CN101966397A - 精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法 - Google Patents

精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法 Download PDF

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本发明涉及一种精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法,该装置包括轻组分蒸出塔、蒸汽流量分配器、蒸汽混合器、中间冷凝器、液体流量分配器、轻组分精制塔精馏塔段、轻组分精制塔提馏塔段、减压阀、闪蒸罐;其中:轻组分蒸出塔无塔顶冷凝器,用于为轻组分精制塔精馏塔段提供高压蒸汽,轻组分精制塔精馏塔段与轻组分精制塔提馏塔段之间设有减压阀和闪蒸罐;通过两塔段间的内部热交换,一方面可以减小轻组分精制塔提馏塔段的塔底热负荷消耗,另一方面也可以降低轻组分精制塔精馏塔段的塔顶冷凝负荷消耗;本发明与传统的多组分精馏分离系统相比,可大幅度降低整个精馏塔系统的总能耗,节省操作费用,达到节能增效的目的。

Description

精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及精馏技术领域和精馏塔系统,特别地,涉及一种精馏塔序列内部能量 集成节能精馏装置及方法。
背景技术
[0002] 精馏是当代应用最广的一种工业分离方法,已经广泛应用于化工、石油、食品、轻 工等工业部门。虽然科技的发展,新型分离技术已经开始了工业应用,但在一定的时期内, 精馏技术的统治地位还不能被动摇。
[0003] 精馏分离技术成熟、容易工业化,但缺点是耗能很大。传统的精馏分离,输入能耗 占工业总能耗的40%以上,这在能源日益紧缺的21世纪是不可忽视的。
[0004] 科学家和工程技术人员根据精馏的特点提出了各式的精馏节能方法。根据精馏操 作条件,合理调整运行参数;运用过程能量集成思想,合理利用余热、废气;开发各种高效 率的精馏塔板、填料,提高精馏分离效率;研究新型精馏技术,如多效精馏、热耦合精馏、热 泵精馏等。这些技术提高了精馏分离过程能量利用的效率,达到了节约能耗的目的。
[0005] 对于现有的多组分分离常规精馏序列如图1所示,在分离难分离物系时,所需理 论板数较多,造成塔的高度较大;所需塔的操作回流比很大,造成塔体直径较大,并且塔底 再沸器所需热负荷和塔顶冷凝器所需冷凝负荷较大,因此塔的能耗较高,操作费用也较高。 若能结合各种工艺和技术,将其运用到精馏过程中,能够使过程的塔顶冷凝负荷和塔底热 负荷消耗降至最小,实现精馏过程的节能降耗,同时还可降低生产成本,意义十分重大。
发明内容
[0006] 本发明针对上述精馏分离工业过程的高能耗问题,提出了一种低能耗,新型的节 能精馏装置及方法。
[0007] 本发明的技术方案如下:
[0008] 一种精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置,该装置包括轻组分蒸出塔、蒸汽流 量分配器、蒸汽混合器、中间冷凝器、液体流量分配器、轻组分精制塔精馏塔段、轻组分精制 塔提馏塔段、减压阀和闪蒸罐;轻组分蒸出塔无塔顶冷凝器,用于为轻组分精制塔精馏塔段 提供高压蒸汽;轻组分蒸出塔(2)塔顶设置有蒸汽流量分配器(7);轻组分精制塔提馏塔段 (29)与轻组分蒸出塔(2)之间设有蒸汽混合器(9)、中间冷凝器(10)和液体流量分配器 (11);轻组分精制塔精馏塔段(16)与轻组分精制塔提馏塔段(29)间设有减压阀(23)和闪 蒸罐(24)。
[0009] 轻组分蒸出塔塔顶蒸汽出口管(6)连接到蒸汽流量分配器(7)进口端;蒸汽流量 分配器(7)出口端一个连接到轻组分精制塔精馏塔段的塔底蒸汽进口管(15),另一个连 接到流量调节阀(8)进口 ;蒸汽混合器(9)进口端一个连接到流量调节阀(8)出口,一个 连接到闪蒸罐的蒸汽出口管(25),另一个连接到轻组分精制塔提馏塔段的塔顶蒸汽出口管 (33);蒸汽混合器(9)出口端连接到中间冷凝器(10)进口 ;中间冷凝器(10)出口连接到液体流量分配器(11)进口 ;液体流量分配器(11)出口端一个连接到轻组分精制塔提馏塔 段的塔顶液体进口管线(28),另一个连接到加压泵(13)进口 ;加压泵(13)出口连接到轻 组分蒸出塔的塔顶液体回流管(14);轻组分精制塔精馏塔段的塔底液体出口管(22)连接 到减压阀(23)进口,减压阀(23)出口连接到闪蒸罐(24)进口 ;闪蒸罐的蒸汽出口管(25) 连接到蒸汽混合器(9)的一个进口,液体出口管(26)连接到轻组分精制塔提馏塔段的塔顶 液体进口管线(28)。
[0010] 本发明的精馏塔序列内部能量集成节能精馏方法,其特征在于: [0011] a)将轻组分精制塔拆分为轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段 (29),轻组分蒸出塔(2)和轻组分精制塔精馏塔段(16)操作压力相同,轻组分精制塔精馏 塔段(16)的操作压力高于轻组分精制塔提馏塔段(29)的操作压力,轻组分精制塔精馏塔 段(16)与轻组分精制塔提馏塔段(29)之间存在内部热集成;轻组分精制塔提馏塔段(29) 的操作压力是减压、常压或加压;
