《一种二氧化碳-环氧丙烷混合物分离的吸收-精馏方法及装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种二氧化碳-环氧丙烷混合物分离的吸收-精馏方法及装置.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 102731438 B (45)授权公告日 2014.05.07 CN 102731438 B (21)申请号 201210200449.3 (22)申请日 2012.06.18 C07D 303/04(2006.01) C07D 301/32(2006.01) (73)专利权人 天津大学 地址 300072 天津市南开区卫津路 92 号天 津大学 (72)发明人 李洪 高鑫 许长春 李鑫钢 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 王丽 CN 202786067 U,2013.03.13, 权利要求 1. CN 1371900 A。
2、,2002.10.02, 说明书第 1-3 页 . CN 1569805 A,2005.01.26, 说明书第 1-4 页 . CN 1699359 A,2005.11.23, 说明书 1-5 页 . (54) 发明名称 一种二氧化碳 - 环氧丙烷混合物分离的吸 收 - 精馏方法及装置 (57) 摘要 本发明涉及一种用于 CO2与环氧丙烷混合物 分离的吸收 - 精馏方法及装置， 二氧化碳与环氧 丙烷混合气体经过气体压缩机升压后进入吸收系 统进行混合物的初步分离后再进入精馏塔进行精 细分离从而获得高纯的环氧丙烷。分离提纯后的 高纯度环氧丙烷从精馏塔塔顶采出， CO2从吸收 塔塔顶气相出口以及精馏。
3、塔塔顶冷凝器放空口排 出。 经该工艺分离提纯后， 主要产品高纯环氧丙烷 产品的纯度可以达到 95% 以上， 环氧丙烷的收率 可以达到98%以上。 本发明的优点是采用吸收-精 馏方法， 提纯的环氧丙烷纯度高、 收率大， 能够大 大降低过程能耗， 年经济效益大大提高。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 高虎 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)授权公告号 CN 102731438 B CN 102731438 B 1/1 页 2 1. 一种分离 CO2与环氧丙烷混合物。
4、的吸收 - 精馏提纯装置， 包括混合气体压缩机 （2） 、 换热器 （4） 、 吸收塔 （6） 、 精馏塔进料泵 （9） 、 精馏塔 （11） 、 精馏塔冷凝器 （13） 、 精馏塔回流缓 冲罐 （16） 、 精馏塔再沸器 （22） ； 其特征是待分离混合原料从混合气体压缩机 （2） 进入系统， 混合气体压缩机 （2） 出口通过管道经换热器 （4） 与吸收塔 （6） 的进料口相连， 在吸收塔 （6） 的顶部设有吸收剂进料口以及剩余气相出口， 吸收塔 （6） 塔底设有液相采出口， 液相采出口 通过管道经过精馏塔进料泵 （9） 与精馏塔 （11） 的进料口相连接， 精馏塔 （11） 的进料口设 置。
5、在精馏塔 （11） 的中上部， 精馏塔 （11） 塔底物流一部分与精馏塔再沸器 （22） 连接后返回 精馏塔 （11） 的底部， 另一部分作为吸收剂采出通过管道与吸收塔 （6） 的吸收剂进料管道汇 合， 精馏塔 （11） 顶部物流经精馏塔冷凝器 （13） 与精馏塔回流缓冲罐 （16） 相连， 精馏塔冷凝 器 （13） 设有放空口， 精馏塔回流缓冲罐 （16） 底部出口设有物料回流和物料采出口， 其中物 料回流口通过管道与精馏塔 （11） 塔顶部相连接。 2. 一种分离 CO2与环氧丙烷混合物的吸收 - 精馏提纯方法 ： 其特征是 CO2与环氧丙烷 混合气体原料 （1） 从混合气体压缩机 （2）。
