CN116850621A - 热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统及其节能工艺 - Google Patents
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Abstract
一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统及其节能工艺，该工艺包括：将甲醛水溶液通入预精馏塔提浓，从塔顶采出的稀甲醛经热泵机组C1增压升温后作为高压精馏塔的塔釜热源，从预精馏塔塔底采出的浓甲醛送入反应精馏塔，在催化剂催化下转化为三聚甲醛；将反应精馏塔塔顶的甲醛、水和三聚甲醛形成的共沸物作为预精馏塔的塔釜热源，经换热冷凝后通入低压精馏塔，从低压精馏塔塔顶采出的共沸物蒸气经热泵机组C2增压升温后作为反应精馏塔塔釜的热源，经换热冷凝后通入高压精馏塔，从低压精馏塔塔釜采出的稀甲醛送回预精馏塔提浓；从高压精馏塔塔釜采出三聚甲醛产品。本发明能提高三聚甲醛的单程转化率，简化操作，降低操作费用和能耗。
Description
技术领域
本发明涉及三聚甲醛的制造技术。
背景技术
为将甲醛转化为三聚甲醛，现有工艺主要使用釜式反应器，将甲醛水溶液和催化剂置于釜式反应器中反应。然而甲醛转化为三聚甲醛的反应受化学平衡限制极大，产物三聚甲醛的平衡浓度极小。因此反应后的精馏过程需向反应器内循环大量未反应的甲醛，反应效率低、能耗高。另外，由于甲醛-水-三聚甲醛存在复杂共沸，常规精馏方式无法得到纯度较高的三聚甲醛，现有工艺主要使用萃取精馏的方式获得三聚甲醛，但是，萃取剂有较强毒性且萃取剂对三聚甲醛后续使用有较大影响，萃取剂的分离提纯的操作也较为复杂。再者，甲醛-水-三聚甲醛体系存在复杂共沸，同时废水中甲醛浓度不宜过高以免影响后续废水处理过程，苛刻的精馏条件使得系统能耗较高。现有工艺主要采用蒸汽加热为系统提供热量，能耗较大，系统内部热量未充分利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其能够提高三聚甲醛的单程转化率，简化操作，降低操作费用和能耗，达到经济节能的效果。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，包括以下步骤：
将甲醛水溶液原料通入预精馏塔T1中提浓，从塔顶采出的稀甲醛经热泵机组C1增压升温后作为高压精馏塔T4的塔釜热源使用，从预精馏塔T1塔底采出的浓甲醛送入反应精馏塔T2，在反应精馏塔T2的催化剂催化下转化为三聚甲醛；
将反应精馏塔T2塔顶的甲醛、水和三聚甲醛形成的共沸物蒸气作为预精馏塔T1塔釜的热源使用，经换热冷凝后通入低压精馏塔T3中部，从低压精馏塔T3塔顶采出的共沸物蒸气经热泵机组C2增压升温后作为反应精馏塔T2塔釜的热源使用，经换热冷凝后通入高压精馏塔T4中部，从低压精馏塔T3塔釜采出的稀甲醛溶液送回预精馏塔T1提浓；
从高压精馏塔T4塔釜采出三聚甲醛产品。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，包括反应精馏单元、变压精馏单元和热泵单元；反应精馏单元包括预精馏塔T1、反应精馏塔T2、回流罐V1、回流罐V4、塔顶冷凝器E5、塔顶冷凝器E14、冷凝再沸器E4、冷凝再沸器E7、再沸器E3和再沸器E6，变压精馏单元包括低压精馏塔T3、高压精馏塔T4、中压精馏塔T5、回流罐V2、回流罐V3、回流罐V5、塔顶冷凝器E11、塔顶冷凝器E17、冷凝再沸器E10、冷凝再沸器E12、冷凝再沸器E15、再沸器E9、再沸器E13和再沸器E16，热泵单元包括热泵机组C1和热泵机组C2；预精馏塔T1的塔顶气相出口与热泵机组C1的进气口连通，热