[发明专利]一种能源梯级利用的精馏系统与精馏工艺

说明书

本发明提供了一种能源梯级利用的精馏系统与精馏工艺，其工艺包括精馏塔底再沸工序、精馏塔顶物料冷却工序；精馏塔底再沸工序热量由制冷剂直接提供；精馏塔顶物料冷却工序的塔顶物料由制冷剂直接冷却；制冷剂的热量由热水直接提供。本发明适用于各种结构、各种规格的精馏设备，能确保最大程度的降低能耗，保证物料精馏效果。同时能够通过换热形式的转换提高工艺操作安全性。

技术领域

本发明涉及一种能源梯级利用的精馏系统与精馏工艺。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

传统物料精馏装置，普遍采用热水直接对精馏塔底部再沸器内液态物料进行加热汽化，蒸汽再对热水进行加热升温，而精馏塔顶部的气态物料再通过冷凝器进行冷凝回流，冷凝器中采用冷水作为冷媒，而冷水再由制冷机组提供。中间采出的气态物料经过换热器升温外送，热源仍采用热水，蒸汽再对热水进行加热升温。

发明人研究发现，传统物料精馏装置一方面需要消耗大量的蒸汽，同时也需要消耗冷量，同时增加的附属转动设备也消耗电能。再沸器为列管式，物料与热水在再沸器列管中换热，存在热水进入列管中与物料发生化学反应进而腐蚀设备的可能性，危险程度较高。塔顶冷凝器为列管式，物料与冷水在冷凝器列管中换热，存在冷水进入列管中与物料发生化学反应进而腐蚀设备的可能性，危险程度较高。因而，传统物料精馏装置存在能耗高，工艺操作复杂，安全系数低的缺点。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能源梯级利用的精馏系统与精馏工艺，适用于各种结构、各种规格的精馏设备，能确保最大程度的降低能耗，保证物料精馏效果。同时能够通过换热形式的转换提高工艺操作安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种能源梯级利用的精馏工艺，包括精馏塔底再沸工序、精馏塔顶物料冷却工序；

精馏塔底再沸工序热量由制冷剂直接提供；

精馏塔顶物料冷却工序的塔顶物料由制冷剂直接冷却；

制冷剂的热量由热水直接提供。

水的换热速率较慢，塔顶物料需要冷却，塔底再沸出料需要加热，水换热前后温差变化不明显，因而塔顶冷却水经过换热后，虽然能够吸收热量，但是其吸收热量较低，难以直接用于塔底再沸出料的加热，只能直接利用热水对塔底再沸出料进行加热。而水热对塔底再沸出料加热后，又由于水的换热速率较慢，使得换热后的热水温度仍然较高，难以直接作为塔顶物料的冷却水，仍然需要冷却剂进一步对换热降温后的热水进行冷却，从而浪费能源。本发明通过制冷剂直接作为精馏塔各出料口的换热介质，换热量更多，换热速率较快，在换热前后能够产生更为明显的温差，从而能够实现对精馏塔各出口的物料进行换热，从而实现能量梯级利用，能够避免进一步换热导致的能量损失。同时与水相比，制冷剂的化学稳定性更高，从而避免设备腐蚀，提高生产的安全性。

为了更好的实现能量梯级利用，另一方面，一种能源梯级利用的精馏系统，包括精馏塔，精馏塔塔顶物料出口连接物料冷凝器，精馏塔塔底设置再沸器；

物料冷凝器内的冷却剂、物料加热器内的加热剂及再沸器内的加热剂均为制冷剂，

包括制冷剂汽化器和制冷机，一部分制冷剂依次进入制冷剂汽化器和再沸器，另一部分制冷机依次进入物料冷凝器、制冷机和再沸器；制冷剂汽化器的热源为热水。

本发明的有益效果为：

本发明直接以制冷剂作为精馏塔底再沸工序和精馏塔顶物料冷却工序的换热介质，能够实现能量梯级利用，同时能够进行分层布置，流程简单，占地面积小，自动调节简单，设备运行费用低，能够最大程度降低能耗，给企业带来了经济效益。