CN115228112B - 一种保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置,包括:粗甲醇输送管、粗甲醇贮罐、第一预加热器、第二预加热器、第三预加热器、精馏塔、溴化锂吸收式热泵、冷却水上水管、冷却水回水管、甲醇冷却器和精甲醇贮罐,其中,溴化锂吸收式热泵的蒸发器的输入口与精馏塔的第一输出口连通,溴化锂吸收式热泵的蒸发器的输出口与第一预加热器的第二输入口连通,溴化锂吸收式热泵的吸收器的输出口与第三预加热器的第二输入口连通,溴化锂吸收式热泵的吸收器的输入口与第三预加热器的第二输出口连通。通过上述方式,本发明能够对精馏塔顶甲醇蒸汽的潜热回收利用,可减少40%的蒸汽用量,具有良好的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及保险粉生产技术领域,特别涉及一种保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置。
背景技术
连二亚硫酸钠,也称为保险粉,是一种白色砂状结晶或淡黄色粉末化学用品,有很强的还原性,主要用于纺织印染、造纸及高岭土漂白,也可用于农药、医药、化工等领域,用途十分广泛。国内国际市场保险粉的需求量每年递增3-5%。
保险粉合成反应,以甲醇的水溶液作溶剂,达到反应终点后,需将固体保险粉与甲醇的水溶液(简称粗甲醇)分离,粗甲醇含水40%(质量比),含甲醇60%(质量比)。将粗甲醇输送至精馏塔利用甲醇和水的沸点不同,可以实现甲醇和水分离。常规的精馏装置以蒸汽作为再沸器的热源,以循环水作为塔顶甲醇蒸汽冷凝器的冷源,精馏塔顶部的甲醇蒸汽与循环水直接进行热交换,未有效利用甲醇蒸汽的潜热作为粗甲醇预热的热源,导致运行成本高,未有效起到节约蒸汽用量和减排二氧化碳的效果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置,能够对甲醇精馏潜热进行回收及利用,降低运行成本,有效达到节能减排效果。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置,其特征在于,包括:粗甲醇输送管,用于输送从保险粉反应釜内所分离出的粗甲醇;粗甲醇贮罐,通过第一管体与所述粗甲醇输送管连通,以通过所述第一管体为所述粗甲醇贮罐输送粗甲醇;第一预加热器,其第一输入口通过第二管体与所述粗甲醇贮罐的输出口连通,其中所述第二管体中设置有第一输送泵,以通过所述第一输送泵将所述粗甲醇贮罐内的粗甲醇泵送至所述第一预加热器中,以通过所述第一预加热器对粗甲醇进行第一次换热;第二预加热器,其第一输入口通过第三管体与所述第一预加热器的第一输出口连通,用于对粗甲醇进行第二次换热;第三预加热器,其第一输入口通过第四管体与所述第二预加热器的第一输出口连通,用于对粗甲醇进行第三次换热;精馏塔,其第一输入口通过第五管体与所述第三预加热器的第一输出口连通,用于对粗甲醇进行精馏以得到精甲醇;溴化锂吸收式热泵,其蒸发器的输入口通过第六管体与所述精馏塔的第一输出口连通,其蒸发器的输出口通过第七管体与所述第一预加热器的第二输入口连通,其中所述溴化锂吸收式热泵的发生器的输入口与第六管体连通,所述溴化锂吸收式热泵的发生器的输出口与所述第七管体连通,所述溴化锂吸收式热泵的吸收器的输出口通过第八管体与所述第三预加热器的第二输入口连通,所述溴化锂吸收式热泵的吸收器的输入口通过第九管体与所述第三预加热器的第二输出口连通,且所述第八管体中设置有第二输送泵;冷却水上水管,其中所述溴化锂吸收式热泵的冷凝器的输入口通过第一输送管与所述冷却水上水管连通;冷却水回水管,其中所述溴化锂吸收式热泵的冷凝器的输出口通过第二输送管与所述冷却水回水管连通;甲醇冷却器,其第一输入口通过第十二管体与所述第一预加热器的第二输出口连通,其第二输入口通过第三输送管与所述冷却水上水管连通,其第二输出口通过第四输送管与所述冷却水回水管连通;精甲醇贮罐,其输入口通过第十管体与所述甲醇冷却器的第一输出口连通,其输出口通过第十一管体与所述精馏塔的第二输入口连通,其中所述第十一管体中设置有第三输送泵。
