TWI608859B - 多級壓縮模組系統 - Google Patents

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Description

多級壓縮模組系統
本發明涉及一種多級壓縮模組系統，更為詳細地涉及一種降低通過第一壓縮模組的流體的速度以便使流體易於向第二壓縮模組流入，並且控制流體的溫度及壓力，以便使流體能夠在第二壓縮模組中壓縮成在蒸發分離系統中所需的溫度及壓力後，被迴圈到蒸發分離系統的多級壓縮模組系統。
蒸餾系統為用於將在供給原料中存在的混合物質，通過沸點差進行蒸發分離的系統。在蒸餾系統的上部低沸點物質(high volatile component)蒸發為塔頂蒸氣(overhead vapor)形式，在蒸餾系統的下部高沸點物質(low volatile component)以未蒸餾的形式分離。此時，低沸點物質和高沸點物質可分別為單一成分，也可分別為兩種成分以上的混合物。
這種蒸餾系統必須包括通過沸點差將物質進行分離的蒸發分離器。在蒸發分離器中，提取低沸點物質並將其作為目標物件產品時使用蒸餾塔，提取高沸點物質並將其作為目標物件產品時使用汽提塔或汽提器。汽提塔主要在提取低粘度的高沸點物質時使用，汽提器在提取高粘度的高沸點物質時使用。
圖1是示意地表示以往的使用多級壓縮機的蒸餾系統的圖。參照圖1，使用多級壓縮機的蒸餾系統包括：第一汽提器311，用於供給供給原料； 第二汽提器312，用於接收在第一汽提器311中未被汽提的物質；冷凝蒸發器360，從第一汽提器311排出的塔頂蒸氣與水在所述冷凝蒸發器360中進行熱交換；冷凝器370，用於對在冷凝蒸發器360中沒有冷凝的塔頂蒸氣最終進行冷凝；及第一壓縮模組120和第二壓縮模組130。
以往的使用多級壓縮機的蒸餾系統10首先將供給原料向第一汽提器311供給。當根據在第一汽提器311中所需的溫度，從蒸汽供給部供給蒸汽時，在供給原料中低沸點物質以塔頂蒸氣排出，高沸點物質在下部冷凝。此時，在第一汽提器311中只有具有規定溫度以下沸點的低沸點物質以塔頂蒸氣排出，具有規定溫度以上溫度的物質不會以塔頂蒸氣排出。由於這些理由等，在第一汽提器311中所有的供給原料不能被分離為低沸點物質和高沸點物質，為了進一步進行分離，將供給原料向第二汽提器312供給。
從第一汽提器311排出的塔頂蒸氣在冷凝蒸發器360中與水進行熱交換而製造飽和水蒸氣後，在第一壓縮模組120中被多級壓縮後再次被供給到第一汽提器311。其在第一汽提器311中在分離供給原料時使用。
此外，在冷凝蒸發器360中沒有冷凝的塔頂蒸氣被供給到冷凝器370並且被最終冷凝。在冷凝器370中生成的冷凝液通過比重與水分離後被供給到蒸餾塔390。再沸器350向蒸餾塔390供給蒸汽，在再沸器350中生成的蒸汽冷凝水低壓膨脹(flash)並且在第二壓縮模組130中被壓縮後供給到第二汽提器312，並且與從第一汽提器311中排出的供給原料直接進行熱交換後在最終汽提中使用。
即，在冷凝器370中冷凝及分離的冷凝液為了提純而被供給到蒸餾塔390，並且在再沸器350中需要使高溫蒸汽冷凝水膨脹蒸發並在第二壓縮模 組130中壓縮後供給到第二汽提器312。一般來講，從第一汽提器排出的塔頂蒸氣在被冷凝及分離並被供給到蒸餾塔390後，等多級汽提工序穩定為止需要數小時。以往的使用多級壓縮機的蒸餾系統10的初始驅動時，為了驅動第一汽提器311，根據在第一汽提器311中所需的溫度從蒸汽供給部供給蒸汽。即使從第一汽提器311排出的塔頂蒸氣與水進行熱交換而生成的水蒸氣通過第一壓縮模組120再向第一汽提器311供給而使用，也不足以運行第一汽提器311，因此需要從蒸汽供給部持續地供給蒸汽。
因此，驅動第二汽提器312並將第二汽提器312的塔頂蒸氣向第一汽提器311供給之前，需要從外部供給的蒸汽的量過多，需要很多費用。