6、 的进气口进入系统， 经压缩升压后的混合气体 （3） 经过换热器 （4） 冷却后形成降低温度的过饱和混合气体 （5） 进入吸收塔 （6） ， 经过吸收后的 气相物料 （7） 从吸收塔 （6） 的塔顶气相出口排出系统， 吸收过环氧丙烷的液相物料 （8） 从吸 收塔 （6） 塔底采出， 从吸收塔 （6） 塔底采出的液相物料 （8） 经精馏塔进料泵 （9） 后进入精馏 塔 （11） ， 精馏塔塔顶气相产物 （12） 经精馏塔冷凝器 （13） 后进入精馏塔回流缓冲罐 （16） ， 从 精馏塔回流缓冲罐 （16） 流出的物料 （17） 一部分物料 （18） 返回精馏塔 （11） 塔顶作为回流 液， 另一。
7、部分物料 （19） 作为产品采出， 精馏塔塔底液相产物 （20） 一部分物料 （21） 经过精馏 塔再沸器 （22） 返回精馏塔 （11） 塔底， 另一部分物料 （24） 作为吸收剂与新鲜吸收剂 （25） 汇 合后返回到吸收塔 （6） 塔顶。 3. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征是采用纯溶剂吸收， 或采用复合溶剂吸收。 4.如权利要求2所述的方法， 其特征是压缩机出口绝对压力为1-20atm， 换热器热物流 出口温度为 -50-100。 5. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征是吸收塔的绝对压力为 0.1-20atm。 6. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征是精馏塔回流比为 0.5。
8、-8， 精馏塔的绝对压力为 0.1-20atm， 塔顶冷凝器温度控制在 -50-100。 权 利 要 求 书 CN 102731438 B 2 1/4 页 3 一种二氧化碳 - 环氧丙烷混合物分离的吸收 - 精馏方法及 装置 技术领域 0001 本发明涉及化工领域中二氧化碳与环氧丙烷混合物分离技术领域， 特别是涉及二 氧化碳 - 环氧丙烷共聚生产碳酸丙烯酯过程中未反应的二氧化碳与环氧丙烷混合物分离 提纯环氧丙烷的方法及装置。 背景技术 0002 脂肪族聚碳酸酯共聚物是一类可完全生物降解的新型材料， 自 1969 年井上祥平 等首次通过二氧化碳与环氧化合物反应合成脂肪族聚碳酸酯以来， 人们在将二。
9、氧化碳固定 为全降解聚合物这一研究领域取得了大量研究成果。 其中二氧化碳与环氧丙烷共聚生产碳 酸丙烯酯的反应被广泛应用于合成氨、 天然气净化、 制氢、 纺织印染、 石油开采、 金属萃取、 生漆增塑剂等不同的化工领域。 0003 碳酸丙烯酯 （PC） 是一种非常重要的有机化工产品和性能优良的高沸点极性溶剂。 其实通过 CO2与环氧丙烷在催化剂作用下是通过开环聚合反应合成生成碳酸丙烯酯的。这 种合成方式不需要使用剧毒的光气， 具有较大优势。 此共聚合成碳酸丙烯酯的反应， 由于受 到化学平衡的限制不能完全进行， 在反应完成后剩余的反应物 CO2与环氧丙烷以混合物的 形式排出系统。剩余未反应物的直接排。