泵机组C1的排气口连通高压精馏塔T4塔釜处的冷凝再沸器E12的热侧入口，预精馏塔T1的塔釜液相采出口与反应精馏塔T2的中部连通；反应精馏塔T2的塔顶气相出口连通预精馏塔T1塔釜处的冷凝再沸器E4的热侧入口，冷凝再沸器E4的热侧出口与回流罐V1的入口连通，回流罐V1的液相出口分为两路：一路与反应精馏塔T2上部的回流口连通，另一路与低压精馏塔T3中部连通；低压精馏塔T3的塔顶气相出口与热泵机组C2的进气口连通，热泵机组C2的排气口连通反应精馏塔T2塔釜处的冷凝再沸器E7的热侧入口，冷凝再沸器E7的热侧出口与回流罐V2连通，回流罐V2的液相出口分为两路：一路与低压精馏塔T3上部的回流口连通，另一路与高压精馏塔T4中部连通；低压精馏塔T3塔釜液相采出口与预精馏塔T1中部的进料口连通；高压精馏塔T4的塔釜具有用于出料的液相出口。
本发明至少具有以下优点：
1、本发明实施例以反应精馏塔代替釜式反应器，采用反应精馏实现甲醛的转化和甲醛-水-三聚甲醛的分离，提高了三聚甲醛的单程转化率，同时产物在反应精馏塔中得到分离提纯，降低了后续精馏塔的负荷，节省了后续设备投资和操作费用；
2、本发明实施例采用变压精馏实现三聚甲醛的提纯，不引入萃取剂等其他物质，简化了操作流程；
3、本发明实施例采用热泵回收系统热量以满足自身热量需求，利用较少的压缩功实现塔釜再沸，减少了塔釜再沸器的热负荷，节省了塔顶冷却循环水和塔釜蒸汽的用量，节省了操作费用，降低了能耗；
4、由于不同塔的塔顶温度与塔釜温度相差较大，本发明实施例采用内部热耦合工艺，以塔顶蒸气加热其它塔的塔釜液，实现了良好的节能效果。
附图说明
图1示出了根据本发明一实施例的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统的示意图。
图2示出了根据本发明实施例的热泵机组的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
请参考图1。根据本发明一实施例的一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统包括反应精馏单元、变压精馏单元和热泵单元。
反应精馏单元包括预精馏塔T1、反应精馏塔T2和回流罐V1，变压精馏单元包括低压精馏塔T3、高压精馏塔T4和回流罐V2，热泵单元包括热泵机组C1、热泵机组C2。
预精馏塔T1的塔顶气相出口与热泵机组C1的进气口连通，热泵机组C1的排气口连通高压精馏塔T4塔釜处的冷凝再沸器E12的热侧入口，预精馏塔T1的塔釜液相采出口与反应精馏塔T2的中部连通。
反应精馏塔T2的塔顶气相出口连通预精馏塔T1塔釜处的冷凝再沸器E4的热侧入口，冷凝再沸器E4的热侧出口与回流罐V1的入口连通，回流罐V1的液相出口分为两路：一路与反应精馏塔T2上部的回流口连通，另一路与低压精馏塔T3中部连通。
低压精馏塔T3的塔顶气相出口与热泵机组C2的进气口连通，热泵机组C2的排气口连通反应精馏塔T2塔釜处的冷凝再沸器E7的热侧入口，冷凝再沸器E7的热侧出口与回流罐V2连通，回流罐V2的液相出口分为两路：一路与低压精馏塔T3上部的回流口连通，另一路与高压精馏塔T4中部连通；低压精馏塔T3塔釜液相采出口与预精馏塔T1中部的进料口连通；
高压精馏塔T4的塔釜具有用于出料的液相出口。
根据本发明一实施例的一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，包括以下步骤：
将甲醛水溶液原料通入预精馏塔T1中提浓，从塔顶采出的稀甲醛经热泵机组C1增压升温后作为高压精馏塔T4的塔釜热源使用，从预精馏塔T1塔底采出的浓甲醛送入反应精馏塔T2，在反应精馏塔T2的催化剂催化下转化为三聚甲醛；
