CN114949896B - 一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置及热能利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置及热能利用方法，该装置包括：溶聚丁苯橡胶用丁二烯精馏塔、正己烷溶剂脱水塔、凝水罐、溶剂回流罐、热交换器；溶剂脱水塔的塔顶采出线和塔身侧向采出线分别通过热交换器先后传热给凝水罐输出的低温凝水，得到高温凝水；低压高温蒸汽向溶剂脱水塔传热后转为蒸汽凝水；该高温凝水和蒸汽凝水传热丁二烯精馏塔再沸器，使精馏塔再沸器向丁二烯精馏塔供应高温蒸汽，且塔内蒸汽凝液回流精馏塔再沸器；高温凝水和蒸汽凝水降温回流凝水罐。本发明将塔顶采出线和塔身侧向采出线、高温凝水和蒸汽凝水相结合，利用热源能极差，显著降低热量消耗，且利用可控热源有效防止丁二烯因不饱和双键发生自聚。

Description

一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置及热能利用 方法

技术领域

本发明属于溶聚丁苯橡胶SSBR精馏技术领域，涉及包括正己烷溶剂精制和丁二烯精馏的精馏全系统的热能利用装置，及相应的热能利用方法。

背景技术

溶聚丁苯橡胶原料精馏工艺主要包含丁二烯精馏系统和溶剂脱水系统，上述工艺中使用的蒸汽热量较多，每小时的蒸汽消耗最高能够达到20t/h以上，属于是高耗能的产业。按照国家加强节能减排的工作要求，加快落实系统节能和废物综合利用措施，提高能源利用效率，降低能耗，缓解溶聚丁苯橡胶生产对环境造成的污染等，是目前的主流研发方向和技术趋势。但现有的工艺及系统较为成熟也相对老旧，溶剂脱水塔无法通过更换塔盘继续放大产能，低温精馏塔塔釜需使用凝水加热，此部分工艺节点存在产能受限和热量浪费的技术瓶颈，导致整个精馏系统生产负荷小，能量损失大，蒸汽消耗量大。

从技术角度看，丁二烯沸点低，丁二烯精馏系统使用的热源(凝水)温度范围为65-80℃，此部分凝水经丁二烯精馏塔釜换热后，凝水温度降至45℃左右，需要使用高温蒸汽补充热量；并且因丁二烯含有双键，容易自聚，而现有技术对再沸器通常采用低压蒸汽作为热源进行加热，热源温度较高，丁二烯在再沸器的换热管线中被部分汽化成气液混合物时，即容易发生共聚反应生成共聚物，降低了丁二烯的收率，还形成了过多无法利用的丁二烯共聚物，造成的大量原材料的浪费和能源消耗。另一方面，溶剂脱水塔的塔顶采出气相温度高，需要使用循环水作为冷媒进行冷却，换热后的循环水还需要送至凉水塔再冷却。对比可见，丁二烯精馏系统换热后的凝水温度低，需要使用高温蒸汽升温；而溶剂脱水系统气相温度相对较高，需要使用低温循环水降温。此外，在丁二烯精馏工艺及相关工艺过程中，类似上述两系统的温度差和热能需求的运行不仅导致热量浪费，还增加了高温蒸汽用量和凉水塔的负荷，不期望的提高了生产运行成本。

专利CN210765075U公开了一种丁二烯抽提单元凝液利用系统，将丁二烯精馏塔内物料与第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔换热后的高温凝液进行换热，由于丁二烯精馏塔塔底物料要求温度较低，第一萃取精馏塔和第二萃取精馏塔换热后产生的高温凝液完全可以满足丁二烯精馏塔的换热要求，解决了传统丁二烯抽提单元中丁二烯精馏塔用高温蒸汽换热导致的蒸汽消耗量大的问题。此外，将高温凝液与注水混合，调整两者流量比例使水温保持在40℃，进入粗丁二烯水洗塔内进行水洗作业，不仅解决了传统丁二烯抽提单元水洗塔注水加热后水洗时，用水量大的问题。该专利充分利用了换热后的高温凝液，减少了能量消耗，也减少了高温凝液的产生量。然而，该专利在充分利用热源部分能量的基础上，并未涉及对采出物料的高温热能的利用，这部分高温热能存在浪费。