[0012] b)轻组分蒸出塔(2)塔顶饱和蒸汽经蒸汽流量分配器(7)分配后一部分进入轻 组分精制塔精馏塔段(16)的塔底蒸汽进口管,另一部经流量调节阀(8)后进入蒸汽混合器 (9);
[0013] c)中间冷凝器(10)的出口冷凝液经液体流量分配器(11)分配后,一部分返回轻 组分精制塔提馏塔段(29)的顶部,另一部分经加压泵(13)加压后作为回流液进入轻组分 蒸出塔(2)的顶部;
[0014] d)闪蒸罐(24)的操作压力与轻组分精制塔提馏塔段(29)的操作压力相同;
[0015] e)轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)用于辅助保障整个系统的平稳运 行。
[0016] 在操作过程中,若轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)内 部交换的热负荷不能使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)的热负荷降为0,待系 统操作运行平稳后仍需要运行辅助再沸器(31)。
[0017] 若轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)内部交换的热负荷 恰好可使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)的热负荷降为0,待系统操作运行平 稳后,可关闭辅助再沸器(31)。
[0018] 本发明技术是将多组分分离精馏序列中轻组分精制塔拆分为两个塔段,即轻组分 精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29),两个塔段相互隔离但存在热交换;由 于轻组分精制塔精馏塔段(16)的操作压力和温度要高于轻组分精制塔提馏塔段(29)的操 作压力和温度,因此这两个塔段间存在内部热集成;通过两塔段间的内部热集成,一方面可 以减小轻组分精制塔提馏塔段(29)的塔底热负荷消耗,另一方面也可以降低轻组分精制 塔精馏塔段(16)的塔顶冷凝负荷消耗。
[0019] 与现有多组分分离常规精馏序列相比,本发明有以下优点:
[0020] (1)本发明的第二个塔的热负荷消耗,即轻组分精制塔提馏塔段(29)的塔底再沸 器热负荷消耗,要远小于多组分分离常规精馏序列中对应塔的热负荷消耗。
[0021] (2)现有的精馏技术分离难分离物系时通常耗能很大且需要很高的精馏塔来实现 很好的产品分离,本发明在实现低能耗的同时,可以降低塔高。
[0022] (3)再沸器热负荷消耗是精馏操作中主要的能量消耗,与现有精馏技术相比,本发明采用差压塔段内部热集成方法实现了轻组分精制塔最小的能量消耗。而实现该目的的方 式是将多组分分离精馏序列中轻组分精制塔拆分为轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分 精制塔提馏塔段(29),将轻组分蒸出塔(2)的塔顶饱和蒸汽一部分用于加压轻组分精制塔 精馏塔段(16),使得轻组分精制塔精馏塔段(16)的操作压力和温度高于轻组分精制塔提 馏塔段(29)的操作压力和温度,从而使这两个塔段间存在内部热交换;同时在轻组分精制 塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)间设置减压阀(23)和闪蒸罐(24),在轻组 分精制塔提馏塔段(29)和轻组分蒸出塔(2)之间设置中间冷凝器(10)及辅助设备。采用 本发明方法,可以在流程中避免使用价格昂贵的蒸汽压缩机以及由此引起的设备投资费用 的增加。
[0023] 本发明的一种精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法与传统的多组分精 馏分离方法相比,可大幅度降低整个精馏塔系统的总能耗,节省操作费用,达到节能增效的 目的。因此,实施本发明的精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法将产生很大的经 济效益,具有广阔的工业应用前景。
附图说明
[0024] 图1为多组分分离常规精馏序列的流程示意图
[0025] 图2为本发明精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法的流程示意图
[0026] 图中:1-原料液进料管线,2-轻组分蒸出塔,3-轻组分蒸出塔塔底液体出口管线, 4-轻组分蒸出塔再沸器,5-轻组分蒸出塔再沸器蒸汽出口管线,6-轻组分蒸出塔塔顶蒸汽 出口管线,7-蒸汽流量分配器,8-流量调节阀,9-蒸汽混合器,10-中间冷凝器,11-液体 流量分配器,12-加压泵液体进口管线,13-加压泵,14-轻组分蒸出塔塔顶液体回流管线, 15-轻组分精制塔精馏塔段塔底蒸汽进口管线,16-轻组分精制塔精馏塔段,17-轻组分精 制塔精馏塔段塔顶蒸汽出口管线,18-轻组分精制塔精馏塔段塔顶冷凝器,19-回流罐进口 管线,20-回流罐,21-轻组分精制塔精馏塔段塔顶液体回流管线,22-轻组分精制塔精馏塔 段塔底液体出口管线,23-减压阀,24-闪蒸罐,25-闪蒸罐蒸汽出口管线,26-闪蒸罐液体 出口管线,27-液体流量分配器出口管线,28-轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线, 29-轻组分精制塔提馏塔段,30-轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口管线,31-轻组分精 制塔提馏塔段辅助再沸器,32-轻组分精制塔提馏塔段再沸器蒸汽出口管线,33-轻组分精 制塔提馏塔段塔顶蒸汽出口管线,34-轻组分蒸出塔塔底产品采出管线,35-轻组分精制塔 提馏塔段塔底产品采出管线,36-轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出管线。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0028] 本发明是通过如下技术方案实现的:
