CN213667981U - 一种差压热耦合精馏分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种差压热耦合精馏分离装置，包括低温低压塔、高温高压塔、高温塔回流罐、热交换器、循环泵和框架，框架自上至下依次设有换热层、回流层和循环层，热交换器、高温塔回流罐、循环泵分别放置于换热层、回流层、循环层上，循环层设置在地面上，低温低压塔和高温高压塔设置在框架的一侧。本实用新型所述的一种差压热耦合精馏分离装置，热交换器既作再沸器，又作冷凝器，热交换器布置于换热层，无占地面积，无需依托塔体或独立的支撑，无再沸器管板安装高度要求，对塔裙座高度要求低，相连管道布置空间大，操作和检修方便，经济性强。

Description

一种差压热耦合精馏分离装置

技术领域

本实用新型属于化工精馏分离装置领域，尤其是涉及一种差压热耦合精馏分离装置。

背景技术

再沸器是差压精馏分离装置中常见的设备，根据循环形式，分为自然循环热虹吸式和强制循环热虹吸式，根据安装形式，分为立式和卧式，立式包括热虹吸式和强制循环式，卧式包括热虹吸式、强制循环式、釜式、内置式。再沸器通常安装在精馏塔底部，用于加热塔底(蒸馏釜)的液体，使其部分汽化并成为上升蒸汽，为精馏塔内汽液两相传热传质提供所需热量。

传统差压精馏分离分离装置的再沸器采用自然循环立式或卧式热虹吸式，自然循环式热虹吸再沸器依靠塔釜内的液体静压头和再沸器内两相流的密度差产生推动力形成热虹吸式运动。

立式安装的再沸器通常需要设置生根于塔体或独立的支撑，对管板的高度有一定要求，会增加塔裙座高度，卧式安装的再沸器，为满足管道布置要求，需与塔体维持一定高度，对塔裙座高度要求相对于立式较小，但占地面积大。安装于塔底部的再沸器需要留有一定的检修场地和通道，且经济性较差。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种差压热耦合精馏分离装置的热交换器系统，以克服现有技术占地面积大、再沸器管板安装要求高、操作和检修不方便的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种差压热耦合精馏分离装置，包括低温低压塔、高温高压塔、高温塔回流罐、热交换器、循环泵和框架，框架自上至下依次设有换热层、回流层和循环层，热交换器、高温塔回流罐、循环泵分别放置于换热层、回流层、循环层上，循环层设置在地面上，低温低压塔和高温高压塔设置在框架的一侧。

其中，所述热交换器的第一采出口通过回流管路与高温塔回流罐的采入口相连，高温塔回流罐的采出口通过回流管路与高温高压塔相连通；

热交换器的第二采出口通过循环管路与低温低压塔相连通。

其中，所述高温高压塔的采出口分为两股，一股从顶部采出，并与热交换器的第一采入口相连通，另一股从底部采出；

其中，所述低温低压塔的顶部采出口采出轻组分，低温低压塔底部采出口采出重组分。

其中，所述低温低压塔底部采出口分为两股，一股与高温高压塔的采入口相连通；另一股与循环泵采入口相连通。

其中，所述循环泵的采出口与热交换器的第二采入口相连通。

其中，所述高温塔回流罐内的采出物料分为两股，一股通过回流管道会流至高温高压塔内，另一股从高温塔回流罐的底部采出。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种差压热耦合精馏分离装置具有以下优势：

1、本实用新型所述的一种差压热耦合精馏分离装置，热交换器布置于换热层，无占地面积，无需依托塔体或独立的支撑，热交换器换热后的液相物料自流返回低温低压塔和高温塔回流罐；

2、本实用新型所述的一种差压热耦合精馏分离装置，无再沸器管板安装高度要求，对塔裙座高度要求低，相连管道布置空间大，操作和检修方便，经济性强；

3、本实用新型所述的一种差压热耦合精馏分离装置，热交换器为节能换热设备，既作再沸器，又作冷凝器，充分利用高温高压塔塔顶气相潜热，通过回流管和循环管实现低温低压塔和高温高压塔之间的热耦合；

