CN110741067B - 蒸馏装置及蒸馏方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种蒸馏装置以及蒸馏方法，并且提供包括两个蒸馏塔和蒸汽再压缩机的蒸馏装置，从而可以减少供应到蒸馏塔的能量消耗量。

Description

蒸馏装置及蒸馏方法
相关申请的交叉引用
本申请要求基于2017年6月8日提交的韩国专利申请第10-2017-0071649号的优先权，该韩国专利申请的公开内容的全文通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种使用两个蒸馏塔的蒸馏装置，并且涉及一种通过使用蒸汽再压缩机能够降低能量消耗的蒸馏装置，以及使用该蒸馏装置的蒸馏方法。
背景技术
在许多情况下，诸如原油的各种原料通常是许多化学物质的混合物，其中该混合物在工业中很少使用并且通常在分离成每种化合物之后使用。用于分离混合物的典型的化学工艺是蒸馏工艺。
通常，蒸馏工艺通过沸点的差异蒸发和分离原料中存在的二元体系或更多体系的混合物质。作为在该蒸馏工艺中使用的蒸馏装置，使用蒸馏塔、精馏塔、汽提塔或汽提容器等。低沸点物质以塔顶蒸汽的形式从蒸馏装置的上部排出，高沸点物质以底部冷凝物的形式从蒸馏装置的下部被分离。
通常，相同碳数的烷烃/烯烃(例如乙烯/乙烷或丙烯/丙烷)的分离需要高回流比和大量的理论塔板，因为相对挥发性非常低，在1.04到1.5的水平。因此，在实际的工艺中，存在许多具有串联连接结构的情况，在串联连接结构中通过将第一蒸馏塔的底部和第二蒸馏塔的顶部彼此连接将两个蒸馏塔如同一个蒸馏塔那样使用。
为了增加这种蒸馏装置的产量，可以考虑将两个蒸馏塔并联连接的各种蒸馏方法。例如，当通过使用第一蒸馏塔作为精馏器并且使用与第二蒸馏塔并联的结构进行蒸馏时，待供应的原料首先在第一蒸馏塔中被蒸馏，并且残留有待分离的物质的原料被引入到第二蒸馏塔中并被蒸馏。图3是示出两个蒸馏塔连接成并联连接结构的蒸馏装置的一个示例的示意图。图3模拟了如下装置的配置，在该装置中，待引入的原料(1011)在第一蒸馏塔(101)中被蒸馏，产物流出流(1041)排出到第一蒸馏塔的上部，并且第一蒸馏塔的底部流(1051或1055)被引入到第二蒸馏塔(201)中并被蒸馏，并且产物流出流(2061)流出到第二蒸馏塔的上部。
当蒸馏塔并联连接并如图3所示工作时，可以处理与两个蒸馏塔工作的情况相同的容量，但是流入第二蒸馏塔中的流(1051或1055)必须通过热交换器(231)加热，并且第二蒸馏塔的塔顶蒸汽必须通过冷凝器(211)冷凝。在这种情况下，存在能量分别在热交换器(231)和冷凝器(211)中消耗的问题，特别是，当待分离的物质是具有低沸点的物质时，大量的能量被消耗用于通过制冷器冷凝。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)日本专利第5756900号
发明内容
技术问题
本申请涉及一种蒸馏装置及蒸馏方法，旨在提供能量消耗量减少的蒸馏装置及蒸馏方法。
技术方案
本申请涉及一种蒸馏装置。示例性蒸馏装置可以包括并联连接的两个蒸馏塔以及蒸汽再压缩机。通过使用蒸馏装置，可以分离和精炼高纯度产物，同时使供应给再沸器和/或冷凝器的能量的消耗最小化。在下文中，将参照附图描述该装置，但是附图是说明性的，并且装置的范围不受附图限制。
在本说明书中，术语“和/或”用作包括在之前和之后列出的部件中的至少一个的含义。
本文中的诸如“第一”、“第二”、“一侧”和“另一侧”的术语用于将一个部件与另一个部件区分开，其中每个部件不受这些术语限制。在下文中，在说明本申请时，省略对已知的一般功能或配置的详细描述。
这里的术语“线”可以具有与管道连接装置大致相同的含义，术语“流动”可以表示流体通过管线或管道的移动，并且这里的管线、管道和流可以共用相同的附图标记。
图1是示意性地示出本申请的蒸馏装置的视图。