专利CN111333480A公开了一种精制丁二烯的方法及精制装置，该方法在丁二烯隔壁塔的塔顶采出气相，经冷凝分相后，水相采出，油相全回流；在隔壁塔主分馏塔侧线采出精制丁二烯，该丁二烯通过丁二烯成品泵加压通过第一原料预热器的热介质通道，用于对将要进入该丁二烯隔壁塔的原料进行预热，之后该丁二烯经过冷却器的热介质通道，得到冷却至20℃的精制丁二烯。该专利涉及采出物料，特别是侧线采出物料热能的利用，但其热能利用的范围有限、对象单一，主要是针对丁二烯隔壁塔原料的预热，且对塔顶采出高温气相的热能未合理利用，整套热能利用体系设计简单但利用率不高。

如何更为有效的将热源能量和采出物料的能量充分利用，降低供热和冷却负荷，且精准调控丁二烯精馏温度防止其自聚，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种能够综合且充分利用热源能量、塔顶采出物料和侧线采出物料热能的，用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置，及其相应的热能利用方法。

具体的，本发明提供一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置，包括：丁二烯橡胶精馏塔、溶剂脱水塔、凝水罐、溶剂回流罐、第一热交换器和第二热交换器；

其中，所述溶剂脱水塔具有塔顶采出线和至少一条塔身侧向采出线；

所述塔顶采出线中高温气相通过第一热交换器的高温入口端进入第一热交换器，并从第一热交换器的低温出口端离开第一热交换器并进入所述溶剂回流罐；

所述溶剂回流罐的出口端设有塔顶出料线和溶剂回流线，所述溶剂回流线连通溶剂脱水塔；

所述塔身侧向采出线中高温气相通过第二热交换器的高温入口端进入第二热交换器，并从第二热交换器的低温出口端出料；

所述凝水罐通过低温凝水线先后连通第一热交换器的内部换热管线和第二热交换器的内部换热管线，所述第二热交换器的内部换热管线的出口端与高温凝水线连通，从而将高温水输送并实现对所述丁二烯精馏塔的供热，热交换之后，所述高温水转化为低温水，并通过低温回流线回流至所述凝水罐。

本发明同时设计了溶剂脱水塔的塔顶采出线和塔身侧向采出线，将溶剂脱水塔中物料的高温热能充分转化利用。并且通过第一热交换器和第二热交换器对凝水罐输送的低温凝水进行分步热交换升温，以为丁二烯精馏塔供热，实现了精馏处理的热能循环利用。同时，塔顶采出线的高温气相降温为低温气相后进入溶剂回流罐，回流罐的油相通过溶剂回流线泵送回溶剂脱水塔，实现了溶剂处理的热能循环利用。其中，基于能量处于不同能级，第一热交换器和第二热交换器独立设置和调控；可选的，也可采用多能级整合式热交换器，塔顶采出线和塔身侧向采出线分别通过位置不同的入口端和出口端，进入热交换器，先后与低温凝水进行换热，减小换热设备体积。

进一步的，所述丁二烯精馏塔底部与精馏塔再沸器连通，所述高温凝水线与精馏塔再沸器的高温入口端连通，精馏塔再沸器的低温出口端与所述低温回流线连通；精馏塔再沸器的高温蒸汽出口端向丁二烯精馏塔供应高温蒸汽，充分换热，塔内低温的蒸汽凝液通过所述精馏塔再沸器的蒸汽凝液端回流精馏塔再沸器，形成物料循环。

进一步的，所述溶剂脱水塔下部循环连通脱水塔再沸器，低压高温蒸汽供应线和蒸汽凝水线分别连通所述脱水塔再沸器的内部换热管线以向所述脱水塔再沸器供热，所述蒸汽凝水线连通所述精馏塔再沸器的高温入口端。

