CN203989925U - 一种热泵蒸馏节能装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔、闪蒸塔、压缩机，所述蒸馏塔底部的出液口连接闪蒸塔的进液口，闪蒸塔顶部的排气口连接压缩机的进气口，压缩机的排气口连接蒸馏塔下部的进气口，所述蒸馏塔顶部的排气口设置有连接管道，连接管道上设置有换热器，该换热器的进液口与闪蒸塔的出液口连接，换热器的出液口与闪蒸塔上部的进液口连接，所述蒸馏塔的进料管道上也设置有换热器，该换热器的进液口连接闪蒸塔的出液口，换热器的出液口连接另一个换热器。本实用新型从降低装置能耗、提高能效、简化流程、降低投资的角度出发，最大限度地实现了热泵在蒸馏领域的应用优势，与常规蒸馏装置比较降低能耗70%以上。

Description

一种热泵蒸馏节能装置
技术领域
本实用新型涉及热泵蒸馏技术领域，具体涉及一种热泵蒸馏节能装置。
背景技术
化工行业是能耗大户，其中蒸馏又是能耗极高的单元操作，而传统的蒸馏方式热力学效率很低，能量浪费很大。如文献“康世富可再生胺法脱硫技术的应用”（《硫酸工业》，2007(1) :39～45）中从脱硫吸收液中通过蒸馏分离SO2，每吨脱硫液体需消耗0.1～ 0.2t0.6MPa的饱和水蒸汽；“蒸氨新工艺在首钢京唐工程的应用”（《燃料与化工》，2008(4) :33～35）中从焦化氨水中通过蒸馏分离溶液中的氨，每吨剩余氨水需消耗～175Kg0.6MPa的饱和水蒸汽；“天然气净化厂脱硫装置能耗分析及节能措施探讨”（《油气田环境保护》，2013(5) :20～25）采用MEDA从天然气中脱H2S、CO2后通过蒸馏从溶液中回收溶液中H2S、CO2，该文献分析了MDEA法脱硫能量流动情况，每吨剩溶液也需要消耗150～200Kg0.6MPa的饱和水蒸汽，提出了采用热泵压缩蒸馏塔顶的酸性气体后用于再沸器加热塔底的贫液。
在今天能源价格不断上涨的情况下，如何降低蒸馏塔的能耗，充分利用低温热源，已成为人们普遍关注的问题。对此人们提出了许多节能措施，通过大量的理论分析、实验研究以及工业应用表明，其中节能效果十分显著的便是热泵蒸馏技术。热泵技术是近年来世界上倍受关注的能源回收利用技术，其主要通过消耗一部分机械能、电能等为补偿，使热能实现从低温热源向高温热源的传递。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热的重要途径。
一般采用热泵蒸馏把蒸馏塔塔顶蒸汽加压升温，使其用作塔底再沸器的热源， 回收塔顶蒸汽的冷凝潜热。在文献“化工节能中的热泵精馏工艺流程分析”（《节能》，2004(10) :19～22）中描述了多种热泵蒸馏流程。但这些流程在具体应用时存在明显的不足，主要缺点是：
1、投资高、工艺流程复杂，高浓度有毒有害介质直接采用压缩机压缩，压缩机腐蚀严重或材料等级要求高，热量回收不充分；
2、压缩后的气体含不凝性气体，导致再沸器传热效率低，再沸器操作压力高，易腐蚀；
如焦化氨水蒸馏使用上述文献中的任何流程均存在腐蚀严重或材料等级要求高、堵塞、流程复杂、热回收不充分等问题。
201110128227.0，名称为“溶剂循环吸收法烟气脱硫中脱硫溶剂的热泵再生流程”的发明专利，通过以压缩机对脱硫溶剂再生时所产再生气压缩做功，使其成为高温高压过热蒸汽，并以此过热蒸汽为热源对再生塔釜液进行加热和汽化，从而实现了对塔顶低温再生气余热的回收利用。该流程塔顶气体含高浓度的SO2，腐蚀严重，或者对材料等级要求高、流程复杂。
2010101232510，名称为“热泵闪蒸汽提脱氨法” ，和2012101536708，名称为“一种基于蒸汽压缩的高浓度含氨废水的处理方法”的发明专利，两种方法均需要使用再沸器，工艺流程复杂，仍然存在压缩机与高浓度氨气接触，腐蚀严重，或者材料等级要求高的问题。
实用新型内容
本实用新型为了降低热泵蒸馏的装置能耗和简化流程，提供了一种热泵蒸馏节能装置，特别适用于采用对溶液进行蒸馏的情况。本实用新型从降低装置能耗、提高能效、简化流程、降低投资的角度出发，最大限度地实现了热泵在蒸馏领域的应用优势，将热泵技术与蒸馏相结合，形成与蒸馏相适应的、工艺流程简单、投资少、节能效率高的热泵蒸馏节能装置。
为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：包括蒸馏塔、闪蒸塔、压缩机，所述蒸馏塔底部的出液口连接闪蒸塔的进液口，闪蒸塔顶部的排气口连接压缩机的进气口，压缩机的排气口连接蒸馏塔下部的进气口，所述蒸馏塔顶部的排气口设置有连接管道，连接管道上设置有换热器，该换热器的进液口与闪蒸塔的出液口连接，换热器的出液口与闪蒸塔上部的进液口连接，所述蒸馏塔的进料管道上也设置有换热器，该换热器的进液口连接闪蒸塔的出液口，换热器的出液口连接另一个换热器。
本实用新型根据热泵技术原理，通过在蒸馏塔底连接闪蒸塔，将釜液闪蒸形成闪蒸蒸汽，闪蒸塔通过换热器与蒸馏塔排气口的连接管道连接，实现了闪蒸后的釜液与塔顶的蒸汽进行换热后再送去闪蒸；同时，回收塔顶蒸汽和塔底釜液的热量后的闪蒸汽，通过压缩机压缩做功后，使之成为高温高压过热蒸汽，并将其送入蒸馏塔底部，用以加热和汽化釜液，从而实现了对塔顶蒸汽和塔底釜液低温余热的同时回收利用。
