CN106237642A - 一种工业过程节省能耗的技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业过程节省能耗的技术。在化工传质分离过程中的精馏能耗主要用于提供塔顶冷凝器所需的低温冷却剂以及塔釜再沸器所需的高温加热蒸汽；而蒸发器作为常用干燥设备的一种，亦需要不断的使用高温蒸汽带来热量，促使物料中的水分蒸发，能量消耗巨大。秉着节省能耗的宗旨，本发明提出了一种新的能量循环利用技术，即通过机械式蒸汽压缩机的技术原理，实现外加换热介质的循环使用，创新性的将机械蒸汽再压缩机与加热器-压缩机串联使用，并以精馏塔和蒸发器为例详细说明了该技术的原理和特点。本发明可实现能量的循环利用，最大限度的利用设备自身的能量，节省外部消耗的能量，从而达到节能的目的。

Description

一种工业过程节省能耗的技术
技术领域
本发明属于工业生产中的节能领域。
背景技术
在化学工业、石油化工、轻工工业等工业部门中，传质与分离过程是其生产流程的重要组成部分。在工业生产实践过程中，精馏塔、蒸发器是常用机械设备，其均需要大量热能驱动，以提供设备工作所需要的外来蒸汽。
精馏塔作为化工生产领域中最常用的设备，一般由精馏塔塔体、塔顶冷凝器、塔釜再沸器组成。精馏过程是能耗高、余热量大的化工单元操作。据统计，化工过程中40％-70％的能耗用于传质分离，而精馏能耗又占其中的60-80％，其能耗主要用于提供塔顶冷凝器所需的低温冷却剂以及塔釜再沸器所需的高温加热蒸汽。精馏操作通常是连续操作，需要外界换热介质源源不断的输入对物料进行换热以满足工艺要求，因此对能源的消耗极大。蒸发器经常应用于物料的脱水干燥，利用外来高温蒸汽的热量使物料中的水分蒸发。蒸发器作为干燥的常用设备，同样需要不断的使用高温蒸汽带来热量，促使物料中的水分蒸发，能量消耗依然很大。当前，我国工业上多使用多效蒸发装置来确保将物料中水分全部除去，但其设备复杂，经济投资高。
在当今世界能源日益短缺的情况下，我国对工业生产的节能工作十分重视。本发明提出了一种新的能量循环利用技术，即通过机械式蒸汽压缩机的技术原理，实现外加换热介质的循环使用，以精馏塔和蒸发器为例详细说明了该技术的原理和特点。该发明可实现能量的循环利用，最大限度的利用设备自身的能量，节省外部消耗的能量，以达到节能的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对工业生产中常用传质设备高能耗的问题，减少设备对外来能耗的需求量，充分利用自身循环，提高循环介质的热焓值，实现能量的有效利用，降低能耗，减少经济投资与资源浪费。
本发明在原有设备的基础上，加入MVR技术和加热器-压缩机装置，实现对换热介质的加热加压，应用于设备中需热装置的供热。
注：外加加热器-压缩机装置是由加热器和压缩机共同组成，目的是为了把经过MVR的工艺物流升温、加压达到工艺要求，该装置的选择和参数设定由实际工艺确定。
为了实现该目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明在原有设备上，可根据实际工艺需求，将机械蒸汽再压缩机与加热器-压缩机装置串联起来使用，共同对换热介质进行加热加压，提高温度；或单独使用其一，提高换热介质的热焓值，为下一步换热提供热量基础。
为详细阐述本发明的技术特点和方案，以精馏塔和蒸发器为例作如下介绍：