本发明采用高温凝水和蒸汽凝水对精馏塔再沸器供热，既能将溶剂脱水塔的热源能量进一步利用，又能够避免低压高温蒸汽直接向再沸器中丁二烯供热而引起丁二烯自聚的风险。为了进一步稳定丁二烯精馏质量，优选的，在精馏塔再沸器设置温度传感器、在所述高温凝水线和蒸汽凝水线上分别设置流量调节阀，以对精馏塔再沸器进行实时温度监测，并通过温度传感器的监测数据，对上述流量控制阀的开闭大小进行调控，保证丁二烯精馏塔在适宜温度范围内，从而稳定丁二烯的精馏质量。

塔身侧向采出线及其传热方式是本发明的重要技术点，针对塔身侧向采出线的具体位置选择，经过摸索和计算发现，例如采用具有20-30块塔板的溶剂脱水塔，在溶剂脱水塔的第5-10块塔板间，优选6-8块塔板间设置塔身侧向采出线，将能够得到温度高、质量好的溶剂油。所述溶剂油的侧线采出，将带来诸多好处：首先，溶剂油的侧线采出，能够逐步减少塔底溶剂油的含量，减小塔体工作负担；其次，相比于通常塔顶采出的方式，特定位置的高质量侧线采出可以降低塔顶采出量，降低可能的冷凝负担；此外，侧向采出的溶剂油的冷凝潜热和高温显热突出，这些热量都可以被用来加热其他需要热量的部件，例如丁二烯精馏塔的供热。

进一步的，包括至少两条所述塔身侧向采出线，对称的分布于塔身侧向，且分别连通所述第二热交换器的高温入口端。塔身侧向采出线具体数量的设置根据溶剂脱水塔的体量和功率等因素可以选择，但大于一条塔身侧向采出线时，采用对称分布于塔身侧向的方式进行设置，更有利于得到均匀和稳定的采出物料。优选的，每条塔身侧向采出线设置有流量调节阀、计量泵、温度和压力传感器等监测和控制部件，以对每条塔身侧向采出线的开闭及采出量进行精确调控，从而整体上得到高质量的侧向采出物料。

进一步的，所述丁二烯精馏塔和溶剂脱水塔内均设有压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述回流罐的出口端设有三通计量阀，用于分别调控所述塔顶出料线和所述溶剂回流线的流量；所述溶剂脱水塔底部出口端设有计量阀，用于调控塔底采出量和再沸量。

相应的，本发明还提供了一种热能利用方法，其采用了上述用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置，包括以下步骤：

1)从溶剂脱水塔的塔顶采出线采出温度为85-100℃的高温气相，输入第一热交换器进行热交换，之后从所述第一热交换器的出口端输出温度为50-60℃的低温气相至回流罐，所述回流罐部分物料通过塔顶出料线出料，部分物料通过溶剂回流线回流至溶剂脱水塔；

2)溶剂脱水塔的塔身侧向采出线采出温度为110-130℃的高温气相，输入第二热交换器进行热交换，之后从所述第二热交换器的出口端输出温度为70-80℃的侧线采出料；

3)在步骤1)和2)的同时，将凝水罐内40-45℃的低温凝水通过低温凝水线先后通过第一热交换器和第二热交换器的内部换热管线，经过热交换得到70-80℃的高温凝水，所述高温凝水通过高温凝水线输送并对丁二烯精馏塔供热；

4)向丁二烯精馏塔供热完成的高温凝水降温至40-50℃，并通过低温回流线回流至所述凝水罐，实现低温凝水的循环供应。

对于上述各步骤中的温度范围，优选的：

1`)从溶剂脱水塔的塔顶采出线采出温度为90±2℃的高温气相，输入第一热交换器进行热交换，之后从所述第一热交换器的出口端输出温度为55±2℃的低温气相至回流罐，所述回流罐将部分物料通过塔顶出料线出料，部分物料通过溶剂回流线回流至溶剂脱水塔；