[0029] 如图2所示,原料液F经原料液进料管线(1)在压差推动下进入轻组分蒸出塔(2) 的进料级,经分布后的物料沿轻组分蒸出塔(2)进入轻组分蒸出塔塔底液体出口管线(3), 塔底液体一部分轻组分蒸出塔塔底产品采出管线(34)作为塔底产品Bl采出,另一部分进 入轻组分蒸出塔再沸器(4),产生的饱和蒸汽经轻组分蒸出塔再沸器蒸汽出口管线(5)进 入轻组分蒸出塔(2)的底部。上升蒸汽沿轻组分蒸出塔(2)经轻组分蒸出塔塔顶蒸汽出口管线(6)进入蒸汽流量分配器(7),经蒸汽流量分配器(7)分配后的蒸汽一部分经轻组分精 制塔精馏塔段塔底蒸汽进口管线(15)进入轻组分精制塔精馏塔段(16)的底部,另一部分 蒸汽进入流量调节阀(8);经流量调节阀(8)后的蒸汽进入蒸汽混合器(9),然后再进入中 间冷凝器(10)。被中间冷凝器(10)冷凝后的蒸汽形成冷凝液,进入液体流量分配器(11), 经液体流量分配器(11)分配后的液体一部分进入液体流量分配器出口管线(27),另一部 分液体沿加压泵液体进口管线(12)进入加压泵(13),然后再沿轻组分蒸出塔塔顶液体回 流管线(14)进入轻组分蒸出塔(2)的顶部。经轻组分精制塔精馏塔段塔底蒸汽进口管线 (15)进入轻组分精制塔精馏塔段底部的蒸汽沿轻组分精制塔精馏塔段(16)进入轻组分精 制塔精馏塔段塔顶蒸汽出口管线(17)。被轻组分精制塔精馏塔段塔顶冷凝器(18)冷凝后 的蒸汽形成冷凝液,沿回流罐进口管线(19)进入回流罐(20),出回流罐(20)的冷凝液一部 分经轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出管线(36)作为塔顶产品D2采出,另一部分冷凝 液沿轻组分精制塔精馏塔段塔顶液体回流管线(21)进入轻组分精制塔精馏塔段(16)的顶 部,经分布后的回流液沿轻组分精制塔精馏塔段(16)进入轻组分精制塔精馏塔段塔底液 体出口管线(22),再经减压阀(23)减压后进入闪蒸罐(24)。经减压阀(23)减压后形成的 气液两相在闪蒸罐(24)内得到分离,形成的气相混合物沿闪蒸罐蒸汽出口管线(25)进入 蒸汽混合器(9),形成的液相混合物沿闪蒸罐液体出口管线(26)和轻组分精制塔提馏塔段 塔顶液体回流管线(28)进入轻组分精制塔提馏塔段(29)的顶部;经分布后的回流液沿轻 组分精制塔提馏塔段(29)进入塔底,塔底的液体经轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口 管线(30) —部分沿轻组分精制塔提馏塔段塔底产品采出管线(35)作为塔底产品B2采出, 另一部分进入轻组分精制塔提馏塔段辅助再沸器(31),产生的饱和蒸汽经轻组分精制塔提 馏塔段辅助再沸器蒸汽出口管线(32)进入轻组分精制塔提馏塔段(29)的底部。上升蒸汽 沿轻组分精制塔提馏塔段(29)经轻组分精制塔提馏塔段塔顶蒸汽出口管线(33)进入蒸汽 混合器(9)。 [0030] 在操作过程中,若轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)内 部交换的热负荷不能使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)的热负荷降为0,待系 统操作运行平稳后仍需要运行辅助再沸器(31)。
[0031] 若轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)内部交换的热负荷 恰好可使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)的热负荷降为0,待系统操作运行平 稳后,可关闭辅助再沸器(31)。
[0032] 本发明的技术和装置广泛适用于所有的多组分精馏分离过程,为了更好地说明本 发明在多组分精馏领域的节能优势,下面选取两个实施案例对本发明加以说明,但并不因 此限制本技术和装置的适用范围。
[0033] 实施例一(BTX物系分离)
