CN114028832A - 应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的方法及设备。一效精馏塔（1）、一效循环泵（2）、一效蒸发器（3）构成一效精馏系统，乙二醇富液进入一效精馏系统，蒸发后的气相进入二效精馏系统作为热源，塔釜一效贫液进入二效精馏系统作为进料；二效精馏塔（4）、二效循环泵（5）、二效蒸发器（6）构成二效精馏系统，蒸发后的气相进入三效精馏系统作为热源，一效工业热水同样进入三效精馏系统作为热源，塔釜二效贫液进入三效精馏系统作为进料；三效精馏塔（7）、三效循环泵（8）、三效蒸发器（9）构成三效精馏系统，蒸发后的气相进入冷凝器（10）冷凝，冷凝液进入工业水罐（11），二效工业热水同样进入工业水罐（11），塔釜三效贫液作为产品输出；工业水罐（11）中工业水小部分作为一、二、三效精馏塔回流，大部分作为工业水产品输出。本发明综合能耗降低约65%，运行成本极低，且装置可以自动化连续运行，简单易用。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续耦合脱水的方法和设备，特别是应用于海上平台乙二醇富液脱水，利用耦合精馏技术，借助压力差值形成三级耦合精馏脱水，最终得到脱水后的乙二醇贫液和不含有机物的工业水的方法及设备。
背景技术
海上平台可燃冰开采过程中，需要用含水量不高于15%的乙二醇贫液配合药剂高压输送至海底床层以下，携带可燃烃返回海上平台的同时，会被海水稀释，产生含有大量水和盐的乙二醇富液。
由于乙二醇贫液循环量极大，必须在海上平台完成乙二醇富液和贫液之间的转化才能维持海上平台的连续运转。乙二醇富液需要先经过脱盐过程，将二价盐降低至微量，将一价盐脱除50%以上，总含量不高于3%的低盐乙二醇富液，再经过脱水产生乙二醇贫液循环利用。
由于水的汽化焓相对较大，乙二醇富液脱水的过程需要消耗大量的能量，在海上平台这种特殊环境下，一直是最大的能量消耗单元。
国外及国内针对乙二醇富液脱水的常规工艺是利用脱水塔，通过精馏的方式脱除水分，控制乙二醇贫液的含水量，虽然流程短工艺简单，但是能耗高，一直是海上平台的能耗主要负担。
针对乙二醇富液脱水的工艺优化未见有相关专利报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续耦合脱水的方法和设备，应用于海上平台乙二醇富液脱水，最终得到脱水后的乙二醇贫液和不含有机物的工业水。该方法和设备可将乙二醇富液脱水过程的综合能耗降低约65%，运行成本极低，且装置可以自动化连续运行，简单易用。
本发明的技术方案如下：
应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的设备，由一效精馏塔、一效循环泵、一效蒸发器、二效精馏塔、二效循环泵、二效蒸发器、三效精馏塔、三效循环泵、三效蒸发器、冷凝器、工业水罐、工业水泵构成。
一效精馏塔塔底与一效循环泵连接，一效循环泵与一效蒸发器连接，一效蒸发器与一效精馏塔连接，形成一效蒸发系统；二效精馏塔塔底与二效循环泵连接，二效循环泵与二效蒸发器连接，二效蒸发器与二效精馏塔连接，形成二效蒸发系统；三效精馏塔塔底与三效循环泵连接，三效循环泵与三效蒸发器连接，三效蒸发器与三效精馏塔连接，形成三效蒸发系统。
一效精馏塔塔顶气相与二效蒸发器连接，二效精馏塔塔顶气相与三效蒸发器连接，三效精馏塔塔顶气相与冷凝器连接，形成气相的串级加热冷凝系统；二效蒸发器凝液与三效蒸发器连接，三效蒸发器凝液与工业水罐连接，同时冷凝器与工业水罐连接，工业水罐与工业水泵连接，工业水泵出口分别连接至一、二、三效精馏塔上部，同时对外输送工业水，形成工业水冷凝系统；乙二醇富液进料与一效蒸发器连接，一效循环泵出口与二效蒸发器连接，二效循环泵出口与三效蒸发器连接，三效循环泵对外输送乙二醇贫液，形成乙二醇串联贫化系统。
所述的一、二、三效精馏塔内安装填料或塔盘，用于水与乙二醇的彻底分离。
