[发明专利]一种蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔的工艺系统及方法

说明书

本发明属于热泵精馏技术领域，提供一种蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔的工艺系统及方法。利用高压蒸汽驱动的透平机产生电能，来供给隔壁塔塔顶蒸汽再压缩的压缩机，之后高压蒸汽用作隔壁塔的热源，最终利用朗肯循环将流程中的所有余热进行回收。本发明的目的是针对隔壁塔顶塔釜巨大温差引起热泵精馏的经济性不佳，转换了热泵精馏中压缩机的用能形式。以高压蒸汽作为动力来驱动透平机，并且与朗肯循环形成一个新的热力学循环，提高了隔壁塔分离的经济型，降低了能耗。

技术领域

发明属于热泵精馏技术领域，尤其涉及一种蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔的工艺系统及方法。

背景技术

隔壁塔是一种精馏过程的强化技术，用于分离三元物系，它是通过在精馏塔的内部设置挡板，将其分为预分离部分和主分离部分，与传统的两塔序列相比，其能耗和设备费用可以有效地节省。

热泵精馏是将塔顶蒸汽升温升压用作塔釜再沸器的热源，以回收塔顶蒸汽的冷凝潜热，它在分离近沸点物系上有较好的经济性。但是隔壁塔由于其塔顶塔釜的巨大温差，导致热泵精馏在隔壁塔上的应用有限，因此有必要对隔壁塔开发新的热泵循环，使隔壁塔的经济性和节能性进一步提升，并且拓宽隔壁塔的能量利用模式和热耦合范围。

为了使热泵辅助隔壁塔更加经济与节能，对其常规的改造包括塔顶蒸汽加热隔壁塔中中间换热器，隔壁塔塔顶蒸汽分流压缩，塔顶蒸汽多级压缩等。但是这些改造在精馏内部，难于控制。有必要探索新的隔壁塔节能工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔节能工艺系统及方法，不仅可以使隔壁塔分离更加节能，而且利用朗肯循环形成了一个新的热力学循环，拓宽了传统工艺中的能量利用模式，使热泵精馏在隔壁塔中应用更加经济与节能。

实现本发明目的的技术方案为：

本发明的一种蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔的改造工艺，高压蒸汽驱动透平产生的电能与塔顶蒸汽再压缩式隔壁塔顶压缩机消耗的电能相等，以此代替传统的电力驱动式压缩机。高压蒸汽的乏气随后用作隔壁塔的热源，最终高压蒸汽的余热以及隔壁塔顶蒸汽的余热进入朗肯循环中产生高品位的电能。

本发明的第一方面是提供了一种蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔的工艺系统，包括隔壁塔、压缩机、朗肯循环单元、蒸汽驱动透平机、分流器、再沸器及补充再沸器；

所述朗肯循环单元包括依次连接的蒸发器、补充蒸发器、朗肯循环透平机、冷凝器及泵，所述泵的出口管线连接所述蒸发器的冷流股进口，所述蒸发器的冷流股出口管线连接补充蒸发器的冷流股进口，所述补充蒸发器的冷流股出口管线连接所述朗肯循环透平机的进口，所述朗肯循环透平机的出口管线连接所述冷凝器的进口，所述冷凝器的出口管线连接所述泵的入口；

所述隔壁塔的塔顶蒸汽出口管线连接所述压缩机的进口，所述压缩机的出口连接再沸器的热流股进口，所述再沸器的热流股出口连接所述蒸发器的热流股进口，所述蒸发器的热流股出口管线通过节流阀连接所述分流器的进口，所述分流器的第一出口连接所述隔壁塔的塔顶回流入口；所述隔壁塔的塔釜出口管线连接所述补充再沸器的冷流股进口，所述补充再沸器的冷流股出口管线连接所述再沸器的冷流股进口，所述再沸器的冷流股出口管线连接所述隔壁塔的塔釜返回蒸汽入口；

所述蒸汽驱动透平机的蒸汽出口管线连接所述补充再沸器的热流股进口，所述补充再沸器的热流股出口管线连接所述补充蒸发器的热流股进口。

本发明的第二方面是提供了所述的蒸汽驱动热泵辅助隔壁塔工艺系统的工艺方法，待分离物料进入隔壁塔中的预分离塔进行分离，隔壁塔的塔顶蒸汽通过压缩机进行压缩，以回收冷凝潜热，之后在再沸器中加热隔壁塔的塔釜液体，塔釜液体在补充再沸器和再沸器吸收热量后返回隔壁塔内，隔壁塔的塔顶蒸汽在加热完塔釜液体后，在蒸发器中预热朗肯循环的工质，最后通过分流器后返回隔壁塔的塔顶；