[发明专利]无压缩机热泵精馏装置及操作方法

说明书

技术领域

本发明属于精馏技术领域，特别涉及一种无压缩机热泵精馏装置及其操作方法。

背景技术

精馏作为一种传统的分离方法，目前是化工领域中最为普遍的分离方法。精馏通过气液两相之间的相互混合进行质量传递，气体在塔顶处需要通过冷凝转变为液体，液体在塔釜处需要通过加热转变为气体，上升的气体与下降的液体在精馏塔内进行传质。因此精馏过程往往需要外部提供大量的冷量和热量，能量消耗极大。近年来，随着能源价格的一再走高，如何降低精馏过程的能耗，已成为化工领域的研究热点。天津大学在这方面做出许多卓有成效的工作，在专利中均有所体现，报道CN102350073A、CN102153092A、CN102134080A、CN102285658A和CN101966397A中都有具体的说明。目前单一精馏塔的能量集成主要采用热泵精馏技术，通过压缩机将塔顶的蒸汽加压升温之后加热塔釜流股，同时自身得到冷凝，通过冷凝再沸器实现该过程，完成自身能量的耦合，达到降低能耗的目的。但这种工艺存在着压缩机设备投资大的缺点。本专利涉及的无压缩机热泵精馏装置及操作方法，相比于普通精馏工艺能大大降低能耗，相比于含有压缩机的热泵精馏工艺，使用结构简单的设备来代替压缩机，能大幅度降低设备投资费用。

发明内容

本发明的目的，是提出一种新的无压缩机热泵精馏装置及操作方法。该方法在保留原先热泵精馏优点的同时，还降低了设备投资费用。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

本发明的无压缩机热泵精馏装置，是利用静态升压混合器（4）代替原热泵精馏工艺中的压缩机。

本发明的无压缩机热泵精馏方法，从静态升压混合器中流出的加热介质流股进入塔釜再沸器中加热塔釜流股，之后通过泵形成两股走向不同的流股，一股流股在加热器中加热成高温高压气相流股，另一股流股通过减压阀和冷凝器变为低温低压液相流股，而后低温低压液相流股进入塔顶冷凝器中冷凝塔顶气相流股，而后自身吸收热量转化为中压中温气相流股；从塔顶冷凝器出来的中压中温气相流股和高温高压气相流股在静态升压混合器中混合，转变为加热介质流股之后，再次加热塔釜再沸器，该过程不断循环，实现热量的集成与耦合。

所述导热介质是水蒸气、导热油的导热流体。

如图1所示：无压缩机热泵精馏装置及操作方法的主要特征是，系统中两股不同的流股分别与塔釜再沸器（2）和塔顶冷凝器（3）换热，之后低温流股和高温流股在静态升压混合器（4）混合，产生能够向塔釜再沸器（2）提供热量的流股（11），流股（11）与塔釜再沸器换热后，再次分成两股，其中一股依次经过减压阀（6）和冷凝器（5）降温后，作为冷却剂进入塔顶冷凝器（3）中，另一股经过加热器（7）升温后，直接进入静态升压混合器（4）中，与从塔顶冷凝器（3）出来的低温流股进行混合，从而完成一个循环过程，达到能量的耦合。

以三氯氢硅的分离提纯为例，使用蒸汽作为热泵循环的导热介质。精馏塔（1）中进行三氯氢硅的分离。高温高压的加热介质流股（11）进入塔釜再沸器（2）中加热塔釜流股，温度压力降低之后通过泵（8），一部分在加热器（7）中再次加热成高温高压气相流股（9），另一部分进入到通过减压阀（6）和冷凝器（5）再次降温减压成低温低压液相流股（10），而后低温低压液相流股（10）进入塔顶冷凝器（3）中冷凝塔顶气相流股，而后自身转化为中压中温气相流股（12）。中压中温气相流股（12）和高温高压气相流股（9）在静态升压混合器（4）中混合后，转变为加热介质流股（11），继续该循环过程，最终实现热量的集成与耦合。

本发明的特征在于提出一种新的无压缩机热泵精馏装置及操作方法。利用静态升压混合器（4）代替原热泵精馏工艺中的压缩机，在静态混合器中完成不同温度压力流股之间的混合，混合后的流股向再沸器提供热量，之后该流股分为两股不同流股，分别经过加热和降温成为不同温度压力的流股，降低温度的流股用来冷凝塔顶气相流股，较高温度流股进入静态升压混合器中与来自塔顶冷凝器（3）中的低温流股完成混合，混合之后新的流股再次进入塔釜再沸器，完成加热过程，依次循环。本装置及操作方法，在降低能耗的基础上，而且大大降低了设备投资费用，特别适用于导热介质比较充足的地区。

本发明的效果和优点，通过导热流体作为能量传递的介质，将原来需要由外部提供的热量和冷量大大降低，同时使用新的静态升压混合器代替原热泵精馏技术中的压缩机，不仅降低了能耗，并且大大减少了设备投资费用。

附图说明

图1为本发明的无压缩机热泵精馏新方法及操作流程。