CN101966398B - 精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，该装置包括轻组分蒸出塔、轻组分精制塔精馏塔段、辅助冷凝器、回流罐、闪蒸罐、轻组分精制塔提馏塔段、辅助再沸器、主再沸器。其中：轻组分蒸出塔用于加压轻组分精制塔精馏塔段；轻组分精制塔精馏塔段塔顶饱和蒸汽出口管连接到主再沸器热介质进口，热介质出口连接到辅助冷凝器进口，塔底液体出口管连接到回流罐进口；轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口管分别连接到辅助再沸器冷介质进口和主再沸器冷介质进口，冷介质出口分别连接到轻组分精制塔提馏塔段的再沸蒸汽入口管。本发明在精馏塔序列中实现单塔热集成，匹配换热。采用差压塔段热集成方式实现单塔最小的热消耗，甚至冷热负荷完全匹配，消耗为零。从而可大大降低***能耗，达到节能增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及精馏技术领域和精馏塔***，特别地，涉及一种精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法。
背景技术
精馏是当代应用最广的一种工业分离方法，已经广泛应用于化工、石油、食品、轻工等工业部门。虽然科技的发展，新型分离技术已经开始了工业应用，但在一定的时期内，精馏技术的统治地位还不能被动摇。
精馏分离技术成熟、容易工业化，但缺点是耗能很大。传统的精馏分离，输入能耗占工业总能耗的40％以上，这在能源日益紧缺的21世纪是不可忽视的。
科学家和工程技术人员根据精馏的特点提出了各式的精馏节能方法。根据精馏操作条件，合理调整运行参数；运用过程能量集成思想，合理利用余热、废气；开发各种高效率的精馏塔板、填料，提高精馏分离效率；研究新型精馏技术，如多效精馏、热耦合精馏、热泵精馏等。这些技术提高了精馏分离过程能量利用的效率，达到了节约能耗的目的。
对于现有的多组分分离常规精馏序列如图1所示，在分离难分离物系时，所需理论板数较多，造成塔的高度较大；所需塔的操作回流比很大，造成塔体直径较大，并且塔底再沸器所需热负荷和塔顶冷凝器所需冷凝负荷较大，因此塔的能耗较高，操作费用也较高。若能结合各种工艺和技术，将其运用到精馏过程中，能够使过程的塔顶冷凝负荷和塔底热负荷消耗降至最小，实现精馏过程的节能降耗，同时还可降低生产成本，意义十分重大。
发明内容
本发明针对上述精馏分离工业过程的高能耗问题，提出了一种低能耗，新型的节能精馏装置及方法。
本发明一种精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，该装置包括轻组分蒸出塔、蒸汽混合器、轻组分精制塔精馏塔段、辅助冷凝器、回流罐、闪蒸罐、轻组分精制塔提馏塔段、辅助再沸器、主再沸器。其中：辅助冷凝器(19)位于主再沸器(34)和回流罐(21)之间；闪蒸罐(25)位于轻组分精制塔精馏塔段塔底液体出口管(23)与轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管(29)之间；辅助再沸器(32)位于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底。
所述轻组分蒸出塔(2)用于加压轻组分精制塔精馏塔段(16)；轻组分精制塔精馏塔段塔顶饱和蒸汽出口管(17)连接到主再沸器(34)热介质进口，热介质出口连接到回流罐(21)进口，塔底液体出口(23)连接到闪蒸罐(25)进口；轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口(31)分别连接到辅助再沸器(32)冷介质进口和主再沸器(34)冷介质进口，冷介质出口分别连接到辅助再沸器蒸汽出口管线(33)和主再沸器蒸汽出口管线(35)。
本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置的操作方法是：
a)将轻组分精制塔分割为轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段，其中轻组分精制塔精馏塔段与轻组分蒸出塔操作压力相同，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力低于轻组分精制塔精馏塔段的操作压力；
b)轻组分蒸出塔用于为轻组分精制塔精馏塔段提供加压蒸汽；
c)轻组分精制塔精馏塔段塔底液体经减压阀减压后再进入闪蒸罐；
d)轻组分精制塔提馏塔段的操作压力低于轻组分精制塔精馏塔段的操作压力，使得轻组分精制塔提馏塔段塔釜再沸物料的温度低于轻组分精制塔精馏塔段塔顶物料的温度，利用这两股物料的匹配换热可实现两个塔段之间的热集成；
e)辅助冷凝器和辅助再沸器用于辅助保障整个***的平稳运行。
具体操作方法如下：