2`)溶剂脱水塔的塔身侧向采出线采出温度为115±3℃的高温气相，输入第二热交换器进行热交换，之后从所述第二热交换器的出口端输出温度为75±3℃的侧线采出料，之后冷凝得到精馏产品；

3`)在步骤1`)和2`)的同时，将凝水罐内42±2℃的低温凝水通过低温凝水线先后通过第一热交换器和第二热交换器的内部换热管线，经过热交换得到75±2℃的高温凝水，所述高温凝水通过高温凝水线输送并对丁二烯精馏塔供热；

4`)向丁二烯精馏塔供热完成的高温凝水降温至约45℃，并通过低温回流线回流至所述凝水罐，实现低温凝水的循环供应。

并且，所述溶剂脱水塔底部出口端通过设置计量阀，可有效调控塔底采出量和再沸量。

进一步的，前述步骤3)和3`)中涉及高温凝水通过高温凝水线输送并对丁二烯精馏塔供热，优选的，对丁二烯精馏塔供热，具体包括：

a.所述高温凝水通过高温凝水线输入精馏塔再沸器的高温入口端；

b.低压高温蒸汽供应线向溶剂脱水塔的脱水塔再沸器供应280℃以上低压高温蒸汽，供热完毕，上述低压高温蒸汽降温为100℃以下的蒸汽凝水，并通过蒸汽凝水线输入精馏塔再沸器的所述高温入口端；且换热完毕回流至所述凝水罐；

c.所述精馏塔再沸器的高温蒸汽出口端向丁二烯精馏塔供应65-80℃高温蒸汽，且塔内40-50℃蒸汽凝液回流入精馏塔再沸器。

针对上述丁二烯精馏塔供热步骤中的温度范围，优选的：

a`.75±2℃的高温凝水通过高温凝水线输入精馏塔再沸器的高温入口端；

b`.低压高温蒸汽供应线向溶剂脱水塔的脱水塔再沸器供应290±5℃的低压高温蒸汽，供热完毕，上述低压高温蒸汽降温为100℃以下的蒸汽凝水，并通过蒸汽凝水线输入精馏塔再沸器的所述高温入口端；且换热完毕回流至所述凝水罐；通过三个热源、两条线路的供热，丁二烯精馏塔具有足够的热能完成精馏处理，无需外加热源供热；

c`.所述精馏塔再沸器的高温蒸汽出口端向丁二烯精馏塔供应75±2℃的高温蒸汽，且塔内约45℃蒸汽凝液回流入精馏塔再沸器，形成物料循环，从而实现对丁二烯精馏塔的有效传热。

为了保证精馏质量，防止丁二烯发生不期望的自聚，优选在精馏塔再沸器设置温度传感器以对精馏塔再沸器的温度实时监控，以及在高温凝水线和蒸汽凝水线分别设置流量调节阀有效控制高温凝水和蒸汽凝水的比例，将精馏塔再沸器中的低压高温蒸汽温度稳定在约75℃。

进一步的，至少两条所述塔身侧向采出线对称的分布于塔身侧向，从溶剂脱水塔的第5-10块塔板间采出，优选从第6-8块塔板间采出，且分别连通所述第二热交换器的高温入口端。

本发明的优点具体在于：

1、本发明科学设计了溶剂脱水塔的塔顶采出线和塔身侧向采出线，将溶剂脱水塔中物料多个维度的高温热能充分转化利用，不仅获得了高品质溶剂油，还显著降低了塔身工作负荷及整体热量消耗，是综合而高效热能利用方案。

2、本发明将被升温的高温凝水和经过热交换降温的蒸汽凝水作为共同热源，向丁二烯精馏塔供热；且通过高温凝水线和蒸汽凝水线上分别设置的流量调节阀，以及精馏塔再沸器中精密温度传感器的设置，将精馏塔再沸器中的低压高温蒸汽温度稳定在约75℃，防止丁二烯自聚，保证质量稳定的精馏产品。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的结构示意图。