将反应精馏塔T2塔顶的甲醛、水和三聚甲醛形成的共沸物蒸气作为预精馏塔T1塔釜的热源使用，经换热冷凝后通入低压精馏塔T3中部，从低压精馏塔T3塔顶采出的共沸物蒸气经热泵机组C2增压升温后作为反应精馏塔T2塔釜的热源使用，经换热冷凝后通入高压精馏塔T4中部，从低压精馏塔T3塔釜采出的稀甲醛溶液送回预精馏塔T1提浓；其中：反应精馏塔T2的塔顶蒸气作为热源通入预精馏塔T1塔釜处的冷凝再沸器E4，并在换热为凝液后通入回流罐V1，从回流罐V1获取的一部分冷凝液回流反应精馏塔T2的上部，另一部分冷凝液通入低压精馏塔T3的中部；经热泵机组C2增压升温的共沸物蒸气作为热源通入反应精馏塔T2塔釜处的冷凝再沸器E7，并在换热为凝液后通入回流罐V2，从回流罐V2获取的一部分冷凝液回流低压精馏塔T3的上部，另一部分冷凝液通入高压精馏塔T4的中部；
从高压精馏塔T4塔釜采出三聚甲醛产品。
上述的反应精馏塔T2的催化剂可以是分子筛、膨润土等非均相催化剂，也可以是硫酸、磷酸等均相催化剂，此时塔釜需设置催化剂与废水的分离装置。
进一步地，本发明实施例的变压精馏单元还包括中压精馏塔T5、回流罐V3和回流罐V5。
高压精馏塔T4的塔顶气相出口连通中压精馏塔T5塔釜处的冷凝再沸器E15的热侧入口，冷凝再沸器E15的热侧出口与回流罐V5的入口连通，回流罐V5的液相出口分为两路：一路与高精馏塔T4上部的回流口连通，另一路与中压精馏塔T5中部连通；中压精馏塔T5的塔顶气相出口连通低压精馏塔T3塔釜处的冷凝再沸器E10的热侧入口，冷凝再沸器E10的热侧出口与回流罐V3的入口连通，回流罐V3的液相出口分为两路：一路与中压精馏塔T5上部的回流口连通，另一路与低压精馏塔T3的中部连通；中压精馏塔T5的塔釜设有液相出口。
相应地，根据本发明一实施例的一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，还包括以下步骤：将高压精馏塔T4的塔顶蒸气作为中压精馏塔T5的塔釜热源使用，高压精馏塔T4的塔顶蒸气经换热冷凝后进入中压精馏塔T5，在中压精馏塔T5中提浓甲醛和三聚甲醛，将从中压精馏塔T5塔顶采出的三元混合物作为低压精馏塔T3的塔釜热源，三元混合物经换热冷凝后进入低压精馏塔T3中，从中压精馏塔T5塔釜采出废水。其中：高压精馏塔T4的塔顶蒸气作为热源通入中压精馏塔T5塔釜处的冷凝再沸器E15，并在换热为凝液后通入回流罐V5，从回流罐V5获取的一部分冷凝液回流高精馏塔T4的上部，另一部分冷凝液通入中压精馏塔T5的中部。从中压精馏塔T5塔顶采出的三元混合物蒸气作为热源通入低压精馏塔T3塔釜处的冷凝再沸器E10，并在换热为凝液后通入回流罐V3，从回流罐V3获取的一部分冷凝液回流中压精馏塔T5的上部，另一部分冷凝液通入低压精馏塔T3的中部。
较佳地，本实施例的所有精馏塔塔顶气相的最终冷凝温度最低为80℃，避免三聚甲醛结晶析出，影响装置正常运行。
可选地，变压精馏单元包括塔顶冷凝器E8、塔顶冷凝器E11和塔顶冷凝器E17。塔顶冷凝器E8设置在冷凝再沸器E7与回流罐V2之间，塔顶冷凝器E8的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E7的热侧出口和回流罐V2的入口连通。塔顶冷凝器E11设置在冷凝再沸器E10与回流罐V3之间，塔顶冷凝器E11的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E10的热侧出口和回流罐V3的入口连通。塔顶冷凝器E17设置在冷凝再沸器E15与回流罐V5之间，塔顶冷凝器E17的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E15的热侧出口和回流罐V5的入口连通。