10、放不仅造成环境的污染而且造成原料的浪费， 为了 进一步降低生产成本， 最大限度的利用反应物， 对未反应的 CO2与环氧丙烷进行分离回收再 利用的意义重大。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种适用于 CO2与环氧丙烷混合物分离的吸收 - 精馏方法及 装置， 使用本发明提供的吸收 - 精馏分离方法， 具有工艺流程简单、 操作方便。能耗较低且 目标产物环氧丙烷产品分离的纯度非常高以及回收率很高等优点。 0005 本发明的CO2与环氧丙烷混合物分离方法及装置， 其中进料为CO2与环氧丙烷共聚 合成碳酸丙烯酯反应完成后剩余未反应的 CO2与环氧丙烷混合物， 进料口设置在压缩机入 口， 分离提纯后。
11、的环氧丙烷从精馏塔塔顶采出， CO2从吸收塔塔顶出口以及精馏塔塔顶冷凝 器放空口排出。 0006 本发明的技术如下 ： 0007 本发明的装置， 包括混合气体压缩机 （2） 、 换热器 （4） 、 吸收塔 （6） 、 精馏塔进料泵 （9） 、 精馏塔 （11） 、 精馏塔冷凝器 （13） 、 精馏塔回流缓冲罐 （16） 、 精馏塔再沸器 （22） ； 其特征 是待分离混合原料从混合气体压缩机 （2） 进入系统， 混合气体压缩机 （2） 出口通过管道经 换热器 （4） 与吸收塔 （6） 的进料口相连， 在吸收塔 （6） 的顶部设有吸收剂进料口以及剩余气 相出口， 吸收塔 （6） 塔底设有液相才出。
12、口， 液相采出口通过管道经过精馏塔进料泵 （9） 与精 馏塔 （11） 的进料相连接， 精馏塔 （11） 的进料口设置在精馏塔 （11） 的中上部， 精馏塔 （11） 塔底物流一部分与精馏塔再沸器 （22） 连接后返回精馏塔 （11） 的底部， 另一部分作为吸收 说 明 书 CN 102731438 B 3 2/4 页 4 剂采出通过管道与吸收塔 （6） 的吸收剂进料管道汇合。精馏塔 （11） 顶部物流经精馏塔冷凝 器 （13） 与精馏塔回流缓冲罐 （16） 相连， 精馏塔冷凝器 （13） 设有放空口， 精馏塔回流缓冲罐 （16） 底部出口设有物料回流和物料采出口， 其中物料回流口通过管道与精。
13、馏塔 （11） 塔顶部 相连接。 0008 其中吸收系统可以采用纯溶剂吸收， 也可以采用复合溶剂吸收。 0009 一种分离 CO2与环氧丙烷混合物的吸收 - 精馏提纯方法 ： 是 CO2与环氧丙烷混合 气体原料 （1） 从混合气体压缩机 （2） 的进气口进入系统， 经压缩升压后的混合气体 （3） 经过 换热器 （4） 冷却后形成降低温度的过饱和混合气体 （5） 进入吸收塔 （6） ， 经过吸收后的气相 物料 （7） 从吸收塔 （6） 的塔顶气相出口排出系统， 吸收过环氧丙烷的液相物料 （8） 从吸收 塔 （6） 塔底采出， 从吸收塔 （6） 塔底采出的液相物料 （8） 经精馏塔进料泵 （9） 。
14、后进入精馏塔 （11） ， 精馏塔塔顶气相产物 （12） 经精馏塔冷凝器 （13） 后进入精馏塔回流缓冲罐 （16） ， 从精 馏塔回流缓冲罐 （16） 流出的物料 （17） 一部分物料 （18） 返回精馏塔 （11） 塔顶作为回流液， 另一部分物料 （19） 作为产品采出， 精馏塔塔底液相产物 （20） 一部分物料 （21） 经过精馏塔 再沸器 （22） 返回精馏塔 （11） 塔底， 另一部分物料 （24） 作为吸收剂与新鲜吸收剂 （25） 汇合 后返回到吸收塔 （6） 塔顶。 0010 压缩机出口绝对压力为 1-20atm， 换热器热物流出口温度为 -50-100， 吸收塔的 绝对压力为0。