本实用新型可在完全保持原蒸馏塔操作条件的基础上，在除系统启动期外的其它系统运行期内完全无需消耗加热蒸汽。因此，本实用新型与传统蒸馏方法相比，具有可大幅提高能源利用率、显著降低蒸馏能耗的优势。例如，在脱硫液吸收SO2后通过蒸馏从溶液中回收溶液中SO2的过程中、在氨水蒸馏过程中，在采用MEDA从气体中脱H2S、CO2后通过蒸馏从溶液中回收溶液中H2S、CO2的过程中，在采用本实用新型所述热泵蒸馏装置进行蒸馏时，其与采用传统蒸馏方法相比可节能70% 以上。
所述的连接管道上设置有与进料管相连接的换热器。
所述的连接管道上，从连接管道的进气口算起，依次为与闪蒸塔连接的换热器、与进料管相连接的换热器。
优选地，所述的连接管道上，与进料管相连接的换热器后面还设置有一个换热器。
优选地，所述的连接管道上，与进料管相连接的换热器后面还依次设置有一个换热器和一个气液分离器。
所述的气液分离器的出液口连接蒸馏塔。
实现了蒸馏塔顶部排出的蒸汽与闪蒸后的釜液换热后，再与进入蒸馏塔的料液进行换热，换热后的蒸汽经过水冷、气液分离后，回收气体，液体回流到蒸馏塔。
所述的蒸馏塔下部的进气口距离底部2~6m。
所述的连接管道上，从连接管道的进气口算起，依次为与闪蒸塔连接的换热器、与进料管相连接的换热器。实现了蒸汽先与闪蒸液换热，再与料液换热，此顺序的优点是换热面积减小，最大程度回收热量。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的热泵蒸馏节能装置可在完全保持原蒸馏塔操作条件的基础上，在除系统启动期需要消耗较多的蒸汽，正常运行时仅仅需要消耗少量的加热蒸汽。因此，本实用新型与传统蒸馏方法相比，具有可大幅提高能源利用率、显著降低蒸馏能耗的优势。例如，在脱硫液吸收SO2后通过蒸馏从溶液中回收溶液中SO2的过程中、在氨水蒸馏过程中，在采用MEDA从气体中脱H2S、CO2后通过蒸馏从溶液中回收溶液中H2S、CO2的过程中，在采用本实用新型所述热泵蒸馏流程进行蒸馏时，其与采用传统蒸馏方法相比可节能70% 以上。
2、本实用新型通过压缩机对蒸馏塔底釜液和塔顶蒸汽回收热量后所产生的闪蒸汽压缩做功，使其成为高温高压过热蒸汽，并以此过热蒸汽为热源对蒸馏塔釜釜液进行加热和汽化，从而实现了对塔顶蒸汽和塔底釜液低温余热的回收利用，并以此形成具有高能效、低能耗、低运行费用特点的热泵蒸馏流程。可以广泛的应用于石化、冶金、化工、环保等行业中的蒸馏系统中，具有广阔的应用前景。
3、本实用新型将压缩机输出的高温高压过热蒸汽从塔底直接进入蒸馏塔内，通过回收塔底釜液与塔顶蒸汽的热量，塔顶蒸汽所需冷却水量与普通蒸馏工艺比较可得以大幅降低，从而有利于进一步降低蒸馏的运行费用。
4、本实用新型将闪蒸技术和热泵技术有机结合，为蒸馏节能降耗提出一项具有创新性的技术，有效地解决了传统蒸馏工艺蒸汽耗量高、操作成本高的问题；将压缩后的蒸汽直接进入蒸馏塔塔底，不需要经过再沸器与塔底的釜液换热，压缩后的蒸汽温度和压力较低，传热效率高，工艺流程简单，操作方便，投资少。
5、本实用新型利用闪蒸技术不但使釜液中的热量得到回收，而且经过闪蒸后进一步降低了釜液中的易挥发组分含量，为蒸馏所配套的其他工艺提供了有力保证。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的热泵蒸馏节能装置的结构示意图。
图2是本实用新型实施例5的热泵蒸馏节能装置的结构示意图。
图3是本实用新型实施例7的热泵蒸馏节能装置的结构示意图。
图中标记为：1、蒸馏塔，2、换热器，3、换热器，4、换热器，5、气液分离器，6、闪蒸液泵、7、闪蒸塔，8、压缩机，9、换热器，10、换热器，11、回流泵，12、再沸器，13、连接管道，14、进料管，15、换热器排气口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型的实质性内容作进一步详细的描述。
实施例1
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
实施例2
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述换热器2的排气口15连接到下工序。
实施例3
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
实施例4
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，从连接管道13的进气口算起，依次为与闪蒸塔7连接的换热器2、与进料管14相连接的换热器3。
实施例5
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，从连接管道13的进气口算起，依次为与闪蒸塔7连接的换热器2、与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，与进料管14相连接的换热器3后面还设置有一个换热器4。
实施例6
