[发明专利]一种压缩式热泵精馏装置及工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工分离过程和节能技术领域，涉及一种压缩式热泵精馏装置及工艺。

背景技术

在化工生产过程中，经常涉及溶剂提纯和分离的精馏工艺过程。在精馏过程中，通常直接将塔顶蒸汽冷凝后，部分冷凝液作为精馏塔回流，部分作为产品采出，此种工艺不但增加了冷却循环水消耗，而且也损失了塔顶蒸汽的冷凝潜热。通常可采用外部工质型、塔釜闪蒸式或塔顶蒸汽直接压缩式等压缩式热泵精馏工艺，回收塔顶蒸汽冷凝潜热，比如丙烷－丙烯分离，三苯分离等。

热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。作为一种余热利用的有效工具，热泵技术逐渐运用在化工精馏领域。Supranto S.等人研究了涉及两级蒸汽压缩，在分离乙醇和水的精馏装置中采用了热泵精馏技术(Heat pump assisted distillation.IX:Acceptance trials on a system for separating ethanol and water，International Journal of Energy Research，1988，12，p413-422)。Gaspillo P.等人介绍了在脱氢异丙醇反应精馏塔采用化学热泵精馏技术(Dehydrogenation of2-propanol in reactive distillation column for chemical heat pump，Journal of Chemical Engineering of Japan，1998，31，p440-444)。中国专利200680023637.6介绍了一种使用热泵的精馏设备，用于精馏含水混合物中易汽化成分。

中国专利200810231613.0介绍了碳酸二乙酯热泵精馏装置及工艺，将精馏塔顶蒸汽物料引入压缩机加压后用于塔釜再沸器热源。邓仁杰等人研究醋酸丁酯热泵精馏新工艺(化学工程，2006年6期)，针对常规醋酸丁酯生产工艺能耗高的特点，提出将热泵精馏应用于醋酸丁酯生产，开发出醋酸丁酯热泵精馏新工艺。该工艺同样将塔顶蒸汽压缩后用于塔釜再沸器热源，装置中酯化塔和精馏塔的塔顶塔釜温差分别为13℃和18℃。

将热泵技术应用于化工行业精馏工艺，当精馏塔塔顶塔釜温差较大时(特别是大于30℃时)，如果采用上述热泵精馏工艺，则存在压缩比非常高，造成压缩机的功率提高，节能效果不明显，能源利用不够充分的问题。

发明内容

为了解决化工行业中热泵精馏工艺中，当精馏塔塔顶塔釜温差较大时(特别是大于30℃时)，压缩比非常高，节能效果不明显，能源利用不够充分的问题；本发明的目的是提供一种压缩式热泵精馏装置。

本发明的另一个目的是提供一种压缩式热泵精馏工艺。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种压缩式热泵精馏装置，该装置包括进料蒸发器、进料蒸汽压缩机、精馏塔、塔顶冷凝冷却器和回流槽，依次经过管路连接。

所述的进料蒸发器上设有进料蒸发器进料口、进料蒸发器出料口、进料蒸发器加热介质进料口和进料蒸发器加热介质出料口，进料蒸发器加热介质进料口位于进料蒸发器的侧边，进料蒸发器加热介质出料口位于进料蒸发器加热介质进料口相对应的另一侧边；进料蒸发器出料口与压缩机进料口连接，进料蒸发器加热介质出料口与塔顶冷凝冷却器进料口连接，进料蒸发器加热介质进料口与精馏塔塔顶蒸汽出口连接。

所述的进料蒸汽压缩机上设有压缩机进料口和压缩机出料口，压缩机进料口与进料蒸发器出料口连接，压缩机出料口与精馏塔进料口连接。

所述的精馏塔上设有精馏塔进料口、精馏塔塔顶蒸汽出口、精馏塔塔釜采出口和回流液进料口，精馏塔进料口位于精馏塔的侧边中部，回流液进料口位于精馏塔进料口相对应的另一侧边，精馏塔塔顶蒸汽出口位于精馏塔的顶部，精馏塔塔釜采出口位于精馏塔的底部；精馏塔进料口与压缩机出料口连接，精馏塔塔顶蒸汽出口与进料蒸发器加热介质进料口连接，回流液进料口与回流液出口连接。

所述的塔顶冷凝冷却器上设有冷却器进料口和冷却器出料口，冷却器进料口与进料蒸发器加热介质出料口连接，冷却器出料口与回流槽进料口连接。

所述的回流槽上设有回流槽进料口、回流液出口和塔顶产品采出口，回流槽进料口与冷却器出料口连接，回流液出口与回流液进料口连接。

本发明还提供了一种压缩式热泵精馏工艺，该工艺包括以下步骤：