CN219251699U - 精馏塔余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种精馏塔余热回收装置，属于化工分离装置的余热回收技术领域，包括：精馏塔、再沸器、闪蒸罐和进料预热器；精馏塔的塔釜与再沸器的物料进出口连接，再沸器用于利用蒸汽给精馏塔的塔釜物料进行加热，且再沸器的热源为蒸汽；闪蒸罐的进口与再沸器的热水出口连接，闪蒸罐的二次蒸汽出口与进料预热器的蒸汽入口连接，进料预热器的回水出口与闪蒸罐的凝水出口相连，并通过管道将所得凝水送往水处理单元；进料预热器的物料入口通过管道与罐区连接，进料预热器的物料出口与精馏塔的中部进料口连接。本实用新型的余热回收装置充分回收利用塔釜余热，节省了再沸器蒸汽使用量，提高精馏塔的生产效率，减少能源浪费，降低生产成本。

Description

精馏塔余热回收装置

技术领域

本实用新型涉及化工分离装置的余热回收技术领域，尤其涉及一种精馏塔余热回收装置。

背景技术

精馏过程是用于分离均相液体混合物的一种常见的单元操作，其分离的依据是混合物中各种组分的挥发度不同。为了实现组分分离，需使得混合液部分汽化或者气体部分冷凝。混合液体汽化时，气相中所含的轻组分比例将比原混合液体中增高，即气相中轻组分纯度变高；混合气体冷凝时，冷凝液中重组分浓度将比气体重组分增高，即液体中重组分纯度变高。通过串连若干这样的蒸发冷凝单元，在精馏塔两端就可以得到高纯度的分离物。为了实现蒸发和冷凝作用，在常规精馏塔中，总加热负荷全部由塔底再沸器承担，塔釜液相需要大量热源进行加热，以使得塔釜的混合液部分汽化；所有物料冷凝热全部由塔顶冷凝器输出，塔顶气相需要大量冷媒进行冷却，让一部分冷却液回流。然而往往一次热源或冷源使用后，很少进行二次能量串级使用，造成精馏回收过程中大量能源的浪费，大大增加了企业生产过程中的生产成本，降低了经济效益。

在进一步研究下，现有精馏塔常用的余热回收方式是：利用塔顶物料来加热精馏塔的进口物料，从而回收低温余热。虽然此方式在一定程度上回收了塔顶余热，减少了进口物料加热所需的蒸汽的使用量，但是塔顶余热仅仅是精馏塔中能耗的一部分，塔釜的余热同样需要充分回收。塔釜的物料需要大量的水蒸汽通过再沸器进行加热，水蒸汽放热后会产生大量高温冷凝水。在现有的生产系统中，经过再沸器热交换后的冷凝水是直接排放至水处理单元或锅炉回用的，但是一定压力的饱和冷凝水在排放至低压环境中时会产生二次蒸发，直接排放会使得产生的二次蒸汽没有被充分回收利用，造成了能源浪费，增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种精馏塔余热回收装置，用以解决现有的精馏塔对塔釜余热的回收利用不够充分，造成能源浪费和能耗增加，也提高了生产成本的问题。

本实用新型提供一种精馏塔余热回收装置，包括：精馏塔、再沸器、闪蒸罐和进料预热器；精馏塔的塔釜与再沸器的物料进出口连接，再沸器用于利用蒸汽给精馏塔的塔釜物料进行加热，且再沸器的热源为蒸汽；闪蒸罐的进料口与再沸器的热水出口连接，闪蒸罐的二次蒸汽出口与进料预热器的蒸汽入口连接，进料预热器的回水出口与闪蒸罐的凝水出口相连，并通过管道将所得凝水送往水处理单元；进料预热器的物料入口通过管道与罐区连接，进料预热器的物料出口与精馏塔的中部进料口连接。

进一步地，闪蒸罐的二次蒸汽出口与进料预热器的蒸汽入口之间设置有蒸汽泵，闪蒸罐的二次蒸汽出口与蒸汽泵的抽吸口相连，蒸汽泵的出口与进料预热器的蒸汽入口连接。

进一步地，余热回收装置还包括塔顶预热器，塔顶预热器设置在进料预热器与罐区之间，用于将来自罐区的进料进行初步预热；塔顶预热器的物料入口通过管道与罐区连接，塔顶预热器的物料出口与进料预热器的物料入口连接；塔顶预热器的热源入口与精馏塔的塔顶连接，塔顶预热器的热源出口通过管道与精馏塔的塔顶冷凝单元连接。

