CN105407995B - 通过热耦合来降低能量消耗的方法 - Google Patents

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Abstract

要求保护的本发明涉及一种通过使用热耦合来降低蒸馏工艺中的能量消耗的方法。要求保护的本发明的实施例涉及将侧向重沸器和部分冷凝器加入到第一塔的初步分馏部中,这相应地帮助在第一塔与第二塔之间均匀地分配蒸汽与液体的通行。

Description

通过热耦合来降低能量消耗的方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2013年2月11日提交的美国临时专利申请程序号No.61/763,326的权益,该临时专利申请的全部内容以参考的方式并入本文中。
技术领域
要求保护的本发明涉及一种利用热耦合来降低蒸馏过程中的能量消耗的方法。要求保护的本发明的实施例涉及将侧向重沸器和部分冷凝器加入第一塔的初步分馏部中,这相应地帮助在第一塔与第二塔之间均匀地分配蒸汽与液体的通行(traffic)。
背景技术
蒸馏是化学、石油化学、精炼和相关加工工业中所使用的最常见分离工艺。由于分别涉及通过重沸器和冷凝器的有关的加热和冷却步骤,其消耗大量的能量。加工工业的主要成本费用是来自于运行成本;该运行成本包括原材料成本、能耗成本和劳动力成本。从经济利益及社会的观点来看,将期望降低能耗成本。
存在可用的复杂蒸馏构造,其提供能耗和资金支出的大幅减少。这些选项包括但不限于:分隔壁精馏塔和热耦合蒸馏塔。
尽管热耦合蒸馏塔需要少20-30%的能量,但它们具有严重的缺点,这使得它们不能用于工业安装。例如,热耦合装置是通过在蒸馏程序的不同塔之间设置双向蒸汽/液体流动而实现。热耦合的一个缺点是在蒸馏塔中蒸汽与液体的通行不均匀。如图1中所示,蒸馏塔的顶部和底部具有高蒸汽液体通行,而在蒸馏塔的初步分馏部和主要部分中的通行则较低。高通行限制了塔容量,并且在许多情况下现有的蒸馏塔外壳不能使用。
因此,需要开发并实现一种热耦合系统,该热耦合系统具有优越的节能性能同时在蒸馏塔中具有均匀的蒸汽液体通行。
发明内容
本发明的实施例涉及一种包括第一蒸馏塔和第二蒸馏塔的蒸馏系统,其中所述系统是用于通过热耦合来分离苯、甲苯和二甲苯。在本发明的实施例中,第一蒸馏塔的初步分馏部包括部分冷凝器和侧向重沸器。
在本发明的实施例中,要求保护的本发明的热耦合方案的益处用于苯-甲苯蒸馏程序。
附图说明
图1涉及现有技术的用于蒸馏的工艺和系统;以及
图2示出了根据本发明实施例的热处理。
具体实施方式
本发明的实施例涉及一种包括第一蒸馏塔和第二蒸馏塔的蒸馏系统,其中所述系统用于通过热耦合来分离苯、甲苯和二甲苯。在本发明的实施例中,第一蒸馏塔的初步分馏部包括部分冷凝器。
在本发明的某些实施例中,部分冷凝器具有高冷凝温度并且可以产生低压(LLP)蒸汽。在本发明的实施例中,部分冷凝器提供在初步分馏部塔顶馏出物中的蒸汽产生能力。该塔顶馏出物蒸汽是用作第二蒸馏塔顶部的进料。
在本发明的某些实施例中,侧向重沸器连接到第一蒸馏塔的初步分馏部。在本发明的某些实施例中,第一蒸馏塔的初步分馏部具有蒸汽侧馏出物。该蒸汽侧馏出物用作流到第二蒸馏塔主要部分的进料。
在本发明的实施例中,第二蒸馏塔的主要部分包括重沸器。在某些实施例中,该重沸器是废热回收重沸器。第二蒸馏塔主要部分的重沸器利用低温热量运行。重沸器降低总蒸汽消耗,并且可以利用从蒸汽冷凝液中回收的闪蒸蒸汽而运行。
在本发明的某些实施例中,第一蒸馏塔的初步分馏部的蒸汽侧馏出物也流入第二蒸馏塔主要部分的重沸器中。因此,重沸器通过吸收来自第一蒸馏塔的蒸汽进料流中的任何波动,而使第二蒸馏塔的操作稳定化。
在本发明的实施例中,将侧向重沸器和部分冷凝器的使用加入到初步分馏部中有助于在两个蒸馏塔中均匀地分配蒸汽与液体的通行。此外,侧向重沸器和部分冷凝器的加入提高生产能力并且降低能量消耗。
