CN110102073A - 化工精馏热回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及精馏工艺技术领域，尤其涉及一种化工精馏热回收方法。本发明，包括将原料通过进料口加入至精馏塔中，加热，气态低沸点组分进入蒸发器中，液体高沸点组分进入再沸器中；换热介质喷入蒸发器内，与气态低沸点组分发生热交换，气态低沸点组分液化并由塔顶产品出口排出，换热介质气化，转移至蒸气压缩装置中；加压位于蒸气压缩装置内的换热介质蒸气，得到加压蒸气；将步骤四中得到的加压蒸气输送至再沸器中，再沸器中的液体部分气化进入精馏塔中，剩余液体由塔底产品出口排出，加压蒸气回流至蒸发器内。本发明实现了大量热能的回收再利用，同时无需对塔顶产品进行冷却，节约了冷却水和电能。

Description

化工精馏热回收方法
技术领域
本发明涉及精馏工艺技术领域，尤其涉及一种化工精馏热回收方法。
背景技术
国内化工和石油产品蒸馏和精馏多采用各种压力的水蒸气在精馏塔中加热混合物料，利用各种物料组分沸点温度不同的特性，使低沸点物料气化分离，分离出来的气体物料再经过冷却系统冷却成液态后输送走，冷却系统消耗大量的冷却水和电能，大量的热能被排入大气中，造成能源的极大浪费。现有技术中也有采用直接压缩塔顶物料蒸气后送至塔底再沸器加热塔底物料的应用技术，但是这种物料再压缩技术性能不稳定，存在物料泄露、污染、变质的风险。
例如，中国实用新型专利公开了一种混酚精馏系统[申请号：201521067693.2]，该实用新型包括顺序并前后相连的原料储罐、除杂反应釜、蒸馏釜、蒸馏塔、冷凝器及馏分接收槽，所述冷凝器连接有真空泵，所述蒸馏釜连接有导热油炉，所述冷凝器的出口连接有三通管道，该三通管道的一端为产品管，另一端为回流管，该回流管与所述蒸馏塔连通，该回流管的出口设有喷淋头，所述产品管与所述馏分接收槽的第一接收管、第二接收管和第三接收管相连，所述第一接收管、第二接收管和第三接收管上分别设有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述三通管道的三通连接处设有第四电磁阀，所述蒸馏塔的顶部设有温度传感器，还设有控制器，所述温度传感器及第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀分别与所述控制器电性连接，所述原料储罐和真空泵连接有活性炭吸附器。
该实用新型具有能保证精馏产品具有较高纯度的优势，但仍未解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种化工精馏热回收方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种化工精馏热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将原料通过进料口加入至精馏塔中，加热，使得原料中低沸点组分气化并向精馏塔上段转移，原料中高沸点组分向精馏塔下段转移；
步骤二：气态低沸点组分进入蒸发器中，液体高沸点组分进入再沸器中；
步骤三：换热介质喷入蒸发器内，与气态低沸点组分发生热交换，气态低沸点组分液化并由塔顶产品出口排出，换热介质气化，转移至蒸气压缩装置中；
步骤四：加压位于蒸气压缩装置内的换热介质蒸气，得到加压蒸气；
步骤五：将步骤四中得到的加压蒸气输送至再沸器中，再沸器中的液体部分气化进入精馏塔中，剩余液体由塔底产品出口排出，加压蒸气回流至蒸发器内。
在上述的化工精馏热回收方法中，步骤三中气态低沸点组分液化后，一部分通过回流液泵回流至精馏塔内，剩余部分由塔顶产品出口排出。
在上述的化工精馏热回收方法中，步骤四中的加压蒸气与蒸气网关中的换热介质蒸气混合后，再输送至沸器中。
在上述的化工精馏热回收方法中，所述换热介质为水。
在上述的化工精馏热回收方法中，所述蒸气压缩装置包括若干个相互并联的蒸气压缩机。