例如，根据本申请的蒸馏装置包括第一蒸馏塔(102)、第二蒸馏塔(202)、蒸汽再压缩机(242)以及热交换器(232)。第一蒸馏塔(102)可以配备有顶部冷凝器(112)，在顶部冷凝器(112)中可以形成顶部入口和底部出口，可以形成上部入口和上部出口，并且可以形成下部入口。第二蒸馏塔(202)可以配备有顶部冷凝器(212)，在顶部冷凝器(212)中可以形成顶部入口和底部出口，可以形成上部入口和上部出口，并且可以形成下部入口。蒸馏装置还可以包括：第一供应管线(1012)，所述第一供应管线(1012)能够将原料供应到第一蒸馏塔(102)的下部入口；第一连接管线(1052)，所述第一连接管线(1052)形成为使得排出到第一蒸馏塔的底部出口的流经由热交换器被引入第二蒸馏塔的下部入口；以及第二连接管线(2012，2022，2032)，所述第二连接管线(2012，2022，2032)形成为使得排出到第二蒸馏塔的顶部出口的流经过蒸汽再压缩机然后经由热交换器被引入第二蒸馏塔的顶部冷凝器中。流过第一连接管线(1052)的流和流过第二连接管线(2012，2022，2032)的流可以形成为在热交换器(232)中进行热交换。
第二蒸馏塔(202)的被引入蒸汽再压缩机(242)的塔顶蒸汽被压缩以在热交换器(232)中与第一蒸馏塔(102)的通过第一连接管线(1052)引入热交换器(232)中的底部流进行热交换，由此可以减少在第二蒸馏塔(202)的顶部冷凝器(212)中冷凝第二蒸馏塔(202)的塔顶蒸汽所消耗的能量。
可用于本申请的蒸馏装置的特定类型的蒸馏塔(102，202)不受特别限制。例如，可以使用具有一般结构的蒸馏塔，并且考虑到纯化效率等可以适当地控制蒸馏塔的塔板数量和内径等。“热交换器”可以是被单独地安装在蒸馏装置的外部并且进行热交换使得在具有不同温度的两个流体流之间顺畅地发生热传递的装置，其类型不特别限制。另外，“冷凝器”是与蒸馏装置分开安装的装置，其可以指通过诸如使其与从外部引入的冷却水接触的方法而对流出蒸馏装置的物质进行冷却的装置。
在本说明书中，“上”表示蒸馏装置中的相对上部，更具体地，当蒸馏装置垂直于纵向方向(例如，蒸馏装置的长度或高度方向)二等分时，其可以指被划分的两个区域的上部。另外，“下”表示蒸馏装置中的相对下部，更具体地，当蒸馏装置垂直于纵向方向(例如，蒸馏装置的长度或高度方向)二等分时，其可以指被划分的两个区域的下部。此外，蒸馏装置的“顶部”表示蒸馏装置的最上部，其可以位于如上所述的蒸馏装置的上部，蒸馏装置的“底部”表示蒸馏装置的最下部，其可以位于如上所述的蒸馏装置的下部。在一个示例中，中间部区域可以存在于蒸馏装置的上部与下部之间，其中蒸馏装置的上区域、中间区域和下区域在本文中可以用作彼此相对的概念。例如，当蒸馏装置沿纵向方向被二等分时，蒸馏装置可以被分成上区域和下区域，在这种情况下，可以在上区域和下区域中发生蒸馏。当蒸馏装置沿纵向方向被三等分时，蒸馏装置可以被分成上区域、中间区域和下区域，在这种情况下，可以在所有上区域、中间区域和下区域中发生蒸馏。
蒸汽再压缩机(242)可以是能够使用外部动力压缩蒸汽的装置，可以是通过压缩蒸汽来升高温度的装置，并且可以是使用通过蒸汽再压缩机(242)升高温度的压缩蒸汽的潜热和/或显热作为诸如蒸发或蒸馏和干燥的工艺的热源的装置。本申请的蒸馏装置利用蒸汽再压缩机(242)压缩第二蒸馏塔(202)的塔顶蒸汽，并且第二蒸馏塔(202)的经压缩的塔顶蒸汽与流出第一蒸馏塔(102)的底部并被引入第二蒸馏塔(202)中的流进行热交换，由此可以减少在第二蒸馏塔(202)的顶部冷凝器(212)中冷凝第二蒸馏塔(202)的塔顶蒸汽所消耗的能量。
根据本申请的蒸馏装置可以被具有各种类型和工作原理的蒸汽再压缩机应用。蒸汽再压缩机不特别限制，但例如可以是机械蒸汽再压缩机(MVR)，其中可以使用往复式压缩机、螺杆式压缩机、旋转式压缩机、离心式压缩机等，而不限于此。
