TW201438804A - 藉由熱耦合降低能量消耗之方法 - Google Patents
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Abstract
所請求的發明係有關一藉由利用熱耦合在一蒸餾程序中降低能量消耗之方法。所請求的發明之實施例係有關在一第一管柱的預分餾段中包括一側再沸器及一部份凝結器，其轉而有助於將蒸氣液體流量均勻地分佈於一第一管柱與一第二管柱之間。
Description
此申請案依據35 U.S.C.§119(e)對於2013年2月11日提申的美國臨時專利申請案編號61/763,326作權利主張，其整體內容如本文完整提供以參考方式併入本文中。
所請求的發明係有關一藉由利用熱耦合在一蒸餾程序中降低能量消耗之方法。所請求的發明之實施例係有關在一第一管柱的預分餾段中包括一側再沸器及一部份凝結器，其轉而有助於將蒸氣液體流量均勻地分佈於一第一管柱與一第二管柱之間
蒸餾係為化學、石化、精煉及相關加工產業中所使用的最常見分離程序。其由於分別經過再沸器及凝結器所涉及的加熱及冷卻步驟而消耗大量能源。加工產業的主要成本開銷係來自於包括原物料成本、能源成本及勞力成本之營運成本。基於經濟性及社會利益起見，係欲降低能源成本。
已經可取得在能源與資本支出方面提供了實質降低之複雜的蒸餾組態。這些選項包括但不限於分割壁管柱及熱耦合管柱。
雖然熱耦合管柱需要減幅20至30%的能源，其具有無法有效用於商業裝備之嚴重缺陷。例如，藉由在一蒸餾序列的不同管柱之間建置雙向蒸氣/液體流而實現熱耦合配置。熱耦合的缺陷之一係在於管柱中的不均勻蒸氣液體流量。如圖1所示，管柱的頂及底段係出現沉重的蒸氣液體流量，而在管柱的一預分餾及主段中則具有低流量。沉重流量對於管柱產能構成限制，且在許多實例中，無法利用既有的管柱殼套。
因此需要開發及實行一具有優越的能量節約性質、同時在管柱中具有均勻的蒸氣液體流量之熱耦合系統。
本發明的一實施例係有關一包含一第一蒸餾管柱及一第二蒸餾管柱之蒸餾系統，其中使用該系統經由熱耦合以分離苯、甲苯及二甲苯。在本發明的一實施例中，一第一蒸餾管柱的預分餾段係包括一部份凝結器及一側再沸器。
在本發明的一實施例中，所請求的發明之熱耦合方案的利益係使用於一苯-甲苯蒸餾序列中。
圖1係有關一先前技藝之用於蒸餾的程序及系
統；及圖2顯示根據本發明的一實施例之一熱程序。
本發明的一實施例係有關一包含一第一蒸餾管柱及一第二蒸餾管柱之蒸餾系統，其中使用該系統經由熱耦合以分離苯、甲苯及二甲苯。在本發明的一實施例中，第一蒸餾管柱的預分餾段係包括一部份凝結器。
在本發明的特定實施例中，部份凝結器具有一高凝結溫度且可產生低壓力(LP)蒸汽。在本發明的一實施例中，部份凝結器係在懸頂的預分餾段中提供蒸汽產生能力。此懸頂蒸氣係作為對於第二蒸餾管柱的頂段之進給物。
在本發明的特定實施例中，一側再沸器係連接至第一蒸餾管柱的預分餾段。在本發明的特定實施例中，第一蒸餾管柱的預分餾段具有一蒸氣側抽份(side draw)。此蒸氣側抽份係作為對於第二蒸餾管柱的主段之進給物。
在本發明的一實施例中，第二蒸餾管柱的主段係包含一再沸器。在特定實施例中，此再沸器係為廢熱收回再沸器。第二蒸餾管柱的主段之再沸器係以低溫熱能作運轉。再沸器降低整體蒸汽消耗並可以從蒸汽凝結物收回的閃化蒸汽作運轉。
在本發明的特定實施例中，第一蒸餾管柱的預分餾段之蒸氣側抽份係亦進給至第二蒸餾管柱的主段之再沸器中。因此，再沸器藉由吸收來自第一蒸餾管柱的蒸氣進
給流之任何起伏而使得第二蒸餾管柱的操作呈現穩定。
在本發明的一實施例中，在預分餾段中添加使用一側再沸器及一部份凝結器係有助於將蒸氣液體流量均勻地分佈於兩管柱中。此外，添加側再沸器及部份凝結器係增高工廠產能並降低能量消耗。