在上述的化工精馏热回收方法中，所述蒸气压缩机为螺杆式蒸气压缩机、罗茨式蒸气压缩机、透平式蒸气压缩机或离心式蒸气压缩机。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过蒸发器将塔顶产品中的热量交换至换热介质中，得到低品位的换热介质蒸气，再通过蒸气压缩装置压缩得到高温高压的高品位换热介质蒸气，最终进入再沸器中被再次利用，实现了大量热能的回收再利用，同时无需对塔顶产品进行冷却，节约了冷却水和电能。
2、本发明的蒸发器具有较大的换热面积，换热效率高，换热效果好，换热温差小。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是蒸发器的结构示意图；
图3是蒸发器的部分结构示意图；
图4是换热管的结构示意图；
图中：精馏塔1、蒸发器2、再沸器3、蒸气压缩装置4、进料口5、塔顶产品出口6、塔底产品出口7、第一原料预热器8、储液槽9、第二原料预热器10、回流液泵11、蒸气管网12、进料板13、精馏段14、提馏段15、外壳体21、换热空腔22、换热管管板23、换热管24、换热介质管道25、翅片26、空腔27、管路28、蒸气压缩机41。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种化工精馏热回收方法，具体的说，包括以下步骤：
步骤一：将原料通过进料口5加入至精馏塔1中，加热，使得原料中低沸点组分气化并向精馏塔1上段转移，原料中高沸点组分向精馏塔1下段转移；
步骤二：气态低沸点组分进入蒸发器2中，液体高沸点组分进入再沸器3中；
步骤三：换热介质喷入蒸发器2内，换热介质优选为液体介质，例如可以是水，与气态低沸点组分发生热交换，气态低沸点组分液化，一部分通过回流液泵11回流至精馏塔1内，剩余部分由塔顶产品出口6排出，换热介质气化，转移至蒸气压缩装置4中，蒸气压缩装置4包括若干个相互并联的蒸气压缩机41，其中，蒸气压缩机41为螺杆式蒸气压缩机、罗茨式蒸气压缩机、透平式蒸气压缩机或离心式蒸气压缩机；
步骤四：加压位于蒸气压缩装置4内的换热介质蒸气，得到加压蒸气；
步骤五：将步骤四中得到的加压蒸气与蒸气网关12中的换热介质蒸气混合，再输送至再沸器3中，再沸器3中的液体部分气化进入精馏塔1中，剩余液体由塔底产品出口7排出，加压蒸气回流至蒸发器2内。
实施例2
本实施例提供一种以水作为换热介质对偏三甲苯进行精馏的化工精馏热回收方法，具体的说，包括以下步骤：
步骤一：将偏三甲苯通过进料口5加入至精馏塔1中，加热，保持塔顶温度为128℃，塔底温度为150℃；
步骤二：气态的塔顶物料进入蒸发器2中，液态的塔底物料进入再沸器3中；
步骤三：水喷入蒸发器2内，与气态的塔顶物料发生热交换，气态的塔顶物料液化，一部分通过回流液泵11回流至精馏塔1内，剩余部分由塔顶产品出口6排出，水气化为水蒸气，转移至蒸气压缩装置4中，蒸气压缩装置4包括若干个相互并联的蒸气压缩机41，其中，蒸气压缩机41为螺杆式蒸气压缩机、罗茨式蒸气压缩机、透平式蒸气压缩机或离心式蒸气压缩机；
步骤四：加压位于蒸气压缩装置4内的水蒸气，得到加压水蒸气；
步骤五：将步骤四中得到的加压水蒸气与蒸气网关12中的水蒸气混合，再输送至再沸器3中，再沸器3中的液态塔底物料部分气化进入精馏塔1中，剩余液体由塔底产品出口7排出，加压水蒸气回流至蒸发器2内。
实施例3
本实施例提供一种以水作为换热介质对苯酚进行精馏的化工精馏热回收方法，具体的说，包括以下步骤：
步骤一：将苯酚通过进料口5加入至精馏塔1中，加热，保持塔顶温度为124℃，塔底温度为180℃；
步骤二：气态的塔顶物料进入蒸发器2中，液态的塔底物料进入再沸器3中；