(1)以精馏塔为例，物料在精馏塔内进行传质分离。塔顶蒸汽与换热介质换热后，一部分作为产品采出，一部分返回塔顶，形成回流。塔釜物料一部分作产品采出，一部分在再沸器中与换热介质换热返回塔釜。传统的生产工艺中，需要由外界源源不断地补充换热介质，能耗巨大。而在本发明中，换热介质在塔釜再沸器中换热后以低温液体的状态流出，经循环泵进入塔顶冷凝器，利用换热介质此时的低温状态，在塔顶冷凝器中与塔顶产生的物料蒸汽进行换热，发生相变转化为气相，通过机械蒸汽再压缩机，再通过加热器-压缩机装置，使其达到工艺要求的温度和压力，进入再沸器与塔釜液体换热。如此，该过程可以实现换热介质的循环有效利用，减少对外加换热介质的需求量，即减少塔顶冷凝器和塔釜再沸器对外来能量的需求，减少设备投资费用，大大体现了节能优化的作用。
(2)以蒸发器为例，一般生产中常使用外加高温水蒸汽对设备内物料进行 加热，使物料中水蒸汽蒸发，为保证物料中水分较彻底地蒸发，需不断补充外来高温水蒸汽或使用多效蒸发技术，设备投资费用高，能量消耗大。本发明利用机械蒸汽再压缩机和加热器-压缩机装置，使物料蒸发出来的水蒸汽升温加压，达到工艺要求的温度和压力，经循环泵后与外来加热蒸汽相混合，同时作为该设备的加热蒸汽。如此自身形成一个循环。该发明充分利用了物料自身的水分，对蒸发出的蒸汽的热量加以充分，有效地降低了外加水蒸汽量，减少能量消耗。
本发明与现有的技术相比，具有如下的特点：
将机械蒸汽再压缩机与加热器-压缩机串联使用。根据实际生产工艺要求，通过调节，可同时开启所有设备，共同运作；也可只选择机械蒸汽再压缩机或者加热器-压缩机单独使用。该工艺技术具有灵活性高、调节范围广的特点。
本发明外加设备结构简单，操作费用低，经济投资低，充分利用能量和物料的循环，降低了能耗。
附图说明
图1是精馏塔节省能耗工艺流程图；
图2是蒸发器节省能耗工艺流程图；
图中：1.精馏塔，2.塔顶冷凝器，3.机械蒸汽再压缩机，4.加热器，5.压缩机，6.塔釜再沸器，7.回流罐，8.回流泵，9.储罐，10.循环泵，11.蒸发器，12.机械蒸汽再压缩机，13.蒸汽加热器，14.压缩机，15.循环泵。
具体实施方式
该发明充分利用了生产工艺中的换热介质、蒸汽、水等，结合外部机械蒸汽再压缩机和加热器-压缩机装置，使其能作为加热热源和冷却介质，实现其循环有效利用和节能。
具体实施方案将结合附图，以精馏塔(1)和蒸发器(11)为例对本发明作 进一步详细说明：
(1)以精馏塔为例：本技术所涉及的设备如图1所示，有精馏塔(1)，塔顶冷凝器(2)，机械蒸汽再压缩机(3)，加热器(4)，压缩机(5)，塔釜再沸器(6)，回流罐(7)，回流泵(8)，储罐(9)以及循环泵(10)。物料通过精馏塔(1)内进行传质分离过程，塔顶蒸汽(温度t2)经过塔顶冷凝器(2)与换热介质(温度t3)进行换热，物料冷凝成液体，经过回流罐(7)，一部分作为产品采出，一部分返回塔顶，形成回流。塔釜物料(温度t4)一部分作产品采出，一部分通过再沸器(6)与换热介质(温度t1)进行换热，物料加热为蒸汽，返回塔釜。
换热介质(温度t3)在塔顶冷凝器中转化成气态(温度t3)，先通过外部机械蒸汽再压缩机(3)升温，形成高温蒸汽(压力p1.温度t4)，再通过加热器(4)-压缩机(5)，形成温度高于塔釜物料温度(温度t4)的满足工艺要求的蒸汽(压力p2.温度t1)。该蒸汽(压力p2.温度t1)与外加换热介质混合，共同与塔釜物料(温度t4)进行换热，温度降到t3，然后经储罐(9)、循环泵(10)返回塔顶。如此，换热介质能够在此过程中形成一个循环，尽可能的有效利用换热能量，减少外加能量，降低能量损失。达到节能优化的目的。
换热介质可用水、金属锂、钠单质。