4、本实用新型所述的一种压差热耦合精馏分离装置，低温低压塔和高温高压塔平行设置在框架外，低温低压塔为受热塔，高温高压塔为供热塔，以高温高压塔塔顶气相潜热作为低温低压塔塔釜热源，取代蒸汽、导热油等加热介质和循环水、空冷器等冷却介质，以达到节能目的。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型所述的差压热耦合精馏分离装置布置示意图；

图2为本实用新型所述的差压热耦合精馏分离装置循环示意图。

附图标记说明：

1-低温低压塔；2-高温高压塔；3-高温塔回流罐；4-热交换器；5-循环泵；6-框架；61-循环层；62-回流层；63换热层；01-第一管路；02-第二管路；03-第三管路；04-第四管路；05-第五管路；06-第六管路；07-第七管路，08-第八管路；09-第九管路；10-第十管路；11-第十一管路；12-分离前组分进料管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-2所示，一种差压热耦合精馏分离装置，包括低温低压塔1、高温高压塔2、高温塔回流罐3、热交换器4、循环泵5和框架6，框架6自上至下依次设有换热层63、回流层62和循环层61，热交换器4、高温塔回流罐3、循环泵5分别放置于换热层63、回流层62、循环层61上，循环层61 设置在地面上，低温低压塔1和高温高压塔2平行设置在框架6的一侧，在地面上搭建一个三层框架6，循环泵5放置于地面的循环层61，高温塔回流罐3放置于循环层51上方的回流层62上，热交换器4放置于回流层62上方的换热层63上。

热交换器4的第一采出口通过回流管路与高温塔回流罐3的采入口相连，高温塔回流罐3的采出口通过回流管路与高温高压塔2相连通；热交换器4的第二采出口通过循环管路与低温低压塔1相连通；低温低压塔1底部采出口分为两股，一股与高温高压塔2的采入口相连通；另一股与循环泵5 采入口相连通，循环泵5的采出口与热交换器4第二采入口相连通，低温低压塔1的顶部采出口采出轻组分，低温低压塔1底部采出口采出重组分；高温高压塔2的采出口分为两股，一股从顶部采出，并与热交换器4的第一采入口相连通，另一股从底部采出；高温塔回流罐3内的采出物料分为两股，一股通过回流管道回流至高温高压塔2内，另一股从高温塔回流罐3的底部采出。

热交换器4通过循环管路与低温低压塔1和循环泵5相连通，热交换器 4通过回流管路与高温塔回流罐3和高温高压塔2相连通，循环管路为第一管路01、第二管路02、第三管路03、第四管路04，回流管路为第五管路05、第六管路06、第七管路07。具体的，将需要分离的组分从分离前组分进料管12进入到低温低压塔1，在低温低压的作用下，低温低压塔1内的轻组分从低温低压塔1的塔顶通过第九管路09采出，低温低压塔1内重组分从低温低压塔1的塔底采出，重组分采出分为两股，一股重组分通过第十管路10 进入高温高压塔2，在高温高压的作用下，高温高压塔2内的重组分从高温高压塔2的塔底通过第十一管路11采出，气相组分从高温高压塔2的塔顶采出，气相组分通过第五管路05进入到热交换器4的管程(或壳程)进行热交换。

低温低压塔1塔底另一股重组分通过第一管路01进入循环泵5，重组分为液相组分，重组分在循环泵5的升压作用下，通过第二管路02进入到热交换器4的壳程(或管程)，与经过第五管路05进入到热交换器4的管程 (或壳程)的物料进行热交换，由于从第五管路05进入到热交换器4中的管程(或壳程)中的气相组分温度较高，从第二管路02进入到热交换器中的壳程(或管程)中的液相组分温度较低，热交换器4中两股组分进行热交换后，从第五管路05进入到热交换器4中的管程(或壳程)的气相组分温度降低，转化为液相组分，液相组分通过第六管路06进入到高温塔回流罐3 中，高温塔回流罐3中的液相组分通过第七管路07回流至高温高压塔2中重新进行回流和采出；热交换器4中两股组分进行热交换后，从第二管路02 进入到热交换器4中的壳程(或管程)的液相组分温度升高，液相组分一部分气化，气化后液相组分通过第三管路03循环至低温低压塔1进行重新循环，未气化的液相组分通过第四管路04循环至低温低压塔1中。

