[發明專利]一種適用于低濃度有機溶液的分離精制系統裝置及方法

在審

• 申請號: 202111469098.1
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN113975841A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 程維;許可;朱志坤;吳曉軍
• 申請（專利權）人: 浙江省天正設計工程有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/32;B01D61/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

1.一種適用于低濃度有機溶液的分離精制系統裝置，其特征在于包括換熱單元裝置（E01）、預濃縮系統以及精餾塔系統，所述換熱單元裝置（E01）用于熱源與原料液冷源進行換熱，對熱源中的熱量進行回收，并將原料液加熱至預濃縮所需的溫度；所述預濃縮系統包括膜組件（X01）以及其配套的真空系統（X02），原料液經換熱單元裝置（E01）預熱后送入到膜組件（X01）的膜管程中，所述真空系統（X02）通過管道對膜組件（X01）的殼程抽取真空，真空系統（X02）的抽出口通過管道與冷凝系統連接，原料液中的水分穿過膜組件（X01）被真空系統（X02）抽出，抽出的水蒸汽經過所述冷凝系統降溫后產出冷凝水（14），膜組件（X01）的膜管程出口排出經分水后的高溫初步濃縮液（3），高溫初步濃縮液（3）作為換熱單元裝置（E01）的其中一路熱源，高溫初步濃縮液（3）經換熱單元裝置（E01）回收熱量后，進入精餾塔系統。

2.如權利要求1所述的一種適用于低濃度有機溶液的分離精制系統裝置，其特征在于所述精餾塔系統包括精餾塔（T01）、塔底再沸器（E02）和塔頂冷凝器（E03），所述膜組件（X01）的膜管程出口通過換熱單元裝置（E01）與精餾塔（T01）由管路連接，使得膜組件（X01）排出的高溫初步濃縮液（3）經換熱單元裝置（E01）回收熱量實現降溫后，進入精餾塔（T01）中進行精餾；精餾塔（T01）頂部出口排出的塔頂氣（7）經過塔頂冷凝器（E03）冷凝后形成塔頂液并收集于塔頂分液罐（V01）中；精餾塔（T01）的釜液通過塔底再沸器（E02）進行加熱，塔底再沸器（E02）采用管式換熱器結構，且塔底再沸器（E02）的熱通道中通入高溫熱源（10）進行加熱，塔底再沸器（E02）的熱通道出口排出二次熱源（11）；

精餾塔（T01）塔底內的高溫塔底分離液（5）由輸送泵（P01）向外抽出；

其中，所述換熱單元裝置（E01）由多通道換熱器組成，其包括一個冷通道和三個熱通道，換熱單元裝置（E01）的冷通道中通入原料液，用于將原料液加熱至預濃縮所需的溫度；換熱單元裝置（E01）的三個熱通道分別通入高溫初步濃縮液（3）、高溫塔底分離液（5）和二次熱源（11）以便分別與原料液進行換熱，回收上述三股熱源的熱量。

3.如權利要求2所述的一種適用于低濃度有機溶液的分離精制系統裝置，其特征在于還包括補充熱源進口管道，補充熱源進口管道輸入的補充熱源（12）加入到二次熱源（11）中，以確保對原料液進行換熱的加熱效果。

4.如權利要求2所述的一種適用于低濃度有機溶液的分離精制系統裝置，其特征在于所述膜組件（X01）采用膜管式分離器，包括殼體及設置于殼體內的中空纖維膜組件，中空纖維膜上設有方便水蒸汽穿過的膜微孔；所述塔底再沸器（E02）的熱通道中通入高溫熱源（10）為熱水或低壓水蒸汽。

5.如權利要求2所述的一種適用于低濃度有機溶液的分離精制系統裝置，其特征在于所述塔頂分液罐（V01）的排液口分為兩路，第一路作為塔頂回流液（15）回流至精餾塔（T01）塔頂內，第二路作為塔頂分離液（9）送往下游工段，或者第二路作為塔頂返料液（8）與原料液混合后一并作為原料液送入換熱單元裝置（E01）進行加熱至預濃縮所需的溫度。

6.一種基于權利要求1所述的裝置對低濃度有機溶液進行分離精制的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）以低濃度有機溶液作為原料液，原料液作為冷源進入換熱單元裝置（E01）的冷通道加熱至預濃縮所需的溫度后，送入到膜組件（X01）的膜管程中進行預濃縮，同時通過真空系統（X02）對膜組件（X01）的殼程抽取真空，真空系統（X02）抽出的水蒸汽經過冷凝系統降溫后產出冷凝水（14）；膜組件（X01）的膜管程出口排出經分水后的高溫初步濃縮液（3）；

高溫初步濃縮液（3）作為換熱單元裝置（E01）的其中一路熱源，高溫初步濃縮液（3）經換熱單元裝置（E01）回收熱量實現降溫后，進入精餾塔（T01）中進行精餾，精餾塔（T01）的釜液通過塔底再沸器（E02）進行加熱，塔底再沸器（E02）的熱通道中通入高溫熱源（10）進行加熱，塔底再沸器（E02）的熱通道出口排出二次熱源（11），二次熱源（11）以及精餾塔（T01）塔底內排出的高溫塔底分離液（5）分別作為換熱單元裝置（E01）的另外兩路熱源；

2）精餾塔（T01）頂部出口排出的塔頂氣（7）經過塔頂冷凝器（E03）冷凝后形成塔頂液并收集于塔頂分液罐（V01）中，塔頂分液罐（V01）中的液體分兩路排出，除去一部分作為塔頂回流液（15）回流至精餾塔（T01）塔頂內之外，另外一部分作為塔頂分離液（9）送往下游工段，或者作為塔頂返料液（8）與原料液混合重復經歷預濃縮、換熱降溫以及精制的操作步驟。