在本发明的实施例中,要求保护的本发明的热耦合方案的益处用于苯-甲苯蒸馏程序。
如图2中所示,对芳香烃进料进行流动控制,并且将芳香烃进料传送至在某些实施例中被指定为甲苯塔的第一塔。第一塔的塔顶馏出物蒸汽在部分冷凝器中被部分冷凝。将冷凝的液体收集在第一塔塔顶馏出物接收器中。将来自第一塔塔顶馏出物接收器的塔顶馏出物冷凝的液体以回流的形式传送回到第一塔。将来自塔顶馏出物接收器的未冷凝蒸汽流传送至在某些实施例中被指定为苯塔的第二塔。因此,第一塔的塔顶馏出物压力在第二塔压力上浮动。
在本发明的某些实施例中,第一塔包括底部重沸器。在某些实施例中,该重沸器是使用蒸汽作为加热介质的蒸汽重沸器。通过对级联到第一塔的底部塔板温度的蒸汽/冷凝液流加以控制,而对第一塔的底部重沸器的热量输入进行调节。由此,对第一塔的底部温度进行控制。
在本发明某些实施例中,第一塔的侧向重沸器是使用蒸汽加热介质的蒸汽重沸器。通过控制冷凝液流来调节对第一塔侧向重沸器的热量输入。
在本发明的实施例中,利用以下3个流之间的相互作用而在塔中产生热耦合效应:
a.将来自第一塔初步分馏部的蒸汽侧馏出物传送至第二塔底部。对该流进行流动控制。
b.将来自第二塔的底部液体传送回到第一塔的初步分馏部。对该流进行流动控制,该流动控制级联到第二塔底部的液位控制。
c.将来自第一塔塔顶馏出物接收器的塔顶馏出物蒸汽传送至第二塔的顶部。
在本发明的实施例中,为第二塔提供两个加料流。第一加料流是来自第一塔的塔顶馏出物接收器的蒸汽流。到第二塔的第二加料流是来自第一蒸馏塔的初步分馏部的蒸汽流。通过控制第二塔塔顶馏出物接收器的压力,维持第二塔压力。将来自第二塔塔顶馏出物接收器的液体以回流的形式传送回到第二塔的顶部。对该流进行流动控制,该流动控制级联到第二塔塔顶馏出物接收器的液位控制。
在本发明的某些实施例中,将高纯度的苯产品以在第二塔顶部附近的液体侧馏出物的形式而排出。通过对级联到位于第二塔的顶部中的两个塔板之间的温差控制器的苯产品的流加以控制,而保持苯产品的纯度。
在本发明的某些实施例中,以在塔底部附近的第二塔的液体侧馏出物的形式,将高纯度的甲苯产品抽出。通过对级联到用于维持在第二塔底部塔板附近的塔板温度的温度控制器的甲苯产品的流加以控制,而维持甲苯产品的纯度。
在本发明的某些实施例中,通过到重沸器的加热介质的流加以控制,而控制第二塔重沸器的负荷。
本发明的总体方面涉及利用热耦合工艺来提高蒸馏过程的能量效率的方法。本领域技术人员,基于从本公开中所获得的知识,将认识到在不背离本发明范围的前提下可以在本文中所公开的方法中进行各种变化。用于解释理论的或所观察的现象或结果的机制应当被看作是只是说明性的,而并非以任何方式限制所附权利要求的范围。

Claims (4)

1.一种蒸馏系统,所述蒸馏系统包括第一蒸馏塔和第二蒸馏塔,其中,所述系统用于通过热耦合来分离苯、甲苯和二甲苯,其中所述热耦合包括:
部分冷凝器,其提供在初步分馏部塔顶馏出物中的蒸汽产生能力,所述塔顶馏出物蒸汽用作第二蒸馏塔顶部的进料,
第一塔的侧向重沸器,其连接到第一蒸馏塔的初步分馏部,使用蒸汽加热介质将热量输入到第一塔的侧向重沸器,所述热量输入通过控制冷凝液流来调节,和
蒸汽侧馏出物进料,其与第一蒸馏塔的初步分馏部以及第二蒸馏塔的底部和重沸器流体连通。
2.如权利要求1所述的蒸馏系统,其中,所述部分冷凝器具有高冷凝温度并且可以产生低压蒸汽。
3.如权利要求1所述的蒸馏系统,其中,所述第二蒸馏塔的重沸器利用低温热量而运行。
4.如权利要求3所述的蒸馏系统,其中,所述重沸器通过吸收来自所述第一蒸馏塔的蒸汽进料流的任何波动,而使所述第二蒸馏塔的操作稳定化。
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