CN114225446A - 一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置和方法,装置包括蒸馏塔、一次蒸气止回阀、蒸气混合罐、截止阀、无油蒸气压缩机、蒸气储罐、压力调节阀、蒸馏塔再沸器、膨胀阀、气液分离器、二次蒸气止回阀、截止阀、蒸气冷却器。本发明利用无油蒸气压缩机提高蒸馏蒸气的温度,使其进入蒸馏塔再沸器,为蒸馏过程提供热能,同时使蒸馏蒸气冷凝,使原本被排放的蒸气冷凝热得到充分回收利用,相对传统蒸馏工艺,节省50%‑80%的一次能源消耗,从而提高蒸馏过程的一次能源使用效率,实现节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明涉及蒸馏工艺的技术领域,更具体地,涉及一种蒸馏蒸气直接压缩回热的节能蒸馏装置和方法。
背景技术
蒸馏工艺广泛的应用于食品的生产加工、化工产物以及医药的提纯,常见的生产加工蒸馏工艺有白酒、蜂蜜浓缩、海水淡化等。常见的化工提纯有工业酒精的制备、香水精油、甘油、丙酮、丁醇的提纯、以及萃取过程的溶剂回收、石油分馏等。
目前,蒸馏工艺的方法主要有常压蒸馏,减压蒸馏,水蒸气蒸馏,加压蒸馏,分子蒸馏等等。像常见的蒸馏方式有精馏、分子蒸馏、普通蒸馏。精馏所用的设备主要有精馏塔、冷凝器、再沸器等,分子蒸馏所用的设备有降膜式分子蒸馏器、刮膜式分子蒸馏装置、离心式分子蒸馏装置等,普通蒸馏所用的设备有蒸发器、冷凝器。但是,目前大多数蒸馏方法对高品位能源的需求量较大,同时存在大量的低品位余热的耗散,尤其是精馏过程蒸气所携的热能,导致其一次能源利用效率低,环保性能差。
因此,现有技术中亟需一种解决蒸馏工艺中低品位余热的高效利用的技术方案。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明提供了一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置和方法。
为实现上述目的,本发明通过下述技术方案予以实现:
一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,包括蒸馏塔、一次蒸气止回阀、蒸气混合罐、截止阀、无油蒸气压缩机、蒸气储罐、压力调节阀、蒸馏塔再沸器、膨胀阀、气液分离器、二次蒸气止回阀、截止阀、蒸气冷却器,所述蒸馏塔再沸器上设置有物料进口、压缩蒸气进口和冷凝液出口,所述蒸馏塔上设置有一次蒸气出口,所述蒸气混合罐上设置有一次蒸气进口、二次蒸气进口和混合蒸气出口,气所述液分离器上设置有气液两相混合物进口、二次蒸气出口和液态蒸馏产品出口,所述蒸馏塔的所述一次蒸气出口与所述一次蒸气止回阀的进口连接,所述蒸馏塔再沸器的所述压缩蒸气进口与所述压力调节阀的出口连接,所述冷凝液出口与所述膨胀阀的进口连接,所述膨胀阀的出口与所述气液分离器的所述气液两相混合物进口连接,所述气液分离器的所述二次蒸气出口与所述二次蒸气止回阀的进口连接,所述二次蒸气止回阀的出口和所述蒸气混合罐的所述二次蒸气进口连接,所述一次蒸气止回阀的出口与所述蒸气混合罐的所述一次蒸气进口连接,所述蒸气混合罐的所述混合蒸气出口分别与所述截止阀的进口、和所述截止阀的进口连接,所述控制阀的出口与所述无油蒸气压缩机的进口连接,所述控制阀的出口与所述蒸气冷却器的进口连接,所述蒸气冷却器的出口和所述气液分离器的所述液态蒸馏产品出口连接,所述无油蒸气压缩机的蒸气出口与所述蒸气储罐的进口连接,所述蒸气储罐的出口与所述压力调节阀的进口连接。
所述无油蒸气压缩机采用封闭式蒸气压缩机、半封闭式蒸气压缩机或开启式蒸气压缩机中的一种,所述无油蒸气压缩机的形式为双螺杆式、涡旋式或离心式中的一种。
蒸气冷却器采用风冷式冷凝换热器或水冷式冷凝换热器。
本发明还提供了如下的技术方案。
一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏方法,包括以下步骤:
S1、打开蒸馏塔再沸器的物料进口,将物料填充至指定高度,提供外部加热装置加热所述蒸馏塔再沸器直至达到运行温度并产生一次蒸气;
S2、关闭外部加热装置,停止加热,打开截止阀,并保持截止阀关闭,开启无油蒸气压缩机,使一次蒸气经蒸气混合罐进入所述无油蒸气压缩机;一次蒸气在所述无油蒸气压缩机中被压缩成高温高压蒸气,再进入蒸气储罐,然后流经压力调节阀进入蒸馏塔再沸器;进入蒸馏塔再沸器中的一次蒸气用于加热其中物料,同时,一次蒸气被冷凝成高压冷凝液,再进入膨胀阀,高压冷凝液通过膨胀阀后降压膨胀,成为低压气液混合物,再进入气液分离器实现气液分离,产生液态蒸馏产品和二次蒸气;液态蒸馏产品由液态蒸馏产品出口排出蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,进入蒸馏工艺下一步环节,二次蒸气进入蒸气混合罐与一次蒸气混合后进入所述无油压缩机;