在本申请的一个示例中，第一蒸馏塔的下部入口可以位于基于顶部计算的理论塔板数的最低级处。第一蒸馏塔的下部入口可以是基于顶部计算的理论塔板数的80％以上、85％以上或90％以上，例如可以是95％以上，并且例如可以是100％以下。在本说明书中，“理论塔板数”可以指蒸馏塔中的诸如蒸汽相和液相的两相彼此平衡的假想区域或级的数量。下部入口位于基于顶部计算的理论塔板数的80％处的事实可以指其位于级80处，例如，假设顶部是具有100级的理论塔板数的蒸馏塔中的级1。此外，下部入口位于基于顶部计算的理论塔板数的100％处的事实例如可以指下部入口位于蒸馏塔的底部。
根据本申请的蒸馏装置的第一蒸馏塔可以具有通过将下部入口设置于上述范围内使得精馏段比汽提段长的形状，从而提高流出到第一蒸馏塔的上部的低沸点物质的纯度。此外，在一个示例中，第一蒸馏塔的下部入口的位置满足上述范围，使得第一蒸馏塔能够基本上用作精馏塔。
在本申请的一个示例中，第二蒸馏塔的下部入口可以位于基于顶部计算的理论塔板数的60％至90％处。第二蒸馏塔的下部入口的位置可以是基于顶部计算的理论塔板数的60％以上、65％以上、70％以上或75％以上，例如可以是80％以上，可以是90％以下、89％以下、88％以下或者87％以下，并且例如可以是85％以下。根据本申请的蒸馏装置的第二蒸馏塔还可以具有通过将下部入口设置于上述范围内使得精馏段比汽提段长的形状，从而提高流出到第二蒸馏塔的上部的低沸点物质的纯度。此外，在一个示例中，第二蒸馏塔的下部入口的位置满足上述范围，使得第二蒸馏塔能够基本上用作精馏塔。
在一个示例中，根据本申请的蒸馏装置可以是用于分离石脑油裂解过程中产生的基本馏分(basic fraction)的装置。在石脑油裂解过程中，在石油精炼过程中产生的石脑油在NCC(石脑油裂解中心)中热解以产生C2、C3和C4馏分和BTX等，其中可以使用根据本申请的蒸馏装置分离和纯化它们。
在本申请的一个示例中，在蒸馏装置中流出第一蒸馏塔的上部出口和第二蒸馏塔的上部出口的产物可以是具有1至12个碳原子、1至10个碳原子、2至8个碳原子、2至6个碳原子或2至4个碳原子的烯烃，并且例如可以是乙烯。通过使用根据本申请的蒸馏装置来蒸馏乙烯，可以使用两个蒸馏塔纯化高纯度乙烯，并且可以减少在第二蒸馏塔的顶部冷凝器中使用的制冷系统的负荷。
在一个示例中，在本申请的蒸馏装置中经过将第二蒸馏塔(202)的顶部出口连接到蒸汽再压缩机(242)的第二连接管线(2012)的塔顶蒸汽流(2013)的温度(T2)与第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口以通过第一连接管线(1052)经过热交换器(232)然后流入到第二蒸馏塔(202)中的底部排出流(1053)的温度(T1)之差的绝对值(|T2-T1|)可以是40℃以下。温度差的绝对值(|T2-T1|)可以是36℃以下、32℃以下、28℃以下、24℃以下、20℃以下或16℃以下，但不限于此，并且下限不特别限制，但是例如可以是1℃以上、3℃以上、5℃以上或7℃以上。经过将第二蒸馏塔的顶部出口连接到蒸汽再压缩机的第二连接管线的塔顶蒸汽流的温度(T2)与第一蒸馏塔的排出到第一蒸馏塔的底部出口以通过第一连接管线经过热交换器然后流入到第二蒸馏塔中的底部排出流的温度(T1)之差的绝对值(|T2-T1|)满足上述范围，由此，即使使用蒸汽再压缩机的能量供应是少量的也可以显示出优异的热交换效率，并且可以减少用于加热第一蒸馏塔的流入第二蒸馏塔中的底部流所供应的能量和/或供应到第二蒸馏塔的顶部冷凝器的能量。
在根据本申请的一个示例中，第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口的底部流(1054)的温度(T3)与第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口以通过第一连接管线(1052)经过热交换器(232)然后流入到第二蒸馏塔(202)中的底部排出流(1053)的温度(T4)之差的绝对值(|T3-T4|)可以是5℃以下。温度差的绝对值例如可以是4℃以下、3℃以下或2℃以下，并且可以是0℃以上，但不限于此。当第一蒸馏塔的底部流经过热交换器之前和之后的温差满足上述范围时，使用潜热进行热交换，由此可以提高能量效率并且可以减少供应到第二蒸馏塔的顶部冷凝器的能量。
