CN217472736U - 一种双换热热泵精馏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双换热热泵精馏系统，利用循环泵将原料液充入精馏塔，开启蒸汽发生器产生加热蒸汽，在第二换热器中加热原料液，受热后的原料液在精馏塔蒸发产生蒸汽，并进入第一换热器加热来自冷凝罐的液态水，液态水受热后在一定的压力下蒸发产生蒸汽，再经过蒸汽压缩机压缩增温后，替代蒸汽发生器进入第二换热器加热原料液，最终冷凝成为液态水进入冷凝水罐。该发明通过采用双换热模式有效避免了料液杂质腐蚀破坏热泵系统蒸汽压缩机，同时利用系统内部蒸汽潜热，显著降低了蒸发能耗，具有运行稳定性强、能耗低、运行费用低等优点，适用于热敏性物料的蒸发浓缩。

Description

一种双换热热泵精馏系统

技术领域

本实用新型涉及节能环保技术领域，具体地涉及一种双换热热泵精馏系统。

背景技术

随着化工领域工艺的不断发展和提高，特别是精细化工行业中出现了一个非常重要的环节——分离，液体中不同组分的分离多采用“精馏”工艺。“精馏”就是利用工艺反应生成的液体混合物中各组分沸点的差别，使液体混合物中一部分气化并形成蒸气部分而后再冷凝，从而实现其所含组分的分离，是一种典型传质分离的工艺单元操作。

精馏装置最主要的核心装置是“精馏塔”，同时精馏塔也是最消耗能源的一环，其耗能可以占到整套工艺流程中总耗能的60%以上，所以精馏塔的效率高低，直接决定了工艺流程的合理性和经济性。为了降低整套工艺流程的能耗和提高精馏塔的效率，现在越来越多的精馏工艺中引入了“热泵精馏”技术。“热泵精馏”的核心理念是利用机械功的方式，通过提高精馏塔塔顶的低温热媒品质，并将其作为塔釜再沸器的热源来源，实现塔顶、塔釜热量的循环利用模式，在热泵精馏技术中，用于对塔顶低温热媒做功的压缩机就是最核心、最关键的设备。

热泵精馏工艺中，很多化工产品的沸点都不高，有的在100℃左右，有的比水的沸点要低，所以很多时候产品会以气液两相物态的形式出现，即蒸汽中裹挟着一部分液态组分，精馏塔顶热媒介，也就是工艺蒸汽与普通蒸汽是完全不同的。

另外，热泵精馏工艺中，进行分离的液态混合物，一般是化工成品或半成品，如甲醇、乙醇等等精细化工成品、半成品，不会是以水为主体液态物质，所以其蒸发出来的蒸汽应该是工艺性气体热媒介，是具有酸、碱、盐等化学特性的工艺蒸汽，而不是纯净水蒸汽。也就是说是不同于水蒸发出来的水蒸汽，而是带有物理、化学特性的工艺蒸汽。这些工艺蒸汽的物理特性与化学特性，与普通的蒸汽是有区别的，包括密度、熵值等指标与普通蒸汽差别很大。且带有一定的腐蚀性。如果直接进入蒸汽压缩机，将会对蒸汽压缩机进行腐蚀破坏，最终导致系统瘫痪，甚至会引发安全事故。因此，如何提高热泵精馏系统的耐腐蚀性具有重要的价值和意义。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种有效避免了料液杂质腐蚀破坏热泵系统蒸汽压缩机，同时利用系统内部蒸汽潜热的双换热热泵精馏系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双换热热泵精馏系统，包括，第一循环泵，所述第一循环泵的进口与第一控制阀相连；冷凝罐，所述冷凝罐左侧底部出口与第一控制阀相连；第一换热器，所述第一换热器的冷侧进口与第一循环泵的出口相连，其冷侧出口与冷凝罐的左侧进口相连，所述第一换热器的热侧出口通过第八控制阀与冷凝罐相连与第一循环泵之间形成循环回路；精馏塔，所述精馏塔的顶部出口与第一换热器的热侧进口相连，所述精馏塔的底部出口经第三控制阀与第三循环泵的进口相连；蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过第五控制阀与第二换热器热侧进口相连，所述第二换热器热侧出口经第四控制阀与冷凝罐的顶部进口相连。

作为本实用新型一种双换热热泵精馏系统的优选方案，所述精馏塔的左侧进口与第二循环泵相连，所述第二循环泵和精馏塔相连的管道上设置有第二控制阀。

作为本实用新型一种双换热热泵精馏系统的优选方案，所述第三循环泵出口与第二换热器冷侧进口相连，所述第二换热器冷侧出口与精馏塔右侧进口相连。

作为本实用新型一种双换热热泵精馏系统的优选方案，所述冷凝罐顶部出口经第七控制阀与蒸汽压缩机进口相连，所述蒸汽压缩机出口经第六控制阀与第二换热器热侧进口相连。

作为本实用新型一种双换热热泵精馏系统的优选方案，所述冷凝罐外设置有保温层。

本实用新型的有益效果为：这种双换热热泵精馏系统过采用双换热模式有效避免了料液杂质腐蚀破坏热泵系统蒸汽压缩机，同时利用系统内部蒸汽潜热，显著降低了蒸发能耗，具有运行稳定性强、能耗低、运行费用低等优点，适用于热敏性物料的蒸发浓缩；

精馏塔中原料液蒸发产生的二次蒸汽并未直接进入蒸汽压缩机，采用两个换热器回收了二次蒸潜热，有不仅效降低了系统蒸发能耗，还避免了杂质腐蚀破坏蒸汽压缩机，有效保护了蒸汽压缩机；