[0034] 情形1 :BTX物系分离,采用本发明所述流程,如图2所示。进料量1000kg/h,进料 组成:苯,33. 3% (wt%),甲苯,33. 3% (衬%),二甲苯,33.4% (wt% ),进料热状况为泡点 进料。轻组分蒸出塔理论板数为40块,轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为 20块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为常压,轻组分精制塔提馏塔 段的操作压力为0. 3atm。轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段间的内部总热交换量为57kW。 轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt%)以上;轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% ) 以上;轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt%)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段内部交换的热负 荷不能使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器的热负荷降为0,待系统操作运行平稳后 仍需要运行辅助再沸器。该过程(图2)主要公用工程能量消耗如表1所示。
[0035] 表1公用工程能耗
[0036]
_装置名称__能耗
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 481.507 轻组分精制塔辅助再沸器 MJ/h 175.657 中间冷凝器 MJ/h -478.693 _轻组分精制塔冷凝器_MMi_-184.729
[0037] 为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势,将本发明所述技术和装置(图2) 与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本 发明相同,轻组分蒸出塔理论板数为40块,轻组分精制塔理论板数为40块。轻组分蒸出塔 和轻组分精制塔的操作压力均为常压。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品 纯度控制在99. 5% (wt%)以上;轻组分精制塔塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯 度控制在9 9.5% (wt%)以上;塔底产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% )以上。
[0038] 用于与实施例一情形1对比的对比例(如图1所示)的公用工程能耗如表2所示。
[0039] 表2公用工程能耗
[0040]
装置名称_^_mm_
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 480.483 轻组分精制塔再沸器 MJ/h 369.502 轻组分蒸出塔冷凝器 MJ/h -465.339 轻组分精制塔冷凝器_MMi_-365.585_
[0041] 将本发明实施例一情形1的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比,对比结果如 表3所示。
[0042] 表3公用工程能耗结果对比
_JSJ_能耗节省百分率(%)
轻组分精制塔热负荷 52.5
[0043] 轻组分精制塔冷凝负荷 49.5
系统总热负荷 22.7 系统总冷凝负荷_202_[0044] 由表3的公用工程能耗结果对比数据,可以看出,实施例一情形1条件下的轻组分 精制塔热负荷节省了 52. 5%,轻组分精制塔冷凝负荷节省了 49. 5%。从整个系统的能耗对 比来看,系统总热负荷节省了 22. 7%,系统总冷凝负荷节省了 20. 2%。因此,采用本发明精 馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法,可大幅度减小过程的公用工程消耗,实现节 能增效的目的。
[0045] 情形2 =BTX物系分离,采用本发明所述流程,如图2所示。进料量1000kg/h,进料 组成:苯,33. 3% (wt%),甲苯,33. 3% (衬%),二甲苯,33.4% (wt% ),进料热状况为泡点 进料。轻组分蒸出塔理论板数为40块,轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为 20块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为常压,轻组分精制塔提馏塔 段的操作压力为0. 3atm。轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段间的内部总热交换量为95kW。 轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt%)以上;轻 组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% ) 以上;轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt%)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段内部交换的热负 荷恰好可使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器的热负荷降为0,待系统操作运行平稳 后,可关闭辅助再沸器。该过程(图2)主要公用工程能量消耗如表4所示。