原料液F经原料液进料管线(1)在压差推动下进入轻组分蒸出塔(2)的进料级，轻组分蒸出塔塔顶蒸汽出口管(6)连接到蒸汽流量分配器(7)进口；蒸汽流量分配器(7)的一个出口连接到轻组分精制塔精馏塔段的塔底蒸汽进口管(15)，另一个出口连接到流量调节阀(8)进口管；流量调节阀(8)出口管、闪蒸罐蒸汽出口管(26)和轻组分精制塔提馏塔段的塔顶蒸汽出口管(36)连接到蒸汽混合器(9)进口；蒸汽混合器(9)出口连接到中间冷凝器(10)进口；中间冷凝器(10)出口连接到液体流量分配器(11)进口；液体流量分配器(11)一个出口连接到轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线(29)，另一个出口连接到加压泵(13)进口；加压泵(13)出口连接到轻组分蒸出塔塔顶液体回流管线(14)；回流液经分布后沿轻组分蒸出塔(2)进入塔底液体出口管线(3)，塔底液体一部分进入轻组分蒸出塔再沸器(4)，形成的再沸蒸汽沿蒸汽出口管线(5)进入轻组分蒸出塔(2)底部，另一部分液体经过轻组分蒸出塔塔底产品采出管线(37)作为塔底产品B1采出。轻组分精制塔精馏塔段塔顶饱和蒸汽出口管(17)连接到主再沸器(34)热介质进口，热介质出口管线(18)连接到辅助冷凝器(19)进口，辅助冷凝器(19)出口连接到回流罐(21)进口，回流罐出口的冷凝液一部分经过轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出管线(39)采出产品D2，另一部分经轻组分精制塔精馏塔段塔顶液体回流管线(22)作为塔顶回流液进入塔顶，塔底液体经轻组分精制塔精馏塔段塔底液体出口管(23)进入减压阀(24)，减压阀(24)出口连接到闪蒸罐(25)进口；闪蒸罐蒸汽出口管(26)连接到蒸汽混合器(9)进口；闪蒸罐液体出口管(27)连接到轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线(29)。轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口管(31)分别连接到辅助再沸器(32)冷介质进口和主再沸器(34)冷介质进口，冷介质出口分别连接到辅助再沸器蒸汽出口管线(33)和主再沸器蒸汽出口管线(35)，一部分塔底液体通过轻组分精制塔提馏塔段塔底产品采出管线(38)作为产品B2采出。
在操作过程中，若轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷小于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助再沸器(32)；若轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷大于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助冷凝器(19)；若轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷恰好等于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后可关闭辅助冷凝器(19)和辅助再沸器(32)，这两个辅助设备均无需运行。
本发明技术独特之处在于：将多组分分离精馏序列中轻组分精制塔拆分为轻组分精制塔精馏塔段(16)和轻组分精制塔提馏塔段(30)，轻组分精制塔精馏塔段塔顶饱和蒸汽出口管(17)连接到主再沸器(34)热介质进口，热介质出口连接到回流罐(21)进口，塔底液体出口管连接到闪蒸罐(25)进口；闪蒸罐蒸汽出口管(26)连接到蒸汽混合器(9)进口，闪蒸罐液体出口管(27)连接到轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线(29)；轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口管(31)分别连接到辅助再沸器(32)冷介质进口和主再沸器(34)冷介质进口，冷介质出口分别连接到辅助再沸器蒸汽出口管线(33)和主再沸器蒸汽出口管线(35)；轻组分蒸出塔塔顶无冷凝器，用于为轻组分精制塔精馏塔段提供加压蒸汽；轻组分蒸出塔塔顶一部分饱和蒸汽和轻组分精制塔提馏塔段塔顶饱和蒸汽也连接到蒸汽混合器(9)进口；蒸汽混合器(9)出口连接到中间冷凝器(10)进口，中间冷凝器(10)出口连接到液体流量分配器(11)进口，液体流量分配器(11)出口一端连接到轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线(29)，另一端连接到轻组分蒸出塔塔顶液体回流管(14)。
本发明技术是将多组分分离精馏序列中轻组分精制塔拆分为轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段，其中轻组分精制塔精馏塔段与轻组分蒸出塔操作压力相同，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力低于轻组分精制塔精馏塔段的操作压力，使得轻组分精制塔提馏塔段塔釜再沸物料的温度低于轻组分精制塔精馏塔段塔顶物料的温度，从而能够利用轻组分精制塔精馏塔段塔顶物料冷凝潜热来加热轻组分精制塔提馏塔段塔釜再沸物料，利用这两股物料的匹配换热可实现两个塔段之间的热集成。流程中引入辅助冷凝器和辅助再沸器用于辅助保障整个***的平稳运行，保证节能目标的实现。
与现有多组分分离常规精馏序列相比，本发明有以下优点：
(1)本发明将轻组分蒸出塔塔顶饱和蒸汽用于加压轻组分精制塔精馏塔段，从而使轻组分精制塔精馏塔段塔顶高压蒸汽能够用于加热轻组分精制塔提馏塔段塔底物料，满足塔底再沸的需求。
(2)轻组分精制塔精馏塔段塔顶物料冷凝负荷可以与轻组分精制塔提馏塔段塔底再沸器的热负荷相匹配，实现匹配换热和单塔热集成。
(3)现有的精馏技术分离难分离物系时通常耗能很大且需要很高的精馏塔来实现很好的产品分离，本发明在实现低能耗的同时，可以降低塔高。
