CN107970636A - 一种精馏装置用高效再沸器及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精馏装置用高效再沸器，所述再沸器设置于精馏塔的塔底且再沸器连通精馏塔，所述再沸器采用螺旋缠绕管式热交换器。本发明还公开了一种精馏装置用高效再沸器的再沸工艺。本发明结构紧凑、占用空间小；换热效率高，对热能利用率高，运行成本省；抗生产波动能力大大提高，利于精馏塔开工及正常运行时的稳定操作，不受操作工艺及加工条件的限制。有效提高了生产效率，管程介质可以完全排空；单位面积的传热效率得到了极大的提高，达到稳态下换热，提高了再沸器对热能的利用率，相比传统立式直管热虹吸式热交换器可节能5%‑10%，同时，抗生产波动能力大大提高，利于精馏塔开工及正常运行时的稳定操作。

Description

一种精馏装置用高效再沸器及其工艺

技术领域

本发明涉及一种精馏装置用高效再沸器及其工艺，具体的说，涉及一种立式壳程高效再沸器及与之相连的精馏塔和冷凝器, 精馏塔可以是板式精馏塔、填料精馏塔、超重力精馏塔等。

背景技术

精馏塔是气液传热、传质过程的常用设备。再沸器安装在精馏塔的底部，为精馏塔精馏段、提馏段及塔板气液两相传质提供所需的能量。传统的立式直管热虹吸式再沸器，采用管内沸腾的形式，受到操作工艺及加工的限制，设计的单台换热量受限，通常须采用多台并联的方式满足工艺，增加了操作的不稳定性及成本；卧式直管热虹吸式再沸器，采用壳程再沸，体积大、占用空间大；能耗高，生产效率低；管程介质不能完全排空；单位面积的传热效率低，再沸器对热能的利用率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种精馏装置用高效再沸器及其工艺，其结构紧凑、占用空间小；换热效率高，对热能利用率高，运行成本省；抗生产波动能力大大提高，利于精馏塔开工及正常运行时的稳定操作，不受操作工艺及加工条件的限制。有效提高了生产效率，管程介质可以完全排空。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种精馏装置用高效再沸器，所述再沸器设置于精馏塔的塔底且再沸器连通精馏塔，所述再沸器采用螺旋缠绕管式热交换器。

一种优化方案，所述螺旋缠绕管式热交换器立式安装于精馏塔的塔底。

进一步地，所述螺旋缠绕管式热交换器包括管束，所述管束结构为反向螺旋缠绕结构。

进一步地，所述螺旋缠绕管式热交换器的管长是螺旋缠绕管式热交换器自身筒体长度的3-4倍。

进一步地，所述精馏塔的顶部连通冷凝器的入口，冷凝器的出口通过回流管线连通精馏塔的塔釜上部，所述冷凝器的出口还连通塔顶产品出口管线。

进一步地，所述螺旋缠绕管式热交换器包括壳程入口和壳程出口，壳程入口和壳程出口位于螺旋缠绕管式热交换器的同侧设置；所述壳程入口位于螺旋缠绕管式热交换器的下部，所述壳程入口通过循环管线连通精馏塔的塔釜底部出口，壳程出口位于螺旋缠绕管式热交换器的上部，所述壳程出口通过返塔管线连通精馏塔的塔釜下部入口。

进一步地，所述精馏塔的塔釜底部出口连通塔底产品出口管线。

进一步地，所述螺旋缠绕管式热交换器的顶部连通有热源介质入口管线，所述螺旋缠绕管式热交换器的底部连通有热源介质出口管线。

进一步地，所述螺旋缠绕管式热交换器的底部设置有排净口，所述螺旋缠绕管式热交换器的顶部设置有排空口。

本发明还提供一种精馏装置用高效再沸器的再沸工艺，包括以下步骤：

（1）、原料经原料进料管线送入精馏塔的进料塔板，在进料塔板上与自精馏塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中；