进一步地，本发明实施例的反应精馏单元包括回流罐V4。冷凝再沸器E12的热侧出口与回流罐V4的入口连通，回流罐V4的液相出口分为两路：一路与预精馏塔T1上部的回流口连通，另一路与中压精馏塔T5的中部连通。
相应地，根据本发明一实施例的一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，还包括以下步骤：预精馏塔T1塔顶的稀甲醛经热泵系统C1增压升温后作为热源通入高压精馏塔T4塔釜处的冷凝再沸器E12，并在换热为凝液后通入回流罐V4，从回流罐V4获取的一部分冷凝液回流预精馏塔T1的上部，另一部分冷凝液通入中压精馏塔T5的中部。
可选地，反应精馏单元包括塔顶冷凝器E5和塔顶冷凝器E14；塔顶冷凝器E5设置在冷凝再沸器E4与回流罐V1之间，塔顶冷凝器E5的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E4的热侧出口和回流罐V1的入口连通；塔顶冷凝器E14设置在冷凝再沸器E12与回流罐V4之间，塔顶冷凝器E14的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E12的热侧出口和回流罐V4的入口连通。
可选地，热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统包括一级预热器E1和二级预热器E2；一级预热器E1的冷侧入口用于进料，一级预热器E1的冷侧出口连通二级预热器E2的冷侧入口，二级预热器E2的冷侧出口连通预精馏塔T1中部的进料口；反应精馏塔T2塔釜的液相出口和中压精馏塔T5塔釜的液相出口均连通一级预热器E1的热侧入口，高压精馏塔T4塔釜的液相出口连通二级预热器E2的热侧入口。
在本实施例中，预精馏塔T1、反应精馏塔T2、低压精馏塔T3、高压精馏塔T4和中压精馏塔T5的塔釜处分别设有再沸器E3、再沸器E6、再沸器E9、再沸器E13和再沸器E16，再沸器E3、再沸器E6、再沸器E9、再沸器E13和再沸器E16依靠外部热源供热。反应精馏单元和变压精馏单元中的塔顶冷凝器E5、塔顶冷凝器E14、塔顶冷凝器E8、塔顶冷凝器E11、塔顶冷凝器E17、再沸器E3、再沸器E6、再沸器E9、再沸器E13和再沸器E16均为备用设备，在热耦合和热泵系统能量不足或热源停机时启用。
本文所述的冷凝再沸器与再沸器的区别在于，冷凝再沸器的热源为塔顶气或热泵机组输出的高温气，再沸器的热源为外部的加热蒸汽。
在本实施例中，反应精馏塔T2的工作压力大于预精馏塔T1的工作压力，预精馏塔T1和反应精馏塔T2的工作压力均小于高压精馏塔T4的工作压力。较佳地，低压精馏塔T3的工作压力与预精馏塔T1的工作压力相同，反应精馏塔T2的工作压力和中压精馏塔T5的压力相同，反应精馏塔T2的工作压力大于低压精馏塔T3和预精馏塔T1的工作压力，高压精馏塔T4的工作压力大于中压精馏塔T5的工作压力。
在本实施例中，预精馏塔T1、反应精馏塔T2、低压精馏塔T3、高压精馏塔T4和中压精馏塔T5为板式塔，在另一个实施例中，预精馏塔T1、反应精馏塔T2、低压精馏塔T3、高压精馏塔T4和中压精馏塔T5为填料塔。
热泵机组可以是塔顶蒸气直接压缩式热泵机组、间接式热泵机组或釜液闪蒸式热泵机组。请参考图2，在本实施例中，各热泵机组(即热泵机组C1和热泵机组C2)包括压缩机21和气液分离器22，压缩机21的进气口构成热泵机组的进气口，压缩机21的排气口与气液分离器22的入口连通，气液分离器22的气体出口构成热泵机组的排气口。气液分离器22的第一液体出口与压缩机21的进气口连通，用以为压缩机21的进气口提供入口喷液，气液分离器22的第二液体出口用以排液。气液分离器22将压缩机出口的液相截留并喷至压缩机进气口，气体出口为饱和态。在其它的实施例中，压缩机出口不设气液分离器，压缩机出口为过热蒸气。较佳地，压缩机21为无油双螺杆压缩机，稳定性好，工况调节范围宽。