(4)热消耗是精馏操作中主要的能量消耗，与现有精馏技术相比，本发明采用差压塔段热集成方法实现了轻组分精制塔最小的能量消耗，甚至冷热负荷可以完全匹配，消耗为零。而实现该目的的方式是将轻组分蒸出塔用于加压轻组分精制塔精馏塔段，使轻组分精制塔精馏塔段塔顶蒸汽的冷凝潜热能够用于加热轻组分精制塔提馏塔段塔底再沸器，同时在流程中增加一个闪蒸罐及辅助设备。采用本发明方法，可以在流程中避免使用价格昂贵的气体压缩机以及由此引起的设备投资费用的增加。
本发明的精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法与传统的多组分精馏分离方法相比，可大幅度能降低整个精馏塔***的总能耗，节省操作费用，达到节能增效的目的。因此，实施本发明的精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法将产生很大的经济效益，具有广阔的工业应用前景。
附图说明
图1为多组分分离常规精馏序列的流程示意图
图2为本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法的流程示意图图中：1-原料液进料管线，2-轻组分蒸出塔，3-轻组分蒸出塔塔底液体出口管线，4-轻组分蒸出塔再沸器，5-轻组分蒸出塔再沸器蒸汽出口管线，6-轻组分蒸出塔塔顶蒸汽出口管线，7-蒸汽流量分配器，8-流量调节阀，9-蒸汽混合器，10-中间冷凝器，11-液体流量分配器，12-加压泵液体进口管线，13-加压泵，14-轻组分蒸出塔塔顶液体回流管线，15-轻组分精制塔精馏塔段塔底蒸汽进口管线，16-轻组分精制塔精馏塔段，17-轻组分精制塔精馏塔段塔顶蒸汽出口管，18-主再沸器热介质出口管线，19-辅助冷凝器，20-回流罐进口管线，21-回流罐，22-轻组分精制塔精馏塔段塔顶液体回流管线，23-轻组分精制塔精馏塔段塔底液体出口管，24-减压阀，25-闪蒸罐，26-闪蒸罐蒸汽出口管线，27-闪蒸罐液体出口管线，28-液体流量分配器出口管线，29-轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管，30-轻组分精制塔提馏塔段，31-轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口管线，32-辅助再沸器，33-辅助再沸器蒸汽出口管线，34-主再沸器，35-主再沸器蒸汽出口管线，36-轻组分精制塔提馏塔段塔顶蒸汽出口管线，37-轻组分蒸出塔塔底产品采出管线，38-轻组分精制塔提馏塔段塔底产品采出管线，39-轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出管线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明是通过如下技术方案实现的：
如图2所示，原料液F经原料液进料管线(1)在压差推动下进入轻组分蒸出塔(2)的进料级，轻组分蒸出塔塔顶蒸汽出口管(6)连接到蒸汽流量分配器(7)进口；蒸汽流量分配器(7)的一个出口连接到轻组分精制塔精馏塔段的塔底蒸汽进口管(15)，另一个出口连接到流量调节阀(8)进口管；流量调节阀(8)出口管、闪蒸罐蒸汽出口管(26)和轻组分精制塔提馏塔段的塔顶蒸汽出口管(36)连接到蒸汽混合器(9)进口；蒸汽混合器(9)出口连接到中间冷凝器(10)进口；中间冷凝器(10)出口连接到液体流量分配器(11)进口；液体流量分配器(11)一个出口连接到轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线(29)，另一个出口连接到加压泵(13)进口；加压泵(13)出口连接到轻组分蒸出塔塔顶液体回流管线(14)；回流液经分布后沿轻组分蒸出塔(2)进入塔底液体出口管线(3)，塔底液体一部分进入轻组分蒸出塔再沸器(4)，形成的再沸蒸汽沿蒸汽出口管线(5)进入轻组分蒸出塔(2)底部，另一部分液体经过轻组分蒸出塔塔底产品采出管线(37)作为塔底产品B1采出。轻组分精制塔精馏塔段塔顶饱和蒸汽出口管(17)连接到主再沸器(34)热介质进口，热介质出口管线(18)连接到辅助冷凝器(19)进口，辅助冷凝器(19)出口连接到回流罐(21)进口，回流罐出口的冷凝液一部分经过轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出管线(39)采出产品D2，另一部分经轻组分精制塔精馏塔段塔顶液体回流管线(22)作为塔顶回流液进入塔顶，塔底液体经轻组分精制塔精馏塔段塔底液体出口管(23)进入减压阀(24)，减压阀(24)出口连接到闪蒸罐(25)进口；闪蒸罐蒸汽出口管(26)连接到蒸汽混合器(9)进口；闪蒸罐液体出口管(27)连接到轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管线(29)。轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口管(31)分别连接到辅助再沸器(32)冷介质进口和主再沸器(34)冷介质进口，冷介质出口分别连接到辅助再沸器蒸汽出口管线(33)和主再沸器蒸汽出口管线(35)，一部分塔底液体通过轻组分精制塔提馏塔段塔底产品采出管线(38)作为产品B2采出。