[0046] 表4公用工程能耗 [0047]
_装置名称_m._能耗
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 560.354
轻组分精制塔辅助再沸器 MJ/h 0
中间冷凝器 MJ/h -434.622 _轻组分精制塔冷凝器_MJTh_-132.092
[0048] 为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势,将本发明所述技术和装置(图2) 与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本 发明相同,轻组分蒸出塔理论板数为40块,轻组分精制塔理论板数为40块。轻组分蒸出塔 和轻组分精制塔的操作压力均为常压。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品 纯度控制在99. 5% (wt%)以上;轻组分精制塔塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯 度控制在99.5% (wt%)以上;塔底产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% )以上。
[0049] 用于与实施例一情形2对比的对比例(如图1所示)的公用工程能耗如表5所示。
[0050] 表5公用工程能耗
[0051]装置名称__mm_
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 480.483 轻组分精制塔再沸器 MJ/h 369.502 轻组分蒸出塔冷凝器 MJ/h -465.339 轻组分精制塔冷凝器_MMi_-365.585_
[0052] 将本发明实施例一情形2的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比,对比结果如 表6所示。
[0053] 表6公用工程能耗结果对比
_JSJ_能耗节省百分率(%)
轻组分精制塔热负荷 100.0
[0054] 轻组分精制塔冷凝负荷 63.9
系统总热负荷 34.1 系统总冷凝负荷_31_8_
[0055] 由表6的公用工程能耗结果对比数据,可以看出,实施例一情形1条件下的轻组分 精制塔热负荷节省了 100.0%,轻组分精制塔冷凝负荷节省了 63.9%。从整个系统的能耗 对比来看,系统总热负荷节省了 34. 1 %,系统总冷凝负荷节省了 31. 8%。因此,采用本发明 精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法,可大幅度减小过程的公用工程消耗,实现 节能增效的目的。
[0056] 实施例二(PCM物系分离)
[0057] 情形1 :PCM物系分离,采用本发明所述流程,如图2所示。进料量1000kg/h,进料 组成:正戊烷,33. 3% ),环戊烷,33. 3% (wt%),2~甲基戊烷,33. 4% ),进料 热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为60块,轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的 理论板数各为30块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1. 5atm,轻组 分精制塔提馏塔段的操作压力为latm。轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段间的内部总热 交换量为203kW。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% )以上;轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯度控制在 99.5% (wt%)以上;轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度 控制在99. 5% (wt%)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段内 部交换的热负荷不能使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器的热负荷降为0,待系统操 作运行平稳后仍需要运行辅助再沸器。该过程(图2)主要公用工程能量消耗如表7所示。
[0058] 表7公用工程能耗
[0059]_装置名称_m._能耗
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 1296.806 轻组分精制塔辅助再沸器 MJ/h 288.366 中间冷凝器 MJ/h -1477.210 _轻组分精制塔冷凝器_MMi_-139.404
