[发明专利]热泵型热自循环精馏工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种精馏工艺，特别涉及热能循环利用的精馏工艺及其专用设备。

技术背景：

传统的精馏过程一般采用塔底经过外来热源将塔底物料加热蒸发后经精馏塔进行连续精馏，轻组分以气相形式从塔顶经塔顶冷凝器进入回流罐后，一部分返回塔顶作为回流，另一部分作为产品出厂或进入下一步精馏工序；此精馏过程塔底需消耗大量的外来热能，因塔顶气相温位较低，一般难以有效利用，塔顶同样需外部大量冷量进行冷凝，此精馏过程需要消耗外界提供的大量能源，尤其是高回流比的精馏过程，能量消耗已成为产品成本的主要组成部分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能、经济、可靠，可长周期工业运行的精馏工艺。

本发明基于热泵原理，利用气体精馏压缩机将塔顶气相轻组分压缩后变成高温位、高压的气体作为塔底重沸器的热源来实现连续精馏的工艺技术。

本发明的技术方案如下：

一种热泵型热自循环精馏工艺，其流程见图1所示，它采用一台精馏塔2和一台塔顶气相压缩机1及塔底高效重沸器4替代传统精馏塔系统的塔顶冷凝器和塔底重沸器，它包括以下步骤：

步骤1.精馏塔2经置换合格后，精馏物料送入精馏塔2，塔底达到一定液位后，开工、补充加热器6开始加热升温，等塔釜物料受热蒸发、塔顶温度上升后，开启塔顶气相压缩机1，压缩机出口高温位气体部分作为塔顶气相压缩机1入口凝液蒸发器5的热源，经换热后，其余主要部分经塔底高效重沸器4换热冷凝后返回塔顶回流罐3，通过塔底高效重沸器出口凝液调节阀a的调整来控制塔顶气相压缩机出口压力到工艺设定值，并通过塔顶、回流罐压力平衡调节阀b保持回流罐和塔顶压力的稳定平衡，塔顶气相压缩机1出口气体温度会逐步稳定到压缩比设定温度，如塔顶系统压力超过生产设定压力，可稍开回流罐压力调节阀c将系统内不凝气排除来控制塔顶、回流罐的压力；

2、当回流罐3到达一定液位后，将回流罐3内液体一部分返回塔顶作为回流，控制回流罐、塔底液位稳定，多余部分经冷却后外送分别进入下一步精馏或冷却后进入相应的储罐，随着塔顶气相压缩机1的运行，塔顶经压缩后的高温气相不断加热塔底液相，在精馏塔回流、塔顶温度等参数达到控制指标时，通过逐步降低直至关闭开工、补充加热器控制塔顶温度、压力的稳定。

上述的热泵型热自循环精馏工艺，为开工是的需要和补充精馏过程所需的热量及操作的便利、平稳，塔底设置开工、补充加热器。

上述的热泵型热自循环精馏工艺，步骤1所述的塔顶气体压缩机可以是隔膜式、螺杆式、柱塞式、罗茨式、离心式压缩机。

一种上述的热泵型热自循环精馏工艺的专用热泵型热自循环精馏塔系统，它如图1所示，它包括塔顶气相压缩机1、精馏塔2、回流罐3、塔底高效重沸器4、压缩机入口凝液排凝、蒸发器5和开工、补充加热器6，以及塔底高效重沸器出口凝液调节阀a、塔顶、回流罐压力平衡调节阀b和回流罐压力调节阀c；它是如下运作的：

当精馏塔2经置换合格后，精馏物料送入精馏塔2，塔底达到一定液位后，开启开工、补充加热器6开始加热升温，等塔釜物料受热蒸发、塔顶温度上升后，开启塔顶气相压缩机1，压缩机出口高温位气体部分作为塔顶气相压缩机1入口凝液蒸发器5的热源，经换热后，其余主要部分经塔底高效重沸器4换热冷凝后返回塔顶回流罐3，通过塔底高效重沸器出口凝液调节阀a的调整来控制塔顶气相压缩机出口压力到工艺设定值，并通过塔顶、回流罐压力平衡调节阀b保持回流罐和塔顶压力的稳定平衡，塔顶气相压缩机1出口气体温度会逐步稳定到压缩比设定温度，如塔顶系统压力超过生产设定压力，可稍开回流罐压力调节阀c将系统内不凝气排除来控制塔顶、回流罐的压力；当回流罐3到达一定液位后，将回流罐3内液体一部分返回塔顶作为回流，控制回流罐、塔底液位稳定，多余部分经冷却后外送分别进入下一步精馏或冷却后进入相应的储罐，随着塔顶气相压缩机1的运行，塔顶经压缩后的高温气相不断加热塔底液相，在精馏塔回流、塔顶温度等参数达到控制指标时，通过逐步降低直至关闭开工、补充加热器控制塔顶温度、压力的稳定。

本发明的优点在于该热泵型热自循环精馏工艺采用一台塔顶气相压缩机1和塔底高效重沸器4替代了传统精馏塔系统的塔顶冷凝器和塔底重沸器，塔顶气相压缩机在运行过程将塔顶低温气相压缩做功变成高温位、可利用的气相热源，其与塔底物料换热冷凝时，压缩机做功转换的部分热能和其全部冷凝潜热传递给塔底物料；该精馏工艺基本减少了传统精馏主要是塔底蒸发、塔顶冷凝的相变能源消耗，开工、补充加热器和塔顶气相压缩机主要是补充提供物料精馏过程所需的液相温升。