温度T1和T4表示第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口以通过第一连接管线(1052)经过热交换器(232)然后流入到第二蒸馏塔(202)中的底部排出流(1053)在同一点处的温度。
本申请还涉及一种蒸馏方法，其中该蒸馏方法可以通过上述的蒸馏装置执行。示例性蒸馏方法包括以下步骤：将原料引入第一蒸馏塔中以对其进行蒸馏；以及将第一蒸馏塔的底部流引入第二蒸馏塔中以对其进行蒸馏，其中第二蒸馏塔的顶部流可以被引入蒸汽再压缩机中并被压缩，并且第一蒸馏塔的底部流可以与第二蒸馏塔的压缩的顶部流热交换并且被引入第二蒸馏塔中。在本申请的蒸馏方法中，蒸馏装置的详细描述与上述蒸馏装置中描述的相同，因此将省略。
在根据本申请的蒸馏方法的一个示例中，经过将第二蒸馏塔(202)的顶部出口连接到蒸汽再压缩机(242)的第二连接管线(2012)的塔顶蒸汽流(2013)的温度(T2)与第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口以通过第一连接管线(1052)经过热交换器(232)的底部排出流(1053)的温度(T1)之差的绝对值(|T2-T1|)可以是40℃以下。温度差的绝对值(|T2-T1|)可以是36℃以下、32℃以下、28℃以下、24℃以下、20℃以下或16℃以下，但不限于此，并且下限不特别限制，但是例如可以是1℃以上、3℃以上、5℃以上或7℃以上。第二蒸馏塔的顶部流的温度(T2)与第一蒸馏塔的从热交换器排出以流入第二蒸馏塔中的底部流的温度(T1)之差的绝对值(|T2-T1|)满足上述范围，由此，即使使用蒸汽再压缩机的能量供应是少量的也可以显示出优异的热交换效率，并且可以减少用于加热第一蒸馏塔的流入第二蒸馏塔中的底部流所供应的能量和/或供应到第二蒸馏塔的顶部冷凝器的能量。
在根据本申请的一个示例中，第二蒸馏塔的顶部流的温度(T2)和第一蒸馏塔的从热交换器排出以流入第二蒸馏塔中的底部流的温度(T1)不特别地限制，只要第二蒸馏塔的顶部流的温度(T2)与第一蒸馏塔的从热交换器排出以流入第二蒸馏塔中的底部流的温度(T1)之差的绝对值(|T2-T1|)满足上述范围即可。第二蒸馏塔的顶部流的温度(T2)与第一蒸馏塔的从热交换器排出以流入第二蒸馏塔中的底部流的温度(T1)可以根据要分离的目标物质和分离条件等而变化，例如，如果从第一蒸馏塔的上部出口和第二蒸馏塔的上部出口流出的产物是乙烯，则从第一蒸馏塔的底部出口流出的底部流的温度可以是-15℃至-30℃，并且第二蒸馏塔的顶部流的温度可以是-20℃至-35℃，但不限于此。
在根据本申请的蒸馏方法的一个示例中，第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口的底部流(1054)的温度(T3)与第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口以通过第一连接管线(1052)经过热交换器(232)然后流入到第二蒸馏塔(202)中的底部排出流(1053)的温度(T4)之差的绝对值(|T3-T4|)可以是5℃以下。温度差的绝对值例如可以是4℃以下、3℃以下或2℃以下，并且可以是0℃以上，但不限于此。当第一蒸馏塔的底部流经过热交换器之前和之后的温差满足上述范围时，第一蒸馏塔的排出到第一蒸馏塔的底部出口的底部流可以在经过热交换器的过程中蒸发。在本说明书中，被“蒸发”的事实可以指材料从液相变为气相，例如，其可以表示液体变成气体。使用第一蒸馏塔的底部流的潜热进行热交换，由此可以提高能量效率并且可以减少供应到第二蒸馏塔的顶部冷凝器的能量。
被控制在上述范围内的排出到第一蒸馏塔的底部出口的底部流的温度和第一蒸馏塔的在与第二蒸馏塔的压缩的顶部流进行热交换之后流入第二蒸馏塔中的底部流的温度和/或第二蒸馏塔的排出到第二蒸馏塔的顶部出口的顶部流的温度可以以高纯度纯化排出到第一蒸馏塔和第二蒸馏塔的上部出口的产物，通过蒸汽再压缩机提高热交换效率以减少需要制冷系统进行冷凝的各种工艺的能量消耗量，特别是，大幅降低烷烃/烯烃分离工艺的能量消耗量。