进一步地，闪蒸罐包括罐体、进料单元、凝水出口、二次蒸汽出口和除沫器；凝水出口设置在罐体的底部，二次蒸汽出口设置在罐体的顶部；进料单元包括设置在罐体的侧壁中部的进料口，贯穿进料口与再沸器的热水出口连接的进料管，以及与进料管连接的分散器；分散器设置在罐体的内部，分散器与进料管通过文丘里管连通；除沫器设置在进料管的上方，由丝网材料制成。

进一步地，分散器下方还设置有闪蒸隔板和溢流隔板，闪蒸隔板交错平行设置于溢流隔板的上方，闪蒸隔板和溢流隔板仅一端与罐体的内壁固定连接，且闪蒸隔板和溢流隔板的长度小于罐体的直径。

进一步地，闪蒸隔板和溢流隔板在罐体的内部水平放置和/或倾斜放置，闪蒸隔板和溢流隔板与水平方向的夹角为0-60°。

进一步地，分散器采用花洒型或莲蓬型结构，分散器包括相互连接的锥形扩口部及分散盘，分散盘上均匀设置有分散孔。

进一步地，二次蒸汽出口还设置有汽液分离器，汽液分离器为漏斗状空腔；在漏斗状空腔中设置有波纹板填料。

进一步地，闪蒸罐还设置有夹套，夹套设置于罐体的外部，夹套中填充保温材料或加热介质。

本实用新型提供的精馏塔余热回收装置，通过利用再沸器的热源余热来加热精馏塔进料，相较于利用塔顶物料余热的加热方式，再沸器的余热的潜热值更高，能提供进料更高的热值，从而通过提高进料温度而减少塔釜再沸器的热负荷，有利于节省再沸器蒸汽使用量，还能提高精馏塔的生产效率，减少能源浪费，降低生产成本。

具体的，本实用新型将经过再沸器热交换所得的高温热水送入闪蒸罐，经闪蒸罐体积扩容后降压闪蒸制得低压蒸汽后，回收所得二次蒸汽，再经进料预热器利用二次蒸汽对精馏塔进料进行预热，将再沸器的回水变为可利用的低压二次蒸汽回收利用，充分回收了精馏塔塔釜的余热，提高余热利用率，节约能源消耗。

本实用新型的闪蒸罐具有分离效果好、除沫效果好、节省原料的优点，闪蒸罐得到的二次蒸汽和凝水的纯度高，热能不被浪费。采用文丘里管与分散器配合，提高了高温热水在罐体内部的分散效率；交错设置的闪蒸隔板和溢流隔板延长了高温热水的闪蒸时间，有利于使得高温热水闪蒸更加充分，增强了闪蒸效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施方式提供的精馏塔余热回收装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施方式提供的精馏塔余热回收装置的结构示意图；

图3为本实用新型一实施方式提供的闪蒸罐的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施方式提供的闪蒸罐的结构示意图。

附图标记说明：

11精馏塔、12再沸器、13闪蒸罐、14进料预热器、15蒸汽泵、16塔顶预热器、131罐体、132进料口、133二次蒸汽出口、134凝水出口、135除沫器、136闪蒸隔板、137溢流隔板、138汽液分离器、139夹套、1321进料管、1322分散器、1323文丘里管、1381波纹板填料、3221锥形扩口部、3222分散盘。

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，下面对本实用新型实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种精馏塔余热回收装置，包括：精馏塔11、再沸器12、闪蒸罐13和进料预热器14；精馏塔11的塔釜与再沸器12的物料进出口连接，再沸器12用于利用蒸汽给精馏塔11的塔釜物料进行加热，且再沸器12的热源为蒸汽；闪蒸罐13的进料口132与再沸器12的热水出口连接，闪蒸罐13的二次蒸汽出口133与进料预热器14的蒸汽入口连接，进料预热器14的回水出口与闪蒸罐13的凝水出口134相连，并通过管道将所得凝水送往水处理单元；进料预热器14的物料入口通过管道与罐区连接，进料预热器14的物料出口与精馏塔11的中部进料口连接。

经过再沸器12热交换所得的高温热水送入闪蒸罐13，经闪蒸罐13体积扩容后降压闪蒸制得低压蒸汽后，回收所得二次蒸汽，再经进料预热器14利用二次蒸汽对精馏塔11进料进行预热，将再沸器12的回水变为可利用的低压二次蒸汽回收利用，充分回收了精馏塔11塔釜的余热。相较于利用塔顶物料余热的加热方式，提高余热利用率，通过提高进料温度而减少塔釜再沸器12的热负荷，节省再沸器12蒸汽使用量，节约能源消耗，降低生产成本。