在另一个实施例中，压缩机21为离心式压缩机，此时喷液管线改为向气液分离器22中喷液，液相不再回流至压缩机的进气口，同时压缩机21前需设置加热器以避免液相进入压缩机21。在其它的实施例中，压缩机21还可以是往复式压缩机。
以下结合一具体的实施方式对本发明实施例的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺的工作流程做进一步说明。
在该实施方式中，预精馏塔T1、反应精馏塔T2、低压精馏塔T3、高压精馏塔T4和中压精馏塔T5的工作压力分别为80kPa、300kPa、80kPa、700kPa和300kPa。由甲醇氧化制得的、含甲醛浓度为37wt.％的甲醛水溶液原料(在其它的实施方式中，原料可以为其它浓度的甲醛水溶液，原料可以为聚甲醛水解制得或直接外采甲醛溶液)经第一预热器E1、第二预热器E2预热至70℃后，通入预精馏塔T1中部的进料口，在预精馏塔T1中提浓至60wt.％后，塔顶的稀甲醛经热泵机组C1增压升温至199℃、1900kPa后作为高压精馏塔T4的塔釜热源使用，并在换热为凝液后通过塔顶泵P1送入中压精馏塔T5的中部，浓甲醛从预精馏塔T1塔底的液相出口出料，通过塔底泵P2增压至350kPa后送入反应精馏塔T2的中部，在反应精馏塔T2反应段的催化剂催化下转化为三聚甲醛。本实施方式中，催化剂为固体酸树脂催化剂，树脂为非均相催化剂，催化剂与反应物质无需二次分离，同时树脂的结构稳定性较好，不易流失。由于甲醛-水-三聚甲醛形成了最低共沸物，因此未反应的甲醛、产物三聚甲醛和水从反应精馏塔T2的塔顶出料。预精馏塔T1为减压精馏塔，反应精馏塔T2为加压精馏塔，反应精馏塔T2的塔顶蒸气温度(123℃)高于预精馏塔T1的塔釜温度(96℃)，因此利用反应精馏塔T2塔顶蒸气加热预精馏塔T1的塔釜液，当反应精馏塔T2的塔顶蒸气热量不足时启用再沸器E3，利用外部的加热蒸汽补充热量。在冷凝再沸器E4中换热后的蒸气凝液进入回流罐V1，从回流罐V1获取的一部分冷凝液回流至反应精馏塔T2的塔内，另一部分冷凝液进入低压精馏塔T3。若换热后的物流为气液两相，则启动塔顶冷凝器E5，通过塔顶冷凝器E5继续降温至泡点123℃后再进入回流罐V1，塔顶冷凝器E5采用冷却水为冷却介质，甲醛在反应精馏塔T2中的单程转化率为79.55％。
对于甲醛、水和三聚甲醛形成的共沸物而言，共沸物中三聚甲醛的组分含量随着压力的增加而增加。反应精馏塔T2塔顶来的物料进入低压精馏塔T3的中部后，在低压精馏塔T3中进一步提高混合物中三聚甲醛的浓度，塔顶蒸气中三聚甲醛含量由62wt.％提升至70wt.％。低压精馏塔T3塔顶采出的共沸混合物经热泵机组C2增压升温至145℃、550kPa后作为反应精馏塔T2塔釜的热源使用，换热冷凝后进入高压精馏塔T4，从低压精馏塔T3塔釜采出的浓度为23.6wt.％的稀甲醛溶液经泵P4增压至100kPa后送回预精馏塔T1提浓。低压精馏塔T3来的共沸混合物通过塔顶泵P3增压至350kPa后送入高压精馏塔T4中部，由于压力升高，共沸组成中的三聚甲醛含量降低，由70wt.％降低至65.8wt.％，因此高压精馏塔T4塔顶采出共沸混合物，塔釜采出99.99wt.％的高纯三聚甲醛。高压精馏塔T4的塔顶蒸气温度为153℃，高于中压精馏塔塔釜液温度133℃，可作为中压精馏塔T5塔釜的热源使用，经换热冷凝后进入中压精馏塔T5，在中压精馏塔T5中提浓甲醛和三聚甲醛，中压精馏塔T5塔顶蒸气温度为127℃，高于低压精馏塔塔釜温度93℃，可作为低压精馏塔T3的塔釜热源，换热冷凝后进入低压精馏塔T3中循环，中压精馏塔T5的塔釜采出99.99wt.％的废水。由于反应精馏塔T2、高压精馏塔T4、中压精馏塔T5的塔釜采出物中温度较高分别为134℃、188℃和134℃，因此将从反应精馏塔T2和中压精馏塔T5塔釜采出的废水混合后作为一级预热器E1的热源预热进料，将从高压精馏塔T4的塔釜采出的三聚甲醛作为二级预热器E2的热源预热进料，充分回收热量。