步骤三：水喷入蒸发器2内，与气态的塔顶物料发生热交换，气态的塔顶物料液化，一部分通过回流液泵11回流至精馏塔1内，剩余部分由塔顶产品出口6排出，水气化为水蒸气，转移至蒸气压缩装置4中，蒸气压缩装置4包括若干个相互并联的蒸气压缩机41，其中，蒸气压缩机41为螺杆式蒸气压缩机、罗茨式蒸气压缩机、透平式蒸气压缩机或离心式蒸气压缩机；
步骤四：加压位于蒸气压缩装置4内的水蒸气，得到加压水蒸气；
步骤五：将步骤四中得到的加压水蒸气与蒸气网关12中的水蒸气混合，再输送至再沸器3中，再沸器3中的液态塔底物料部分气化进入精馏塔1中，剩余液体由塔底产品出口7排出，加压水蒸气回流至蒸发器2内。
实施例4
本实施例提供一种用于实现实施例1中化工精馏热回收方法的化工精馏热泵系统，如图1所示，包括精馏塔1和与精馏塔1相连通的进料口5，所述精馏塔1上段连通有蒸发器2，下段连通有再沸器3，所述蒸发器2通过蒸气压缩装置4与再沸器3相连通，所述蒸发器2与塔顶产品出口6相连通，所述再沸器3与塔底产品出口7相连通。
使用时，原料通过进料口5进入精馏塔1中进行精馏，沸点较低的组分气化从精馏塔1的上段进入蒸发器2中，与蒸发器2中的换热介质发生热交换，换热后，换热介质吸热气化，成为低品位的换热介质蒸气，塔顶产品蒸气液化，从塔顶产品出口6排出，低品位的换热介质蒸气再由蒸气压缩装置4压缩得到高温高压的高品位换热介质蒸气，原料中沸点较高的组分以液体状态从精馏塔1的下段进入再沸器3中，高品位换热介质蒸气通入再沸器3中发生热交换，使得再沸器3中的液体部分气化，以保证原料组分之间的分离度，剩余液体从塔底产品出口7排出，故发明通过蒸发器2将塔顶产品中的热量交换至换热介质中，得到低品位的换热介质蒸气，再通过蒸气压缩装置4压缩得到高温高压的高品位换热介质蒸气，最终进入再沸器3中被再次利用，实现了大量热能的回收再利用，同时无需对塔顶产品进行冷却，节约了冷却水和电能。
具体的说，所述精馏塔1内设有进料板13，进料口5与进料板13相连通，所述进料板13正上方设有与蒸发器2相连通的精馏段14，正下方设有与再沸器3相连通的提馏段15，原料由进料板13处进入精馏塔1中，精馏段14中低沸点组分含量较高，提馏段15中高沸点组分含量较高。
如图1所示，还包括设置在进料口5与精馏塔1之间的第一原料预热器8，所述再沸器3通过第一原料预热器8与蒸发器2相连通，需要进行预热的原料位于第一原料预热器8内，连通再沸器3和蒸发器2的蒸气管道通过第一原料预热器8内部与原料发生热交换，从而起到预热原料的作用，这样分两个阶段对换热介质蒸气内的热能进行利用，提高了热能的回收利用率。
优选地，所述第一原料预热器8一端与塔底产品出口7相连通，另一端与再沸器3相连通，连通再沸器3和塔底产品出口7的产品排出管通过第一原料预热器8内部与原料发生热交换，充分利用塔底产品中的余热。
如图1所示，所述蒸发器2与塔顶产品出口6之间还依次连通有储液槽9和第二原料预热器10，连通储液槽9和塔底产品出口7的产品排出管通过第二原料预热器10内部与原料发生热交换，充分利用液化后塔顶产品中的余热，所述储液槽9通过回流液泵11与精馏塔1相连通，这样部分液化后的塔顶产品通过回流液泵11回流至精馏塔1内，保证回流比在适宜范围内。
如图1所示，所述再沸器3还连通有蒸气管网12，蒸气压缩装置4与蒸气管网12相连通，蒸气管网12可在蒸气压缩装置4中的换热介质蒸气提供的热量不足时，提供额外的换热介质蒸气以保证热量的供应，蒸气压缩装置4的排气压力略高于再沸器3中所需的压力，这样能保证蒸气压缩装置4的排气可以顺利并入蒸气管网12中。
如图1所示，所述蒸气压缩装置4包括若干个相互并联的蒸气压缩机41，本发明对蒸气压缩机41的具体种类不作限定，可以是螺杆式蒸气压缩机、罗茨式蒸气压缩机、透平式蒸气压缩机、离心式蒸气压缩机等等。
优选地，所述蒸气压缩机41内设有换热介质喷孔，换热介质可从换热介质喷孔中喷出降温，同时喷入的换热介质也气化为换热介质蒸气，这样可以控制蒸气压缩机41的排气温度。
