CN102470283A - 热集成蒸馏设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热集成蒸馏设备，该热集成蒸馏设备的能量效率和设计自由度都比普通的蒸馏塔高，并且其中所述设备的维护是简单的。所述热集成蒸馏设备包括：精馏塔(1)；被定位成高于精馏塔(1)的提馏塔(2)；用于允许提馏塔的顶部部分(2c)和精馏塔的底部部分(1a)之间连通的第一管道(23)；和压缩机(4)，所述压缩机压缩来自提馏塔的顶部部分(2c)的蒸汽并将压缩后的蒸汽供给到精馏塔的底部部分(1a)。所述热集成蒸馏设备还包括：位于精馏塔(1)的预定段处的热交换器(8)；液体提取单元(2d)，所述液体提取单元设置在提馏塔(2)的预定段处并被构造成将来自所述预定段的一些液体移除到提馏塔的外部；用于将来自液体提取单元(2d)的液体引入到热交换器(8)的第二管道(24)；和第三管道(25)，所述第三管道用于在从热交换器(8)流出的液体已经通过第二管道(24)被引入到热交换器(8)之后将所述流体引入到液体提取单元(2d)直接下方的段。

Description

热集成蒸馏设备

技术领域

本发明涉及一种蒸馏设备，该蒸馏设备执行广泛地应用到许多工业过程的蒸馏操作，并且更具体地，本发明涉及一种热集成蒸馏设备。

背景技术

分馏是一种通常广泛地应用于工业过程的单元操作，但是分馏会消耗大量能量。因此，在工业领域中，已经对节能蒸馏***进行了研究。这种研究引起了关于作为节省更多能量的蒸馏设备的热集成蒸馏塔(以下称为HIDiC)的研制。

如图1所示，HIDiC的基本***具有其中精馏部分(高压单元)和提馏部分(低压单元)被设置使得它们彼此分离的结构。精馏部分的操作压力被设定为比提馏部分的操作压力高，使得精馏部分的操作温度高于提馏部分的操作温度。这允许供应到再沸器的热量减少，这是因为当精馏部分和提馏部分之间具有热交换表面时，从精馏部分到提馏部分出现传热。精馏部分的热移动到提馏部分，由此可以减少在冷凝器移除的热量。因此，可以实现高节能蒸馏设备。

为了使HIDiC的原理用于实际用途，已经提出了如JP2004-16928A(以下称专利文献1)中论述的具有双管道结构的蒸馏设备。

如图2所示，这种包括外壳51和安装在外壳51中的多个管单元52的蒸馏设备通过将每个管单元52经由上管板53a和下管板53b连接到外壳51而形成。

每一个管单元52都具有双管道结构。管单元52的内管道54用作精馏部分，而包围内管道54的外表面的外管道55用作提馏部分。填料(规整填料)54a和55a沿内管道54的内部被设置，并且被设置在外管道55和内管道54之间。参照用于管单元52的图3。多个管单元52被设置使得外管道55的外壁65可以彼此接触。

再次参照图2，提馏部分56的用以将液体进料供应到外管道55(提馏部分)的液体的液体入口和提馏部分57的用以从外管道55排出蒸汽的蒸汽出口被设置在外壳51的上部中。