预精馏塔T1和低压精馏塔T3的塔顶蒸气进入压缩机21增压升温。增压后的蒸气进入气液分离器22分离液相，液相送至压缩机入口作为喷液，气相进入冷凝再沸器加热对应的塔釜液。增压蒸气冷凝为液相后进入回流罐。
本发明实施例的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺相对于现有技术而言主要在以下四个方面进行了改进：
1、采用反应精馏实现甲醛的转化和甲醛-水-三聚甲醛的分离：本发明实施例以反应精馏塔代替釜式反应器，采用反应精馏工艺，提高了三聚甲醛的单程转化率，从反应釜的4％提升至79.55％，同时产物在反应精馏塔中得到分离提纯，低压精馏塔T3向预精馏塔的循环率由95.43％降低到39.73％，降低了后续精馏塔的负荷，节省了后续设备投资和操作费用；
2、采用变压精馏实现三聚甲醛的提纯：本发明实施例采用变压精馏工艺，不引入萃取剂等其他物质，避免了分离提纯萃取剂的复杂过程，简化了操作流程；
3、采用热泵回收系统热量：本发明实施例采用热泵精馏工艺回收系统热量以满足自身热量需求，可节省反应精馏塔T2和高压精馏塔T4塔釜全部加热蒸汽，节省预精馏塔T1和低压精馏塔T3塔顶30％的循环冷却水，节省了操作费用；
4、采用热耦合实现系统节能：由于不同塔的塔顶温度与塔釜温度相差较大，本发明实施例采用内部热耦合工艺，以塔顶蒸气加热其它塔的塔釜液，可节省预精馏塔T1、低压精馏塔T3和中压精馏塔T5塔釜17％的加热蒸汽，节省反应精馏塔T2、高压精馏塔T4和中压精馏塔T5塔顶84％的循环冷却水，实现了良好的节能效果。
Claims (17)
1.一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将甲醛水溶液原料通入预精馏塔T1中提浓，从塔顶采出的稀甲醛经热泵机组C1增压升温后作为高压精馏塔T4的塔釜热源使用，从预精馏塔T1塔底采出的浓甲醛送入反应精馏塔T2，在反应精馏塔T2的催化剂催化下转化为三聚甲醛；
将反应精馏塔T2塔顶的甲醛、水和三聚甲醛形成的共沸物蒸气作为预精馏塔T1塔釜的热源使用，经换热冷凝后通入低压精馏塔T3中部，从低压精馏塔T3塔顶采出的共沸物蒸气经热泵机组C2增压升温后作为反应精馏塔T2塔釜的热源使用，经换热冷凝后通入高压精馏塔T4中部，从低压精馏塔T3塔釜采出的稀甲醛溶液送回预精馏塔T1提浓；
从高压精馏塔T4塔釜采出三聚甲醛产品。
2.根据权利要求1所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，将高压精馏塔T4的塔顶蒸气作为中压精馏塔T5的塔釜热源使用，高压精馏塔T4的塔顶蒸气经换热冷凝后进入中压精馏塔T5，在中压精馏塔T5中提浓甲醛和三聚甲醛，将从中压精馏塔T5塔顶采出的三元混合物作为低压精馏塔T3的塔釜热源，三元混合物经换热冷凝后进入低压精馏塔T3中，从中压精馏塔T5塔釜采出废水。
3.根据权利要求2所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，甲醛水溶液原料依次通过一级预热器E1和二级预热器E2后进入预精馏塔T1中；
将从反应精馏塔T2塔釜和中压精馏塔T5塔釜采出的废水混合后作为一级预热器E1的热源预热预精馏塔T1的进料，将从高压精馏塔T4塔釜采出的三聚甲醛作为二级预热器E2的热源预热预精馏塔T1的进料。