此外，在第一汽提器311中分離供給原料時所需的溫度條件和在第二汽提器312中所需的溫度條件不同，因此第一壓縮模組120和第二壓縮模組130各自的驅動條件不同。因此，第一壓縮模組120和第二壓縮模組130需要分別驅動，具有不易維護各壓縮模組，而且蒸餾工序變複雜的問題。
因此，本發明是為了解決這種以往的問題而提出的，其目的是提供一種多級壓縮模組系統，該多級壓縮模組系統通過降低通過第一壓縮模組的流體的速度以便使流體易於向第二壓縮模組流入，並且控制流體的溫度及壓力，以便使流體能夠在第二壓縮模組中壓縮成在蒸發分離系統中所需的溫度及壓力後，被迴圈到蒸發分離系統。
所述目的根據本發明，通過多級壓縮模組系統而達到，該多級壓縮模組系統包括：第一壓縮模組，用於從蒸發分離系統接收第一流體並進行壓 縮；層壓機，用於降低從所述第一壓縮模組排出的所述第一流體的速度；和第二壓縮模組，用於將通過所述層壓機的所述第一流體壓縮成在所述蒸發分離系統中所需的溫度或壓力中的至少一個後，使所述第一流體循環到所述蒸發分離系統。
其中，優選進一步包括：流體供給部，用於將第二流體向所述層壓機供給，並且所述層壓機平衡所述第一流體和所述第二流體的溫度後將其供給到所述第二壓縮模組。
其中，優選所述層壓機控制所述第一流體和所述第二流體的溫度或壓力，以便使所述第二壓縮模組將所述第一流體和所述第二流體壓縮成在所述蒸發分離系統中所需的溫度或壓力中的至少一個。
其中，優選所述蒸發分離系統包括在彼此不同的溫度下驅動的多個蒸發分離器，並且通過所述第二壓縮模組的流體被供給到至少兩個以上的所述蒸發分離器並進行迴圈。
其中，優選所述第一壓縮模組由多個機械式蒸氣再壓縮裝置(Mechanical Vapor Recompression：MVR)構成，並且對所述第一流體進行多級壓縮。
根據本發明，提供一種多級壓縮模組系統，該多級壓縮模組系統在第一壓縮模組和第二壓縮模組之間設置有層壓機，從而能夠易於向第二壓縮模組流入飽和水蒸氣，並且能夠防止第二壓縮模組的裝置的破損。
此外，在第一壓縮模組和第二壓縮模組之間設置有層壓機，從而能夠使從第一壓縮模組排出的第一流體和從流體供給部供給的第二流體的溫度一致後，向第二壓縮模組供給。
此外，通過層壓機控制第一流體和第二流體的溫度及壓力，從而能夠在第二壓縮模組中易於使第一流體和第二流體具有在第一汽提器中所需的溫度條件等。
此外，通過對從蒸發分離器排出的第一流體進行多級絕熱壓縮並使之迴圈到至少兩個以上的蒸發分離器，從而能夠提高第一流體的熱回收率。
100‧‧‧多級壓縮模組系統
110‧‧‧蒸發分離系統
111‧‧‧第一汽提器
120‧‧‧第一壓縮模組
121‧‧‧流量控制部
130‧‧‧第二壓縮模組
140‧‧‧層壓機
200‧‧‧多級壓縮模組系統
250‧‧‧流體供給部
300‧‧‧蒸餾系統
310‧‧‧蒸發分離系統、汽提器模組
311‧‧‧第一汽提器
311a‧‧‧第一閥門
312‧‧‧第二汽提器
312a‧‧‧第二閥門
350‧‧‧再沸器
360‧‧‧冷凝蒸發器
370‧‧‧冷凝器
380‧‧‧熱式蒸氣再壓縮模組
380a‧‧‧第三閥門
390‧‧‧蒸餾塔
圖1是示意地表示以往的使用多級壓縮機的蒸餾系統的圖。
圖2是示意地表示本發明的第一實施例的多級壓縮模組系統的圖。
圖3是示意地表示本發明的第二實施例的多級壓縮模組系統的圖。
圖4是示意地表示適用本發明的多級壓縮模組系統的蒸餾系統的圖。
圖5是示意地表示在圖4的蒸餾系統的冷凝器中生成的冷凝液向蒸餾塔供給之前工作的圖。
圖6是示意地表示在圖4的蒸餾系統的冷凝器中生成的冷凝液向蒸餾塔供給之後工作的圖。
在對本發明進行說明之前需要說明的是，在多個實施例中，對於具有相同結構的構件使用相同的附圖標記，並在第一實施例中進行代表性的說明，在其他實施例中針對與第一實施例不同的結構進行說明。
以下，參照附圖，對本發明的第一實施例的多級壓縮模組系統100進行詳細的說明。
圖2是示意地表示本發明的第一實施例的多級壓縮模組系統100的圖。參照圖2，本發明的第一實施例的多級壓縮模組系統100包括蒸發分離系統110、從蒸發分離系統110接收流體並進行壓縮的第一壓縮模組120、供從第一壓縮模組120排出的流體通過的層壓機140；及對從層壓機140供給的流體進行壓縮的第二壓縮模組130。