由于热交换器4放置于换热层63上，热交换器4中的液相物料通过第六管道06可自流进入到高温塔回流罐3中，高温塔回流罐3中的一部分液相物料通过第七管路07回流至高温高压塔2中，另一部分液相物料通过第八管路08采出，热交换器4通过回流管和循环管实现低温低压塔1和高温高压塔2之间的热量交换。

本实用新型所述的一种差压热耦合精馏分离装置可用于丁烯-1分离、正 /异丁烷分离、甲醇分离、异丙醇分离、MTBE分离、乙苯/苯乙烯分离等多种适用于差压精馏分离的产物，可根据具体所要分离的混合物来选择低温低压塔和高温高压塔内的压力。

工作原理：

在地面上搭建一个三层框架6，循环泵5放置于第一层循环层61，高温塔回流罐3放置于循环层61上方的回流层62上，热交换器4放置于回流层62上方的换热层63上，低温低压塔1和高温高压塔2平行设置于框架6的一侧，本实用新型所述的一种压差热耦合精馏分离装置，将热交换器4放置于冷凝器的位置，取消了低温低压塔1旁安装再沸器的安装及安装设备，无再沸器管板安装高度要求，对塔裙座高度要求低，相连管道布置空间大，操作和检修方便，经济性强，此时热交换器4为节能换热设备，既作再沸器，又作冷凝器，充分利用高温高压塔塔顶气相潜热，通过回流管和循环管实现低温低压塔和高温高压塔之间的热耦合，热耦合工艺采取强制循环措施，保证低温低压塔1塔釜循环物料通过循环泵5和热交换器4实现汽化分率为 10-100％可调，具体实施依据不同物性及耦合效果等优化选择。

将需要分离的组分从分离前组分进料管12进入到低温低压塔1在低温低压的作用下，低温低压塔1内的轻组分从低温低压塔1的塔顶通过第九管路09采出，低温低压塔1内重组分从低温低压塔1的塔底采出，重组分采出分为两股，一股重组分进入高温高压塔2，在高温高压的作用下，高温高压塔2内的重组分从高温高压塔2的塔底采出，气相组分从高温高压塔2的塔顶采出，气相组分进入到热交换器4的管程(或壳程)进行热交换，低温低压塔1塔底另一股重组分进入循环泵5，重组分为液相组分，重组分在循环泵5的升压作用下进入到热交换器4的壳程(或管程)，热交换器4中两股组分进行热交换，在热交换过程中，低温低压塔1作为受热塔，高温高压塔2作为供热塔，以高温高压塔2塔顶的气相潜热作为低温低压塔1塔塔釜热源，取代蒸汽、导热油等加热介质和循环水、空冷器等冷却介质，以达到节能目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：包括低温低压塔(1)、高温高压塔(2)、高温塔回流罐(3)、热交换器(4)、循环泵(5)和框架(6)，所述框架(6)自上至下依次设有换热层(63)、回流层(62)和循环层(61)，热交换器(4)、高温塔回流罐(3)、循环泵(5)分别放置于换热层(63)、回流层(62)、循环层(61)上，循环层(61)设置在地面上，低温低压塔(1)和高温高压塔(2)设置在框架(6)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：所述热交换器(4)的第一采出口通过回流管路与高温塔回流罐(3)的采入口相连，高温塔回流罐(3)的采出口通过回流管路与高温高压塔(2)相连通；

热交换器(4)的第二采出口通过循环管路与低温低压塔(1)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：所述高温高压塔(2)的采出口分为两股，一股从顶部采出，并与热交换器(4)的第一采入口相连通，另一股从底部采出。

4.根据权利要求1所述的一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：所述低温低压塔(1)的顶部采出口采出轻组分，低温低压塔(1)底部采出口采出重组分。

5.根据权利要求4所述的一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：所述低温低压塔(1)底部采出口分为两股，一股与高温高压塔(2)的采入口相连通；另一股与循环泵(5)采入口相连通。

6.根据权利要求5所述的一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：所述循环泵(5)的采出口与热交换器(4)第二采入口相连通。

7.根据权利要求1所述的一种差压热耦合精馏分离装置，其特征在于：所述高温塔回流罐(3)内的采出物料分为两股，一股通过回流管道回流至高温高压塔(2)内，另一股从高温塔回流罐(3)的底部采出。

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