在上管板53a的上方形成有仅与内管道(精馏部分)54连通的通道58a。外管道55的上端没有连接到将被打开的上管板53a。

精馏部分59的用以将液体(回流)供应到所述内管道54的液体入口和精馏部分60的用以从所述内管道54排出蒸汽的蒸汽出口被设置在上通道58a中。

提馏部分61的用以将蒸汽供应外管道55的蒸汽入口和提馏部分62的用以从外管道55排出液体的液体出口被设置在外壳51的下部中。

在下管板53b下方形成有与内管道54连通的通道58b。外管道55的下端没有连接到将被打开的下管板53b。

精馏部分63的用以将蒸汽供应到内管道54的蒸汽入口和精馏部分64的用于从内管道54排出液体的液体出口被设置在下通道58b中。

在上述的蒸馏设备中，通过提馏部分56的液体入口供应液体进料，并使液体进料均匀地分布到管单元52的外管道55的上部。在被供应到外管道55的上端的液体进料中，在外管道55进行分馏时从外管道55下降的液体经由提馏部分62的液体出口被供应到安装在塔外部的再沸器并被再沸腾。通过所述再沸器产生的蒸汽再次从提馏部分61的蒸汽入口进入塔。来自提馏部分61的蒸汽入口的蒸汽被分配到每一个管单元52的外管道55的下表面，并在每一个外管道55中上升。留下的没有被汽化的液体作为塔底部产品被排出。

在被分馏时从外管道55上升的蒸汽经由提馏部分57的蒸汽出口流动到压缩机。通过所述压缩机的蒸汽经由精馏部分63的蒸汽入口进入精馏部分。来自精馏部分63的蒸汽入口的蒸汽从每一个内管道54的下表面上升。在被分馏时上升通过内管道54的蒸汽从每一个内管道54的上表面离开，并经由精馏部分60的蒸汽出口被供应到塔外部的冷凝器。来自精馏部分的蒸汽通过冷凝器被全部或部分地冷凝。必要时，冷凝液体的一部分经由精馏部分液体入口59作为回流被供应到内管道54，而其余部分作为蒸馏产品被排出。

在本结构中，发生从精馏部分(内管道54)到提馏部分(外管道55)的能量传递。因此，在再沸器处供应的热量和在冷凝器处被移除的热量可以被减少，并且能量效率可以非常高。

然而，如专利文献1的具有形成为双管道结构的精馏部分和提馏部分的热集成蒸馏设备具有以下1)-6)的问题。

1)所述产品不能通过侧切流(side cutting stream)得到。所述侧切是指在蒸馏过程中产品作为中间蒸馏产品被提取直到从塔的顶部获得最终蒸馏物为止。

在专利文献1中说明的蒸馏设备中，双管道结构的管单元被设置成彼此接触。此外，外管道和内管道安装有规整填料。因此，没有可以被形成为从每一个管单元的内管道提取任何中间蒸馏产品的管道布置。因此，该结构不能实现侧切。

2)其中提供进料流的进料段(stage)不能被优化。这是因为在形成为双管道结构的精馏部分和提馏部分中，其填料高度相等，并且禁止精馏部分和提馏部分的进料段数量的自由设置。

3)进料段不能被改变以便满足进料流组成物。这由于其中如2)所述不能自由设置进料段位置的结构。

4)不能处理多进料流(多个进料流的接收)。这是由于其中如1)所述没有进料流可以在双管道的中途被供应的结构。

5)所述设备的维护是困难的。使用规整填料的管单元被设置成如第一条所描述地彼此密集邻接。这使得不能够完全进入所需的管单元，并且也不能实施对所述管单元的维护。

6)精馏部分和使用双管道的提馏部分之间的热交换速率仅取决于蒸馏塔的温度特性，并且在所述提馏部分中不具有用于传热面积的设计的设计自由度。因此，在设备设计时，热交换速率的设计自由度较小。

精馏部分和提馏部分之间的热交换速率Q由Q＝U×A×ΔT表示，其中U是总传热系数，A是传热面积，和ΔT是精馏部分和提馏部分之间的温差。在使用双管道结构的HIDiC中，内管道壁面变成传热面积。该传热面积具有通过双管道的结构确定的固定值。总传热系数还具有通过传热结构和包含在热交换中的流体物理特性确定的固定值。因此，如可以从所述热交换速率公式了解到，所以设计规格的热交换速率可以仅基于精馏部分和提馏部分之间的温差而改变，该温差由精馏部分和提馏部分的操作压力来改变。