蒸發分離系統110為對在供給原料中存在的混合物資通過沸點差進行蒸發分離的裝置。蒸發分離系統110包括多個蒸發分離器。
在蒸發分離器的上部，在供給原料中存在的低沸點物質，經過蒸發而被分離為塔頂蒸氣的形式，在下部，在供給原料中存在的高沸點物質被分離為冷凝液的形式。作為這種蒸發分離器，例如有蒸餾塔(distillaion column)、精餾塔(rectification column)、汽提塔(stripping column)及汽提器(stripping vessel，stripper)等。
蒸發分離系統110將在蒸餾過程中生成的第一流體向第一壓縮模組120供給。在此，塔頂蒸氣與從額外的水供給源向冷凝蒸發器供給的水進行熱交換而蒸發的飽和水蒸氣等屬於第一流體。
第一壓縮模組120為用於對從蒸發分離系統110供給的第一流體進行壓縮的結構。第一壓縮模組120由多個機械式蒸氣再壓縮裝置構成。
此外，機械式蒸氣再壓縮裝置可使用高速壓縮機或低速送風離心壓縮機等。當使用送風離心壓縮機時，送風離心壓縮機為10000rpm以下的低速送風離心壓縮機，由於價格低並且低速運行，因此具有即使長時間運行也不會 損壞壓縮機，能夠穩定地運行的優點。只是，由於送風離心壓縮機為10000rpm，優選為4000~7000rpm的低速壓縮機，因此與高速多級渦輪壓縮機相比壓縮率低，因此為了擬補低壓縮率，設置多個送風離心壓縮機。
即，從蒸發分離系統110供給的第一流體，按照規定的壓縮率在送風離心壓縮機中被多級壓縮。在本實施例中以低速送風離心壓縮機為例說明機械式蒸氣再壓縮裝置，但是，只要能夠將第一流體壓縮成在蒸發分離系統110中所需的溫度及壓力，就並不局限於此。
在第一壓縮模組120的流入端可設置有流量控制部121。在蒸發分離系統110的初始驅動時，由於沒有從第二壓縮模組130迴圈至蒸發分離系統110的流體，因此第一流體的量可能會少。當流體的流量少於在機械式蒸氣再壓縮裝置中所需的流量時，會產生噪音及震動，並且會給機械式蒸氣再壓縮裝置帶來損壞。此時，由於設置有流量控制部121，因此能夠防止所述的問題。流量控制部121可包括進口導葉(IGV：Inlet Guide Vane)或變頻馬達控制等。
第二壓縮模組130為對在第一壓縮模組120中壓縮的第一流體進行最終壓縮的結構，以使所述第一流體具有在蒸發分離系統110中所需的溫度及壓力。第二壓縮模組130由多個機械式蒸氣再壓縮裝置構成。此外，第二壓縮模組130的機械式蒸氣再壓縮裝置可設置為與第一壓縮模組120相同類型的壓縮機。
層壓機140設置在第一壓縮模組120與第二壓縮模組130之間，用於降低從第一壓縮模組120排出的飽和水蒸氣的速度並且控制溫度的結構。
第一壓縮模組120由多個機械式蒸氣再壓縮裝置構成，用於對第一流體進行多級壓縮。通過多個機械式蒸氣再壓縮裝置的第一流體的速度壓非 常高，並且通過機械式蒸氣再壓縮裝置的葉輪等的旋轉運動形成強烈的渦流。因此，向第二壓縮模組130流入的蒸氣密度的分佈不均勻，由此通過高的速度壓，在第二壓縮模組130的機械式蒸氣再壓縮裝置的葉輪端面上產生局部過度的應力，因此可能會產生震動和破損。
因此，在第一壓縮模組120和第二壓縮模組130之間設置有層壓機140，從而將從第一壓縮模組120中排出的第一流體的速度壓大部分轉換為靜壓，使得第一流體能夠在不產生渦流現象的情況下徐徐地向第二壓縮模組130流入。
層壓機140根據以下面的數學式定義的白努利方程式，將第一流體的速度壓轉換為靜壓。
在此，Pt為總壓(total pressure)，Ps為靜壓，ρv2/2為速度壓。
即，根據總壓=靜壓+速度壓(動壓)的原理，降低速度壓而提升靜壓，從而在不產生渦流現象的情況下使第一流體向第二壓縮模組130流入。層壓機140以導管形式或腔室形式設置，從第一壓縮模組120中流入的第一流體為了降低速度壓而等溫膨脹。即，從第一壓縮模組120向層壓機140的內部高速流入的第一流體，通過在層壓機140內部的等溫膨脹及與內壁的摩擦等，其速度壓變低，因此在不產生渦流現象的情況下向第二壓縮模組130流入。