进一步的,还包括:蒸汽管;再沸器,其第一输入口与所述精馏塔的第二输出口连通,其第一输出口与所述精馏塔的第三输入口连通,其第二输入口通过第五输送管与所述蒸汽管连通,其第二输出口与所述第二预加热器的第二输入口连通。
进一步的,还包括:膨胀罐,其中所述膨胀罐设置在所述第八管体中。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明具有的特点和优点:
1、采用加压精馏塔和溴化锂吸收式热泵组成联合装置,可回收精馏塔顶甲醇蒸汽的潜热用于加热进入精馏塔的粗甲醇;
2、通过加压精馏,可以将精馏塔顶甲醇蒸汽的压力由常规精馏的101Kpa(绝压)提升至250Kpa(绝压),温度由常规精馏的65℃提升至90℃,然后进入溴化锂吸收式热泵冷凝并释放出潜热,与第三预加热器的回水进行换热,可以将回水温度从115℃加热至125℃,在第三预热器内与粗甲醇进行热量交换,可减少40%的蒸汽用量,节能效果良好。
附图说明
图1为本发明保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1,该保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置包括粗甲醇输送管10、冷却水上水管11、冷却水回水管12、粗甲醇贮罐13、第一预加热器14、第二预加热器15、第三预加热器16、精馏塔17、溴化锂吸收式热泵18、甲醇冷却器19和精甲醇贮罐20。
粗甲醇输送管10用于输送从保险粉反应釜内所分离出的粗甲醇。
粗甲醇贮罐13通过第一管体131与粗甲醇输送管10连通,以通过第一管体131为粗甲醇贮罐13输送粗甲醇。
第一预加热器14的第一输入口通过第二管体141与粗甲醇贮罐13的输出口连通,其中第二管体141中设置有第一输送泵142,以通过第一输送泵142将粗甲醇贮罐13内的粗甲醇泵送至第一预加热器14中,以通过第一预加热器14对粗甲醇进行第一次换热。也就是说,第一预加热器14是用于对粗甲醇进行第一次加热。
第二预加热器15的第一输入口通过第三管体151与第一预加热器14的第一输出口连通,以使得被第一预加热器14加热后的粗甲醇通过第三管体151输送至第二预加热器15内,其中第二预加热器15用于对粗甲醇进行第二次换热。也就是说,第二预加热器15是用于对粗甲醇进行第二次加热。
第三预加热器16的第一输入口通过第四管体161与第二预加热器15的第一输出口连通,使得被第二预加热器15加热后的粗甲醇通过第四管体161输送至第三预加热器16内,其中第三预加热器16用于对粗甲醇进行第三次换热。
精馏塔17的第一输入口通过第五管体171与第三预加热器16的第一输出口连通,使得被第三预加热器16加热后的粗甲醇通过第五管体171输送至精馏塔17内,其中精馏塔17用于对粗甲醇进行精馏以得到精甲醇。
优选地,精馏塔17的底部设有用于排出残液的排出管。
在本实施例中,溴化锂吸收式热泵18的蒸发器的输入口通过第六管体181与精馏塔17的第一输出口连通,使得精甲醇从精馏塔17的顶部的第一输出口输送至溴化锂吸收式热泵18的蒸发器的输入口。
溴化锂吸收式热泵18的蒸发器的输出口通过第七管体182与第一预加热器14的第二输入口连通,使得溴化锂吸收式热泵18的蒸发器所输出精甲醇输送至第一预加热器14,以通过精甲醇对第一预加热器14内的粗甲醇进行加热。
应理解,第一预加热器14内的粗甲醇和精甲醇是不连通的,第一预加热器14内的粗甲醇和精甲醇是进行换热的。
进一步的,溴化锂吸收式热泵18的发生器的输入口与第六管体181连通,溴化锂吸收式热泵18的发生器的输出口与第七管体182连通。
在本实施例中,溴化锂吸收式热泵18的吸收器的输出口通过第八管体183与第三预加热器16的第二输入口连通,使得高温水从输入至第三预加热器16内以对粗甲醇进行加热。进一步的,溴化锂吸收式热泵18的吸收器的输入口通过第九管体184与第三预加热器16的第二输出口连通,使得加热后的水再次输入至溴化锂吸收式热泵18的吸收器进行加热,使得加热后的水再次从吸收器的输出口输送至第三预加热器16内。
优选地,第八管体183中设置有第二输送泵185,以通过第二输送泵将从吸收器的输出口所输出的水泵送至第三预加热器16内。
在本实施例中,溴化锂吸收式热泵18的冷凝器的输入口通过第一输送管111与冷却水上水管11连通,使得冷却水通过第一输送管111输送至溴化锂吸收式热泵18的冷凝器内。
