CN220759212U - 一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，涉及液体甲醇钠合成技术领域，包括反应塔、甲醇精馏塔和废水回收塔，还包括低压热泵、高压热泵、甲醇精馏塔再沸器和回流冷却器；反应塔与甲醇精馏塔连接，甲醇精馏塔与废水回收塔连接；甲醇精馏塔的一侧通过管道连接有第一连接器，本实用新型的有益效果为：在原有甲醇钠工艺基础上，采用分割式热泵精馏原理，利用aspen、proii等模拟软件及生产经验精准确定原有甲醇钠精馏塔的分割点，利用增加的分割点后的废水回收塔和一台高压热泵，充分利用精馏塔甲醇蒸汽潜热，实现降低整体装置能耗。本实用新型即可用于新建甲醇钠装置设计，亦适用于原有甲醇钠装置的节能技术改造。
Description
技术领域
本实用新型涉及液体甲醇钠合成技术领域，具体为一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统。
背景技术
合成液体甲醇钠有钠法工艺和碱法工艺，近十几年来，钠法工艺逐步被碱法工艺挤压。
公开号为CN111635293A的中国专利公开了一种甲醇钠生产装置及方法，该专利在CN 103288593B专利基础上，提出了精馏塔顶气全部进压缩机加压，部分给反应塔供热，另一部分作为甲醇精馏塔中间再沸器的热源。该专利因采用一台压缩机向两个热源用户供热，两个热源用户温度相差很大，会顾此失彼，形成要么压缩机耗能大、要么提供热源温度低，因此该专利只具有理论上的可行性。
据不完全统计，产品以30％液体甲醇钠计，当前国内单热泵甲醇钠装置，甲醇钠装置只回收了精馏塔顶甲醇蒸汽50％的热能，其余50％被冷却水移除。
当前国内单热泵甲醇钠装置工艺流程大致如下：
①反应塔热泵脱水生产甲醇钠：定量固碱(氢氧化钠)与甲醇混合溶解成氢氧化钠甲醇溶液(简称甲碱液)S17泵入反应塔顶部，来自甲醇精馏塔T5塔顶采出的无水甲醇气体S19经低压热泵C3加压后进入反应塔T4底部，二者通过反应塔内件逆流传质，塔底制得30％的成品液体甲醇钠S22，反应塔塔顶制得含水约1.5％～3.5％的甲醇、水混合蒸气(简称醇水混合气S18)，醇水混合气进入精馏塔中部。
②精馏生产无水甲醇：来自反应塔T4的醇水混合气S18进入甲醇精馏塔T5中部，塔顶馏出合格无水甲醇蒸气分为两部分：一部分S19经低压热泵C3加压返回反应塔T4底部，控制低压热泵流量满足反应塔气提生产甲醇钠需求，形成甲醇精馏塔T5-反应塔T4间的精馏-气提循环。甲醇精馏塔T5T塔釜得到含水约0.1％～5％的含醇废水泵入污水站，但是采用上述的单热泵甲醇钠装置进行制作依旧会造成能耗的大量浪费，为此，我们提出了一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，包括反应塔、甲醇精馏塔和废水回收塔，还包括低压热泵、高压热泵、甲醇精馏塔再沸器和回流冷却器；
所述反应塔与甲醇精馏塔连接，所述甲醇精馏塔与废水回收塔连接；
所述甲醇精馏塔的一侧通过管道连接有第一连接器，所述甲醇精馏塔通过第一连接器连接有低压热泵的输入端和高压热泵的输入端，所述低压热泵的输出端与反应塔连接，所述高压热泵的输出端与甲醇精馏塔再沸器连接，所述甲醇精馏塔的一侧通过管道安装有第二连接器，所述甲醇精馏塔通过第二连接器与废水回收塔和甲醇精馏塔再沸器连接。
优选的，所述甲醇精馏塔再沸器的一侧与甲醇精馏塔和回流冷却器相连接，所述回流冷却器的输出端与甲醇精馏塔相连接。