所述的一、二、三效蒸发器采用降膜蒸发结构，其换热温差较小，降膜蒸发形式可以有效增加换热效率。
应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的方法：乙二醇富液进入一效精馏系统的一效蒸发器内，一效蒸发器采用蒸汽或导热油作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入一效精馏塔塔釜，塔釜物料经过一效循环泵增压后进入一效蒸发器循环加热蒸发，蒸发后的气相经过一效精馏塔塔顶气相管进入二效精馏系统作为热源，塔釜经过一效精馏系统脱水的一效贫液进入二效精馏系统作为进料；
一效贫液进入二效精馏系统的二效蒸发器内，二效蒸发器采用一效蒸汽作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入二效精馏塔塔釜，塔釜物料经过二效循环泵增压后进入二效蒸发器循环加热蒸发，蒸发后的气相经过二效精馏塔塔顶气相管进入三效精馏系统作为热源，一效蒸汽冷凝后的一效工业热水同样进入三效精馏系统作为热源，塔釜经过二效精馏系统脱水的二效贫液进入三效精馏系统作为进料；
二效贫液进入三效精馏系统的三效蒸发器内，三效蒸发器采用二效蒸汽和一效工业热水作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入三效精馏塔塔釜，塔釜物料经过三效循环泵增压后进入三效蒸发器循环加热蒸发，蒸发后的气相经过三效精馏塔塔顶气相管进入冷凝器冷凝，冷凝液进入工业水罐，二效蒸汽冷凝后的二效工业热水同样进入工业水罐，塔釜经过三效精馏系统脱水的三效贫液作为产品输出。
工业水罐中工业水经过工业水泵增压后，小部分作为一、二、三效精馏塔回流，用于分离工业水，大部分作为工业水产品输出。
所述的乙二醇富液进料流量为1~50t/h，其中水含量20~80%，盐含量0~8%，进料温度25~80℃，进料压力0~1.0Mpag。
所述的一效精馏塔操作压力为0~0.12Mpag，塔顶温度为93~133℃，塔底温度为101~141℃。
所述的二效精馏塔操作压力为-0.092~0Mpag，塔顶温度为63~103℃，塔底温度为74~114℃。
所述的三效精馏塔操作压力为-0.1~-0.08Mpag，塔顶温度为26~66℃，塔底温度为47~87℃。
所述的一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器换热温差为5~40℃，冷侧物料走管程或壳程，对流传热系数为10~1000kcal/m2/℃。
所述的方法经过脱水后，工业水的COD为0~200mg/L，乙二醇贫液中水含量为0~15%。
应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的方法及设备与常规方法比，综合能耗降低约65%，运行成本极低，且装置可以自动化连续运行，简单易用。
附图说明
图1为应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水工艺流程图。
具体实施方式
设备连接如图1所示：由一效精馏塔（1）、一效循环泵（2）、一效蒸发器（3）、二效精馏塔（4）、二效循环泵（5）、二效蒸发器（6）、三效精馏塔（7）、三效循环泵（8）、三效蒸发器（9）、冷凝器（10）、工业水罐（11）、工业水泵（12）连接而成。
乙二醇富液进入一效精馏系统的一效蒸发器（3）内，一效蒸发器（3）采用蒸汽或导热油作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入一效精馏塔（1）塔釜，塔釜物料经过一效循环泵（2）增压后进入一效蒸发器（3）循环加热蒸发，蒸发后的气相经过一效精馏塔（1）塔顶气相管进入二效精馏系统作为热源，塔釜经过一效精馏系统脱水的一效贫液进入二效精馏系统作为进料；