15、.1-20atm。 精馏塔回流比为0.5-8， 精馏塔的绝对压力为0.1-20atm， 塔顶冷凝 器温度控制在 -50-100。 0011 本发明涉及 CO2与环氧丙烷混合物分离的吸收 - 精馏方法及装置。CO2与环氧丙 烷混合物经过吸收过程后在进入精馏塔从而获得环氧丙烷。本发明的优点是采用吸收 - 精 馏工艺， 提纯的环氧丙烷纯度高、 收率大， 能够大大降低过程能耗， 年经济效益大大提高。 附图说明 0012 图 1 为 CO2与环氧丙烷混合物的吸收 - 精馏提纯工艺流程示意图。 具体实施方式 0013 下面结合附图对本发明所提供的工艺及装置进行进一步的说明。 0014 本发明是通过如下技术。
16、方案实现的 ： 0015 如图 1 所示， 混合气体压缩机 （2） 、 换热器 （4） 、 吸收塔 （6） 、 精馏塔进料泵 （9） 、 精 馏塔 （11） 、 精馏塔冷凝器 （13） 、 精馏塔回流缓冲罐 （16） 、 精馏塔再沸器 （22） ； 其特征是 ： 待 分离混合原料从混合气体压缩机 （2） 进入系统， 混合气体压缩机 （2） 出口通过管道经换热 器 （4） 与吸收塔 （6） 的进料口相连， 在吸收塔 （6） 的顶部设有吸收剂进料口以及剩余气相 出口， 吸收塔 （6） 塔底设有液相才出口， 液相采出口通过管道经过精馏塔进料泵 （9） 与精馏 塔 （11） 的进料相连接， 精馏塔 （。
17、11） 的进料口设置在精馏塔 （11） 的中上部， 精馏塔 （11） 塔 底物流一部分与精馏塔再沸器 （22） 连接后返回精馏塔 （11） 的底部， 另一部分作为吸收剂 采出通过管道与吸收塔 （6） 的吸收剂进料管道汇合。精馏塔 （11） 顶部物流经精馏塔冷凝 器 （13） 与精馏塔回流缓冲罐 （16） 相连， 精馏塔冷凝器 （13） 设有放空口， 精馏塔回流缓冲罐 （16） 底部出口设有物料回流和物料采出口， 其中物料回流口通过管道与精馏塔 （11） 塔顶部 相连接。 说 明 书 CN 102731438 B 4 3/4 页 5 0016 CO2与环氧丙烷混合气体原料 （1） 从混合气体压缩。
18、机 （2） 的进气口进入系统， 经 压缩升压后的混合气体 （3） 经过换热器 （4） 冷却后形成降低温度的过饱和混合气体 （5） 进 入吸收塔 （6） ， 经过吸收后的气相物料 （7） 从吸收塔 （6） 的塔顶气相出口排出系统， 气相物 料 （7） 的主要成分大量二氧化碳、 少量的水以及极少量的环氧丙烷混合气体， 吸收过环氧丙 烷的液相物料 （8） 从吸收塔 （6） 塔底采出， 其主要成分为水、 环氧丙烷以及极少量的二氧化 碳， 从吸收塔 （6） 塔底采出的液相物料 （8） 经精馏塔进料泵 （9） 后进入精馏塔 （11） ， 精馏塔 塔顶气相产物 （12） 经精馏塔冷凝器 （13） 后进入精馏。
19、塔回流缓冲罐 （16） ， 从精馏塔回流缓 冲罐 （16） 流出的物料 （17） 一部分物料 （18） 返回精馏塔 （11） 塔顶作为回流液， 另一部分物 料 （19） 作为产品采出， 精馏塔塔底液相产物 （20） 一部分物料 （21） 经过精馏塔再沸器 （22） 返回精馏塔 （11） 塔底， 另一部分物料 （24） 作为吸收剂与新鲜吸收剂 （25） 汇合后返回到吸 收塔 （6） 塔顶。 0017 压缩机出口绝对压力为 1-20atm， 换热器热物流出口温度为 -50-100， 吸收塔的 绝对压力为0.1-20atm。 精馏塔回流比为0.5-8， 精馏塔的绝对压力为0.1-20atm， 塔顶冷。
20、凝 器温度控制在 -50-100。 0018 本发明的技术和设备广泛适用于所有的 CO2与环氧丙烷混合物分离过程， 为了更 好地说明本发明在产品纯度与收率方面的优势， 选取其中三个应用实例加以说明， 但并不 因此限制本技术和设备的适用范围。 0019 实施例 1 0020 将本发明方法用于 CO2与环氧丙烷混合物分离过程， 混合气体处理量为 3.49 吨 / 小时， 与发明所述流程相同， 包括混合气体压缩机、 换热器、 吸收塔、 精馏塔进料泵、 精馏塔、 精馏塔冷凝器、 精馏塔回流缓冲罐、 精馏塔再沸器。其中压缩机出口绝对压力为 4atm， 换热 器热流股出口温度为 15， 吸收塔的绝对压力为。