附图标记说明：1.丁二烯橡胶精馏塔、2.溶剂脱水塔、3.凝水罐、4.溶剂回流罐、5.第一热交换器、6.第二热交换器、7.塔顶采出线、8.塔身侧向采出线、9.(第一热交换器)高温入口端、10.(第一热交换器)低温出口端、11.塔顶出料线、12.溶剂回流线、13.(第二热交换器)高温入口端、14.(第二热交换器)低温出口端、15.低温凝水线、16.高温凝水线、17.精馏塔再沸器、18.(精馏塔再沸器)高温入口端、19.(精馏塔再沸器)低温出口端、20.低温回流线、21.高温蒸汽出口端、22.蒸汽凝液端、23.脱水塔再沸器、24.低压高温蒸汽供应线、25.蒸汽凝水线、26.三通计量阀、27.计量阀

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图将对本发明作进一步地详细描述。

本发明的用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置，包括：丁二烯橡胶精馏塔(1)、溶剂脱水塔(2)、凝水罐(3)、溶剂回流罐(4)、第一热交换器(5)和第二热交换器(6)；其中，所述溶剂脱水塔(2)具有塔顶采出线(7)和至少一条塔身侧向采出线(8)；

所述塔顶采出线(7)中高温气相通过第一热交换器(5)的高温入口端(9)进入第一热交换器(5)，并从第一热交换器(5)的低温出口端(10)离开第一热交换器(5)并进入所述溶剂回流罐(4)；

所述溶剂回流罐(4)的出口端设有塔顶出料线(11)和溶剂回流线(12)，所述溶剂回流线(12)连通溶剂脱水塔(2)；

所述塔身侧向采出线(8)中高温气相通过第二热交换器(6)的高温入口端(13)进入第二热交换器(6)，并从第二热交换器(6)的低温出口端(14)出料；

所述凝水罐(3)通过低温凝水线(15)先后连通第一热交换器(5)的内部换热管线和第二热交换器(6)的内部换热管线，所述第二热交换器(6)的内部换热管线的出口端与高温凝水线(16)连通，从而将高温水输送并实现对所述丁二烯精馏塔(1)的供热，热交换之后，所述高温水转化为低温水，并通过低温回流线(20)回流至所述凝水罐(3)。

所述丁二烯精馏塔(1)底部与精馏塔再沸器(17)连通，所述高温凝水线(16)与精馏塔再沸器(17)的高温入口端(18)连通，精馏塔再沸器(17)的低温出口端(19)与所述低温回流线(20)连通；精馏塔再沸器(17)的高温蒸汽出口端(21)向丁二烯精馏塔供应高温蒸汽，并通过蒸汽凝液端(22)回流。

所述溶剂脱水塔(2)下部循环连通脱水塔再沸器(23)，低压高温蒸汽供应线(24)和蒸汽凝水线(25)分别连通所述脱水塔再沸器(23)的内部换热管线以向所述脱水塔再沸器(23)供热，所述蒸汽凝水线(25)连通所述精馏塔再沸器(17)的高温入口端(18)。

所述溶剂脱水塔(2)具有20-30块塔板，所述塔身侧向采出线(8)的采出的位置为所述溶剂脱水塔(2)的第5-10块塔板间，优选第6-8块塔板间。且可包括至少两条所述塔身侧向采出线(8)，对称的分布于塔身侧向，且分别连通所述第二热交换器(6)的高温入口端(13)。

所述丁二烯精馏塔(1)和溶剂脱水塔(2)内均设有压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述回流罐(4)的出口端设有三通计量阀(26)，用于分别调控所述塔顶出料线(11)和所述溶剂回流线(12)的流量；所述溶剂脱水塔(2)底部出口端设有计量阀(27)，用于调控塔底采出量和再沸量。

本发明的热能利用方法，包括以下步骤：

1)从溶剂脱水塔(2)的塔顶采出线(7)采出温度为85-100℃，优选90±2℃的高温气相，输入第一热交换器(5)进行热交换，之后从所述第一热交换器(5)的出口端(10)输出温度为50-60℃，优选55±2℃的低温气相至回流罐(4)，所述回流罐(4)将部分物料，主要是低温气相，通过塔顶出料线(11)出料，部分物料，主要是溶剂油相，通过溶剂回流线(12)回流至溶剂脱水塔(2)；