二效精馏塔（4）、二效循环泵（5）、二效蒸发器（6）构成二效精馏系统，一效贫液进入二效精馏系统的二效蒸发器（6）内，二效蒸发器（6）采用一效蒸汽作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入二效精馏塔（4）塔釜，塔釜物料经过二效循环泵（5）增压后进入二效蒸发器（6）循环加热蒸发，蒸发后的气相经过二效精馏塔（4）塔顶气相管进入三效精馏系统作为热源，一效蒸汽冷凝后的一效工业热水同样进入三效精馏系统作为热源，塔釜经过二效精馏系统脱水的二效贫液进入三效精馏系统作为进料；
三效精馏塔（7）、三效循环泵（8）、三效蒸发器（9）构成三效精馏系统，二效贫液进入三效精馏系统的三效蒸发器（9）内，三效蒸发器（9）采用二效蒸汽和一效工业热水作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入三效精馏塔（7）塔釜，塔釜物料经过三效循环泵（8）增压后进入三效蒸发器（9）循环加热蒸发，蒸发后的气相经过三效精馏塔（7）塔顶气相管进入冷凝器（10）冷凝，冷凝液进入工业水罐（11），二效蒸汽冷凝后的二效工业热水同样进入工业水罐（11），塔釜经过三效精馏系统脱水的三效贫液作为产品输出。
工业水罐（11）中工业水经过工业水泵（12）增压后，小部分作为一、二、三效精馏塔回流，用于分离工业水，大部分作为工业水产品输出。
乙二醇富液进料流量为1~50t/h，其中水含量20~80%，盐含量0~8%，进料温度25~80℃，进料压力0~1.0Mpag。
一效精馏塔（1）、二效精馏塔（4）、三效精馏塔（7）塔内安装填料或塔盘，一效精馏塔（1）操作压力为0~0.12Mpag，塔顶温度为93~133℃，塔底温度为101~141℃，二效精馏塔（4）操作压力为-0.092~0Mpag，塔顶温度为63~103℃，塔底温度为74~114℃，三效精馏塔（7）操作压力为-0.1~-0.08Mpag，塔顶温度为26~66℃，塔底温度为47~87℃。
一效蒸发器（3）、二效蒸发器（6）、三效蒸发器（9）为降膜蒸发器，换热温差为5~40℃，冷侧物料走管程或壳程，对流传热系数为10~1000kcal/m2/℃。
经过脱水后，工业水的COD为0~200mg/L，乙二醇贫液中水含量为0~15%。
具体应用实例如下：
实例1：
乙二醇富液进料流量为3t/h，其中水含量为44.3%，盐含量1.8%，进料温度为35℃，进料压力0.5Mpag。
一效精馏塔（1）直径300mm，塔内装填2m高鲍尔环散堆填料，操作压力为0.1Mpag，塔顶温度为120℃，塔底温度为128.1℃，塔顶回流量49.3kg/h，一效蒸发器（3）采用立式列管降膜蒸发结构，利用1.0Mpag饱和蒸汽加热，使用蒸汽量约为0.89t/h，一效精馏系统脱水0.33t/h，一效贫液水含量降低至37.4%；二效精馏塔（4）直径400mm，塔内装填2m高鲍尔环散堆填料，操作压力为-0.02Mpag，塔顶温度为93.5℃，塔底温度为104.7℃，塔顶回流量52.6kg/h，二效蒸发器（6）采用立式列管降膜蒸发结构，二效精馏系统脱水0.37t/h，二效贫液水含量降低至27.3%；三效精馏塔（7）直径600mm，塔内装填2m高鲍尔环散堆填料，操作压力为-0.08Mpag，塔顶温度为60.1℃，塔底温度为83℃，塔顶回流量51.5kg/h，三效蒸发器（3）采用立式列管降膜蒸发结构，三效精馏系统脱水0.36t/h，三效贫液水含量降低至13.9%。合计脱水1.06t/h，水中COD约为80mg/L。
实例2：
乙二醇富液进料流量为12.5t/h，其中水含量为61.3%，盐含量2.7%，进料温度为40℃，进料压力0.5Mpag。