发明内容

本发明提供以下的热集成蒸馏设备以解决上述问题。

根据本发明的一方面，热集成蒸馏设备包括：精馏塔，所述精馏塔包括为用作精馏部分的塔外壳的塔盘部分或填料床部分；提馏塔，所述提馏塔被定位成高于精馏塔，并包括用作提馏部分的塔盘部分或填料床部分；用于连通提馏塔的塔顶部和精馏塔的塔底部的第一管道；和安装在第一管道中间的压缩机，所述压缩机被构造成压缩来自提馏塔的顶部的蒸汽然后将压缩后的蒸汽供给到精馏塔的底部。

根据本发明的一方面的热集成蒸馏设备进一步包括：

位于精馏塔的预定段处的热交换器；

液体提取单元，所述液体提取单元位于提馏塔的预定段处，并被构造成将来自预定段的液体的一部分提取到塔外。

第二管道，所述第二管道用于将液体从所述液体提取单元引入到热交换器；和

第三管道，所述第三管道用于将通过第二管道引入的流体引入到热交换器然后将所述流体从热交换器排出到液体提取单元的直接下方的段处。

在根据本发明的所述方面的热集成蒸馏设备中，流体通过第二管道从提馏塔流动刀精馏塔的热交换器。热量在热交换器中从精馏塔的蒸汽中被移除。然后，热量可以通过第三管道从精馏塔被传递至提馏塔。流体从提馏塔通过重力流动到精馏塔。在所述热交换器中的流体因此被推动以从精馏塔流动到提馏塔。换句话说，该热集成蒸馏设备使用热虹吸***，由此，不需要诸如泵的压力供给装置将液体从精馏塔供应至在垂直方向上定位在上方的提馏塔。

根据本发明的另一方面，热集成蒸馏设备包括：

集液单元，所述集液单元位于提馏部分的预定段处，并被构造成保持下降的液体；

热交换器，所述热交换器位于所述提馏塔的集液单元中；

分隔板，所述分隔板被设定在所述精馏塔的预定位置，并被构造成将上段和下段完全间隔开；

用于将分隔板下方的蒸汽引入到所述热交换器的第二管道；和

第三管道，所述第三管道用于将通过第二管道引入的流体引入到所述热交换器，然后将所述流体从所述热交换器中排出到所述分隔板的上侧。

根据可选示例，蒸汽从精馏塔通过第二管道被提取。所述蒸汽被引入到提馏塔中的热交换器。然后，热量可以从所述精馏塔被传递至所述提馏塔。所述精馏塔中的高压蒸汽通过第二管道上升至提馏塔中的热交换器。从热交换器中的蒸汽被冷凝的液体因此从提馏塔推出到塔外的第三管道，并通过重力流动到精馏塔。因此，该结构还不需要诸如泵的压力供给装置。

通过第一方面或第二方面的设备结构，其中所述设备通过使用第二和第三管道将热量从所述精馏塔传递至提馏塔，与不包括这种传热结构的蒸馏设备相比较，从连接到精馏部分的顶部的冷凝器移除的热量交换速率可以被减少得更多，并且供应到连接至提馏塔的底部的再沸器的热交换速率可以被减少得更多。因此，可以提供具有非常高的能量效率的蒸馏设备。

所述精馏塔和提馏塔通过使用与普通蒸馏设备的塔盘部分或填料床部分相似的塔盘部分或填料床部分构造而成。因此，所述设备可以在不需要任何改进的情况下处理侧切或多进料流，并且能够容易地执行所述设备的维护。出于相同的理由，精馏塔或提馏塔的段的数量可以被自由设定，并且进料段可以被优化。