下面，對第一實施例的上述多級壓縮模組系統100的運行進行說明。
首先，向蒸發分離系統110供給供給原料後，根據在蒸發分離系統110中所需的溫度等的條件供給蒸汽。蒸汽與在蒸發分離系統110下部的高沸點物質接觸而傳遞熱量，低沸點物質通過該熱量蒸發並與水蒸氣一起以塔頂蒸氣排出。
在本實施例中，低沸點物質的塔頂蒸氣向從冷凝蒸發器中供給的水傳遞熱量。從塔頂蒸氣接收熱量的水蒸發為飽和水蒸氣。該飽和水蒸氣成為第一流體，第一流體被供給到第一壓縮模組120。
第一流體在通過第一壓縮模組120時被多級壓縮，之後被供給到層壓機140。第一流體在通過第一壓縮模組120時其速度壓增加，並通過葉輪等的旋轉而形成強烈的渦流。因此，向第二壓縮模組130流入的蒸氣密度分佈不均勻，可能會成為損壞第二壓縮模組130的原因。但是，在層壓機140中，降低飽和水蒸氣的速度壓，防止生成渦流，優選為以直線進行移動，從而使第一流體在不產生渦流現象的情況下向第二壓縮模組130以均勻的蒸氣密度流入。
通過層壓機140並向第二壓縮模組130流入的飽和水蒸氣進一步於第二壓縮模組130內被多級壓縮，從而成為在蒸發分離系統110中用於分離供給原料的溫度及壓力條件。被最終壓縮的第一流體再向蒸發分離系統110供給，並在分離供給原料中使用。
接下來，對本發明的第二實施例的多級壓縮模組系統100進行詳細的說明。
圖3是示意地表示本發明的第二實施例的多級壓縮模組系統的圖。參照圖3，本發明的第二實施例的多級壓縮模組系統200包括：蒸發分離系統110、第一壓縮模組120、第二壓縮模組130、層壓機140及向層壓機140供給第二流體的流體供給部250。此外，蒸發分離系統110、第一壓縮模組120及第二壓縮模組130與所述的第一實施例相同，因此省略重複說明。
流體供給部250為用於向層壓機140供給第二流體的結構。在此，第二流體例如可以舉例在蒸餾工序中產生的蒸汽等冷凝水蒸發而成的蒸氣等。在蒸發分離系統110中生成的第一流體和在流體供給部250中生成的第二流體，由於在彼此不同的工序中生成，因此其溫度或壓力等條件可能彼此不相同。
層壓機140設置在第一壓縮模組120和第二壓縮模組130之間，用於降低從第一壓縮模組120中排出的第一流體的速度並控制溫度的結構。此外，其降低從第一壓縮模組120中排出的第一流體的速度與第一實施例相同，因此省略重複說明。
層壓機140不僅降低第一流體的速度，也調節向層壓機140供給的第一流體及第二流體的溫度。向層壓機140供給從第一壓縮模組120排出的第一流體和從流體供給部250中供給的第二流體。此時，由於第一流體和第二流體是在彼此不同的工序中生成的物質，因此其溫度等條件彼此不同。因此，層壓機140在實現第一流體和第二流體的溫度平衡後向第二壓縮模組130供給所述第一流體和第二流體，並且使第一流體和第二流體成為在蒸發分離系統110中所需的溫度及壓力，優選根據第二壓縮模組130的壓縮率控制溫度及壓力，壓縮成在蒸發分離系統110中所需的溫度及壓力。
接下來，對使用本發明的多級壓縮模組系統100的蒸餾系統300進行說明。
圖4是示意地表示使用本發明的多級壓縮模組系統的蒸餾系統的圖。參照圖4，蒸餾系統300包括：蒸發分離系統310，接收供給原料；冷凝蒸發器360，從蒸發分離系統310排出的塔頂蒸氣與水在冷凝蒸發器360中進行熱交換；冷凝器370，在冷凝蒸發器360中沒有冷凝的塔頂蒸氣被供給到所述冷凝器370並被冷凝；第一壓縮模組120，在冷凝蒸發器360中生成的飽和水蒸氣被供給到第一壓縮模組120並被壓縮；第二壓縮模組130；層壓機140；熱式蒸氣再壓縮模組380，增加通過第二壓縮模組130的部分飽和水蒸氣的溫度及壓力；第一閥門311a、第二閥門312a、第三閥門380a，控制是否要從蒸汽供給部供給蒸汽；蒸餾塔390；及再沸器350。