4.根据权利要求2所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，预精馏塔T1塔顶的稀甲醛经热泵系统C1增压升温后作为热源通入高压精馏塔T4塔釜处的冷凝再沸器E12，并在换热为凝液后通入中压精馏塔T5的中部。
5.根据权利要求4所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，预精馏塔T1塔顶的稀甲醛经热泵系统C1增压升温后作为热源通入高压精馏塔T4塔釜处的冷凝再沸器E12，并在换热为凝液后通入回流罐V4，从回流罐V4获取的一部分冷凝液回流预精馏塔T1的上部，另一部分冷凝液通入中压精馏塔T5的中部。
6.根据权利要求2所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，从中压精馏塔T5塔顶采出的三元混合物蒸气作为热源通入低压精馏塔T3塔釜处的冷凝再沸器E10，并在换热为凝液后通入回流罐V3，从回流罐V3获取的一部分冷凝液回流中压精馏塔T5的上部，另一部分冷凝液通入低压精馏塔T3的中部。
7.根据权利要求2所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，高压精馏塔T4的塔顶蒸气作为热源通入中压精馏塔T5塔釜处的冷凝再沸器E15，并在换热为凝液后通入回流罐V5，从回流罐V5获取的一部分冷凝液回流高精馏塔T4的上部，另一部分冷凝液通入中压精馏塔T5的中部。
8.根据权利要求1所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，反应精馏塔T2的塔顶蒸气作为热源通入预精馏塔T1塔釜处的冷凝再沸器E4，并在换热为凝液后通入回流罐V1，从回流罐V1获取的一部分冷凝液回流反应精馏塔T2的上部，另一部分冷凝液通入低压精馏塔T3的中部。
9.根据权利要求1所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，经热泵机组C2增压升温的共沸物蒸气作为热源通入反应精馏塔T2塔釜处的冷凝再沸器E7，并在换热为凝液后通入回流罐V2，从回流罐V2获取的一部分冷凝液回流低压精馏塔T3的上部，另一部分冷凝液通入高压精馏塔T4的中部。
10.根据权利要求1所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的节能工艺，其特征在于，预精馏塔T1为减压塔，反应精馏塔T2为加压塔。
11.一种热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，包括反应精馏单元、变压精馏单元和热泵单元；
所述反应精馏单元包括预精馏塔T1、反应精馏塔T2和回流罐V1，所述变压精馏单元包括低压精馏塔T3、高压精馏塔T4和回流罐V2，所述热泵单元包括热泵机组C1和热泵机组C2；
预精馏塔T1的塔顶气相出口与热泵机组C1的进气口连通，热泵机组C1的排气口连通高压精馏塔T4塔釜处的冷凝再沸器E12的热侧入口，预精馏塔T1的塔釜液相采出口与反应精馏塔T2的中部连通；
反应精馏塔T2的塔顶气相出口连通预精馏塔T1塔釜处的冷凝再沸器E4的热侧入口，冷凝再沸器E4的热侧出口与回流罐V1的入口连通，回流罐V1的液相出口分为两路：一路与反应精馏塔T2上部的回流口连通，另一路与低压精馏塔T3中部连通；
低压精馏塔T3的塔顶气相出口与热泵机组C2的进气口连通，热泵机组C2的排气口连通反应精馏塔T2塔釜处的冷凝再沸器E7的热侧入口，冷凝再沸器E7的热侧出口与回流罐V2连通，回流罐V2的液相出口分为两路：一路与低压精馏塔T3上部的回流口连通，另一路与高压精馏塔T4中部连通；低压精馏塔T3塔釜液相采出口与预精馏塔T1中部的进料口连通；
高压精馏塔T4的塔釜具有用于出料的液相出口。