在操作过程中，若轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷小于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助再沸器(32)，使得轻组分精制塔提馏塔段塔底液相的一部分与外部换热来满足塔底上升蒸汽所需的全部热负荷；若轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷大于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助冷凝器(19)，使得轻组分精制塔精馏塔段塔顶蒸汽经过主再沸器(34)冷却后形成的物料流股(18)与外部换热来降低这股物料的温度，以降至轻组分精制塔精馏塔段塔顶所需回流液体的温度；若轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷恰好等于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后可关闭辅助冷凝器(19)和辅助再沸器(32)，这两个辅助设备均无需运行。
辅助冷凝器(19)和辅助再沸器(32)用于辅助保障整个精馏***的平稳运行，在实际操作达到稳定后，这两个辅助设备一般不会同时运行。
本发明的技术和装置广泛适用于所有的多组分精馏分离过程，为了更好地说明本发明在多组分精馏领域的节能优势，下面选取两个实施案例对本发明加以说明，但并不因此限制本技术和装置的适用范围。
实施例一(甲醇、乙醇、丙醇物系分离)
情形1：甲醇、乙醇、丙醇物系分离，采用本发明所述流程。进料量1000kg/h，进料组成：甲醇，33.3％(wt％)，乙醇，33.3％(wt％)，丙醇，33.4％(wt％)，进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为60块，轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为30块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1.50atm，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力为0.58atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷小于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助再沸器(32)，使得轻组分精制塔提馏塔段塔底液相的一部分与外部换热来满足塔底上升蒸汽所需的全部热负荷。该过程主要公用工程能量消耗如表1所示。
表1公用工程能耗
为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述技术和装置与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本发明相同，轻组分蒸出塔理论板数为60块，轻组分精制塔理论板数为60块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.50atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；塔底产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。
用于与实施例一情形1对比的对比例的公用工程能耗如表2所示。
表2公用工程能耗
将本发明实施例一情形1的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比，对比结果如表3所示。
表3公用工程能耗结果对比
由表3的公用工程能耗结果对比数据，可以看出，实施例一情形1条件下的轻组分精制塔热负荷节省了87.8％，轻组分精制塔冷凝负荷节省了100.0％。从整个***的能耗对比来看，***总热负荷节省了41.7％，***总冷凝负荷节省了40.6％。因此，采用本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，可大幅度减小过程的公用工程消耗，实现节能增效的目的。
情形2：甲醇、乙醇、丙醇物系分离，采用本发明所述流程。进料量1000kg/h，进料组成：甲醇，33.3％(wt％)，乙醇，33.3％(wt％)，丙醇，33.4％(wt％)，进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为60块，轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为30块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1.50atm，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力为0.58atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷大于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助冷凝器(19)，使得轻组分精制塔精馏塔段塔顶蒸汽经过主再沸器(34)冷却后形成的物料流股(18)与外部换热来降低这股物料的温度，以降至轻组分精制塔精馏塔段塔顶所需回流液体的温度。该过程主要公用工程能量消耗如表4所示。
表4公用工程能耗