如图2所示，作为对前述实施的改进，闪蒸罐13的二次蒸汽出口133与进料预热器14的蒸汽入口之间设置有蒸汽泵15，闪蒸罐13的二次蒸汽出口133与蒸汽泵15的抽吸口相连，蒸汽泵15的出口与进料预热器14的蒸汽入口连接。

再沸器12排出的高温热水经闪蒸罐13降压闪蒸后，闪蒸出的二次蒸汽的压力较低，为了增加二次蒸汽的换热效果和输送速度，设置了蒸汽泵15，蒸汽泵15有效地增加了二次蒸汽的排出压力，实现了低压二次蒸汽的增压输送，增强进料预热器14的换热效果，充分利用二次蒸汽的潜热，节约了蒸汽消耗。

作为对前述实施的改进，余热回收装置还包括塔顶预热器16，塔顶预热器16设置在进料预热器14与罐区之间，用于将来自罐区的进料进行初步预热；塔顶预热器16的物料入口通过管道与罐区连接，塔顶预热器16的物料出口与进料预热器14的物料入口连接；塔顶预热器16的热源入口与精馏塔11的塔顶连接，塔顶预热器16的热源出口通过管道与精馏塔11的塔顶冷凝单元连接。

塔顶预热器16的设置有利于回收塔顶余热，减少系统废热排放量，同时经过塔顶预热器16的冷却，塔顶物料被初次冷却，有利于降低后续塔顶冷凝单元的冷量消耗，大大降低了生产成本，提高了经济效益，同时进一步提升了进料温度，有利于进一步节约再沸器12的工艺蒸汽消耗量。

如图3所示，作为对前述实施的改进，闪蒸罐13包括罐体131、进料单元、凝水出口134、二次蒸汽出口133和除沫器135；凝水出口134设置在罐体131的底部，二次蒸汽出口133设置在罐体131的顶部；进料单元包括设置在罐体131的侧壁中部的进料口132，贯穿进料口132与再沸器12的热水出口连接的进料管1321，以及与进料管1321连接的分散器1322。

进一步地，分散器1322设置在罐体131的内部，分散器1322与进料管1321通过文丘里管1323连通。采用文丘里管1323与分散器1322配合，利用文丘里原理可以使高温热水因压力变化，在进入分散器1322时具有较高的初速度，从而使得分散器1322内部压力增大，再将高温热水从分散孔排出，提高了高温热水在罐体131内部的分散效率，有利于使得高温热水闪蒸更加充分。

进一步地，除沫器135设置在进料管1321的上方，由丝网材料制成。在闪蒸过程中，大量的二次蒸汽向上流动，不免会夹带少量的热水形成液沫，经过丝网材料形成的除沫器135的阻隔，能将液沫阻隔下来，减少了二次蒸汽的含水量。

作为对前述实施的改进，分散器1322下方还设置有闪蒸隔板136和溢流隔板137，闪蒸隔板136交错平行设置于溢流隔板137的上方，闪蒸隔板136和溢流隔板137仅一端与罐体131的内壁固定连接，且闪蒸隔板136和溢流隔板137的长度小于罐体131的直径。

闪蒸罐13在工作时，再沸器12排出的高温热水经过进料管1321后，从分散器1322向闪蒸罐13的罐体131下部喷淋，进行扩容闪蒸，在闪蒸过程中，二次蒸汽向上经除沫器135除沫后，从二次蒸汽出口133排出，而闪蒸后的热水则向下落入闪蒸罐13下部，流经交错设置的闪蒸隔板136和溢流隔板137时，热水在闪蒸罐13中的流动时间得以延长，也即延长了高温热水的闪蒸时间，使得高温热水的热能得到长时间且充分地激发，增强了闪蒸效果，闪蒸结束后剩余的凝水则落入闪蒸罐13的下部，最终从凝水出口134排出。

进一步地，闪蒸隔板136和溢流隔板137在罐体131的内部水平放置和/或倾斜放置，闪蒸隔板136和溢流隔板137与水平方向的夹角为0-60°。交错设置的闪蒸隔板136和溢流隔板137一端与罐体131的内壁连接，一端悬空与罐体131内部，只在水平方向上部分叠合。在生产中，闪蒸隔板136和溢流隔板137可以是水平设置的，也可以是倾斜向上或倾斜向下设置的，倾斜角度(隔板与水平方向的夹角)的实例包括但不限于15°、30°、45°、50°等等。

如图4所示，进一步地，分散器1322采用花洒型或莲蓬型结构，分散器1322包括相互连接的锥形扩口部3221及分散盘3222，分散盘3222上均匀设置有分散孔。分散器1322为锥形扩口部3221是为了方便高温热水的注入，经分散盘3222及分散孔分散后，能大大提高液体的挥发效率，方便进行闪蒸。