进一步的,溴化锂吸收式热泵18的冷凝器的输出口通过第二输送管121与冷却水回水管12连通,使得冷却后的水通过第二输送管121输送至冷却水回水管12内。
甲醇冷却器19的第一输入口通过第十二管体191与第一预加热器14的第二输出口连通,使得第一预加热器14所输出的精甲醇输送至甲醇冷却器19进行冷却。进一步的,甲醇冷却器19的第二输入口通过第三输送管112与冷却水上水管11连通,使得冷却水上水管11所输出的冷却水对甲醇冷却器19内的精甲醇进行冷却。另外,甲醇冷却器19的第二输出口通过第四输送管122与冷却水回水管12连通,使得冷却后的水再次输送至冷却水回水管12内。
应理解,本实施例可以通过甲醇冷却器19对冷却水进行冷却加温,还可以进一步通过溴化锂吸收式热泵18的冷凝器对冷却水进行冷却加温,使得可以将冷却水回水管12的回水温度从115度加热至125度,进一步提高节能效果。
精甲醇贮罐20的输入口通过第十管体201与甲醇冷却器19的第一输出口连通,使得冷却后的精甲醇输送至精甲醇贮罐20内。
进一步的,精甲醇贮罐20的输出口通过第十一管体202与精馏塔17的第二输入口连通,使得精甲醇贮罐20内的精甲醇可以再次输送至蒸馏塔17内。
优选地,第十一管体202中设置有第三输送泵203,以通过第三输送泵203将精甲醇贮罐20内的精甲醇泵送至蒸馏塔17内。
应理解,本实施例通过多个预加热器对粗甲醇进行加热,可以使得精馏塔17的塔顶所输出的甲醇蒸汽的温度由常规精馏的65度提升至加压后的90度,然后再进入溴化锂吸收式热泵18,与第三预加热器16的回水换热,将回水温度从115℃加热至125℃,最后再通过第三预加热器16将粗甲醇加热至95度而进入精馏塔17内。
进一步的,该保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置还包括蒸汽管21和再沸器22。
再沸器22的第一输入口与精馏塔17的第二输出口连通,使得精馏塔17的液体可以输送至再沸器22中,进一步的,再沸器22的第一输出口与精馏塔17的第三输入口连通,使得再沸器22中的液体再次输送回精馏塔17内。
进一步的,再沸器22的第二输入口通过第五输送管与蒸汽管21连通,再沸器22的第二输出口与第二预加热器15的第二输入口连通。应理解,本实施例的再沸器22可以通过蒸汽管21所输入的蒸汽使得再沸器22内的液体液化,并进一步输送至第二预加热器15内以对第二预加热器15内的粗甲醇进行加热。
进一步的,该保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置还包括膨胀罐23,其中膨胀罐23设置在第八管体183中。
具体实施例
1、本发明基本数据
1.1本发明粗甲醇进料量设定:9000kg/hr,温度为50℃,其中甲醇的质量浓度60%,水的质量浓度40%,回流比R=1.1,粗甲醇比重为900㎏/m3。精馏塔17的塔顶精甲醇浓度大于或等于99.5%,精馏塔17的塔釜残液中甲醇浓度小于或等于0.5%。
1.2精馏塔生产运行数据见表1,
表1精馏塔生产运行数据
1.3本发明溴化锂吸收式热泵运行数据见表2:
1.3.1 90℃时甲醇汽化潜热为1046KJ/kg,甲醇蒸汽冷凝总热量=11340×1046÷4.186=283.4×104KCal/h。
1.3.2热泵效率(COP)为0.4885,回收总热量=283.4×104×0.4885=138×104KCal/h;相当于回收蒸汽=138×104÷60×104=2.3t/h。(蒸汽热焓按600Kcal/kg计)。
1.3.3溴化锂吸收式热泵用循环水:283.4×104×(1-0.4885)/(40-32)×1000=145×104/8×1000=180m3/h。
1.3.4甲醇冷却器用循环水:11340×0.6×(80-45)/(40-32)×1000=23.8×104/8×1000=30m3/h。
表2溴化锂吸收式热泵机组运行数据
1.4常规精馏蒸汽用量及循环水用量:
1.4.1循环水用量:
1.4.1.1 65℃时甲醇汽化潜热为1086KJ/kg,甲醇蒸汽冷凝总热量=11340×1086÷4.186=294.2×104KCal/h;