2)溶剂脱水塔(2)的塔身侧向采出线(8)采出温度为110-130℃，优选115±3℃的高温气相，输入第二热交换器(6)进行热交换，之后从所述第二热交换器(6)的出口端(14)输出温度为70-80℃，优选75±3℃的侧线采出料；所述塔身侧向采出线从溶剂脱水塔的第5-10块塔板间采出，优选从第6-8块塔板间采出，且连通所述第二热交换器的高温入口端；

3)在步骤1)和2)的同时，将凝水罐(3)内40-45℃，优选42±2℃的低温凝水通过低温凝水线(15)先后通过第一热交换器(5)和第二热交换器(6)的内部换热管线，经过热交换得到70-80℃，优选75±2℃的高温凝水，所述高温凝水通过高温凝水线(16)输送并对丁二烯精馏塔供热；

4)向丁二烯精馏塔供热完成的高温凝水降温至40-50℃，优选45℃，并通过低温回流线(20)回流至所述凝水罐(3)，实现低温凝水的循环供应。

上述对丁二烯精馏塔供热步骤具体包括：

a.75±2℃的高温凝水通过高温凝水线(16)输入精馏塔再沸器(17)的高温入口端(18)；

b.低压高温蒸汽供应线(24)向溶剂脱水塔(2)的脱水塔再沸器(23)供应280℃以上，优选290±5℃的低压高温蒸汽，供热完毕，上述低压高温蒸汽降温为100℃以下的蒸汽凝水，并通过蒸汽凝水线(25)输入精馏塔再沸器(17)的所述高温入口端(18)；且换热完毕回流至所述凝水罐(3)；

c.所述精馏塔再沸器(17)的高温蒸汽出口端(21)向丁二烯精馏塔供应75±2℃的高温蒸汽，且约45℃蒸汽凝液回流入精馏塔再沸器，形成物料循环。

实施例1

本实施例的热能利用方法，包括以下步骤：

1)从溶剂脱水塔(2)的塔顶采出线(7)采出温度为90±2℃的高温气相，输入第一热交换器(5)进行热交换，之后从所述第一热交换器(5)的出口端(10)输出温度为55±2℃的低温气相至回流罐(4)，所述回流罐(4)将低温气相通过塔顶出料线(11)出料，将油相通过溶剂回流线(12)回流至溶剂脱水塔(2)；

2)溶剂脱水塔(2)的塔身侧向采出线(8)采出温度为115±3℃的高温气相，输入第二热交换器(6)进行热交换，之后从所述第二热交换器(6)的出口端(14)输出温度为75±3℃的侧线采出料；所述塔身侧向采出线从溶剂脱水塔的第6-8块塔板间采出，且连通所述第二热交换器的高温入口端；

3)在步骤1)和2)的同时，将凝水罐(3)内42±2℃的低温凝水通过低温凝水线(15)先后通过第一热交换器(5)和第二热交换器(6)的内部换热管线，经过热交换得到75±2℃的高温凝水，所述高温凝水通过高温凝水线(16)输送并对丁二烯精馏塔供热；

4)向丁二烯精馏塔供热完成的高温凝水降温至约45℃，并通过低温回流线(20)回流至所述凝水罐(3)，实现低温凝水的循环供应。

上述对丁二烯精馏塔供热步骤具体包括：

a.75±2℃的高温凝水通过高温凝水线输入精馏塔再沸器的高温入口端；

b.低压高温蒸汽供应线向溶剂脱水塔的脱水塔再沸器供应290℃的低压高温蒸汽，供热完毕，上述低压高温蒸汽降温为100℃以下的蒸汽凝水，并通过蒸汽凝水线输入精馏塔再沸器的所述高温入口端；且换热完毕回流至所述凝水罐(3)；