作为对前述实施的改进，二次蒸汽出口133还设置有汽液分离器138，汽液分离器138为漏斗状空腔；在漏斗状空腔中设置有波纹板填料1381。

为了避免二次蒸汽中夹带液滴而对阀门等产生汽蚀，或蒸汽不够纯净质量不高影响换热效果的情况，在二次蒸汽出口133处还设置了汽液分离器138，通过波纹板填料1381对带水的二次蒸汽进行再次分离，使二次蒸汽中的水分子分离附着在波纹板填料1381中，形成的小水滴在重力作用下，回流到闪蒸罐13中能有效减少或避免热水随二次蒸汽排出，从而降低二次蒸汽含水量，提高二次蒸汽质量，优化二次蒸汽在进料预热器14中的换热效果。

本实用新型中，波纹板填料1381和除沫器135的丝网材料可采用任何满足使用条件温度的材料，同时综合考虑耐酸碱性、使用寿命和经济性等原则。

作为对前述实施的改进，闪蒸罐13还设置有夹套139，夹套139设置于罐体131的外部，夹套139中填充保温材料或加热介质。夹套139设在罐体131外壁，能对罐体131起到一个保温或加热的作用，保证了从分散器1322中分散出来的热水能在闪蒸罐13中充分挥发，增强闪蒸效果。

以下结合具体的实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

精馏塔余热回收装置，具体工作时，来自罐区的进料进入进料预热器14中被预热，物料从进料预热器14的物料入口进入，从物料出口排出，并通过管道送至精馏塔11的中部进料口，然后进入精馏塔11中精馏，轻组分从塔顶排出，重组分从塔釜排出。精馏塔11的塔釜使用再沸器12提供热量，再沸器12的热源为蒸汽，蒸汽换热后得到的高温热水通过再沸器12的热水出口和进料管1321送往闪蒸罐13。

高温热水经过进料管1321后，从分散器1322向闪蒸罐13的罐体131下部喷淋，进行扩容闪蒸，在闪蒸过程中，二次蒸汽向上经除沫器135除沫后，从二次蒸汽出口133排出，而闪蒸后的热水则向下落入闪蒸罐13下部，流经交错设置的闪蒸隔板136和溢流隔板137时，热水在闪蒸罐13中的流动时间得以延长，增强了闪蒸效果，闪蒸结束后剩余的凝水则落入闪蒸罐13的下部，最终从凝水出口134排出，并通过管道将所得凝水送往水处理单元。

闪蒸罐13排出的二次蒸汽则进入进料预热器14的蒸汽入口为进料预热器14提供热量，用于加热来自罐区的进料，换热后得到的冷凝水从回水出口排往水处理单元。该装置将再沸器12的回水变为可利用的低压二次蒸汽回收利用，充分回收了精馏塔11塔釜的余热，提高余热利用率，节约能源消耗。

实施例2

在实施例1的基础上，实施例2还包括：轻组分从精馏塔11塔顶排出后，进入塔顶预热器16的热源入口为塔顶预热器16提供热量，换热后通过管道送往精馏塔11的塔顶冷凝单元。塔顶预热器16用于对来自罐区的进料进行初步预热，罐区来的进料先进入塔顶预热器16的物料入口，加热后从塔顶预热器16的物料出口排出，再送往进料预热器14的物料入口。这样回收了塔顶余热，降低后续塔顶冷凝单元的冷量消耗，大大降低了生产成本。

且，闪蒸罐13的排出的二次蒸汽先经过蒸汽泵15加压后，再送往进料预热器14的蒸汽入口。

且，闪蒸罐13在工作时，在二次蒸汽出口133处还设置了汽液分离器138，通过波纹板填料1381对带水的二次蒸汽进行再次分离，从而降低二次蒸汽含水量，提高二次蒸汽质量，优化二次蒸汽在进料预热器14中的换热效果。同时，罐体131外壁还设置了夹套139，其中填充了保温材料，保证了从分散器1322中分散出来的热水能在闪蒸罐13中充分挥发，增强闪蒸效果。

实施例3

本实施例中，以甲基亚磷酸二乙酯生产中的精馏生产实例，具体如下：甲基二氯化膦和乙醇酯化反应生成甲基亚磷酸二乙酯，酯化反应的反应液需要经过精馏处理，其中主要依据甲基亚膦酸二乙酯、乙醇的沸点不同，对主要含有甲基亚磷酸二乙酯和乙醇的反应混合物进行精馏分离。