优选的，所述废水回收塔通过管道与甲醇精馏塔连接。
优选的，所述反应塔的一侧设置有进料口，所述废水回收塔的一侧废液排口。
本实用新型提供了一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，具备以下有益效果：
该碱法甲醇钠的双热泵节能系统，通过运用分割热泵原理，实现对目前国内多数采用的单热泵碱法甲醇钠工艺的节能升级。根据单热泵甲醇钠工艺中精馏塔温度分布，设计温度分割点，在分割点处将原精馏塔分为甲醇精馏塔和废水回收塔，取消原精馏塔回流冷凝器，待冷凝甲醇蒸汽经新增高压热泵加压为甲醇精馏塔再沸器提供热源，实现装置大幅节能。甲醇精馏塔釜液进入废水回收塔继续精馏分离出废水并回收剩余甲醇，在原有甲醇钠工艺基础上，利用增加的废水回收塔和一台高压热泵，充分利用精馏塔甲醇蒸汽潜热，实现降低整体装置能耗。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1、反应塔；2、甲醇精馏塔；3、废水回收塔；4、低压热泵；5、高压热泵；6、甲醇精馏塔再沸器；7、回流冷却器；8、第一连接器；9、第二连接器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：碱法甲醇钠的双热泵节能系统：
对比实施例：
当前国内单热泵甲醇钠装置本发明装置运行记录：
30％液体甲醇钠出料，2167kg/h(甲醇钠30％，甲醇70％)；
废水回收塔底废水出料，219kg/h(水99％，甲醇0.1～1％)；
耗用蒸汽流量4383kg/h；
低压热泵耗电108KW
根据对比例运行记录，计算该装置吨30％液体甲醇钠综合能耗0.23吨标准煤(吨蒸汽折合标准煤0.11吨、kwh电折标准煤0.000123吨)。蒸汽计价240元/吨，电费计价0.75元/kwh，对比例生产吨30％液体甲醇钠能源成本523元/吨。
实例1：
30％甲醇钠采出，2167kg/h(甲醇钠30％，甲醇70％)
废水回收塔底废水出料，219kg/h(水99％，甲醇0.1～1％)
耗用蒸汽流量1393kg/h；
高、低压两热泵耗电380KW
根据本发明实例运行记录，本发明实例装置吨30％液体甲醇钠综合能耗0.09吨标准煤(吨蒸汽折合标准煤0.11吨、kwh电折标准煤0.000123吨)，本发明实例相比对比例工艺装置综合能耗降低60％。蒸汽计价240元/吨，电费计价0.75元/kwh，本发明实例生产吨30％液体甲醇钠能源成本286元/吨，本发明相比对比例生产吨30％液体甲醇钠能源成本降低21％。
实例2：
30％甲醇钠采出，3250kg/h(甲醇钠30％，甲醇70％)
废水回收塔底废水出料，328kg/h(水99％，甲醇0.1～1％)
耗用蒸汽流量2090kg/h；
高、低压两热泵耗电628KW.
根据本发明实例运行记录，本发明实例装置吨30％液体甲醇钠综合能耗0.09吨标准煤(吨蒸汽折合标准煤0.11吨、kwh电折标准煤0.000123吨)，本发明实例相比对比例工艺装置综合能耗降低59％。蒸汽计价240元/吨，电费计价0.75元/kwh，本发明实例生产吨30％液体甲醇钠能源成本299元/吨，本发明相比对比例生产吨30％液体甲醇钠能源成本降低20％。
实例3：
30％甲醇钠采出，4467kg/h(甲醇钠30％，甲醇70％)
废水回收塔底废水出料，450kg/h(水99％，甲醇0.1～1％)
耗用蒸汽流量2654kg/h；
高、低压两热泵耗电864KW.