此外，第一壓縮模組120、第二壓縮模組130及層壓機140與第一實施例或第二實施例相同，因此省略重複說明。
蒸發分離系統310為用於將供給原料以低沸點物質和高沸點物質分離的系統，包括在彼此不同的溫度下驅動的多個蒸發分離器，在本實施例中意味著汽提器(stripper)即汽提器模組。蒸發分離系統310為用於去除在供給原料中的低沸點單體，獲取高粘度的高沸點聚合物的系統，包括相當於蒸發分離器的第一汽提器311和第二汽提器312。在此，供給原料例如可以例舉在合成橡膠的聚合反應後生產的混合物質。當在合成橡膠的聚合反應後生產的混合物質為聚合物漿料時，包括水、聚合物、單體和沒有聚合的溶劑等。
第一汽提器311為接收存有混合物質等的供給原料，並將其分離為低沸點物質和高沸點物質的裝置。通過根據在第一汽提器311中所需的溫度等 的條件受控的第一閥門311a，蒸汽從蒸汽供給部供給到第一汽提器311。此外，第一汽提器311接收從第二汽提器312供給的塔頂蒸氣，接收從第二壓縮模組130排出的飽和水蒸氣。所述的蒸汽和飽和水蒸氣為相同的物質。從蒸汽供給部供給的蒸氣直接與第一汽提器311下部的高沸點物質接觸而傳遞熱量，通過該熱量，混合物質中的低沸點物質蒸發並與水蒸氣一起作為塔頂蒸氣排出。
此外，第一汽提器311並非使在供給原料中存在的所有低沸點物質都蒸發。低沸點物質和高沸點物質分別可為兩個成分以上的混合物，在這種情況下，由於為了使所有的低沸點物質蒸發而所需的蒸汽的溫度等比較高，因此可能會產生過度的費用。因此，在第一汽提器311中，只讓具有規定溫度以下沸點的低沸點物質蒸發。
第二汽提器312為接收在第一汽提器311中未被分離的低沸點物質和高沸點物質並將其分離的裝置。在第一汽提器311中只有具有規定溫度以下沸點的低沸點物質蒸發，具有規定溫度以上沸點的低沸點物質在第二汽提器312中蒸發，因此第二汽提器312與第一汽提器311相比在相對高的溫度下驅動。
第二汽提器312設置為能夠從蒸汽供給部及熱式蒸氣再壓縮模組380中接收蒸汽。具體來講，通過根據在第二汽提器312中所需的溫度等的條件受控的第二閥門312a，從蒸汽供給部接收蒸汽。此外，從熱式蒸氣再壓縮模組380中接收通過了根據在第二汽提器312中所需的溫度等的條件受控的第三閥門380a及第二壓縮模組130的蒸汽。
此外，第二汽提器312與第一汽提器311相比在相對高的溫度下驅動。因此，在第二汽提器312中排出的塔頂蒸氣設置為能夠向第一汽提器311供給，其作為在第一汽提器311中分離供給原料的熱源來使用。
冷凝蒸發器360為對從第一汽提器311供給的單一的塔頂蒸氣或不飽和蒸氣壓的兩個成分以上的塔頂蒸氣進行冷凝，並且將最大的熱量向水傳遞，從而生成與所傳遞的熱量相應的熱量的水蒸氣的結構。具體來講，從額外的水供給源向冷凝蒸發器360供給水，並且將在冷凝蒸發器360中所需的量的塔頂蒸氣進行冷凝，並向水傳遞熱量，從而能夠使飽和水蒸氣在第一壓縮模組120和第二壓縮模組130中壓縮至在第一汽提器311中所需的溫度及壓力。沒有冷凝的剩餘塔頂蒸氣被供給到冷凝器370，從塔頂蒸氣接收熱量的水成為飽和水蒸氣，並被供給到第一壓縮模組120。
當塔頂蒸氣為兩個成分以上的物質時，由於各飽和蒸氣壓不同，因此將冷凝溫度調整為適合於飽和蒸氣壓最高的物質才能使所有塔頂蒸氣都冷凝，因此具有需要過度壓縮的問題。但是，由於將與塔頂蒸氣進行熱交換而生成的水蒸氣壓縮而用作載熱體，因此無需對塔頂蒸氣進行壓縮，從而對飽和蒸氣壓不同的兩個成分以上的低沸點物質的蒸餾也能夠無限制地使用。此外，通過水的冷凝潛熱去除塔頂蒸氣的冷凝潛熱，從而具有與通過迴圈冷卻水的顯熱去除相比，可通過相當少的量的水去除的優點。
冷凝器370為對在冷凝蒸發器360中沒有冷凝的塔頂蒸氣進行冷凝的結構。在冷凝蒸發器360中沒有冷凝的塔頂蒸氣被供給到冷凝器370，並在冷凝器370中最終冷凝。在冷凝器370中生成的冷凝液通過比重差與水分離，並被供給到蒸餾塔390。