1.4.1.2液态甲醇从65℃降至45℃放出热量=11340×0.6×(65-45)=13.6×104KCal/h;
1.4.1.3循环水用量=(294.2×104+13.6×104)/(40-32)×1000=385m3/h。
1.4.2蒸汽用量:
1.4.2.1塔顶甲醇蒸发需要热量=11340×1086÷4.186=294.2×104KCal/h;
1.4.2.2塔釜水从80℃升温至110℃吸收热量=3600×1.0×(110-80)=10.8×104KCal/h;
1.4.2.3蒸汽用量=1.1×(294.2+10.8)×104/600=5.6t/h。(蒸汽热焓按600Kcal/kg计)。
1.5本发明与常规精馏能耗数据对比见表3
表3能耗对比数据表
1.6本发明经济效益和减排效果
目前一次蒸汽市场价格300元/吨,电价:0.60元/度,冷却水价格:0.1元/m3,年运行时间7200小时计算
表4本发明节能减排与节约运行费用数据
从表4可以看出,本发明通过加压精馏塔与溴化锂吸收式热泵组成的联合装置,用于保险粉生产过程中的甲醇精馏,运行费用可节省492.1万元/年,可减少蒸汽用量16560吨/年,可节约标煤1682吨/年,可减排二氧化碳4407吨/年。与常规采用蒸汽作为再沸器热源和循环水作为冷凝器的冷源甲醇精馏方案比较,有降本增效,节能减排的经济效益和环境效益。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置,其特征在于,包括:
粗甲醇输送管,用于输送从保险粉反应釜内所分离出的粗甲醇;
粗甲醇贮罐,通过第一管体与所述粗甲醇输送管连通,以通过所述第一管体为所述粗甲醇贮罐输送粗甲醇;
第一预加热器,其第一输入口通过第二管体与所述粗甲醇贮罐的输出口连通,其中所述第二管体中设置有第一输送泵,以通过所述第一输送泵将所述粗甲醇贮罐内的粗甲醇泵送至所述第一预加热器中,以通过所述第一预加热器对粗甲醇进行第一次换热;
第二预加热器,其第一输入口通过第三管体与所述第一预加热器的第一输出口连通,用于对粗甲醇进行第二次换热;
第三预加热器,其第一输入口通过第四管体与所述第二预加热器的第一输出口连通,用于对粗甲醇进行第三次换热;
精馏塔,其第一输入口通过第五管体与所述第三预加热器的第一输出口连通,用于对粗甲醇进行精馏以得到精甲醇;
溴化锂吸收式热泵,其蒸发器的输入口通过第六管体与所述精馏塔的第一输出口连通,其蒸发器的输出口通过第七管体与所述第一预加热器的第二输入口连通,其中所述溴化锂吸收式热泵的发生器的输入口与第六管体连通,所述溴化锂吸收式热泵的发生器的输出口与所述第七管体连通,所述溴化锂吸收式热泵的吸收器的输出口通过第八管体与所述第三预加热器的第二输入口连通,所述溴化锂吸收式热泵的吸收器的输入口通过第九管体与所述第三预加热器的第二输出口连通,且所述第八管体中设置有第二输送泵;
冷却水上水管,其中所述溴化锂吸收式热泵的冷凝器的输入口通过第一输送管与所述冷却水上水管连通;
冷却水回水管,其中所述溴化锂吸收式热泵的冷凝器的输出口通过第二输送管与所述冷却水回水管连通;
甲醇冷却器,其第一输入口通过第十二管体与所述第一预加热器的第二输出口连通,其第二输入口通过第三输送管与所述冷却水上水管连通,其第二输出口通过第四输送管与所述冷却水回水管连通;
精甲醇贮罐,其输入口通过第十管体与所述甲醇冷却器的第一输出口连通,其输出口通过第十一管体与所述精馏塔的第二输入口连通,其中所述第十一管体中设置有第三输送泵。
2.根据权利要求1所述的保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置,其特征在于,还包括:
蒸汽管;
再沸器,其第一输入口与所述精馏塔的第二输出口连通,其第一输出口与所述精馏塔的第三输入口连通,其第二输入口通过第五输送管与所述蒸汽管连通,其第二输出口与所述第二预加热器的第二输入口连通。
3.根据权利要求1所述的保险粉生产过程中甲醇精馏潜热回收装置,其特征在于,还包括:
膨胀罐,其中所述膨胀罐设置在所述第八管体中。
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