(2)以蒸发器(11)为例：如图2所示，本技术所涉及的设备有蒸发器(11)、机械蒸汽再压缩机(12)、蒸汽加热器(13)、压缩机(14)和泵(15)。
物料在蒸发器(11)内加热蒸发，蒸发出来的水蒸汽(温度t1)通过机械蒸汽再压缩机(12)形成高温蒸汽(压力p1.温度t2)，再通过蒸汽加热器(13)及压缩机(14)，形成满足工艺要求的蒸汽(压力p2.温度t3)，将蒸汽作为蒸发器的加热蒸汽，经循环泵(15)后与外来加热蒸汽(压力p2.温度t3)相混合继续为蒸发器(11)提供热量，如此自身形成一个换热循环。冷凝水从排出口排出。该发明可以大大减少加热蒸汽消耗量，并对蒸发出来的热量加以利用循环，有效的降低了外加热源量，减少能量损耗，实现了节能优化的目的。

Claims (5)

1.一种工业过程节省能耗的技术，其特征在于，针对工业传质设备需要热量传递的设备，常见的如精馏塔和蒸发器，对其工艺流程进行节能改进。其中：
所述精馏塔的工艺流程的节能改进，用于精馏塔的工艺流程，通过改变工艺路径和条件使换热介质循环使用，减少外加换热介质量；
所述蒸发器的工艺流程的节能改进，用于蒸发器的工艺流程，通过改变工艺路径和条件使蒸发出的汽态物质，例如水，作为换热介质循环使用，减少外加换热介质量；
以上针对精馏塔和蒸发器为例的改进方案使用了相同的技术原理。
2.根据权利要求1所述的一种工业过程节省能耗的技术，其特征是，所述精馏塔的工艺流程的节能改进具体包括以下三种方案：
(1)将机械式蒸汽再加压技术与加热器-压缩机装置串联使用，共同为换热介质加热升温，使其达到工艺要求的温度和压力；
(2)利用机械式蒸汽再加压技术，用于对换热介质的一次加热加压；
(3)利用加热器-压缩机装置，用于对换热介质的二次加热加压，使换热介质达到工艺要求的温度和压力。
3.根据权利要求1所述的一种工业过程节省能耗的技术，其特征是，所述蒸发器的工艺流程的节能改进具体包括：
(1)将机械式蒸汽再加压技术与加热器-压缩机装置串联使用，共同为换热介质加热升温，使其达到工艺要求的温度和压力；
(2)利用机械式蒸汽再加压技术，用于对换热介质的一次加热加压；
(3)利用加热器-压缩机装置，用于对换热介质的二次加热加压，使换热介质达到工艺要求的温度和压力。
4.一种如权利要求1所述的工业过程节省能耗的技术的精馏塔工艺流程工作方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
步骤1：换热介质通过塔顶冷凝器换热，进入机械蒸汽再压缩机装置；
步骤2：换热介质通过机械蒸汽再压缩机，完成一次加热加压，进入加热器-压缩机装置；
步骤3：换热介质通过加热器-压缩机装置完成二次加热加压，达到工艺要求的温度和压力，进入塔釜再沸器；
步骤4：换热介质在塔釜再沸器中与塔釜物料换热，经泵返回塔顶，形成循环，多出部分物料经过排出系统排出。
5.一种如权利要求1所述的所述的工业过程节省能耗的技术的蒸发器工艺流程工作方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
步骤1：蒸发出的汽态物质作为换热介质脱离物料，离开蒸发器，进入机械蒸汽再压缩机装置；
步骤2：换热介质通过机械蒸汽再压缩机，完成一次加热加压，进入加热器-压缩机装置；
步骤3：换热介质通过加热器-压缩机装置完成二次加热加压，达到工艺要求的温度和压力，与外加换热介质混合，返回蒸发器继续换热，自身形成循环，多出部分物料经过排出系统排出。
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