熱式蒸氣再壓縮模組380為將通過第二壓縮模組130的飽和水蒸氣壓縮成在第二汽提器312中所需的溫度及壓力的結構。在通過第二壓縮模組130的飽和水蒸氣中的一部分被供給到第二汽提器312，並且用於分離供給原 料，剩餘部分被供給到第一汽提器311，並且用於分離供給原料。此時，通過第二壓縮模組130的水蒸氣被壓縮成在第一汽提器311中所需的溫度及壓力。第二汽提器312由於在比第一汽提器311高的溫度下驅動，因此需要進一步壓縮通過第二壓縮模組130的水蒸氣。飽和水蒸氣在通過熱式蒸氣再壓縮模組380時被壓縮而具有在第二汽提器312中所需的溫度及壓力。
在本實施例中，使通過第二壓縮模組130的飽和水蒸氣優選向第二汽提器312側流入。因此，熱式蒸氣再壓縮模組380吸收通過第二壓縮模組130的飽和水蒸氣，並且引導至所述飽和水蒸氣向第二汽提器312側的流入。此外，當第二汽提器312與第二壓縮模組130的距離遠時，會存在通過第二壓縮模組130的飽和水蒸氣難以向第二汽提器312側流入的問題。此時，熱式蒸氣再壓縮模組380吸收通過第二壓縮模組130的飽和水蒸氣，並且引導所述飽和水蒸氣優選流入第二汽提器312側。
蒸汽供給部為用於向汽提器模組310即第一汽提器311和第二汽提器312及熱式蒸氣再壓縮模組380供給蒸汽的結構。當從蒸汽供給部供給的蒸汽被供給到第一汽提器311時，與下部的高沸點物質直接接觸並傳遞熱量，通過該熱量，在混合物中的低沸點物質蒸發，並與水蒸氣一起作為塔頂蒸氣排出。
閥門為用於控制向汽提器模組310供給的蒸汽的供給與否的結構，包括第一閥門311a、第二閥門312a及第三閥門380a。
第一閥門311a為用於控制從蒸汽供給部向第一汽提器311供給的蒸汽的供給與否的結構。第一閥門311a根據為了在第一汽提器311中對供給原料進行分離而需要的溫度條件，控制向第一汽提器311供給的蒸汽的量。第一閥門 311a在蒸餾系統300的驅動的初期開放，從而使蒸汽能夠向第一汽提器311內部供給。
第二閥門312a為用於控制從蒸汽供給部向第二汽提器312供給的蒸汽的供給與否的結構。第二閥門312a與第一閥門311a不同，並不在裝置的驅動初期開放，而在驅第三閥門380a後，如後述那樣在從第三閥門380a供給的蒸汽的量不足以與第一汽提器311氣液壓力平衡時開放並補充蒸汽，從而能夠在第二汽提器312中對供給原料進行分離。
第三閥門380a為用於控制從蒸汽供給部向第二汽提器312供給的蒸汽的供給與否的結構。但是其並非如第二閥門312a那樣直接將蒸汽供給到第二汽提器312，而是向熱式蒸氣再壓縮模組380側供給的結構。即，根據在第二汽提器312中所需的溫度條件，限制向熱式蒸氣再壓縮模組380側供給的蒸汽的量，蒸汽在熱式蒸氣再壓縮模組380中壓縮後，被供給到第二汽提器312。
蒸餾塔390為用於接收在冷凝器370中生成的冷凝水並進行精餾的結構，再沸器(reboiler)350為用於向蒸餾塔390中供給蒸汽的結構。在再沸器350中生成的蒸汽的冷凝水膨脹蒸發後被供給到層壓機140。如上所述，膨脹蒸發後向層壓機140供給的蒸氣與從第一壓縮模組120向層壓機140供給的蒸氣的溫度不同，但在層壓機140中成為相同的溫度後被供給到第二壓縮模組130。
下面，對所述的蒸餾系統300的運行進行說明。
對在蒸餾系統300的冷凝器370中生成的冷凝水被供給到蒸餾塔390之前和之後分開進行說明。
1.在冷凝器370中生成的冷凝水被供給到蒸餾塔390之前。
圖5是示意地表示在圖4的蒸餾系統的冷凝器中生成的冷凝液被供給到蒸餾塔之前的運行圖。
首先，從供給部向第一汽提器311供給供給原料。供給原料可為多種物質，當為合成橡膠的聚合反應後生產的物質時，可包括：水、聚合物、單體和沒有聚合的溶劑等。
開放根據在第一汽提器311中所需的溫度等的條件受控的第一閥門311a，從蒸汽供給部向第一汽提器311供給蒸汽。蒸汽直接與第一汽提器311下部的高沸點物質接觸並傳遞熱量。通過該熱量，在供給原料中具有規定溫度以下沸點的低沸點物質蒸發，並與水蒸氣一起作為塔頂蒸氣排出，高沸點物質未被蒸餾而分離，並與蒸汽的冷凝水一起被供給到第二汽提器312。