21、 3.5atm， 新鲜吸收剂用量为 5kg/h， 精馏塔 的绝对压力为 4atm， 塔顶温度为 0， 塔底温度为 143.8， 回流比为 2.5， 混合气体进料摩 尔组成 CO2为 0.9， 环氧丙烷为 0.1。 0021 经上述过程后， 主要产品高纯环氧丙烷产品的纯度可以达到 96.8%， 环氧丙烷收率 可以达到 98%。与未处理的剩余反应物混合气体相比， 环氧丙烷纯度由 10% 提升为 99.9%。 0022 实施例 2 0023 将本发明方法用于CO2与环氧丙烷混合物分离过程， 混合气体处理量为10.76吨/ 小时， 与发明所述流程相同， 包括混合气体压缩机、 换热器、 吸收塔、 精馏塔。
22、、 精馏塔冷凝器、 精馏塔回流缓冲罐、 精馏塔再沸器。 其中压缩机出口绝对压力为2atm， 换热器热流股出口温 度为 -50， 吸收塔的绝对压力为 0.1atm， 新鲜吸收剂用量为 14kg/h， 精馏塔的绝对压力为 0.1atm， 塔顶温度为 -50， 塔底温度为 143.8， 回流比为 0.5， 混合气体进料摩尔组成 CO2 为 0.5， 环氧丙烷为 0.5。 0024 经上述过程后， 主要产品高纯环氧丙烷产品的纯度可以达到 96.1%， 环氧丙烷收率 可以达到98.3%。 与未处理的剩余反应物混合气体相比， 环氧丙烷纯度由50%提升为99.9%。 0025 实施例 3 0026 将本发明。
23、方法用于CO2与环氧丙烷混合物分离过程， 混合气体处理量为20.45吨/ 小时， 与发明所述流程相同， 包括混合气体压缩机、 换热器、 吸收塔、 精馏塔、 精馏塔冷凝器、 精馏塔回流缓冲罐、 精馏塔再沸器。其中压缩机出口绝对压力为 20atm， 换热器热流股出口 说 明 书 CN 102731438 B 5 4/4 页 6 温度为 100， 吸收塔的绝对压力为 20atm， 新鲜吸收剂用量为 26kg/h， 精馏塔的绝对压力 为 20atm， 塔顶温度为 100， 塔底温度为 163.2， 回流比为 8， 混合气体进料摩尔组成 CO2 为 0.1， 环氧丙烷为 0.9。 0027 经上述过程后。
24、， 主要产品高纯环氧丙烷产品的纯度可以达到 95.9%， 环氧丙烷收率 可以达到97.8%。 与未处理的剩余反应物混合气体相比， 环氧丙烷纯度由90%提升为99.9%。 0028 由以上实施例可见， 利用本发明的 CO2与环氧丙烷混合物的吸收 - 精馏分离提纯 方法与装置是可行的， 整个分离提纯工艺过程不仅工艺操作简单、 能耗较小、 而且分离效率 很高。 0029 本发明提出的 CO2与环氧丙烷混合物的吸收 - 精馏分离提纯方法与装置， 已通过 较佳实施例进行了描述， 相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、 精神和范围内对本文 所述的设备和工艺流程进行改动或适当变更与组合， 来实现本发明技术。特别需要指出的 是， 所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的， 他们都被视为包括在 本发明精神、 范围和内容中。 说 明 书 CN 102731438 B 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102731438 B 7 。