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，从连接管道13的进气口算起，依次为与闪蒸塔7连接的换热器2、与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，与进料管14相连接的换热器3后面还依次设置有一个换热器4和一个气液分离器5。
实施例7
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，从连接管道13的进气口算起，依次为与闪蒸塔7连接的换热器2、与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，与进料管14相连接的换热器3后面还依次设置有一个换热器4和一个气液分离器5。
所述的气液分离器5的出液口连接蒸馏塔1。
实施例8
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，从连接管道13的进气口算起，依次为与闪蒸塔7连接的换热器2、与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，与进料管14相连接的换热器3后面还依次设置有一个换热器4和一个气液分离器5。
所述的气液分离器5的出液口连接蒸馏塔1。
所述的蒸馏塔1下部的进气口距离底部6m。
实施例9
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，从连接管道13的进气口算起，依次为与闪蒸塔7连接的换热器2、与进料管14相连接的换热器3。
所述的连接管道13上，与进料管14相连接的换热器3后面还设置有一个换热器4。
所述的蒸馏塔1下部的进气口距离底部2m。
实施例10
一种热泵蒸馏节能装置，包括蒸馏塔1、闪蒸塔7、压缩机8，所述蒸馏塔1底部的出液口连接闪蒸塔7的进液口，闪蒸塔7顶部的排气口连接压缩机8的进气口，压缩机8的排气口连接蒸馏塔1下部的进气口，所述蒸馏塔1顶部的排气口设置有连接管道13，连接管道13上设置有换热器2，该换热器2的进液口与闪蒸塔7的出液口连接，换热器2的出液口与闪蒸塔7上部的进液口连接，所述蒸馏塔1的进料管道14上也设置有换热器9，该换热器9的进液口连接闪蒸塔7的出液口，换热器9的出液口连接另一个换热器10。
所述的连接管道13上设置有与进料管14相连接的换热器3。
所述的蒸馏塔1下部的进气口距离底部3m。

Claims (7)

1.一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：包括蒸馏塔（1）、闪蒸塔（7）、压缩机（8），所述蒸馏塔（1）底部的出液口连接闪蒸塔（7）的进液口，闪蒸塔（7）顶部的排气口连接压缩机（8）的进气口，压缩机（8）的排气口连接蒸馏塔（1）下部的进气口，所述蒸馏塔（1）顶部的排气口设置有连接管道（13），连接管道（13）上设置有换热器（2），该换热器（2）的进液口与闪蒸塔（7）的出液口连接，换热器（2）的出液口与闪蒸塔（7）上部的进液口连接，所述蒸馏塔（1）的进料管道（14）上也设置有换热器（9），该换热器（9）的进液口连接闪蒸塔（7）的出液口，换热器（9）的出液口连接另一个换热器（10）。
2.根据权利要求1所述的一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：所述的连接管道（13）上设置有与进料管（14）相连接的换热器（3）。
3.根据权利要求2所述的一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：所述的连接管道（13）上，从连接管道（13）的进气口算起，依次为与闪蒸塔（7）连接的换热器（2）、与进料管（14）相连接的换热器（3）。
4.根据权利要求3所述的一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：所述的连接管道（13）上，与进料管（14）相连接的换热器（3）后面还设置有一个换热器（4）。
5.根据权利要求3所述的一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：所述的连接管道（13）上，与进料管（14）相连接的换热器（3）后面还依次设置有一个换热器（4）和一个气液分离器（5）。
6.根据权利要求5所述的一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：所述的气液分离器（5）的出液口连接蒸馏塔（1）。
7.根据权利要求1所述的一种热泵蒸馏节能装置，其特征在于：所述的蒸馏塔（1）下部的进气口距离底部2~6m。
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CN104056462A (zh) * 2014-07-11 2014-09-24 成都华西堂投资有限公司 一种热泵蒸馏节能装置
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