（2）、连续的从精馏塔的塔釜或再沸器中取出部分液体作为塔底产品；

（3）、再沸器中部分液体汽化，产生上升蒸汽并依次通过各层塔板，所述最后进入冷凝器被全部冷凝，一部分冷凝液返回精馏塔的塔顶作为回流液，其余作为塔顶产品。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明公开了一种高效的缠绕管式热交换器作为精馏塔塔底再沸器，通过优化设计内部结构及迭代计算不同的相对安装位置对应的循环推动力与阻力之间的关系，即根据精馏塔设计循环管线、塔内操作液位及返塔管线的高度，确定热交换器可以安装的空间，在此空间范围内，反复调整热交换器内部结构参数，迭代计算循环推动力与总压力损失，最终给定热交换器的结构及安装相对高度。这种高效缠绕管式热交换器解决了传统直管式热虹吸再沸器体大,体积约为直管式热虹吸再沸器的1/2，能耗高的问题，可以有效的提高生产效率，降低约5%-10%的能耗；同时，热交换器立式安装，管程介质高进低出，可以实现完全排空；单位面积的传热效率得到了极大的提高，达到稳态下换热，提高了再沸器对热能的利用率，相比传统立式直管热虹吸式热交换器可节能5%-10%，同时，抗生产波动能力大大提高，利于精馏塔开工及正常运行时的稳定操作。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明再沸器的结构示意图；

图2是本发明螺旋缠绕管式热交换器的结构示意图；

图3是管束的局部视图；

图中，

1-精馏塔，2-冷凝器，3-再沸器，31-壳程入口，32-管束，33-壳程出口，34-排净口，35-排空口。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种精馏装置用高效再沸器

如图1-3所示，本发明提供一种精馏装置用高效再沸器，包括再沸器3，所述再沸器3设置于精馏塔1的塔底且再沸器3连通精馏塔1，精馏塔1的顶部连通冷凝器2，所述再沸器3采用螺旋缠绕管式热交换器。

螺旋缠绕管式热交换器立式安装于精馏塔1的塔底。

所述螺旋缠绕管式热交换器的管长是螺旋缠绕管式热交换器自身筒体长度的3-4倍。

所述螺旋缠绕管式热交换器包括壳程入口31、管束32和壳程出口33，壳程入口31和壳程出口33位于螺旋缠绕管式热交换器的同侧设置；所述壳程入口31位于螺旋缠绕管式热交换器的下部，所述壳程入口31通过循环管线连通精馏塔1的塔釜底部出口，壳程出口33位于螺旋缠绕管式热交换器的上部，所述壳程出口33通过返塔管线连通精馏塔1的塔釜下部入口，所述管束32位于螺旋缠绕管式热交换器的中间部，所述管束32包括奇数层和偶数层，所述螺旋缠绕管式热交换器的管束32结构为反向螺旋缠绕结构，即奇数层和偶数层缠绕方向相反。

所述螺旋缠绕管式热交换器的底部设置有排净口34，所述螺旋缠绕管式热交换器的顶部设置有排空口35。

所述螺旋缠绕管式热交换器的顶部还连通有热源介质入口管线，所述螺旋缠绕管式热交换器的底部还连通有热源介质出口管线。

所述精馏塔1的塔釜底部出口还连通塔底产品出口管线，所述精馏塔1的塔釜中部连通有原料进料管线，所述精馏塔1的顶部连通冷凝器2的入口，冷凝器2的出口通过回流管线连通精馏塔1的塔釜上部，所述冷凝器2的出口还连通塔顶产品出口管线。

实施例2一种精馏装置用高效再沸器的再沸工艺

本发明提供一种精馏装置用高效再沸器的再沸工艺，采用如上所述的再沸器，并按以下步骤进行：

（1）原料经原料进料管线送入精馏塔1的进料塔板，在进料塔板上与自精馏塔1上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器3中；

（2）连续的从精馏塔1的塔釜或再沸器3中取出部分液体作为塔底产品；

（3）再沸器3中部分液体汽化，产生上升蒸汽并依次通过各层塔板，所述最后进入冷凝器2被全部冷凝，一部分冷凝液返回精馏塔1的塔顶作为回流液，其余作为塔顶产品。

本工艺单元中，采用螺旋缠绕管式热交换器作为精馏塔1塔底的再沸器3，为精馏塔1提供热动力。精馏塔1的塔底物料经由循环管线14流入螺旋缠绕管式热交换器的壳程，热源自上而下流过管程,其中热源包括公用工程蒸汽、导热油或者其他工艺热介质，壳程物料受热产生气泡，由于精馏塔1内静液柱及两相密度差的因素，壳程内介质沸腾过程中流经反向缠绕的管束，最终被热虹吸入精馏塔1内。

螺旋缠绕管式热交换器立式安装于精馏塔1的塔底，实现了螺旋缠绕管式热交换器立式壳程再沸，同时能最大限度的节省空间。传统壳程热虹吸式再沸器都采用卧式安装的形式，占用空间大。