结合图1-3所示，所述蒸发器2包括内部具有换热空腔22的外壳体21，换热空腔22与蒸气压缩装置4相连通，所述换热空腔22内设有两块与外壳体21内表面固定连接的换热管管板23，两块换热管管板23之间设有换热管24，所述换热管24两端贯通换热管管板23，并分别与精馏塔1和塔底产品出口7相连通，在竖直方向上高度较高的一块换热管管板23侧面具有换热介质管道25，所述换热介质管道25延伸至换热管24外表面，并与换热空腔22相连通。
使用时，气态的塔顶产品通过换热管管板23进入换热管24内，换热介质通过换热介质管道25流至换热管24外表面，与换热管24内的气态塔顶产品换热，气态塔顶产品液化，并由塔底产品出口7排出，换热介质吸热气化，由换热空腔22排出至蒸气压缩装置4中。
优选地，所述换热管24设有若干根，且每根换热管24的轴心线相互平行，换热管24沿换热管板23轴心线周向均匀分布，这样能增大换热面积，同时使换热更加均匀。
结合图2和图4所示，所述换热管24的侧壁还固定连接有翅片26，所述翅片26的一端与换热管24的内壁固定连接，另一端朝靠近换热管24轴心线的方向延伸，翅片26向管内延伸可大大降低一根换热管24所需的设置空间，从而提高换热管24的安装密度，所述翅片26内具有空腔27，所述空腔27一端贯通换热管24的侧壁，另一端通过管路28与换热空腔22相连通，换热介质流经换热管24外表面时，还可流经翅片26内的空腔27，而翅片26为向换热管24侧壁内凹陷的结构，这样就进一步增大了换热面积，提高了换热效率和换热效果，故本发明的蒸发器2具有较大的换热面积，换热效率高，换热效果好，换热温差小。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了精馏塔1、蒸发器2、再沸器3、蒸气压缩装置4、进料口5、塔顶产品出口6、塔底产品出口7、第一原料预热器8、储液槽9、第二原料预热器10、回流液泵11、蒸气管网12、进料板13、精馏段14、提馏段15、外壳体21、换热空腔22、换热管管板23、换热管24、换热介质管道25、翅片26、空腔27、管路28、蒸气压缩机41等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种化工精馏热回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将原料通过进料口(5)加入至精馏塔(1)中，加热，使得原料中低沸点组分气化并向精馏塔(1)上段转移，原料中高沸点组分向精馏塔(1)下段转移；
步骤二：气态低沸点组分进入蒸发器(2)中，液体高沸点组分进入再沸器(3)中；
步骤三：换热介质喷入蒸发器(2)内，与气态低沸点组分发生热交换，气态低沸点组分液化并由塔顶产品出口(6)排出，换热介质气化，转移至蒸气压缩装置(4)中；
步骤四：加压位于蒸气压缩装置(4)内的换热介质蒸气，得到加压蒸气；
步骤五：将步骤四中得到的加压蒸气输送至再沸器(3)中，再沸器(3)中的液体部分气化进入精馏塔(1)中，剩余液体由塔底产品出口(7)排出，加压蒸气回流至蒸发器(2)内。
2.如权利要求1所述的化工精馏热回收方法，其特征在于：步骤三中气态低沸点组分液化后，一部分通过回流液泵(11)回流至精馏塔(1)内，剩余部分由塔顶产品出口(6)排出。
3.如权利要求1所述的化工精馏热回收方法，其特征在于：步骤四中的加压蒸气与蒸气网关(12)中的换热介质蒸气混合后，再输送至沸器(3)中。
4.如权利要求1所述的化工精馏热回收方法，其特征在于：所述换热介质为水。
5.如权利要求1所述的化工精馏热回收方法，其特征在于：所述蒸气压缩装置(4)包括若干个相互并联的蒸气压缩机(41)。
6.如权利要求5所述的化工精馏热回收方法，其特征在于：所述蒸气压缩机(41)为螺杆式蒸气压缩机、罗茨式蒸气压缩机、透平式蒸气压缩机或离心式蒸气压缩机。
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