在一个示例中，根据本申请的蒸馏方法可以从第一蒸馏塔的上部和第二蒸馏塔的上部排出低沸点物质，并且从第二蒸馏塔的底部排出高沸点物质。在本说明书中，“高沸点物质”可以指相对于混合物中的其他物质具有相对较高沸点的物质，“低沸点物质”可以指相对于混合物中的其他物质具有相对较低沸点的物质。高沸点物质可以指在室温(25℃)和常压(1atm)下具有-120℃或更高或-110℃或更高的沸点的物质，并且上限不特别地限制。低沸点物质可以在室温(25℃)和常压(1atm)下具有200℃或更低的沸点，下限不特别地限制。沸点可以指物质的沸点，其根据物质的种类可以相同或不同，并且根据温度和/或压力可以变化。高沸点物质和低沸点物质可以通过相对沸点的差异来划分。在本说明书中，高沸点物质可以是在分离混合物的温度和压力下相对于低沸点物质具有高沸点的物质，低沸点物质可以指在分离混合物的温度和压力下相对于高沸点物质具有低沸点的物质。
在一个示例中，根据本申请的蒸馏方法可以控制使得低沸点物质的纯度为99wt％以上，并且高沸点物质的纯度为99wt％以上。通过使用上述的蒸馏装置，本申请的蒸馏方法可以控制使得从第一蒸馏塔和/或第二蒸馏塔的上部排出的低沸点物质满足上述纯度，并且控制使得高沸点物质满足上述纯度。
在本申请的一个示例中，低沸点物质可以是烯烃，高沸点物质可以是烷烃，例如，烯烃和/或烷烃可以是具有1至12个碳原子、1至10个碳原子、2至8个碳原子、2至6个碳原子或2至4个碳原子的烯烃和/或烷烃。烯烃和/或烷烃例如可以是石脑油裂解工艺的产物，其可以排出作为高沸点物质的乙烷和作为低沸点物质的乙烯，或者可以排出作为高沸点物质的丙烷和作为低沸点物质的丙烯，但不限于此。
有益效果
根据本申请的蒸馏装置，通过用蒸汽再压缩机压缩第二蒸馏塔的塔顶蒸汽以流入热交换器中，并且加热第一蒸馏塔的底部流，可以减少用于加热第一蒸馏塔的流入第二蒸馏塔中的底部流所供应的能量。另外，冷凝器的用以冷凝第二蒸馏塔的塔顶蒸汽所供应的能量消耗量减少，因此可以减少在整个工艺中使用的能量。
附图说明
图1是示出根据本申请的蒸馏装置的一个示例的示意图。
图2是示出连接两个塔的蒸馏装置的一个示例的示意图。
图3是示出连接两个塔的蒸馏装置的另一个示例的示意图。
具体实施方式
在下文中，将通过根据本申请的示例详细描述本申请，但是本申请的范围不受以下示例的限制。
<示例>
在石脑油裂解工艺中产生的C2组分中，使用图1中所示的蒸馏装置分离乙烯和乙烷。如图1所示，第一原料供应管线(1012)连接到第一蒸馏塔(102)的下部入口，并且第一蒸馏塔(102)的底部出口通过第一连接管线(1052)连接到热交换器(232)以及第二蒸馏塔(202)的下部入口。第二蒸馏塔(202)的顶部出口通过第二连接管线(2012，2022，2032)连接到蒸汽再压缩机(242)、热交换器(232)、阀(252)和第二蒸馏塔(202)的顶部冷凝器(212)。热交换器(232)安装成使得第一连接管线(1052)可以与第二连接管线(2012，2022，2032)进行热交换。
原料通过第一原料供应管线(1012)以198846kg/hr的速率被引入第一蒸馏塔(102)的下部入口中并且被蒸馏，排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口的流通过第一连接管线(1052)被引入第二蒸馏塔(202)的底部入口中并且被蒸馏。
第一蒸馏塔(102)的经由第一蒸馏塔(102)的顶部排出管线(1022)被引入第一蒸馏塔(102)的顶部冷凝器(112)中的塔顶蒸汽被冷凝并且被引入贮存罐(122)中进行贮存，然后其通过第一蒸馏塔(102)的上部流入管线(1032)回流到第一蒸馏塔(102)或者通过产物排出管线(1030)作为产物排出。