进入精馏塔1内的气液两相在精馏塔1内实现分离，气相上升通过各层塔板，液体下降流入塔釜，实现再循环。如此以来，塔釜液不断被浓缩，达到工艺指标后便可采出作为塔底产品，而上升的气相不断提纯，合格后作为塔顶产品采出，从而完成精馏的工艺。本工艺单元中采用螺旋缠绕管式热交换器作为塔底再沸器，立式安装，再沸介质低进高出，不断被虹吸入塔底，完成精馏工艺。由于再沸循环不存在外在的推动力，完全靠塔内的静液柱及气液两相的密度差进行热虹吸循环，所以准确计算热虹吸的推动力与阻力损失之间的关系非常重要。计算方法按照立式管内热虹吸式再沸器的计算方法。

螺旋缠绕管式热交换器作为塔底再沸器3，由于其独特的反向螺旋缠绕结构（奇数层和偶数层缠绕方向相反），螺旋缠绕管式热交换器的管长是螺旋缠绕管式热交换器自身筒体长度的3-4倍，热源在管内（壳程螺旋流动）运行时间长，使热量得到充分交换，热量得到更充分的利用，对蒸汽而言，冷凝水出口温度低，蒸汽显热得以充分利用，同样热负荷蒸汽消耗少；壳程再沸介质形成的强烈湍流效果提高了壳程侧的传热系数，使得整个热交换器的传热热阻大大降低，从而单位面积的传热效率得到了极大的提高，达到稳态下换热，提高了再沸器对热能的利用率，相比传统立式直管热虹吸式热交换器可节能5%-10%，同时，抗生产波动能力大大提高，利于精馏塔开工时的稳定。

本发明设计一种高效的缠绕管式热交换器作为精馏塔塔底再沸器，通过优化设计内部结构及迭代计算不同的相对安装位置对应的循环推动力与阻力之间的关系，即根据精馏塔设计循环管线、塔内操作液位及返塔管线的高度，确定热交换器可以安装的空间，在此空间范围内，反复调整热交换器内部结构参数，迭代计算循环推动力与总压力损失，最终给定热交换器的结构及安装相对高度。这种高效缠绕管式热交换器解决了传统直管式热虹吸再沸器体积大，体积约为直管式热虹吸再沸器的1/2，能耗高的问题，可以有效的提高生产效率，降低约5%-10%的能耗；同时，热交换器立式安装，管程介质高进低出，可以实现完全排空。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述再沸器（3）设置于精馏塔（1）的塔底且再沸器（3）连通精馏塔（1），所述再沸器（3）采用螺旋缠绕管式热交换器。

2.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述螺旋缠绕管式热交换器立式安装于精馏塔（1）的塔底。

3.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述螺旋缠绕管式热交换器包括管束（32），所述管束（32）结构为反向螺旋缠绕结构。

4.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述螺旋缠绕管式热交换器的管长是螺旋缠绕管式热交换器自身筒体长度的3-4倍。

5.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述精馏塔（1）的顶部连通冷凝器（2）的入口，冷凝器（2）的出口通过回流管线连通精馏塔（1）的塔釜上部，所述冷凝器（2）的出口还连通塔顶产品出口管线。

6.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述螺旋缠绕管式热交换器包括壳程入口（31）和壳程出口（33），壳程入口（31）和壳程出口（33）位于螺旋缠绕管式热交换器的同侧设置；所述壳程入口（31）位于螺旋缠绕管式热交换器的下部，所述壳程入口（31）通过循环管线连通精馏塔（1）的塔釜底部出口，壳程出口（33）位于螺旋缠绕管式热交换器的上部，所述壳程出口（33）通过返塔管线连通精馏塔（1）的塔釜下部入口。

7.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述精馏塔（1）的塔釜底部出口连通塔底产品出口管线。

8.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述螺旋缠绕管式热交换器的顶部连通有热源介质入口管线，所述螺旋缠绕管式热交换器的底部连通有热源介质出口管线。

9.如权利要求1所述的一种精馏装置用高效再沸器，其特征在于：所述螺旋缠绕管式热交换器的底部设置有排净口（34），所述螺旋缠绕管式热交换器的顶部设置有排空口（35）。

10.一种精馏装置用高效再沸器的再沸工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、原料经原料进料管线送入精馏塔（1）的进料塔板，在进料塔板上与自精馏塔（1）上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器（3）中；

（2）、连续的从精馏塔（1）的塔釜或再沸器（3）中取出部分液体作为塔底产品；

（3）、再沸器（3）中部分液体汽化，产生上升蒸汽并依次通过各层塔板，所述最后进入冷凝器（2）被全部冷凝，一部分冷凝液返回精馏塔（1）的塔顶作为回流液，其余作为塔顶产品。