反应混合物进入进料预热器14中被预热，从进料预热器14的物料入口进入，从物料出口排出，并通过管道送至精馏塔11的中部进料口，然后进入精馏塔11中精馏，轻组分乙醇从塔顶排出，重组分甲基亚膦酸二乙酯从塔釜排出。精馏塔11的塔釜使用再沸器12提供热量，再沸器12的热源为蒸汽，蒸汽换热后得到的高温热水通过再沸器12的热水出口和进料管1321送往闪蒸罐13。高温热水经过闪蒸后，产生二次蒸汽，二次蒸汽进入进料预热器14的蒸汽入口为进料预热器14提供热量，换热后得到的冷凝水从回水出口排往水处理单元。将再沸器12的回水变为可利用的低压二次蒸汽回收利用，充分回收了精馏塔11塔釜的余热，节省再沸器12蒸汽使用量。在生产中，相比于利用塔顶物料余热的加热方式，利用该套余热回收装置后，在同样的精馏处理量(18.5m³/h)的情况下，蒸汽的消耗量减少了5.65t/h。

需要说明的是，在本实用新型中，部分设备的详细结构并未详述，但属于本领域技术人员已知的现有技术，故在此不再赘述。

需要说明的是，装置内部的输送管道上在不同单元、设备间设置有压力传感器、流量计、液位计或温度传感器，同时也设置有不同阀门，如泄压阀、调压阀、截止阀、安全阀等用于调节和稳定整个装置压力的阀门。属于本领域技术人员已知的常规技术，故在此不再赘述。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种精馏塔余热回收装置，其特征在于，包括：精馏塔、再沸器、闪蒸罐和进料预热器；

所述精馏塔的塔釜与所述再沸器的物料进出口连接，所述再沸器用于利用蒸汽给所述精馏塔的塔釜物料进行加热，且所述再沸器的热源为蒸汽；

所述闪蒸罐的进料口与所述再沸器的热水出口连接，所述闪蒸罐的二次蒸汽出口与所述进料预热器的蒸汽入口连接，所述进料预热器的回水出口与所述闪蒸罐的凝水出口相连，并通过管道将所得凝水送往水处理单元；

所述进料预热器的物料入口通过管道与罐区连接，所述进料预热器的物料出口与所述精馏塔的中部进料口连接。

2.根据权利要求1所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸罐的二次蒸汽出口与所述进料预热器的蒸汽入口之间设置有蒸汽泵，所述闪蒸罐的所述二次蒸汽出口与所述蒸汽泵的抽吸口相连，所述蒸汽泵的出口与所述进料预热器的蒸汽入口连接。

3.根据权利要求1所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述余热回收装置还包括塔顶预热器，所述塔顶预热器设置在所述进料预热器与罐区之间，用于将来自罐区的进料进行初步预热；

所述塔顶预热器的物料入口通过管道与罐区连接，所述塔顶预热器的物料出口与所述进料预热器的物料入口连接；所述塔顶预热器的热源入口与所述精馏塔的塔顶连接，所述塔顶预热器的热源出口通过管道与所述精馏塔的塔顶冷凝单元连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸罐包括罐体、进料单元、凝水出口、二次蒸汽出口和除沫器；所述凝水出口设置在所述罐体的底部，所述二次蒸汽出口设置在所述罐体的顶部；

所述进料单元包括设置在所述罐体的侧壁中部的进料口，贯穿所述进料口与所述再沸器的热水出口连接的进料管，以及与所述进料管连接的分散器；所述分散器设置在所述罐体的内部，所述分散器与所述进料管通过文丘里管连通；

所述除沫器设置在所述进料管的上方，由丝网材料制成；

所述分散器下方还设置有闪蒸隔板和溢流隔板，所述闪蒸隔板交错平行设置于所述溢流隔板的上方，所述闪蒸隔板和所述溢流隔板仅一端与所述罐体的内壁固定连接，且所述闪蒸隔板和所述溢流隔板的长度小于所述罐体的直径。

5.根据权利要求4所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸隔板和所述溢流隔板在所述罐体的内部水平放置和/或倾斜放置，所述闪蒸隔板和所述溢流隔板与水平方向的夹角为0-60°。

6.根据权利要求4所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述分散器采用花洒型或莲蓬型结构，所述分散器包括相互连接的锥形扩口部及分散盘，所述分散盘上均匀设置有分散孔。

7.根据权利要求4所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述二次蒸汽出口还设置有汽液分离器，所述汽液分离器为漏斗状空腔；在所述漏斗状空腔中设置有波纹板填料。

8.根据权利要求4所述的精馏塔余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸罐还设置有夹套，所述夹套设置于所述罐体的外部，所述夹套中填充保温材料或加热介质。

Images