第二蒸馏塔(202)的塔顶蒸汽通过第二连接管线(2012，2022，2032)被引入第二蒸馏塔(202)的顶部冷凝器(212)中，其被冷凝并且被引入贮存罐(222)中进行贮存，然后其通过第二蒸馏塔(202)的上部流入管线(2052)回流到第二蒸馏塔(202)。作为低沸点物质的乙烯被分离到第一蒸馏塔(102)的上部排出管线(1042)和第二蒸馏塔(202)的上部排出管线(2062)中，并且作为高沸点物质的乙烷从第二蒸馏塔(202)的底部排出管线(2072)被分离。
第二蒸馏塔(202)的塔顶蒸汽经由第二连接管线(2012)被引入蒸汽再压缩机(242)中并且被压缩，然后其通过第二连接管线(2022)被引入热交换器(232)中。第一蒸馏塔(102)的流过第一连接管线(1052)的底部排出流通过热交换器(232)与第二蒸馏塔(202)的流过第二连接管线(2012，2022)的塔顶蒸汽进行热交换，然后被引入第二蒸馏塔(202)的下部入口中。通过第一蒸馏塔(102)的底部出口排出以流入第二蒸馏塔(202)的下部入口中的流保持在153244kg/hr，通过第二蒸馏塔(202)的底部再沸器(未示出)的能量供应量为11.36Gcal/hr，并且供应到蒸汽再压缩机(242)的能量为1367KW。第一蒸馏塔(102)的回流比被控制在4.18，第二蒸馏塔(202)的回流比被控制在3.06。另外，在第一蒸馏塔(102)的顶部流中，温度为-36.24℃并且压力保持在15.54kg/cm2，并且在流过第二连接管线(2012)的塔顶蒸汽流(2013)中，温度(T2)为-36.24℃，压力保持在15.54kg/cm2，第二蒸馏塔(202)的顶部出口通过第二连接管线(2012)连接到蒸汽再压缩机(242)。第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口的底部流(1054)的温度(T3)保持在-24.00℃，并且第一蒸馏塔(102)的排出到第一蒸馏塔(102)的底部出口以通过第一连接管线(1052)经过热交换器(232)然后流入到第二蒸馏塔(202)中的底部排出流(1053)的温度(T1，T4)为20.12℃。
<比较例1>
如图2所示，在石脑油裂解工艺中产生的C2组分中，通过将第一蒸馏塔(101)和第二蒸馏塔(201)串联连接来分离乙烯和乙烷。原料通过第二原料供应管线(21)被引入第二蒸馏塔(201)的原料入口中并且被蒸馏，第二蒸馏塔(201)的塔顶蒸汽通过第二蒸馏塔(201)的顶部排出管线(241)被引入第一蒸馏塔(101)中并且被蒸馏，并且第一蒸馏塔(101)的经由第一蒸馏塔(101)的顶部排出管线(81)被引入第一蒸馏塔(101)的顶部冷凝器(91)中的塔顶蒸汽被冷凝并且被引入贮存罐(131)中进行贮存，然后其通过第一蒸馏塔(101)的上部排出管线(110)回流到第一蒸馏塔(101)，或者通过产物排出管线(130)作为产物排出。
第二蒸馏塔(201)的被引入第一蒸馏塔(101)中的塔顶蒸汽被蒸馏，第一蒸馏塔(101)的底部冷凝物通过第一蒸馏塔(101)的底部排出管线(151)被引入第二蒸馏塔(201)中，并且排出到第二蒸馏塔(201)的底部排出管线(251)的底部冷凝物通过第二蒸馏塔(201)的底部再沸器(261)被加热并且通过第二蒸馏塔(201)的下部流入管线(210)回流到第二蒸馏塔(201)。
作为低沸点物质的乙烯被分离到第一蒸馏塔(101)的上部排出管线(141)中，并且作为高沸点物质的乙烷从第二蒸馏塔(201)的底部排出管线(271)被分离。第一蒸馏塔(101)的最高温度为-36.24℃，压力保持在15.54kg/cm2，通过第二蒸馏塔(101)的底部再沸器(261)的能量供应量为18.89Gcal/hr，回流比被控制在5.33。
<比较例2>
在石脑油裂解工艺中产生的C2组分中，使用图3中所示的蒸馏装置分离乙烯和乙烷。如图3所示，第一原料供应管线(1011)连接到第一蒸馏塔(101)的下部入口，并且第一蒸馏塔(101)的底部出口通过第一连接管线(1051)连接到热交换器(231)以及第二蒸馏塔(201)的下部入口。