12.根据权利要求11所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，所述变压精馏单元包括中压精馏塔T5、回流罐V3和回流罐V5；
高压精馏塔T4的塔顶气相出口连通中压精馏塔T5塔釜处的冷凝再沸器E15的热侧入口，冷凝再沸器E15的热侧出口与回流罐V5的入口连通，回流罐V5的液相出口分为两路：一路与高压精馏塔T4上部的回流口连通，另一路与中压精馏塔T5中部连通；
中压精馏塔T5的塔顶气相出口连通低压精馏塔T3塔釜处的冷凝再沸器E10的热侧入口，冷凝再沸器E10的热侧出口与回流罐V3的入口连通，回流罐V3的液相出口分为两路：一路与中压精馏塔T5上部的回流口连通，另一路与低压精馏塔T3的中部连通；中压精馏塔T5的塔釜设有液相出口。
13.根据权利要求12所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，所述反应精馏单元包括回流罐V4；
冷凝再沸器E12的热侧出口与回流罐V4的入口连通，回流罐V4的液相出口分为两路：一路与预精馏塔T1上部的回流口连通，另一路与中压精馏塔T5的中部连通。
14.根据权利要求13所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，所述反应精馏单元包括塔顶冷凝器E5和塔顶冷凝器E14；
塔顶冷凝器E5设置在冷凝再沸器E4与回流罐V1之间，塔顶冷凝器E5的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E4的热侧出口和回流罐V1的入口连通；
塔顶冷凝器E14设置在冷凝再沸器E12与回流罐V4之间，塔顶冷凝器E14的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E12的热侧出口和回流罐V4的入口连通。
15.根据权利要求12所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，所述变压精馏单元包括塔顶冷凝器E8、塔顶冷凝器E11和塔顶冷凝器E17；
塔顶冷凝器E8设置在冷凝再沸器E7与回流罐V2之间，塔顶冷凝器E8的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E7的热侧出口和回流罐V2的入口连通；
塔顶冷凝器E11设置在冷凝再沸器E10与回流罐V3之间，塔顶冷凝器E11的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E10的热侧出口和回流罐V3的入口连通；
塔顶冷凝器E17设置在冷凝再沸器E15与回流罐V5之间，塔顶冷凝器E17的热侧入口和热侧出口分别与冷凝再沸器E15的热侧出口和回流罐V5的入口连通。
16.根据权利要求12所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统包括一级预热器E1和二级预热器E2；
一级预热器E1的冷侧入口用于进料，一级预热器E1的冷侧出口连通二级预热器E2的冷侧入口，二级预热器E2的冷侧出口连通预精馏塔T1中部的进料口；反应精馏塔T2塔釜的液相出口和中压精馏塔T5塔釜的液相出口均连通一级预热器E1的热侧入口，高压精馏塔T4塔釜的液相出口连通二级预热器E2的热侧入口。
17.根据权利要求11所述的热泵辅助反应精馏耦合变压精馏生产三聚甲醛的系统，其特征在于，各热泵机组包括压缩机和气液分离器，所述压缩机的进气口构成热泵机组的进气口，所述压缩机的排气口与气液分离器的入口连通，气液分离器的气体出口构成热泵机组的排气口。
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