蒸汽发生器仅在系统初始阶段加热蒸发原料液，待系统运行稳定之后完全依靠自身内部二次蒸汽潜热加热原料液，无需蒸汽发生器进行额外补充热能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种双换热热泵精馏系统的结构示意图。

附图各部件的标记如下：1第一循环泵，2冷凝罐，3第一换热器，4第二循环泵，5精馏塔，6第三循环泵，7第二换热器，8蒸汽发生器，9蒸汽压缩机，10第一控制阀，11第二控制阀，12第三控制阀，13第四控制阀，14第五控制阀，15第六控制阀，16第七控制阀，17第八控制阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1，一种双换热热泵精馏系统包括第一循环泵1、冷凝罐2、第一换热器3、精馏塔5和蒸汽发生器8。

具体地，所述第一循环泵1的进口与第一控制阀10相连， 所述冷凝罐2左侧底部出口与第一控制阀10相连，所述第一换热器3的冷侧进口与第一循环泵1的出口相连，其冷侧出口与冷凝罐2的左侧进口相连，所述第一换热器3的热侧出口通过第八控制阀17与冷凝罐2相连与第一循环泵1之间形成循环回路，所述精馏塔5的顶部出口与第一换热器3的热侧进口相连，所述精馏塔5的底部出口经第三控制阀12与第三循环泵6的进口相连，所述蒸汽发生器8通过第五控制阀14与第二换热器7热侧进口相连，所述蒸汽发生器8仅在系统初始阶段加热蒸发原料液，待系统运行稳定之后完全依靠自身内部二次蒸汽潜热加热原料液，无需蒸汽发生器8补热，所述第二换热器7热侧出口经第四控制阀13与冷凝罐2的顶部进口相连。

本实施例中，所述精馏塔5的左侧进口与第二循环泵4相连，所述第二循环泵4和精馏塔5相连的管道上设置有第二控制阀11，所述第三循环泵6出口与第二换热器7冷侧进口相连，所述第二换热器7冷侧出口与精馏塔5右侧进口相连，所述精馏塔5中原料液蒸发产生的二次蒸汽并未直接进入蒸汽压缩机9，采用两个换热器回收了二次蒸潜热，有不仅效降低了系统蒸发能耗，还避免了杂质腐蚀破坏蒸汽压缩机9，有效保护了蒸汽压缩机9。

本实施例中，所述冷凝罐2外设置有保温层，以减少系统能量损失，所述冷凝罐2顶部出口经第七控制阀16与蒸汽压缩机9进口相连，所述蒸汽压缩机9出口经第六控制阀15与第二换热器7热侧进口相连。

根据上述实施例中所述的一种双换热热泵精馏系统，其工作原理如下所示：首先开启第二循环泵4和第二控制阀11，将原料液充满精馏塔5，关闭第二循环泵4和第二控制阀11，开启第三循环泵6和第三控制阀12，将精馏塔5中的原料液通入第二换热器7冷侧，开启蒸汽发生器8和第五控制阀门14，将新鲜蒸汽通入第二换热器7热侧加热煮沸原料液，把产生的冷凝水收集至冷凝罐2中；然后开启第一循环泵1和第一控制阀10，将冷凝罐2中的液态水通入第一换热器3冷侧，而精馏塔5中原料液蒸发产生的二次蒸汽进入第一换热器3热侧放热进行冷凝，最后收集至下一环节利用，而吸收热量的液态水返回至冷凝罐2中，在一定的压力下蒸发产生蒸汽，所产蒸汽经第七控制阀16进入蒸汽压缩机9进行压缩增温，然后再经第六控制阀15代替蒸汽发生器8进入第二换热器7加热原料液，并关闭蒸汽发生器8。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双换热热泵精馏系统，其特征在于：包括，

第一循环泵（1），所述第一循环泵（1）的进口与第一控制阀（10）相连；

冷凝罐（2），所述冷凝罐（2）左侧底部出口与第一控制阀（10）相连；

第一换热器（3），所述第一换热器（3）的冷侧进口与第一循环泵（1）的出口相连，其冷侧出口与冷凝罐（2）的左侧进口相连，所述第一换热器（3）的热侧出口通过第八控制阀（17）与冷凝罐（2）相连与第一循环泵（1）之间形成循环回路；

精馏塔（5），所述精馏塔（5）的顶部出口与第一换热器（3）的热侧进口相连，所述精馏塔（5）的底部出口经第三控制阀（12）与第三循环泵（6）的进口相连；

蒸汽发生器（8），所述蒸汽发生器（8）通过第五控制阀（14）与第二换热器（7）热侧进口相连，所述第二换热器（7）热侧出口经第四控制阀（13）与冷凝罐（2）的顶部进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种双换热热泵精馏系统，其特征在于：所述精馏塔（5）的左侧进口与第二循环泵（4）相连，所述第二循环泵（4）和精馏塔（5）相连的管道上设置有第二控制阀（11）。

3.根据权利要求1所述的一种双换热热泵精馏系统，其特征在于：所述第三循环泵（6）出口与第二换热器（7）冷侧进口相连，所述第二换热器（7）冷侧出口与精馏塔（5）右侧进口相连。

4.根据权利要求1所述的一种双换热热泵精馏系统，其特征在于：所述冷凝罐（2）顶部出口经第七控制阀（16）与蒸汽压缩机（9）进口相连，所述蒸汽压缩机（9）出口经第六控制阀（15）与第二换热器（7）热侧进口相连。

5.根据权利要求1或4所述的一种双换热热泵精馏系统，其特征在于：所述冷凝罐（2）外设置有保温层。

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