在本發明的一實施例中，所請求的發明之熱耦合方案的利益係使用於一苯-甲苯蒸餾序列中。
如圖2所示，一芳族進給物係受到流控制並被送到一在特定實施例中設計成甲苯管柱之第一管柱。第一管柱懸頂蒸氣係部份地凝結於部份凝結器中。經凝結的液體收集於第一管柱懸頂接收器中。來自第一管柱懸頂接收器之懸頂的經凝結液體係被送回到第一管柱成為迴流(reflux)。來自懸頂接收器之未凝結的蒸氣流束係被送回到一在特定實施例中設計成苯管柱之第二管柱。因此，第一管柱懸頂壓力係浮動於第二管柱壓力上。
在本發明的特定實施例中，第一管柱係包括一底部再沸器。在特定實施例中，此再沸器係為一使用蒸汽作為加熱媒體的蒸汽再沸器。藉由與第一管柱的底部托盤溫度呈現級聯式控制蒸汽/凝結物流，來調節對於第一管柱的底部再沸器之熱能輸入。因此，第一管柱的底部溫度受到控制。
在本發明的特定實施例中，第一管柱側再沸器係為一使用蒸汽加熱媒體的蒸汽再沸器。藉由控制凝結物流來調節對於第一管柱側再沸器之熱能輸入。
在本發明的一實施例中，藉由三個流束之間的交互作用產生管柱中的熱耦合效應：
a.來自第一管柱的預分餾段之蒸氣側抽份係被送到第二管柱底段。此流束受到流控制。
b.來自第二管柱之底部液體係被送回到第一管柱的預分餾段。此流束受到與第二管柱底部的位準控制呈現級聯式之流控制。
c.來自第一管柱懸頂接收器之懸頂蒸氣係被送到第二管柱的頂段。
在本發明的一實施例中，第二管柱係設有兩個進給流束。第一進給流束係為來自第一管柱的懸頂接收器之蒸氣流束。對於第二管柱的第二進給流束係為來自第一蒸餾管柱的預分餾段之蒸氣流束。藉由控制第二管柱懸頂接收器的壓力以維持第二管柱壓力。來自第二管柱懸頂接收器的液體係被送回到第二管柱的頂部作為迴流。此流束係受到與第二管柱懸頂接收器的位準控制呈現級聯式之流控制。
在本發明的特定實施例中，在接近第二管柱頂部處抽出一高度純粹的苯產物作為一液體側抽份。藉由與第二管柱頂段中的兩托盤之間的一差異性溫度控制器呈現級聯式控制苯產物的流，來維持苯產物純度。
在本發明的特定實施例中，在接近管柱底部處抽出一高度純粹的甲苯產物作為一液體側抽份。藉由與接近第二管柱底部托盤維持一托盤溫度之一溫度控制器呈現級
聯式控制甲苯產物的流，來維持甲苯產物純度。
在本發明的特定實施例中，藉由控制對於再沸器之加熱媒體的流來控制第二管柱再沸器任務。
本發明的整體形態係有關使用一熱耦合程序以增高一蒸餾程序的能量效率之方法。熟悉該技藝者從本揭示獲得的知識將瞭解：可對於本文所揭露方法作出不同變化，而不脫離本發明的範圍。用來說明理論與觀察現象或結果的機制僅將詮釋成示範性質而不以任何方式限制附帶的申請專利範圍之範疇。
Claims (9)
- 一種蒸餾系統，其包含一第一蒸餾管柱及一第二蒸餾管柱，其中該系統用以經由熱耦合分離苯、甲苯及二甲苯。
- 如請求項1之蒸餾系統，其中該第一蒸餾管柱的預分餾段係具有一部份凝結器。
- 如請求項2之蒸餾系統，其中該部份凝結器具有高凝結溫度且可產生LLP蒸汽。
- 如請求項1之蒸餾系統，其中懸頂蒸氣係為對於該第二蒸餾管柱的頂段之進給物。
- 如請求項2之蒸餾系統，其中側再沸器係連接至該第一蒸餾管柱的該預分餾段。
- 如請求項2之蒸餾系統，其中該預分餾段具有一蒸氣側抽份(side draw)。
- 如請求項6之蒸餾系統，其中該蒸氣側抽份係為對於該第二蒸餾管柱的主段之進給物。
- 如請求項1之蒸餾系統，其中該第二蒸餾管柱的主段之再沸器係以低溫熱能作運轉。
- 如請求項1之蒸餾系統，其中該再沸器藉由吸收來自該第一蒸餾管柱的蒸氣進給流之任何變動而穩定化該第二蒸餾管柱的操作。
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