一效精馏塔（1）直径600mm，塔内安装12层浮阀塔盘，操作压力为0.08Mpag，塔顶温度为116.7℃，塔底温度为124.7℃，塔顶回流量205kg/h，一效蒸发器（3）采用立式列管降膜蒸发结构，利用低温导热油加热，加热功率约为2116kw，一效精馏系统脱水2.1t/h，一效贫液水含量降低至53.5%；二效精馏塔（4）直径800mm，塔内安装12层浮阀塔盘，操作压力为-0.032Mpag，塔顶温度为89.2℃，塔底温度为100.1℃，塔顶回流量219kg/h，二效蒸发器（6）采用立式列管降膜蒸发结构，二效精馏系统脱水2.4t/h，二效贫液水含量降低至39.5%；三效精馏塔（7）直径1000mm，塔内装填3m高网波纹规整填料，操作压力为-0.085Mpag，塔顶温度为54℃，塔底温度为76℃，塔顶回流量215kg/h，三效蒸发器（3）采用立式列管降膜蒸发结构，三效精馏系统脱水2.4t/h，三效贫液水含量降低至13.6%。合计脱水6.9t/h，水中COD约为70mg/L。
实例3：
乙二醇富液进料流量为26.8t/h，其中水含量为58.4%，盐含量2.5%，进料温度为40℃，进料压力0.2Mpag。
一效精馏塔（1）直径800mm，塔内装填3m高网波纹规整填料，操作压力为0.06Mpag，塔顶温度为113.1℃，塔底温度为120.9℃，塔顶回流量440kg/h，一效蒸发器（3）采用立式列管降膜蒸发结构，利用0.5Mpag饱和蒸汽加热，使用蒸汽量约为7.7t/h，一效精馏系统脱水4.5t/h，一效贫液水含量降低至50%；二效精馏塔（4）直径1100mm，塔内装填3m高网波纹规整填料，操作压力为-0.046Mpag，塔顶温度为83.3℃，塔底温度为93.8℃，塔顶回流量470kg/h，二效蒸发器（6）采用立式列管降膜蒸发结构，二效精馏系统脱水4.7t/h，二效贫液水含量降低至36.7%；三效精馏塔（7）直径1400mm，塔内装填3m高网波纹规整填料，操作压力为-0.09Mpag，塔顶温度为45.8℃，塔底温度为66.7℃，塔顶回流量460kg/h，三效蒸发器（3）采用立式列管降膜蒸发结构，三效精馏系统脱水4.6t/h，三效贫液水含量降低至14.2%。合计脱水13.8t/h，水中COD约为70mg/L。
本发明提出的应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的方法及设备，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的方法和设备进行改动或适当变更与组合，来实现本发明的技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。
Claims (10)
1.应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的设备，其特征是：由一效精馏塔、一效循环泵、一效蒸发器、二效精馏塔、二效循环泵、二效蒸发器、三效精馏塔、三效循环泵、三效蒸发器、冷凝器、工业水罐、工业水泵构成；
一效精馏塔塔底与一效循环泵连接，一效循环泵与一效蒸发器连接，一效蒸发器与一效精馏塔连接，形成一效蒸发系统；二效精馏塔塔底与二效循环泵连接，二效循环泵与二效蒸发器连接，二效蒸发器与二效精馏塔连接，形成二效蒸发系统；三效精馏塔塔底与三效循环泵连接，三效循环泵与三效蒸发器连接，三效蒸发器与三效精馏塔连接，形成三效蒸发系统；
一效精馏塔塔顶气相与二效蒸发器连接，二效精馏塔塔顶气相与三效蒸发器连接，三效精馏塔塔顶气相与冷凝器连接，形成气相的串级加热冷凝系统；二效蒸发器凝液与三效蒸发器连接，三效蒸发器凝液与工业水罐连接，同时冷凝器与工业水罐连接，工业水罐与工业水泵连接，工业水泵出口分别连接至一、二、三效精馏塔上部，同时对外输送工业水，形成工业水冷凝系统；乙二醇富液进料与一效蒸发器连接，一效循环泵出口与二效蒸发器连接，二效循环泵出口与三效蒸发器连接，三效循环泵对外输送乙二醇贫液，形成乙二醇串联贫化系统。
2.如权利要求1所述的设备，其特征是，一、二、三效精馏塔内安装填料或塔盘，用于水与乙二醇的彻底分离。
