[發明專利]熱集成節能精餾裝置及方法

無效

• 申請號: 201010218176.6
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN101874932A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 袁希鋼;閆兵海;劉春江;羅祎青;曾愛武;唐忠利;趙雄;陳旭東;付博;陳淑勇;許良華;段宏悅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及精餾技術領域和精餾塔系統，特別地，涉及一種熱集成節能精餾裝置及方法。

背景技術

精餾是當代應用最廣的一種工業分離方法，已經廣泛應用于化工、石油、食品、輕工等工業部門。雖然科技的發展，新型分離技術已經開始了工業應用，但在一定的時期內，精餾技術的統治地位還不能被動搖。

精餾分離技術成熟、容易工業化，但缺點是耗能很大。傳統的精餾分離，輸入能耗占工業總能耗的40％以上，這在能源日益緊缺的21世紀是不可忽視的。

科學家和工程技術人員根據精餾的特點提出了各式的精餾節能方法。根據精餾操作條件，合理調整運行參數；運用過程能量集成思想，合理利用余熱、廢氣；開發各種高效率的精餾塔板、填料，提高精餾分離效率；研究新型精餾技術，如多效精餾、熱耦合精餾、熱泵精餾等。這些技術提高了精餾分離過程能量利用的效率，達到了節約能耗的目的。

對于現有的精餾技術如圖1所示，在分離難分離物系時，所需理論板數較多，造成所需的塔高較大；所需塔的操作回流比很大，造成所需的塔徑較大，并且塔底再沸器所需熱負荷和塔頂冷凝器所需冷凝負荷較大，因此塔的能耗較高，操作費用也較高。即使對于多效精餾、熱耦合精餾等過程，由于精餾塔系統中塔頂冷凝負荷和塔底熱負荷的差異，也就不能將系統的熱負荷完全匹配掉，不能將系統的能量消耗降至最小。若能結合各種工藝和技術，將其運用到精餾過程中，能夠使過程的塔頂冷凝負荷和塔底熱負荷降至最小，實現精餾過程的節能降耗，同時還可降低生產成本，意義十分重大。

發明內容

本發明針對上述精餾分離工業過程的高能耗問題，提出了一種低能耗，新型的節能精餾方法及裝置。

本發明一種熱集成節能精餾裝置及方法，該裝置包括進料預熱器、提餾段、精餾段、氣體過熱器、氣體輔助過熱器、壓縮機、減壓閥、主再沸器、輔助再沸器、蒸汽流量分配器、輔助冷凝器、回流罐等。

本發明的特征是：在原料液管線與塔進料口之間設有進料預熱器(2)；提餾段(4)和精餾段(18)可以是板式塔段、填料塔段或兩者的組合；提餾段塔底液體出口管與塔底蒸汽入口管間設有主再沸器(9)、輔助再沸器(7)；提餾段塔頂蒸汽出口管與壓縮機進口管間設有氣體過熱器(14)和氣體輔助過熱器(15)；壓縮機出口氣體經精餾段塔底蒸汽入口管進入精餾段底部；精餾段頂部出口蒸汽經精餾段頂部蒸汽出口管進入蒸汽流量分配器(20)；進料預熱器熱介質出口管線、氣體過熱器熱介質出口管線和回流罐(24)之間設有輔助冷凝器(23)。

所述的熱集成節能精餾裝置的操作方法：

a)精餾段塔頂飽和蒸汽一部分用于加熱進料預熱器(2)，另一部分用于加熱主再沸器(9)和氣體過熱器(14)。

b)所述的輔助再沸器(7)、氣體輔助過熱器(15)和輔助冷凝器(23)用于輔助保障精餾塔的平穩啟動和平穩運行。

出現下列條件，需要采用的方法如下：

當精餾段塔頂物料冷凝提供的熱負荷小于進料預熱器熱負荷、提餾段塔底熱負荷和氣體過熱器所需熱負荷之和，且兩塔段內部交換的熱負荷不能使提餾段塔底輔助再沸器熱負荷降為0時，待系統操作運行平穩后可關閉輔助冷凝器，但需要運行氣體輔助過熱器和輔助再沸器。

當精餾段塔頂物料冷凝提供的熱負荷小于進料預熱器熱負荷、提餾段塔底熱負荷和氣體過熱器所需熱負荷之和，但兩塔段內部交換的熱負荷可使提餾段塔底輔助再沸器熱負荷降為0時，待系統操作運行平穩后可關閉輔助冷凝器和輔助再沸器，但需要運行氣體輔助過熱器。

當精餾段塔頂物料冷凝提供的熱負荷小于進料預熱器熱負荷、提餾段塔底熱負荷和氣體過熱器所需熱負荷之和，且兩塔段內部交換的熱負荷不能使提餾段塔底輔助再沸器熱負荷降為0時，待系統操作運行平穩后可關閉輔助冷凝器和氣體輔助過熱器，但需要運行輔助再沸器。

當精餾段塔頂冷凝提供的熱量恰好與進料預熱器熱負荷、提餾段塔底熱負荷和氣體過熱器所需熱負荷相匹配，且兩塔段內部交換的熱負荷可使提餾段塔底輔助再沸器熱負荷降為0時，待系統操作運行平穩后可關閉輔助冷凝器、氣體輔助過熱器和輔助再沸器，這三個輔助設備都不需要運行。

當精餾段塔頂冷凝提供的熱量大于進料預熱器熱負荷、提餾段塔底熱負荷和氣體過熱器所需熱負荷之和，但兩塔段內部交換的熱負荷可使提餾段塔底輔助再沸器熱負荷降為0時，待系統操作運行平穩后可關閉氣體輔助過熱器和輔助再沸器，但需要運行輔助冷凝器。