为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述技术和装置与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本发明相同，轻组分蒸出塔理论板数为60块，轻组分精制塔理论板数为60块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.50atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；塔底产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。
用于与实施例一情形2对比的对比例的公用工程能耗如表5所示。
表5公用工程能耗
将本发明实施例一情形2的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比，对比结果如表6所示。
表6公用工程能耗结果对比
由表6的公用工程能耗结果对比数据，可以看出，实施例一情形2条件下的轻组分精制塔热负荷节省了100.0％，轻组分精制塔冷凝负荷节省了89.8％。从整个***的能耗对比来看，***总热负荷节省了49.2％，***总冷凝负荷节省了48.0％。因此，采用本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，可大幅度减小过程的公用工程消耗，实现节能增效的目的。
情形3：甲醇、乙醇、丙醇物系分离，采用本发明所述流程。进料量1000kg/h，进料组成：甲醇，33.3％(wt％)，乙醇，33.3％(wt％)，丙醇，33.4％(wt％)，进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为60块，轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为30块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1.50atm，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力为0.58atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷恰好等于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后可关闭辅助冷凝器(19)和辅助再沸器(32)，这两个辅助设备均无需运行。该过程主要公用工程能量消耗如表7所示。
表7公用工程能耗
为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述技术和装置与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本发明相同，轻组分蒸出塔理论板数为60块，轻组分精制塔理论板数为60块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.50atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；塔底产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。
用于与实施例一情形3对比的对比例的公用工程能耗如表8所示。
表8公用工程能耗
将本发明实施例一情形3的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比，对比结果如表9所示。
表9公用工程能耗结果对比
由表9的公用工程能耗结果对比数据，可以看出，实施例一情形3条件下的轻组分精制塔热负荷节省了100.0％，轻组分精制塔冷凝负荷节省了100.0％。从整个***的能耗对比来看，***总热负荷节省了49.2％，***总冷凝负荷节省了48.0％。因此，采用本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，可大幅度减小过程的公用工程消耗，实现节能增效的目的。
实施例二(2-甲基戊烷、正己烷、环己烷物系分离)
情形1：2-甲基戊烷、正己烷、环己烷物系分离，采用本发明所述流程。进料量1000kg/h，进料组成：2-甲基戊烷，33.3％(wt％)，正己烷，33.3％(wt％)，环己烷，33.4％(wt％)，进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为80块，轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为60块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1.50atm，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力为0.58atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷小于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助再沸器(32)，使得轻组分精制塔提馏塔段塔底液相的一部分与外部换热来满足塔底上升蒸汽所需的全部热负荷。该过程主要公用工程能量消耗如表10所示。
表10公用工程能耗
