[实用新型]一种碳4热泵精馏装置

说明书

技术领域

本实用新型属于热泵精馏领域，涉及一种碳4热泵精馏的装置。

背景技术

碳四原料是重要的石油化工资源，在之前的一段时间内，炼油厂碳四主要用于制作燃料。随着技术的进步，碳4的综合利用越来越受到重视，以碳4为原料的高附加值产品层出不穷。烷基化油和甲基叔丁基醚(MTBE)的需求在不断增长，越来越多的厂家开始进行碳4的深加工。而在工业生产当中，由于异丁烷和异丁烯的需求量远大于正丁烷和正丁烯，因此碳4异构化即将正构烷烯烃转化为异构烷烯烃在整个碳4深加工当中占有重要的环节。

碳4异构化过程当中，碳4原料经异构化后，需进行正构和异构的分离，异构碳4进入下一个工艺流程，MTBE或烷基化反应，正构碳4循环回反应器继续反应。由于碳4正构和异构烷烯烃性质接近，故其需要较大的回流比才能够完成分离任务，因此碳4异构化装置配有一个大型的精馏塔，而此精馏过程的能耗非常高，如何降低分离能耗成为一个重要的研究课题。

常规精馏塔的操作特点是需要外来冷剂对塔顶制冷，从塔顶移出热量，同时又需要外来热剂加热塔底，向塔提供热量。如果把塔顶气体的热量传给塔底物料，则存在塔顶温度比塔底温度低的问题。而热泵精馏是将塔顶蒸汽通过压缩机压缩后升温升压，达到所需的温度和压力时经过塔釜的蒸发器放出热量，塔顶蒸汽冷凝成液相，塔釜料液被加热。热泵精馏将塔顶蒸汽的热量送入塔釜，同时也节约了大部分冷却水用量，从而达到节能的目的。

对于碳4的分离过程，塔顶蒸汽量往往较大，需要采用离心式压缩机，然而碳4在直接压缩过程中易液化，在压缩机内发生液击，产生危险。如何在工业中将热泵技术与碳4分离高效结合起来，是一个值得研究的问题。

发明内容

本实用新型在于提供一种用于碳4分离的热泵精馏装置，采用中间介质将塔顶原本需要冷凝的热量回收，通过压缩机提高品位后作为再沸器热源使用。

本实用新型的技术方案如下：

一种碳4热泵精馏装置，包括精馏塔(1)、蒸汽压缩机(2)、冷凝器(3)、再沸器(4)和冷却器(5)；所述精馏塔(1)设置有进料口、塔顶回流口、塔顶蒸汽出口、塔釜出口、塔底蒸汽进口；进料管路(6)与精馏塔(1)的进料口相连，精馏塔的塔顶蒸汽出口与冷凝器(3)热介质进口相连，冷凝器(3)热介质出口与冷却器(5)的热介质进口相连，冷却器(5)设置有两个出口管道，一个出口与出料泵连接，另一个出口与精馏塔(1)的塔顶回流口相连；精馏塔塔釜设置两个出口，一个出口与再沸器(4)的冷介质进口相连后与精馏塔(1)的塔底蒸汽进口相连，另一个与塔底出料泵相连；冷凝器(3)冷介质出口与压缩机(2)进口连接，压缩机(2)出口连接再沸器(4)热介质入口，再沸器(4)热介质出口与冷凝器(3)冷介质进口相连。

本实用新型的碳4热泵精馏装置，进料的主要分离任务在精馏塔的塔内完成，塔顶蒸汽经过冷凝器冷凝为液相进入冷却器中冷却至出料温度，一部分作为塔顶出料，一部分作为塔顶回流；低压中间介质进入冷凝器中吸收塔顶气相释放的热量变为低压中间介质蒸汽，进入蒸汽压缩机变为高压中间介质蒸汽，进入再沸器释放热量变为液相重新进入冷凝器完成循环；塔釜出口分成两路，一路经过再沸器的吸热汽化后与精馏塔的塔底回流口相连，进入塔内，一路作为塔底重组分出料。

所述精馏塔为板式塔结构，或填料塔结构。

所述蒸汽压缩机为罗茨式，或离心式，或双螺杆式。

所述蒸汽压缩机驱动为电机驱动机或汽轮驱动机。

所述中间介质为湿流体工质，可以为甲醇、水等工质。

本实用新型的优点在于：采用热泵精馏技术，大大降低了碳4分离过程中消耗的能量，节约了操作费用；利用中间介质取热，消除了碳4压缩易液化的风险，使热泵系统更稳定运行。

附图说明

图1-热泵工艺流程图；

其中1-精馏塔；2-蒸汽压缩机；3-冷凝器；4-再沸器；5-冷却器；6-进料；7-塔顶蒸汽；8-塔顶液相；9-塔顶出料；10-塔顶回流；11-循环冷却水；12-低压中间介质液相；13-低压中间介质蒸汽；14-高压中间介质蒸汽；15-塔釜液相。

具体实施方式

下面结合附图对进行说明：