[0060] 为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势,将本发明所述技术和装置(图2) 与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与 本发明相同,轻组分蒸出塔理论板数为60块,轻组分精制塔理论板数为60块。轻组分蒸出 塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.5atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采 出产品纯度控制在99. 5% (wt 以上;轻组分精制塔塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出 产品纯度控制在99. 5% (wt% )以上;塔底产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度控制在 99. 5% (wt% )以上。
[0061] 用于与实施例二情形1对比的对比例的公用工程能耗如表8所示。
[0062] 表8公用工程能耗
[0063]
装置名称_m._^m_
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 1128.974 轻组分精制塔再沸器 MJ/h 1532.719 轻组分蒸出塔冷凝器 MJ/h -1148.889 轻组分精制塔冷凝器_MMi_-1533.103
[0064] 将本发明实施例二情形1的能耗结果与对比例(如图1所示)的能耗结果进行对 比,对比结果如表9所示。
[0065] 表9公用工程能耗结果对比
_JSJ_能耗节省百分率(%)
轻组分精制塔热负荷 81.2
[0066] 轻组分精制塔冷凝负荷 90.9
系统总热负荷 40.4 系统总冷凝负荷_397_
[0067] 由表9的公用工程能耗结果对比数据,可以看出,实施例二情形1条件下的轻组分 精制塔热负荷节省了 81. 2%,轻组分精制塔冷凝负荷节省了 90. 9%。从整个系统的能耗对 比来看,系统总热负荷节省了 40. 4%,系统总冷凝负荷节省了 39. 7%0因此,采用本发明精 馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法,可大幅度减小过程的公用工程消耗,实现节 能增效的目的。
[0068] 情形2 =PCM物系分离,采用本发明所述流程,如图2所示。进料量1000kg/h,进料 组成:正戊烷,33. 3% ),环戊烷,33. 3% (wt%),2~甲基戊烷,33. 4% ),进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为60块,轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的 理论板数各为30块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1. 5atm,轻组 分精制塔提馏塔段的操作压力为latm。轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段间的内部总热交 换量为304. 5kW。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% )以上;轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯度控制在 99.5% (wt%)以上;轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h,采出产品纯度 控制在99. 5% (wt%)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段内 部交换的热负荷恰好可使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器的热负荷降为0,待系统 操作运行平稳后,可关闭辅助再沸器。该过程(图2)主要公用工程能量消耗如表10所示。
[0069] 表10公用工程能耗
Figure CN101966397AD00111
中间冷凝器 MJ/h -1170.390 _轻组分精制塔冷凝器_MMi_-127.756
[0071] 为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势,将本发明所述技术和装置(图2) 与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本 发明相同,轻组分蒸出塔理论板数为60块,轻组分精制塔理论板数为60块。轻组分蒸出塔 和轻组分精制塔的操作压力均为常压。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h,采出产品 纯度控制在99. 5% (wt%)以上;轻组分精制塔塔顶产品采出量为334. 7kg/h,采出产品纯 度控制在99.5% (wt%)以上;塔底产品采出量为330. 3kg/h,采出产品纯度控制在99. 5% (wt% )以上。
[0072] 用于与实施例二情形2对比的对比例(如图1所示)的公用工程能耗如表11所
Figure CN101966397AD00112
装置名称_m._mm_
轻组分蒸出塔再沸器 MJ/h 1128.974 轻组分精制塔再沸器 MJ/h 1532.719 轻组分蒸出塔冷凝器 MJ/h -1148.889 轻组分精制塔冷凝器_MMi_-1533.103