從第一汽提器311排出的塔頂蒸氣流入冷凝蒸發器360。塔頂蒸氣在冷凝蒸發器360中部分冷凝，向從額外的水供給源向冷凝蒸發器360供給的水傳遞熱量。從塔頂蒸氣接收熱量的水成為飽和水蒸氣，並被供給到第一壓縮模組120，沒有冷凝的塔頂蒸氣被供給到冷凝器370。
在冷凝蒸發器360中生成的飽和水蒸氣被供給到第一壓縮模組120。此時，在第一壓縮模組120的流入端可設置有流量控制部121，從而能夠使向第一壓縮模組120的供給更為暢通。
飽和水蒸氣通過第一壓縮模組120時被多級絕熱壓縮，之後被供給到層壓機140。飽和水蒸氣通過第一壓縮模組120時增加速度壓，並通過葉輪等的旋轉形成渦流。因此，向第二壓縮模組130的流入的蒸氣密度的分佈不均勻，從而可成為損壞第二壓縮模組130的原因。但是，在層壓機140中降低飽和水蒸氣的速度壓，防止生成渦流，優選使之以直線移動，從而使飽和水蒸氣能 夠以均勻的蒸氣密度流入第二壓縮模組130。通過層壓機140向第二壓縮模組130流入的飽和水蒸氣進一步被壓縮成用於在第一汽提器311中對供給原料進行分離的溫度及壓力條件。
熱式蒸氣再壓縮模組380優選吸收從第二壓縮模組130排出的飽和水蒸氣的一部分。即，從第二壓縮模組130排出的飽和水蒸氣中的一部分被供給到熱式蒸氣再壓縮模組380，剩餘部分被供給到第一汽提器311。向熱式蒸氣再壓縮模組380流入的飽和水蒸氣進一步被壓縮成在第二汽提器312中所需的溫度及壓力，之後在第二汽提器312對供給原料進行分離。此時，在蒸餾系統300的驅動初期，由於在第一汽提器311中產生的塔頂蒸氣的量不夠充分，並且其中的一部分向第二汽提器312供給，因此不足以在第二汽提器312的內部對供給原料進行分離。因此，根據在第二汽提器312中所需的溫度控制第三閥門380a，從蒸汽供給部補充蒸汽。
此外，向第二汽提器312供給蒸汽而分離供給原料產生的塔頂蒸氣被供給到第一汽提器311。由於在第二汽提器312中所需的溫度比在第一汽提器311中所需的溫度高，因此第二汽提器312的塔頂蒸氣可作為第一汽提器311的熱源使用。當令人滿意地控制在第一汽提器311中通過第一閥門311a的蒸汽供給時，關閉向第二汽提器312供給蒸汽的第二閥門312a，並通過借助第三閥門380a的控制，第一汽提器311和第二汽提器312進入穩定的運行狀態。
2.在冷凝器370中生成的冷凝水被供給到蒸餾塔390之後。
圖6是示意地表示在圖4的蒸餾系統的冷凝器中生成的冷凝液被供給到蒸餾塔之後的運行的圖。
如上所述，在冷凝蒸發器360中沒有冷凝的塔頂蒸氣被供給到冷凝器370並最終冷凝。在冷凝器370中生成並分離的冷凝液被供給到蒸餾塔390並被精餾。此時，為了在蒸餾塔390中的精餾，從再沸器350供給蒸汽。
在再沸器350中生成蒸汽冷凝水，所生成的蒸汽冷凝水蒸發後被供給到層壓機140。即，冷凝水被供給到蒸餾塔390之後，層壓機140接收從第一壓縮模組120排出的飽和水蒸氣及從再沸器350中排出的蒸汽冷凝水所蒸發而成的蒸氣。
層壓機140均勻地調節飽和水蒸氣及蒸氣的溫度，降低速度壓後向第二壓縮模組130供給。即，與將冷凝液向蒸餾塔390供給之前相比，向第二壓縮模組130供給並被壓縮成飽和水蒸氣的量增多。
熱式蒸氣再壓縮模組380吸收從第二壓縮模組130排出的飽和水蒸氣並將其壓縮後，向第二汽提器312供給。由於增加了從再沸器350排出的蒸汽冷凝水所產生的蒸氣，因此向第二汽提器312供給的蒸汽的量充分，從而從蒸汽供給部向第二汽提器312供給的蒸汽的量變少。
之後，通過在第二汽提器312中的汽提反應生成的塔頂蒸氣被供給到第一汽提器311。由於向第二汽提器312供給的蒸汽的量充分，因此向第一汽提器311供給的塔頂蒸氣的量變多，此外，由於從第二壓縮模組130排出的飽和水蒸氣的量多，因此向第一汽提器311供給的飽和水蒸氣的量變多。因此，在第一汽提器311中所需的蒸汽的量充分，由此，是否可以完全關閉第一閥門311a以阻斷新供給的蒸汽，這由塔頂蒸氣的組成來決定，但是，估計通常需要補充一些蒸汽。