传热面积可以被自由设定，由此热交换速率可以被确定而与所述塔之间的温差无关。

如上所述，根据本发明，能量效率高，侧切和进料段位置的设定可以被容易地处理，并且设备易于维护。

本发明的设备具有其中具有高设计自由度的结构，由此可以被用户方容易地接受。

附图说明

图1显示HIDiC的基本结构；

图2显示使用专利文献中1中所述的双管道结构的热集成蒸馏塔；

图3是显示图2中示出的蒸馏塔中的双管道结构的水平剖视图；

图4显示根据本发明第一实施例的热集成蒸馏设备的整体结构；

图5显示图4中示出的液体提取单元的结构；

图6显示位于图4中示出的精馏塔中的管束型热交换器的周边结构；

图7显示根据本发明第二实施例的热集成蒸馏设备的整体结构；以及

图8显示位于图7中示出的提馏塔中的管束型热交换器的周边结构。

具体实施方式

没有内部热集成蒸馏设备的普通蒸馏设备包括沿垂直方向建造的塔，所述塔具有底部部分、塔盘部分(或填料床部分)、和顶部部分。在进料位置的边界处，塔盘部分(或填料床部分)的上侧是精馏部分，而下侧是提馏部分。另一方面，根据本发明的热集成蒸馏设备具有以下基本特征：其中与上述提馏部分和精馏部分相似的提馏部分和精馏部分彼此分隔开，设置用作沿垂直方向延伸的提馏部分的塔外壳(提馏塔)和用作沿垂直方向延伸的精馏部分的塔外壳(精馏塔)，并且提馏塔比精馏塔定位得更高。以下，将参照附图说明本发明的实施例。

(第一实施例)

图4显示根据第一实施例的热集成蒸馏设备的整体结构。根据该实施例的热集成蒸馏设备包括精馏塔1和比精馏塔1定位得更高的提馏塔2。精馏塔1包括塔底部1a、塔盘部分(或填料床部分)1b、和顶部塔1c。提馏塔2也包括塔底部2a、塔盘部分(或填料床部分)2b、和顶部塔2c。

塔盘部分1b和2b是其中定位有几个水平塔盘的部分。蒸汽和液体在上面相互接触的塔盘被称为段。在每一个段处，气液接触促进质量传递。因此，具有大量较高挥发性的成分的气相上升至上段，而具有大量较低挥发性的成分的液相下降至下段。然后，用那里的新液相或气相再次执行气液接触用于进一步的质量传递。因此，具有较高挥发性的大量成分位于所述塔的较高段，而具有较低挥发性的大量成分位于较低段，并且完成蒸馏操作。

可以替换塔盘部分的填料部分是其中某一填料安装在空塔中的部分，并且在所述填料部分的表面上执行气液接触。通过与所述塔盘塔的机构相同的机构，在较高部分处存在具有较高挥发性的大量成分，在较低部分处存在具有较低挥发性的大量成分，并且完成蒸馏操作。

在图4中，塔盘部分1b和2b(或填料床部分)被显示为空白。然而，实际上使用了上述的结构。

精馏塔1和提馏塔中2的每一个都被详细地说明。首先说明提馏塔2。

被称为再沸器的加热器3被设置在提馏塔2的塔底部2a的外部，并且管道21被设置为从塔底部2a的下空间部分通过加热器3到达塔底部2a的的上空间部分。通过提馏塔2的塔盘部分2b(或填料床部分)下降的液体因此停留在塔底部2a处。液体的一部分由加热器3加热而变成蒸汽，并返回到塔底部2a。从塔底部2a的最底部部分通过管道22获得具有大量较低挥发性的成分的液体。

提馏塔2塔顶部2c是用于供应进料流的位置。塔顶部2c通过使用管道23经由压缩机4连接到精馏塔1的塔底部1a。根据一种实施例，进料流在提馏塔2的塔2c的顶部处被供应。然而，进料段可以为塔盘部分2b(或填料床部分)的任意段。即使当具有多种原料时，进料段也可以是提馏塔2的塔顶部2c和其它任意段(包括精馏塔1的段)。

另外，提馏塔2的塔盘部分2b(或填料床部分)包括在预定段处的液体提取单元2d。如图5所示，液体提取单元2d将从提馏塔2的上部下降的液体10保持在用于贮存的烟囱状塔盘5处，并提取来自提馏塔2的液体10的一部分。用于将液体10的一部分引入至精馏塔1的管道24连接到液体提取单元2d。管道25从精馏塔1被***通过提馏塔2的外壳壁并进入到液体提取单元2d直接下方的段中。如下所述，具有由蒸汽11和液体12形成的混合物的流体从***到液体提取单元2d直接下方的段中的管道25被引入，并且在液体12下降的同时蒸汽11上升。