S3、关闭所述无油蒸气压缩机,关闭所述截止阀,打开所述截止阀,启动蒸气冷却器13,直至蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置内蒸气完全转化成液态蒸馏产品。
本发明相比现有技术的有益效果是:
1.本发明中无油压缩机以较少高品位能源为代价,通过直接压缩蒸馏过程产生的蒸气,提高其温度和压力,使其用于加热再沸器物料,从而实现对蒸气所携余热的利用,相比传统蒸馏工艺,对高品位能源的需求可降低50%-80%;
2.相比传统蒸馏工艺,本发明采用膨胀阀来节流高压冷凝液,获得低压气液混合物,通过气液分离器获得液态蒸馏产品,降低了冷凝器负荷。
附图说明
图1是本发明的系统图。
附图标记:1-蒸馏塔、2-一次蒸气止回阀、3-蒸气混合罐、4-截止阀、5-无油蒸气压缩机、6-蒸气储罐、7-压力调节阀、8-蒸馏塔再沸器、9-膨胀阀、10-气液分离器、11-二次蒸气止回阀、12-截止阀、13-蒸气冷却器。
具体实施方式
下面根据具体实施方式对本发明做进一步阐述。
如图1所示的蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,包括蒸馏塔1、一次蒸气止回阀2、蒸气混合罐3、截止阀4、无油蒸气压缩机5、蒸气储罐6、压力调节阀7、蒸馏塔再沸器8、膨胀阀9、气液分离器10、二次蒸气止回阀11、截止阀12、蒸气冷却器13。蒸馏塔再沸器8上设置有物料进口a、压缩蒸气进口c和冷凝液出口d,蒸馏塔1上设置有一次蒸气出口e,蒸气混合罐3上设置有一次蒸气进口f、二次蒸气进口g和混合蒸气出口h,气液分离器10上设置有气液两相混合物进口、二次蒸气出口和液态蒸馏产品出口,蒸馏塔1的一次蒸气出口e与一次蒸气止回阀2的进口连接,蒸馏塔再沸器8的压缩蒸气进口c与压力调节阀7的出口连接,高压冷凝液出口d与膨胀阀9的进口连接,膨胀阀9的出口与气液分离器10的气液两相混合物进口连接,气液分离器10的二次蒸气出口与二次蒸气止回阀11的进口连接,二次蒸气止回阀11的出口和蒸气混合罐3的二次蒸气进口g连接,一次蒸气止回阀2的出口与蒸气混合罐3的一次蒸气进口f连接,蒸气混合罐3的混合蒸气出口h分别和截止阀4的进口、截止阀12的进口连接,控制阀4的出口与无油蒸气压缩机5的进口连接,控制阀12的出口与蒸气冷却器13的进口连接,蒸气冷却器13的出口和气液分离器10的液态蒸馏产品出口b连接,无油蒸气压缩机5的蒸气出口与蒸气储罐6的进口连接,蒸气储罐6的出口与压力调节阀7的进口连接。
其中,无油蒸气压缩机5采用封闭式蒸气压缩机、半封闭式蒸气压缩机或开启式蒸气压缩机中的一种,无油蒸气压缩机5的形式为双螺杆式、涡旋式或离心式中的一种。蒸气冷却器13采用风冷式冷凝换热器或水冷式冷凝换热器。本实施例中,无油蒸气压缩机5采用双螺杆式的封闭式蒸气压缩机,蒸气冷却器13采用风冷式冷凝换热器。
采用上述装置的蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏方法包括以下三个步骤:
具体地,产生物料蒸气之前的阶段为步骤S1,称为启动阶段;产生物料蒸气之后的阶段为步骤S2,称为稳定运行阶段;最后,无油压缩机5停机为步骤S3,称为停机阶段。
启动阶段:打开蒸馏塔再沸器的物料进口a,物料填充至指定高度,可以采用电加热、导热油炉加热等方式使蒸馏塔再沸器达到运行温度并产生足量一次蒸气,即完成启动阶段,一次蒸汽的量可以通过预先设定的预设值进行控制。
稳定运行阶段:关闭外部加热装置,停止加热,打开截止阀4,截止阀12保持关闭,开启无油蒸气压缩机5,一次蒸气经蒸气混合罐进入无油蒸气压缩机5,被压缩成高温高压蒸气,高温高压蒸气进入蒸气储罐6后,流经压力调节阀7进入蒸馏塔再沸器8,加热其中物料,同时一次蒸气被冷凝成高压冷凝液,进入膨胀阀9,高压冷凝液通过膨胀阀9后降压膨胀,变为低压气液混合物,低压气液混合物进入气液分离器10实现气液分离器,产生液态蒸馏产品和二次蒸气,液态蒸馏产品由液态蒸馏产品出口b进入蒸馏工艺下一步环节,二次蒸气进入蒸气混合罐3与一次蒸气混合后进入无油压缩机5,从而完成稳定运行阶段对应的循环。蒸馏系统通过上述循环不断将热量从一次蒸气中转移至液态物料中,液态物料在蒸馏塔再沸器中不断获得热量,再回到蒸气混合罐3,由无油蒸气压缩机5压缩,变成温度高于标准蒸发温度的高温高压的混合蒸气,此时即进入稳定运行阶段。