根据本发明实例运行记录，本发明实例装置吨30％液体甲醇钠综合能耗0.09吨标准煤(吨蒸汽折合标准煤0.11吨、kwh电折标准煤0.000123吨)，本发明实例相比对比例工艺装置综合能耗降低61％。蒸汽计价240元/吨，电费计价0.75元/kwh，本发明实例生产吨30％液体甲醇钠能源成本288元/吨，本发明相比对比例生产吨30％液体甲醇钠能源成本降低21％。
综上所述，该碱法甲醇钠的双热泵节能系统，使用时，低压热泵反应脱水生产甲醇钠：定量固碱(氢氧化钠)与甲醇混合溶解成氢氧化钠甲醇溶液(简称甲碱液)泵入反应塔1顶部，来自甲醇精馏塔2塔顶采出的无水甲醇气体经低压热泵4加压后进入反应塔1底部，二者通过反应塔内件逆流传质，塔底制得30％的成品液体甲醇钠，反应塔1塔顶制得含水的甲醇、水混合蒸气(简称醇水混合气)，醇水混合气进入甲醇精馏塔2中部；
高压热泵精馏生产无水循环甲醇气：来自反应塔1的醇水混合气进入甲醇精馏塔2中部，塔顶馏出合格无水甲醇蒸气分为两部分：一部分无水甲醇气体经低压热泵4加压气返回反应塔1底部，控制低压热泵流量满足反应塔1气提生产甲醇钠需求，形成甲醇精馏塔-反应塔间的精馏-气提循环；其余部分经高压热泵5加压，进入甲醇精馏塔再沸器6为甲醇精馏塔2提供热源后，在甲醇精馏塔再沸器6壳侧冷凝，经回流冷却器7的甲醇冷却凝液泵入甲醇精馏塔2顶部，形成甲醇精馏塔2-甲醇精馏塔再沸器6-回流冷却器7的甲醇循环。甲醇精馏塔2塔釜得到含水约40％～80％的甲醇精馏塔釜含醇废水，泵入废水回收塔3回收甲醇；
回收甲醇排出废水：来自甲醇精馏塔2的含醇废水泵入废水回收塔3中部，塔顶馏出含水甲醇蒸气返回甲醇精馏塔2回收无水甲醇，废水回收塔3塔底产生废水回收塔含醇废水去污水站，通过调整废水回收塔再沸器蒸汽量、根据排放要求、经济控制废水含甲醇量0.005％～3％。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，包括反应塔(1)、甲醇精馏塔(2)和废水回收塔(3)，其特征在于：还包括低压热泵(4)、高压热泵(5)、甲醇精馏塔再沸器(6)和回流冷却器(7)；
所述反应塔(1)与甲醇精馏塔(2)连接，所述甲醇精馏塔(2)与废水回收塔(3)连接；
所述甲醇精馏塔(2)的一侧通过管道连接有第一连接器(8)，所述甲醇精馏塔(2)通过第一连接器(8)连接有低压热泵(4)的输入端和高压热泵(5)的输入端，所述低压热泵(4)的输出端与反应塔(1)连接，所述高压热泵(5)的输出端与甲醇精馏塔再沸器(6)连接，所述甲醇精馏塔(2)的一侧通过管道安装有第二连接器(9)，所述甲醇精馏塔(2)通过第二连接器(9)与废水回收塔(3)和甲醇精馏塔再沸器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，其特征在于：所述甲醇精馏塔再沸器(6)的一侧与甲醇精馏塔(2)和回流冷却器(7)相连接，所述回流冷却器(7)的输出端与甲醇精馏塔(2)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，其特征在于：所述废水回收塔(3)通过管道与甲醇精馏塔(2)连接。
4.根据权利要求1所述的一种碱法甲醇钠的双热泵节能系统，其特征在于：所述反应塔(1)的一侧设置有进料口，所述废水回收塔(3)的一侧废液排口。
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