经粗环己醇蒸气换热器(3)换热后的热水通过管路与粗环己醇预加热器(1)的循环水进口相连；经粗环己醇蒸气换热器(3)换热后的粗环己醇液体，由设置在精馏塔(7)侧下部的粗环己醇液体入口(6)进入精馏塔(7)，精馏塔顶采出的精环己醇蒸气与环己醇蒸气压缩机(8)入口相连，环己醇蒸气压缩机(8)的出口与再沸器(9)的热源入口相连，再沸器(9)的热源出口与冷凝器(10)相连，冷凝器(10)的出口与精环己醇成品罐(11)相连；再沸器(9)的物料汽化出口接入精馏塔(7)下部的环己醇气相进口，精馏塔(7)底部的回流液出口与再沸器(9)的液相进口相连。

装置要求：环己醇蒸气换热器为列管式结构，精馏塔为板式塔或填料塔，环己醇蒸气压缩机的压缩比为1.8～2.2，再沸器为降膜式结构。粗环己醇蒸气换热器将热能回收用于粗环己醇预加热器，此时粗环己醇降至泡点温度70～75 ℃，这样既回收了热能，又满足了粗环己醇进入精馏塔的温度条件。采用的环己醇蒸气压缩机，叶轮为受控涡方式，切线速度70 m2/s对应的机器马赫数为1.2，叶片安装角为55°，等熵效率为85%，流量弹性范围70%～110%，压比范围1.8%～2.2%，无叶扩压器出进口宽度比为0.92。环己醇蒸气压缩机充分利用精环己醇蒸气热量，经等熵压缩后提高精环己醇蒸气热值用于再沸器，以少量的电能消耗换取高热值的热源，可以节省大量中压蒸汽。

5 经济效益分析

通过节能工艺技术改造，可节约中压蒸汽8.5t/h，循环水580 m3/h(20～25 ℃)，增加电力消耗1 170 kW·h。以现行价格计算，中压蒸汽175元/t，循环水0.2元/m3，电费0.7元/kW·h，二者年操作费用比较如下(每年运行时间按8 000 h计算)：原精馏蒸汽费用1 190万元/年，循环水160万元/年，电费75万元/年，总计1 425万元/年；技改后蒸汽费用80万元/年；循环水67.2万元/年，电费655.2万元/年，总计802.4万元/年；采用创新环己醇生产精馏工艺技术，每年可节约能源费用622.6万元，大大降低了能耗和生产成本。