原料通过第一原料供应管线(1011)以198846kg/hr的速率被引入第一蒸馏塔(101)的下部入口中并且被蒸馏，并且排出到第一蒸馏塔(101)的底部出口的流通过第一连接管线(1051)被引入第二蒸馏塔(201)的下部入口中并且被蒸馏。
第一蒸馏塔(101)的经由第一蒸馏塔(101)的顶部排出管线(1021)被引入第一蒸馏塔(101)的顶部冷凝器(111)中的塔顶蒸汽被冷凝并且被引入贮存罐(121)中进行贮存，然后其通过第一蒸馏塔(101)的上部流入管线(1031)回流到第一蒸馏塔(101)或通过产物排出管线(120)作为产物排出。
第二蒸馏塔(201)的经由第二蒸馏塔(201)的顶部排出管线(2011)被引入第二蒸馏塔(201)的顶部冷凝器(211)中的塔顶蒸汽被冷凝并且被引入贮存罐(221)中进行贮存，然后通过第二蒸馏塔(201)的上部流入管线(2051)回流到第二蒸馏塔(201)。作为低沸点物质的乙烯被分离到第一蒸馏塔(101)的上部排出管线(1041)和第二蒸馏塔(202)的上部排出管线(2061)中，并且作为高沸点物质的乙烷从第二蒸馏塔(201)的底部排出管线(2071)被分离。
第一蒸馏塔(101)的流过第一连接管线(1051)的底部排出流被引入热交换器(231)中以进行热交换然后被引入第二蒸馏塔(201)的下部入口中。通过第一蒸馏塔(101)的底部出口排出以流入第二蒸馏塔(202)的下部入口中的流被保持在153244kg/hr的速率，并且通过第二蒸馏塔(202)的底部再沸器的能量供应量为11.35Gcal/hr。第一蒸馏塔(101)的回流比为4.18，第二蒸馏塔(201)的回流比被控制在3.06。第一蒸馏塔(101)的顶部流的温度为-36.24℃，压力保持在15.54kg/cm2，并且排出到第二蒸馏塔(201)的顶部出口的塔顶蒸汽流(2014)的温度(T2)为-36.24℃，压力保持在15.54kg/cm2。第一蒸馏塔(101)的排出到第一蒸馏塔(101)的底部出口的底部流(1055)的温度(T3)保持在-24.00℃，并且排出到第一蒸馏塔(101)的底部出口以通过第一连接管线(1051)经过热交换器(231)然后流入到第二蒸馏塔(201)中的底部排出流(1056)的温度(T1，T4)为9.01℃。
[表1]
Figure GDA0003369373050000121
Figure GDA0003369373050000131
在使用示例和比较例的蒸馏装置分离乙烯和乙烷的情况下，原料的进料速率、乙烯的产物量、塔中的液体的质量流量、供应到冷凝器的能量、供应到再沸器的能量以及供应到蒸汽再压缩机的能量如表1中所示。在比较例2和示例的情况下，进料速率是指从第一蒸馏塔的底部排出以流入到第二蒸馏塔中的流的量，塔中的液体的质量流量是指从各蒸馏塔向每个塔板(tray)的下级下去的液体的质量流量，轴功是指供应到蒸汽再压缩机的能量的量。参照表1，当使用根据本申请的示例的蒸馏装置分离乙烯和乙烷时，与比较例1相比，使用相同尺寸的蒸馏塔可以生产更多的产物，并且即使仅1267KW被供应到蒸汽再压缩机时，与比较例1和2相比，也可以大幅减少第二蒸馏塔的顶部冷凝器所需的能量消耗量。
[附图标记的说明]
101，102：第一蒸馏塔
201，202：第二蒸馏塔
91，111，112：第一蒸馏塔的顶部冷凝器
211，212：第二蒸馏塔的顶部冷凝器
121，122，131，221，222：贮存罐
231，232：热交换器
242：蒸汽再压缩机
252：阀
1011，1012：第一原料供应管线
21：第二原料供应管线
151：第一蒸馏塔的底部排出管线
241，2011：第二蒸馏塔的顶部排出管线
210：第二蒸馏塔的下部流入管线
261：第二蒸馏塔的底部再沸器
81，1021，1022：第一蒸馏塔的顶部排出管线
141，1041，1042：第一蒸馏塔的上部排出管线
1051，1052：第一连接管线
2012，2022，2032：第二连接管线
2061，2062：第二蒸馏塔的上部排出管线
120，130，1030：产物排出管线