3.如权利要求1所述的设备，其特征是，一、二、三效蒸发器采用降膜蒸发结构，其换热温差较小，降膜蒸发形式可以有效增加换热效率。
4.应用于海上平台乙二醇富液连续耦合脱水的方法，其特征是：乙二醇富液进入一效精馏系统的一效蒸发器内，一效蒸发器采用蒸汽或导热油作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入一效精馏塔塔釜，塔釜物料经过一效循环泵增压后进入一效蒸发器循环加热蒸发，蒸发后的气相经过一效精馏塔塔顶气相管进入二效精馏系统作为热源，塔釜经过一效精馏系统脱水的一效贫液进入二效精馏系统作为进料；一效贫液进入二效精馏系统的二效蒸发器内，二效蒸发器采用一效蒸汽作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入二效精馏塔塔釜，塔釜物料经过二效循环泵增压后进入二效蒸发器循环加热蒸发，蒸发后的气相经过二效精馏塔塔顶气相管进入三效精馏系统作为热源，一效蒸汽冷凝后的一效工业热水同样进入三效精馏系统作为热源，塔釜经过二效精馏系统脱水的二效贫液进入三效精馏系统作为进料；二效贫液进入三效精馏系统的三效蒸发器内，三效蒸发器采用二效蒸汽和一效工业热水作为热源间接加热，加热蒸发后的物料进入三效精馏塔塔釜，塔釜物料经过三效循环泵增压后进入三效蒸发器循环加热蒸发，蒸发后的气相经过三效精馏塔塔顶气相管进入冷凝器冷凝，冷凝液进入工业水罐，二效蒸汽冷凝后的二效工业热水同样进入工业水罐，塔釜经过三效精馏系统脱水的三效贫液作为产品输出；
工业水罐中工业水经过工业水泵增压后，小部分作为一、二、三效精馏塔回流，用于分离工业水，大部分作为工业水产品输出。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是乙二醇富液进料流量为1~50t/h，其中水含量20~80%，盐含量0~8%，进料温度25~80℃，进料压力0~1.0Mpag。
6.如权利要求4所述的方法，其特征是一效精馏塔操作压力为0~0.12Mpag，塔顶温度为93~133℃，塔底温度为101~141℃。
7.如权利要求4所述的方法，其特征是二效精馏塔操作压力为-0.092~0Mpag，塔顶温度为63~103℃，塔底温度为74~114℃。
8.如权利要求4所述的方法，其特征是三效精馏塔操作压力为-0.1~-0.08Mpag，塔顶温度为26~66℃，塔底温度为47~87℃。
9.如权利要求4所述的方法，其特征是一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器换热温差为5~40℃，冷侧物料走管程或壳程，对流传热系数为10~1000kcal/m2/℃。
10.如权利要求4所述的方法，其特征是经过脱水后，工业水的COD为0~200mg/L，乙二醇贫液中水含量为0~15%。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023193744A1 (zh) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 浙江汇甬新材料有限公司 | 膜分离提纯设备和方法 |
| CN117883803A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-16 | 宁波新溶聚企业管理合伙企业(有限合伙) | 集成热泵精馏与三效精馏的溶剂精馏热能利用装置及方法 |
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2021
- 2021-06-08 CN CN202110637480.2A patent/CN114028832A/zh active Pending
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