[發明專利]甲醇的提純方法和設備

有效

• 申請號: 200980156693.0
• 申請日: 2009-02-12
• 公開（公告）號: CN102316961A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: B·德爾;A-S·簡森
• 申請（專利權）人: A·H倫德伯格系統有限公司
• 主分類號: B01D53/72
• 分類號: B01D53/72;B01D3/00;B01D5/00;D21C11/06
• 代理公司: 北京高文律師事務所 11359
• 代理人: 徐江華

技術領域

本發明涉及一種從惡臭氣流中汽提的純化甲醇的回收方法和設備。

背景技術

甲醇是在硫酸鹽法制漿工藝中、氫氧根離子與木質素的甲氧基基團反應形成的副產物。

木質素·OCH₃+OH^-→CH₃OH+木質素·O^-

依賴于工廠配置的不同，蒸煮器中產生的多達90％的甲醇可以從蒸煮器和蒸發器區域的污冷凝物中捕獲到。污冷凝物通常是通過蒸汽汽提系統處理，從污冷凝物中可以回收95％的甲醇，并在汽提工藝中上方蒸汽中可以捕獲。冷凝氣流通常是指汽提塔廢氣(SOG)。

隨后，通常將SOG在石灰窯、電站鍋爐、回收鍋爐或專用焚燒爐中進行熱氧化。典型的SOG是由約40wt％-70wt％的甲醇、5wt％-10wt％的非冷凝材料組成，包括硫化合物和平衡水蒸汽。

廢SOG可以作為化石燃料的替代品燃燒。然而，SOG作為燃料的值依賴于其所含有的水蒸汽含量。天然氣提供50.5MJ/kg(37.2MJ/m³)的燃燒熱量，純甲醇提供22.7MJ/kg，含有70wt％的甲醇的SOG大約可以提供21.9MJ/kg當量的燃燒熱量。SOG提供較少的熱量，是因為必須首先將其攜帶的水蒸汽加熱到燃燒溫度。

在紙漿漂白過程中通常使用二氧化氯，AA級甲醇(99.85wt％)可以用于制備ClO₂。在運行較好的工廠，甲醇純化系統會生產出足夠量的純化甲醇，以滿足ClO₂工藝的要求，一些純化甲醇還可以對外銷售。如果SOG中相當大部分甲醇被回收和純化為工業化AA級產品，在典型的硫酸鹽法制漿工藝中生產的甲醇作為商品的價值要高于作為燃料價值的四倍半。

已有大量的甲醇純化系統在運行。大多數這些系統使用蒸餾從其他化合物中分離甲醇。例如，Robbins申請的美國專利US5718810和Ryham等人申請的美國專利US621771，Suokas等人加拿大專利CA10888957采用蒸餾和酸或堿氧化聯合處理，分離各種成分。蒸餾通過混合物的部分蒸發來分離溶液組分，蒸汽和剩余液體分別回收。原始混合物的更多可揮發性組分是通過增加蒸汽濃度獲得，在更大濃度的液體剩余物中保留了較少的可揮發性組分。蒸餾柱可以設計成塔板式、填料塔式或散堆填料式。由于入口有限，對于低于750mm直徑的小蒸餾柱來講，散堆填料式更合適。

然而，硫酸鹽法制漿工藝回收的甲醇具有幾種獨特的特征，限制了蒸餾分離。

典型地，在硫酸鹽法制漿工藝過程中產生的粗甲醇中存在大量的二甲基二硫醚。甲醇和二甲基二硫醚中共沸物的存在要求SOG中的甲醇含量不高于約40wt％，以確保分離。無論是從產生的SOG的數量還是質量看，廢氣冷凝蒸汽汽提系統的控制可以減少二甲基二硫醚共沸物的影響。許多已有汽提系統包括流量冷凝器和多種效應的蒸發器。例如，Suominen等人申請的美國專利US4137134、Brannland等人申請的美國專利US3807479和Mattsson申請的美國專利US5830314。不幸的是，這種設置，由于蒸發器運行引起的任何波動都會引起波紋穿過汽提系統，使汽提系統的控制受到影響，從而不可預測地影響SOG的數量和質量。

此外，一些污染物，包括離子化的硫化物，例如硫化氫和甲硫醇，是在制漿過程中產生的。這些化合物可以在一定條件下解離，通過簡單的蒸餾可以從SOG中去除，但不可能完全去除。如圖1所示，硫化氫(H₂S)在pH大于6時開始解離，而甲硫醇(MM)在pH大于9時開始解離。這些解離形式中，化合物并沒有產生蒸汽壓力，因此不能通過蒸餾去除。因此，蒸餾柱中液體相pH的控制是一種去除蒸餾工藝中的這些化合物的有效方式。

典型的冷凝SOG的pH值約為9到10，可以在蒸餾柱中加入酸，例如硫酸，降低系統的pH值。然而，由于酸會與系統中存在的任何氨反應，生成硫酸銨，因此不能簡單的將酸加入到柱中的液體中。這樣會污染蒸餾柱，應避免。Johansson等人申請的美國專利5989394描述了一種工藝，在這種工藝中，以高于液體被純化的進氣點在汽提柱中引入了酸化劑，或替代地在液體料中直接添加。然而，Johansson更關心產生相對純化的冷凝蒸汽，而不是從液體料氣流中去除和高水平純化甲醇，而且也不關心柱的污染。

因此，本發明的一個目的是提供一種從惡臭氣流中回收和純化甲醇的方法和設備，從而克服上述缺陷。