为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述技术和装置与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本发明相同，轻组分蒸出塔理论板数为80块，轻组分精制塔理论板数为120块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.50atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；塔底产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。
用于与实施例二情形1对比的对比例的公用工程能耗如表11所示。
表11公用工程能耗
将本发明实施例二情形1的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比，对比结果如表12所示。
表12公用工程能耗结果对比
由表12的公用工程能耗结果对比数据，可以看出，实施例二情形1条件下的轻组分精制塔热负荷节省了89.2％，轻组分精制塔冷凝负荷节省了100.0％。从整个***的能耗对比来看，***总热负荷节省了43.9％，***总冷凝负荷节省了42.6％。因此，采用本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，可大幅度减小过程的公用工程消耗，实现节能增效的目的。
情形2：2-甲基戊烷、正己烷、环己烷物系分离，采用本发明所述流程。进料量1000kg/h，进料组成：2-甲基戊烷，33.3％(wt％)，正己烷，33.3％(wt％)，环己烷，33.4％(wt％)，进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为80块，轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为60块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1.50atm，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力为0.58atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷大于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后需要运行辅助冷凝器(19)，使得轻组分精制塔精馏塔段塔顶蒸汽经过主再沸器(34)冷却后形成的物料流股(18)与外部换热来降低这股物料的温度，以降至轻组分精制塔精馏塔段塔顶所需回流液体的温度。该过程主要公用工程能量消耗如表13所示。
表13公用工程能耗
为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述技术和装置与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本发明相同，轻组分蒸出塔理论板数为80块，轻组分精制塔理论板数为120块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.50atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；塔底产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。
用于与实施例二情形2对比的对比例的公用工程能耗如表14所示。
表14公用工程能耗
将本发明实施例二情形2的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比，对比结果如表15所示。
表15公用工程能耗结果对比
由表15的公用工程能耗结果对比数据，可以看出，实施例二情形2条件下的轻组分精制塔热负荷节省了100.0％，轻组分精制塔冷凝负荷节省了90.1％。从整个***的能耗对比来看，***总热负荷节省了46.5％，***总冷凝负荷节省了45.1％。因此，采用本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，可大幅度减小过程的公用工程消耗，实现节能增效的目的。
情形3：2-甲基戊烷、正己烷、环己烷物系分离，采用本发明所述流程。进料量1000kg/h，进料组成：2-甲基戊烷，33.3％(wt％)，正己烷，33.3％(wt％)，环己烷，33.4％(wt％)，进料热状况为泡点进料。轻组分蒸出塔理论板数为80块，轻组分精制塔精馏塔段和提馏塔段的理论板数各为60块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔精馏塔段的操作压力均为1.50atm，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力为0.58atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔精馏塔段塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔提馏塔段塔顶产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。本情形中轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷恰好等于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷，待***操作运行平稳后可关闭辅助冷凝器(19)和辅助再沸器(32)，这两个辅助设备均无需运行。该过程主要公用工程能量消耗如表16所示。