之後，在第一汽提器311中產生的塔頂蒸氣再被供給到冷凝蒸發器360，並反復進行上述迴圈過程。
因此，通過本發明提供一種使用多級汽提器的蒸餾系統300，該使用多級汽提器的蒸餾系統300使用從汽提器模組排出的塔頂蒸氣使水蒸發後，對該蒸發的水蒸氣進行多級絕熱壓縮並向至少兩個以上的汽提器供給，從而能夠提高汽提器的塔頂蒸氣的熱回收率，並且降低在蒸餾工序中所需的費用。
本發明的權利範圍並不限於上述實施例，在所附的權利要求書中記載的範圍內可實現為多種形式的實施例。在不脫離權利要求書所要求保護的本發明精神的範圍內，本發明所屬技術領域中具有一般知識的人均能變形的各種範圍也應屬於本發明的保護範圍。
產業化應用可行性。
提供一種多級壓縮模組系統100，該多級壓縮模組系統100降低通過第一壓縮模組120的流體的速度以便使流體易於向第二壓縮模組130流入，並且控制流體的溫度及壓力，以便使流體能夠在第二壓縮模組130中壓縮成在蒸發分離系統中所需的溫度及壓力後，被迴圈到蒸發分離系統110。
100‧‧‧多級壓縮模組系統
110‧‧‧蒸發分離系統
120‧‧‧壓縮模組
121‧‧‧流量控制部
130‧‧‧第二壓縮模組
140‧‧‧層壓機

Claims (9)

  1. 一種多級壓縮模組系統，用於一蒸發分離系統，其中該蒸發分離系統包含一冷凝蒸發器，其將蒸發分離系統排出的塔頂蒸氣與水進行熱交換，使水蒸發成飽和水蒸氣，其中，所述多級壓縮模組系統包含：第一壓縮模組，連接於所述冷凝蒸發器，並用於接收第一流體，且由所述冷凝蒸發器所排出之飽和水蒸氣，並將所述第一流體進行壓縮；層壓機，其係設置為一腔室，用於降低從所述第一壓縮模組排出的所述第一流體的速度；第二壓縮模組，將通過所述層壓機的所述第一流體壓縮成在所述蒸發分離系統中所需的溫度或壓力中的至少一個後，將所述第一流體提供回到所述蒸發分離系統。
  2. 如請求項1所述之多級壓縮模組系統，其中，進一步包括：流體供給部，用於將第二流體向所述層壓機供給，所述層壓機平衡所述第一流體和所述第二流體的溫度後將其供給到所述第二壓縮模組。
  3. 如請求項2所述之多級壓縮模組系統，其中，所述層壓機控制所述第一流體和所述第二流體的溫度或壓力，以便使所述第二壓縮模組將所述第一流體和所述第二流體壓縮成在所述蒸發分離系統中所需的溫度或壓力中的至少一個。
  4. 如請求項1所述之多級壓縮模組系統，其中，所述蒸發分離系統包括在彼此不同的溫度下驅動的多個蒸發分離器，通過所述第二壓縮模組的流體被供給到至少兩個以上的所述蒸發分離器並進行迴圈。
  5. 如請求項2所述之多級壓縮模組系統，其中，所述蒸發分離系統包括在彼此不同的溫度下驅動的多個蒸發分離器，通過所述第二壓縮模組的流體被供給到至少兩個以上的所述蒸發分離器並進行迴圈。
  6. 如請求項3所述之多級壓縮模組系統，其中，所述蒸發分離系統包括在彼此不同的溫度下驅動的多個蒸發分離器，通過所述第二壓縮模組的流體被供給到至少兩個以上的所述蒸發分離器並進行迴圈。
  7. 如請求項4所述之多級壓縮模組系統，其中，所述第一壓縮模組由多個機械式蒸氣再壓縮裝置(Mechanical Vapor Recompression：MVR)構成，用於對所述第一流體進行多級壓縮。
  8. 如請求項5所述之多級壓縮模組系統，其中，所述第一壓縮模組由多個機械式蒸氣再壓縮裝置(Mechanical Vapor Recompression：MVR)構成，用於對所述第一流體進行多級壓縮。
  9. 請求項6所述之多級壓縮模組系統，其中，所述第一壓縮模組由多個機械式蒸氣再壓縮裝置(Mechanical Vapor Recompression：MVR)構成，用於對所述第一流體進行多級壓縮。
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