停机阶段:关闭无油蒸气压缩机5,关闭截止阀4,打开截止阀12,启动蒸气冷却器13,直至系统内蒸气完全转化成液态蒸馏产品。
本发明中无油蒸气压缩机5可以防止压缩机润滑油对整流产品的污染,通过变频器或者无油蒸气压缩机5的排气口滑块实现负荷调节,以适应蒸馏过程负荷的变动;蒸气储罐6用于保证系统的稳定;压力调节阀7用以调节无油蒸气压缩机5的排气压力,实现对进入蒸馏塔再沸器8的蒸气冷凝压力。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,但本发明并不局限于上述的具体实施方式,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,其特征是,包括蒸馏塔(1)、一次蒸气止回阀(2)、蒸气混合罐(3)、截止阀(4)、无油蒸气压缩机(5)、蒸气储罐(6)、压力调节阀(7)、蒸馏塔再沸器(8)、膨胀阀(9)、气液分离器(10)、二次蒸气止回阀(11)、截止阀(12)、蒸气冷却器(13),所述蒸馏塔再沸器(8)上设置有物料进口、压缩蒸气进口和冷凝液出口,所述蒸馏塔(1)上设置有一次蒸气出口,所述蒸气混合罐(3)上设置有一次蒸气进口、二次蒸气进口和混合蒸气出口,气所述液分离器(10)上设置有气液两相混合物进口、二次蒸气出口和液态蒸馏产品出口,所述蒸馏塔(1)的所述一次蒸气出口与所述一次蒸气止回阀(2)的进口连接,所述蒸馏塔再沸器(8)的所述压缩蒸气进口与所述压力调节阀(7)的出口连接,所述冷凝液出口与所述膨胀阀(9)的进口连接,所述膨胀阀(9)的出口与所述气液分离器(10)的所述气液两相混合物进口连接,所述气液分离器(10)的所述二次蒸气出口与所述二次蒸气止回阀(11)的进口连接,所述二次蒸气止回阀(11)的出口和所述蒸气混合罐(3)的所述二次蒸气进口连接,所述一次蒸气止回阀(2)的出口与所述蒸气混合罐(3)的所述一次蒸气进口连接,所述蒸气混合罐(3)的所述混合蒸气出口分别与所述截止阀(4)的进口、和所述截止阀(12)的进口连接,所述控制阀(4)的出口与所述无油蒸气压缩机(5)的进口连接,所述控制阀(12)的出口与所述蒸气冷却器(13)的进口连接,所述蒸气冷却器(13)的出口和所述气液分离器(10)的所述液态蒸馏产品出口连接,所述无油蒸气压缩机(5)的蒸气出口与所述蒸气储罐(6)的进口连接,所述蒸气储罐(6)的出口与所述压力调节阀(7)的进口连接。
2.根据权利要求1所述的一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,其特征是,所述无油蒸气压缩机(5)采用封闭式蒸气压缩机、半封闭式蒸气压缩机或开启式蒸气压缩机中的一种,所述无油蒸气压缩机(5)的形式为双螺杆式、涡旋式或离心式中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,其特征是,蒸气冷却器(13)采用风冷式冷凝换热器或水冷式冷凝换热器。
4.一种蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏方法,其特征是,包括以下步骤:
S1、打开蒸馏塔再沸器(8)的物料进口,将物料填充至指定高度,提供外部加热装置加热所述蒸馏塔再沸器(8)直至达到运行温度并产生一次蒸气;
S2、关闭外部加热装置,停止加热,打开截止阀(4),并保持截止阀(12)关闭,开启无油蒸气压缩机(5),使一次蒸气经蒸气混合罐(3)进入所述无油蒸气压缩机(5);一次蒸气在所述无油蒸气压缩机(5)中被压缩成高温高压蒸气,再进入蒸气储罐(6),然后流经压力调节阀(7)进入蒸馏塔再沸器(8);进入蒸馏塔再沸器(8)中的一次蒸气用于加热其中物料,同时,一次蒸气被冷凝成高压冷凝液,再进入膨胀阀(9),高压冷凝液通过膨胀阀(9)后降压膨胀,成为低压气液混合物,再进入气液分离器(10)实现气液分离,产生液态蒸馏产品和二次蒸气;液态蒸馏产品由液态蒸馏产品出口排出蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置,进入蒸馏工艺下一步环节,二次蒸气进入蒸气混合罐(3)与一次蒸气混合后进入所述无油压缩机(5);
S3、关闭所述无油蒸气压缩机(5),关闭所述截止阀(4),打开所述截止阀(12),启动蒸气冷却器13,直至蒸馏蒸气直接压缩回热的蒸馏装置内蒸气完全转化成液态蒸馏产品。
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