表16公用工程能耗
为便于说明本发明在节能增效方面的技术优势，将本发明所述技术和装置与图1中多组分分离常规精馏序列进行比较。图1流程中进料流量、组成和进料热状况与本发明相同，轻组分蒸出塔理论板数为80块，轻组分精制塔理论板数为120块。轻组分蒸出塔和轻组分精制塔的操作压力均为1.50atm。轻组分蒸出塔塔底产品采出量为335kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；轻组分精制塔塔顶产品采出量为334.7kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上；塔底产品采出量为330.3kg/h，采出产品纯度控制在99.5％(wt％)以上。
用于与实施例二情形3对比的对比例的公用工程能耗如表17所示。
表17公用工程能耗
将本发明实施例二情形3的能耗结果与对比例的能耗结果进行对比，对比结果如表18所示。
表18公用工程能耗结果对比
由表18的公用工程能耗结果对比数据，可以看出，实施例二情形3条件下的轻组分精制塔热负荷节省了100.0％，轻组分精制塔冷凝负荷节省了100.0％。从整个***的能耗对比来看，***总热负荷节省了50.9％，***总冷凝负荷节省了49.6％。因此，采用本发明精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，可大幅度减小过程的公用工程消耗，实现节能增效的目的。
本发明提出的精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置及方法，已通过较佳的实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的装置和操作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域的技术人员是显而易见的，它们都会被视为包含在本发明精神、范围和内容中。
Claims (2)
1.一种精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置，该装置包括轻组分蒸出塔(2)、蒸汽混合器(9)、轻组分精制塔精馏塔段(16)、辅助冷凝器(19)、回流罐(21)、闪蒸罐(25)、轻组分精制塔提馏塔段(30)、辅助再沸器(32)、主再沸器(34)；其特征是：辅助冷凝器(19)位于主再沸器(34)和回流罐(21)之间；闪蒸罐(25)位于轻组分精制塔精馏塔段塔底液体出口管(23)与轻组分精制塔提馏塔段塔顶液体回流管(29)之间；辅助再沸器(32)位于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底；轻组分蒸出塔(2)用于加压轻组分精制塔精馏塔段(16)；轻组分精制塔精馏塔段塔顶饱和蒸汽出口管(17)连接到主再沸器(34)热介质进口，热介质出口连接到回流罐(21)进口，轻组分精制塔精馏塔段塔底液体出口(23)连接到闪蒸罐(25)进口；轻组分精制塔提馏塔段塔底液体出口(31)分别连接到辅助再沸器(32)冷介质进口和主再沸器(34)冷介质进口，辅助再沸器(32)冷介质出口连接到辅助再沸器蒸汽出口管线(33)，主再沸器(34)冷介质出口连接到主再沸器蒸汽出口管线(35)；在操作过程中，当轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷小于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷时，待***操作运行平稳后需要运行辅助再沸器(32)；在操作过程中，当轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷大于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷时，待***操作运行平稳后需要运行辅助冷凝器(19)；在操作过程中，当轻组分精制塔精馏塔段(16)塔顶冷凝负荷恰好等于轻组分精制塔提馏塔段(30)塔底所需再沸热负荷时，待***操作运行平稳后可关闭辅助冷凝器(19)和辅助再沸器(32)，这两个辅助设备均无需运行。
2.一种利用权利要求1中所述精馏塔序列差压塔段热集成节能精馏装置进行精馏的方法，其特征是：
a)将轻组分精制塔分割为轻组分精制塔精馏塔段和轻组分精制塔提馏塔段，其中轻组分精制塔精馏塔段与轻组分蒸出塔的操作压力相同，轻组分精制塔提馏塔段的操作压力低于轻组分精制塔精馏塔段的操作压力；
b)轻组分蒸出塔用于为轻组分精制塔精馏塔段提供加压蒸汽；
c)轻组分精制塔精馏塔段塔底液体经减压阀减压后再进入闪蒸罐；
d)轻组分精制塔提馏塔段的操作压力低于轻组分精制塔精馏塔段的操作压力，使得轻组分精制塔提馏塔段塔釜再沸物料的温度低于轻组分精制塔精馏塔段塔顶物料的温度；利用这两股物料的匹配换热可实现两个塔段之间的热集成；
e)辅助冷凝器和辅助再沸器用于辅助保障整个***的平稳运行。
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