c.所述精馏塔再沸器的高温蒸汽出口端向丁二烯精馏塔供应75±2℃的高温蒸汽，且约45℃蒸汽凝液回流入精馏塔再沸器，形成物料循环。

对比例1

对比例1与实施例1的热能利用装置基本相同，主要区别在于关闭了溶剂脱水塔的塔顶采出线(7)，打开塔身侧向采出线(8)和蒸汽凝水线(25)。

对比例2

对比例2与实施例1的热能利用装置基本相同，主要区别在于关闭了溶剂脱水塔的塔顶采出线(7)和塔身侧向采出线(8)，打开蒸汽凝水线(25)。

对比例3

对比例3与实施例1的热能利用装置基本相同，主要区别在于关闭了溶剂脱水塔的塔顶采出线(7)、塔身侧向采出线(8)和蒸汽凝水线(25)，即丁二烯精馏塔仅依靠外部热源供热。

以溶聚丁苯橡胶SSBR产能10万吨/年计，实施例和对比例的丁二烯精馏塔的外部热源蒸汽消耗量如表1：

表1

	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3
					蒸汽消耗量(t/h)	0-0.5	1.8-2.2	3.8-4.2	≥5

从测试数据可见，实施例1的同时开启溶剂脱水塔的塔顶采出线、塔身侧向采出线和蒸汽凝水线，即启用三个热源、两条主线的丁二烯精馏塔供热方案时，外部热源向丁二烯精馏塔的蒸汽供热量在0.5t/h以下，甚至可以做到无需外部供热，仅靠系统内上述余热传输供应即可满足需要。可见，塔顶采出线、塔身侧向采出线和蒸汽凝水线的供热能力和系统整体节能效果显著。对比而言，溶剂脱水塔的塔顶采出线、塔身侧向采出线的供热效率相对蒸汽凝水线的供热效率更高，因此本发明对溶剂脱水塔的物料热能的充分利用取得了突出的节能效果；在对溶剂脱水塔外部热源能量利用的同时，开启了更为高效的节能手段。

目前高温蒸汽费用约300元/吨，由于生产系统全年基本无休，采用本发明的热能利用装置及其热能利用方法后，全年至少节约4万吨蒸汽；仅高温蒸汽一项即可节约合1200万元以上的生产成本。这不仅极大的降低了生产成本，具有巨大的经济价值，而且对于减少环境污染和能源消耗做出显著的贡献。

以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于溶聚丁苯橡胶精馏系统的热能利用装置，其特征在于：包括丁二烯精馏塔(1)、溶剂脱水塔(2)、凝水罐(3)、溶剂回流罐(4)、第一热交换器(5)和第二热交换器(6)；其中，所述溶剂脱水塔(2)具有塔顶采出线(7)和至少一条塔身侧向采出线(8)；

所述塔顶采出线(7)中高温气相通过第一热交换器(5)的高温入口端(9)进入第一热交换器(5)，并从第一热交换器(5)的低温出口端(10)离开第一热交换器(5)并进入所述溶剂回流罐(4)；

所述溶剂回流罐(4)的出口端设有塔顶出料线(11)和溶剂回流线(12)，所述溶剂回流线(12)连通溶剂脱水塔(2)；

所述塔身侧向采出线(8)中高温气相通过第二热交换器(6)的高温入口端(13)进入第二热交换器(6)，并从第二热交换器(6)的低温出口端(14)出料；所述凝水罐(3)通过低温凝水线(15)先后连通第一热交换器(5)的内部换热管线和第二热交换器(6)的内部换热管线，所述第二热交换器(6)的内部换热管线的出口端与高温凝水线(16)连通，从而将高温水输送并实现对所述丁二烯精馏塔(1)的供热，热交换之后，所述高温水转化为低温水，并通过低温回流线(20)回流至所述凝水罐(3)；