[0075] 将本发明实施例二情形2的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比,对比结果如 表12所示。
[0076] 表12公用工程能耗结果对比项目 能耗节省百分率(%)
轻组分精制塔热负荷 100.0[0077] 轻组分精制塔冷凝负荷 91.7 系统总热负荷 52.4 系统总冷凝负荷 51.6
[0078] 由表12的公用工程能耗结果对比数据,可以看出,实施例二情形2条件下的轻组 分精制塔热负荷节省了 100.0%,轻组分精制塔冷凝负荷节省了 91.7%。从整个系统的能 耗对比来看,系统总热负荷节省了 52. 4%,系统总冷凝负荷节省了 51. 6%。因此,采用本发 明精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法,可大幅度减小过程的公用工程消耗,实 现节能增效的目的。
[0079] 本发明提出的一种精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置及方法,已通过较佳的 实施例子进行了描述,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 述的装置和操作方法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的技术人员是显而易见的,它们都会被视为包含在本发 明精神、范围和内容中。

Claims (5)

  1. 一种精馏塔序列内部能量集成节能精馏装置,该装置包括轻组分蒸出塔、蒸汽流量分配器、蒸汽混合器、中间冷凝器、液体流量分配器、轻组分精制塔精馏塔段、轻组分精制塔提馏塔段、减压阀和闪蒸罐;其特征是:轻组分蒸出塔(2)塔顶设置有蒸汽流量分配器(7);轻组分精制塔提馏塔段(29)与轻组分蒸出塔(2)之间设有蒸汽混合器(9)、中间冷凝器(10)和液体流量分配器(11);轻组分精制塔精馏塔段(16)与轻组分精制塔提馏塔段(29)间设有减压阀(23)和闪蒸罐(24)。
  2. 2.如权利要求1所述的装置,其特征是轻组分蒸出塔塔顶蒸汽出口管(6)连接到蒸汽 流量分配器(7)进口端;蒸汽流量分配器(7)出口端一个连接到轻组分精制塔精馏塔段的 塔底蒸汽进口管(15),另一个连接到流量调节阀(8)进口 ;蒸汽混合器(9)进口端一个连 接到流量调节阀(8)出口,一个连接到闪蒸罐的蒸汽出口管(25),另一个连接到轻组分精 制塔提馏塔段的塔顶蒸汽出口管(33);蒸汽混合器(9)出口端连接到中间冷凝器(10)进 口 ;中间冷凝器(10)出口连接到液体流量分配器(11)进口 ;液体流量分配器(11)出口端 一个连接到轻组分精制塔提馏塔段的塔顶液体进口管线(28),另一个连接到加压泵(13) 进口 ;加压泵(13)出口连接到轻组分蒸出塔的塔顶液体回流管(14);轻组分精制塔精馏塔 段的塔底液体出口管(22)连接到减压阀(23)进口,减压阀(23)出口连接到闪蒸罐(24) 进口 ;闪蒸罐的蒸汽出口管(25)连接到蒸汽混合器(9)的一个进口,液体出口管(26)连接 到轻组分精制塔提馏塔段的塔顶液体进口管线(28)。
  3. 3.精馏塔序列内部能量集成节能精馏方法,其特征在于:a)将轻组分精制塔拆分为轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段 (29),轻组分蒸出塔(2)和轻组分精制塔精馏塔段(16)操作压力相同,轻组分精制塔精馏 塔段(16)的操作压力高于轻组分精制塔提馏塔段(29)的操作压力,轻组分精制塔精馏塔 段(16)与轻组分精制塔提馏塔段(29)之间存在内部热集成;轻组分精制塔提馏塔段(29) 的操作压力是减压、常压或加压;b)轻组分蒸出塔(2)塔顶饱和蒸汽经蒸汽流量分配器(7)分配后一部分进入轻组分精 制塔精馏塔段(16)的塔底蒸汽进口管,另一部经流量调节阀⑶后进入蒸汽混合器(9);c)中间冷凝器(10)的出口冷凝液经液体流量分配器(11)分配后,一部分返回轻组分 精制塔提馏塔段(29)的顶部,另一部分经加压泵(13)加压后作为回流液进入轻组分蒸出 塔(2)的顶部;d)闪蒸罐(24)的操作压力与轻组分精制塔提馏塔段(29)的操作压力相同;e)轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)用于辅助保障整个系统的平稳运行。
  4. 4.如权利要求3所述的方法,其特征是:在操作过程中,当轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)内部交 换的热负荷不能使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)的热负荷降为0时,待系统 操作运行平稳后仍需要运行辅助再沸器(31)。
  5. 5.如权利要求3所述的方法,其特征是:当轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(29)内部交换的热负荷恰好 可使轻组分精制塔提馏塔段塔底辅助再沸器(31)的热负荷降为0时,待系统操作运行平稳 后,可关闭辅助再沸器(31)。
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