110，1031，1032：第一蒸馏塔的上部流入管线
2051，2052：第二蒸馏塔的上部流入管线
2061，2062：第二蒸馏塔的上部排出管线
251，271，2071，2072：第二蒸馏塔的底部排出管线
1054，1055：第一蒸馏塔的排出到第一蒸馏塔的底部出口的底部流
1053，1056：第一蒸馏塔的排出到第一蒸馏塔的底部出口以通过第一连接管线经过热交换器，然后流入第二蒸馏塔中的底部排出流
2013，2014：从第二蒸馏塔的顶部出口排出的塔顶蒸汽流

Claims (11)

1.一种蒸馏装置，包括：第一蒸馏塔，所述第一蒸馏塔具有顶部出口、底部出口、上部入口、上部出口和下部入口；第二蒸馏塔，所述第二蒸馏塔配备有顶部冷凝器和底部再沸器，并且具有顶部出口、底部出口、上部入口、上部出口和下部入口；蒸汽再压缩机；以及热交换器，并且
所述蒸馏装置包括：第一供应管线，所述第一供应管线能够将原料供应到所述第一蒸馏塔的所述下部入口；第一连接管线，所述第一连接管线形成为使得排出到所述第一蒸馏塔的所述底部出口的全部流经由所述热交换器被引入所述第二蒸馏塔的所述下部入口中；以及第二连接管线，所述第二连接管线形成为使得排出到所述第二蒸馏塔的所述顶部出口的流经过所述蒸汽再压缩机，然后排出到所述第二蒸馏塔的所述顶部出口的全部压缩流经由所述热交换器被引入所述第二蒸馏塔的所述顶部冷凝器中，
其中，流过所述第一连接管线的所述流和流过所述第二连接管线的所述流在所述热交换器中进行热交换，
其中，从所述第一蒸馏塔的所述上部出口和所述第二蒸馏塔的所述上部出口排出的产物是具有2至12个碳原子的烯烃。
2.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其中，所述蒸汽再压缩机是机械蒸汽再压缩机，即MVR。
3.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其中，所述第一蒸馏塔的所述下部入口位于基于顶部计算的理论塔板数的80％至100％处。
4.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其中，所述第二蒸馏塔的所述下部入口位于基于顶部计算的理论塔板数的60％至90％处。
5.一种蒸馏方法，所述蒸馏方法为使用权利要求1所述的蒸馏装置的原料蒸馏方法，所述蒸馏方法包括以下步骤：将所述原料引入所述第一蒸馏塔中以对其进行蒸馏；以及将所述第一蒸馏塔的底部流引入所述第二蒸馏塔中以对其进行蒸馏，
其中，所述第二蒸馏塔的顶部流被引入所述蒸汽再压缩机中并且被压缩，所述第一蒸馏塔的所述底部流与所述第二蒸馏塔的压缩的所述顶部流进行热交换然后被引入所述第二蒸馏塔中。
6.根据权利要求5所述的蒸馏方法，其中，所述第二蒸馏塔的所述顶部流的温度(T2)与所述第一蒸馏塔的排出到所述第一蒸馏塔的所述底部出口以经过所述热交换器然后流入所述第二蒸馏塔中的所述流的温度(T1)之差的绝对值(|T2-T1|)为40℃以下。
7.根据权利要求5所述的蒸馏方法，其中，所述第一蒸馏塔的排出到所述第一蒸馏塔的所述底部出口的所述流的温度(T3)与所述第一蒸馏塔的排出到所述第一蒸馏塔的所述底部出口以经过所述热交换器然后流入所述第二蒸馏塔中的所述流的温度(T4)之差的绝对值(|T3-T4|)为5℃以下。
8.根据权利要求7所述的蒸馏方法，其中，所述第一蒸馏塔的排出到所述第一蒸馏塔的所述底部出口的所述流在经过所述热交换器的过程中蒸发。
9.根据权利要求5所述的蒸馏方法，其中，低沸点物质从所述第一蒸馏塔的上部和所述第二蒸馏塔的上部排出，高沸点物质从所述第二蒸馏塔的底部排出。
10.根据权利要求9所述的蒸馏方法，其中，所述低沸点物质和所述高沸点物质的纯度控制在99wt％以上。
11.根据权利要求9所述的蒸馏方法，其中，所述低沸点物质是具有1至12个碳原子的烯烃，所述高沸点物质是具有1至12个碳原子的烷烃。
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