其中，所述丁二烯精馏塔(1)底部与精馏塔再沸器(17)连通，所述高温凝水线(16)与精馏塔再沸器(17)的高温入口端(18)连通，精馏塔再沸器(17)的低温出口端(19)与所述低温回流线(20)连通；精馏塔再沸器(17)的高温蒸汽出口端(21)向丁二烯精馏塔供应高温蒸汽，并通过蒸汽凝液端(22)回流；

所述溶剂脱水塔(2)下部循环连通脱水塔再沸器(23)，低压高温蒸汽供应线(24)和蒸汽凝水线(25)分别连通所述脱水塔再沸器(23)的内部换热管线以向所述脱水塔再沸器(23)供热，所述蒸汽凝水线(25)连通所述精馏塔再沸器(17)的高温入口端(18)。

2.如权利要求1所述的热能利用装置，其特征在于，所述溶剂脱水塔(2)具有20-30块塔板，所述塔身侧向采出线(8)的采出的位置为所述溶剂脱水塔(2)的第5-10块塔板间。

3.如权利要求2所述的热能利用装置，其特征在于，所述塔身侧向采出线(8)的采出的位置为所述溶剂脱水塔(2)的第6-8块塔板间。

4.如权利要求3所述的热能利用装置，其特征在于，包括至少两条所述塔身侧向采出线(8)，对称的分布于塔身侧向，且分别连通所述第二热交换器(6)的高温入口端(13)。

5.如权利要求4所述的热能利用装置，其特征在于，所述丁二烯精馏塔(1)和溶剂脱水塔(2)内均设有压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述回流罐(4)的出口端设有三通计量阀(26)，用于分别调控所述塔顶出料线(11)和所述溶剂回流线(12)的流量；所述溶剂脱水塔(2)底部出口端设有计量阀(27)，用于调控塔底采出量和再沸量。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述装置的热能利用方法，包括以下步骤：

1)从溶剂脱水塔(2)的塔顶采出线(7)采出温度为85-100℃的高温气相，输入第一热交换器(5)进行热交换，之后从所述第一热交换器(5)的出口端(10)输出温度为50-60℃的低温气相至回流罐(4)，所述回流罐(4)将部分物料通过塔顶出料线(11)出料，部分物料通过溶剂回流线(12)回流至溶剂脱水塔(2)；

2)溶剂脱水塔(2)的塔身侧向采出线(8)采出温度为110-130℃的高温气相，输入第二热交换器(6)进行热交换，之后从所述第二热交换器(6)的出口端(14)输出温度为70-80℃的侧线采出料；

3)在步骤1)和2)的同时，将凝水罐(3)内40-45℃的低温凝水通过低温凝水线(15)先后通过第一热交换器(5)和第二热交换器(6)的内部换热管线，经过热交换得到70-80℃的高温凝水，所述高温凝水通过高温凝水线(16)输送并对丁二烯精馏塔供热；

4)向丁二烯精馏塔供热完成的高温凝水降温至40-50℃，并通过低温回流线(20)回流至所述凝水罐(3)，实现低温凝水的循环供应。

7.如权利要求6所述的热能利用方法，其特征在于，所述对丁二烯精馏塔供热，包括：

a.所述高温凝水通过高温凝水线(16)输入精馏塔再沸器(17)的高温入口端(18)；

b.低压高温蒸汽供应线(24)向溶剂脱水塔(2)的脱水塔再沸器(23)供应280℃以上低压高温蒸汽，供热完毕，上述低压高温蒸汽降温为100℃以下的蒸汽凝水，并通过蒸汽凝水线(25)输入精馏塔再沸器(17)的所述高温入口端(18)；且换热完毕回流至所述凝水罐(3)；

c.所述精馏塔再沸器(17)的高温蒸汽出口端(21)向丁二烯精馏塔供应65-80℃高温蒸汽，且40-50℃蒸汽凝液回流入精馏塔再沸器(17)。

8.如权利要求7所述的热能利用方法，其特征在于，至少两条所述塔身侧向采出线(8)对称的分布于塔身侧向，从溶剂脱水塔(2)的第5-10块塔板间采出，且分别连通所述第二热交换器(6)的高温入口端(13)。