[發明專利]熱泵精餾與滲透汽化耦合的有機溶劑脫水裝置及脫水方法

在審

• 申請號: 202010896164.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111841060A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳躍飛;邵昌哲;黃勝;鄒廣星;李明
• 申請（專利權）人: 常熟龍飛醫藥設備科技有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D5/00;B01D61/36;C07C29/76;C07C31/08
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 王春麗

本發明公開了一種熱泵精餾與滲透汽化耦合的有機溶劑脫水裝置及脫水方法，本發明的裝置包括依次連接的精餾塔、氣液分離器、熱泵和滲透汽化系統。在滲透汽化系統內設置有滲透汽化膜，還包括與滲透汽化系統連通的水蒸汽冷凝回收單元和有機溶劑冷凝回收單元。本發明的裝置還包括與水蒸汽冷凝回收單元連通的抽真空系統和與精餾塔相連通的回流再沸器，經熱泵壓縮后的混合蒸汽的一部分流入回流再沸器，并為精餾塔提供部分熱源。本發明還包括出料再沸器，有機溶劑冷凝回收單元與出料再沸器相連通，因而，將對有機溶劑冷凝過程釋放的熱能作為精餾塔的熱源。利用本發明的裝置能有效節約對有機溶劑進行脫水處理的能耗，且投資成本相對較低。

技術領域

本發明涉及有機溶劑脫水處理技術領域，具體涉及一種熱泵精餾與滲透汽化耦合的有機溶劑脫水裝置及脫水方法。

背景技術

目前，對有機溶劑脫水處理的方法主要包括精餾法、滲透汽化法、分子篩法等，但是每種方法均存在一定的局限性：精餾法適用于溶劑與水相對揮發度較大，且脫水要求不是很高的工況，對于相對揮發度較小或脫水要求很高的工況，則會導致回流比很大，能耗很高；②滲透汽化法適用于溶劑初始含水量不高的工況，不適用于初始含水量較高的工況，否則裝置投資會大幅增加；③分子篩法適用于初始含水量很小，脫水要求很高的工況，其工藝操作復雜，且容易引入雜質。

熱泵精餾技術于20世紀50年代在國外提出，并經過多年的研究形成了多種形式的流程，國內的研究也同步開展，但由于熱泵精餾技術存在一定的局限性，即在實際工況中，塔頂溫與底溫往往存在較大溫差，這對壓縮機提出了很高的要求，截至目前成功的工業化應用仍然不多。而且對于相對揮發度較小或脫水要求很高的工況，節能的空間仍可以進一步提高。

滲透汽化膜是近幾年研發成功并工業化的技術，由于其不需要回流比，與采用常規精餾法相比，能夠大幅降低能耗，但滲透汽化膜技術存在一個局限性，對于初始含水量較大的有機溶劑溶液，如果采用滲透汽化技術脫水，則需要非常大的膜面積，一次裝置投資很大。

發明內容

為克服上述缺點，本發明的目的在于提供一種熱泵精餾與滲透汽化耦合的有機溶劑脫水裝置及脫水方法，其能夠有效節約對有機溶劑脫水處理的能耗，并能降低脫水處理裝置的投資成本。

本發明的熱泵精餾與滲透汽化耦合的有機溶劑脫水裝置包括精餾塔，與所述精餾塔連通的滲透汽化系統，與所述滲透汽化系統連通的水蒸汽冷凝回收單元和有機溶劑冷凝回收單元，在所述精餾塔與所述滲透汽化系統之間還設置有熱泵，所述有機溶劑脫水裝置還包括與所述精餾塔相連通的回流再沸器，經熱泵壓縮后的混合蒸汽的至少一部分能與所述回流再沸器相連通。

進一步的，在所述精餾塔與所述熱泵之間還設置有氣液分離器。

進一步的，還包括與所述精餾塔的塔底相連通的提餾塔。

進一步的，還包括與所述回流再沸器相連通的塔頂液冷凝回收單元，所述塔頂液冷凝回收單元與所述精餾塔相連通。

進一步的，還包括出料再沸器，所述有機溶劑冷凝回收單元與所述出料再沸器相連通。

更進一步的，所述熱泵為蒸汽壓縮機。

本發明還提供一種熱泵精餾與滲透汽化耦合的有機溶劑脫水方法，包括如下步驟：

①通過精餾塔將含水有機溶劑處理至含水量不超過10％；

②將塔頂的有機溶劑-水的混合汽相通過壓縮機升壓至表壓0.1mpa以上；

③將步驟②的混合蒸汽分為兩股，一股回流至精餾塔，另一股通入滲透汽化系統進行處理；

④將經步驟③處理得到的有機溶劑蒸汽和水蒸汽分別進行冷凝回收。

進一步的，步驟③未經過滲透汽化膜的有機溶劑蒸汽作為精餾塔的塔底再沸器的熱源，經熱交換后的有機溶劑蒸汽被冷凝回流至精餾塔。