说明精馏塔1。

管道26的一端连接到精馏塔1的塔底部1a的最底部，而管道26的另一端连接到管道27，用于将进料物料供应到提馏塔2的塔顶部2c。为了使停留在精馏塔1的塔底部1a的液体再循环到被定位成高于精馏塔1的提馏塔2的塔顶部2c，需要在管道26的中间部分处提供泵6。

冷凝器7被设置在精馏塔1的塔顶部1c外，并且管道28从塔顶部1c的上空间部分连接到冷凝器7。因此，已经从精馏塔1的塔顶部1c被提取的蒸汽被冷凝器7冷却而变成液体，并且获得具有较高挥发性的成分的蒸馏液体。该液体的一部分回流到塔顶部1c。

另外，管束型热交换器8被***到精馏塔1的塔盘部分1b(或填料床部分)的预定段中。在管束型热交换器8的U形管中的平行管部分沿用于贮存的烟囱状塔盘设置，用于临时保持冷凝的液体和重新分配从下方上升的蒸汽。平行管部分的下管部分8a连接到管道24，管道24连接到提馏塔2的液体提取单元2d。上管部分8b连接到管道25，所述管道25***到液体提取单元2d直接下方的段中。

说明管束型热交换器8的操作。

在所述设备中，从提馏塔2的塔2c出来的蒸汽(即，将被供应到精馏塔1的塔底部1a的蒸汽)的压力和温度通过压缩机4增加。其温度升高的蒸汽13(参照图6)被引入至精馏部分1的塔底部1a，在精馏部分1的塔底部1a处蒸汽上升并与管束型热交换器8的U形管相接触。在这种情况下，在提馏塔2的任意段处的液体通过管道24被引入至热交换器8的下管部分8a。因此，管部分8a中的液体由蒸汽13的热量来加热，并且蒸汽13与管部分8a相接触的一部分被冷凝并变成下降的液体14。热交换器8的上管部分8b也被蒸汽13的热量加热。因此，通过管道24引入至热交换器8中的液体被改变成具有由液相和气相形成的混合物同时从下管部分8a移动到上管部分8b的流体。然后，所述流体通过塔外的管道25以被引入至提馏部分2的液体提取单元2d直接下方的段(参照图4)。为了循环这种流体，因为所述结构使用热虹吸***，所以不需要诸如泵的压力供给装置。

换句话说，因为提馏塔2的液体提取单元2d经由管道24连接到精馏塔1的热交换器8的下管部分8a，并且因为精馏塔1的热交换器8的上管部分8b经由管道25连接到提馏塔2的液体提取单元2d直接下方的段，所以液体通过重力从提馏塔2下降到精馏塔1。因此，即使不具有泵时，重力也能使流体从精馏塔1流到提馏塔2。

如上所述，根据本实施例，可以通过热交换器8从精馏塔1中的蒸汽中移除热量，并且通过管道25将所述热量从精馏塔1传递到提馏塔2。如所述实施例的情况，使用管道24和25和热交换器8的传热***构造成为侧冷凝器被安装在精馏塔1的任意段处，并且同时侧再沸器被安装在提馏塔2的任意段处。因此，与不包括这种传热***的蒸馏设备相比较，已经移除的热量的量可以在精馏塔1的冷凝器7处被减少，并且已经供应的热量的量可以在提馏塔2的再沸器3处被减少。因此，可以获得高节能蒸馏设备。

图4仅显示一个传热***。然而，可以安装等于理论上的段的总数的10％到30％的数量的传热***。当然，可以根据设计规范任意确定将被安装的传热***的数量以及热交换器和管道的位置。

(第二实施例)

接下来，说明本发明的第二实施例。通过使用相同的附图标记说明与第一实施例的部件相同的部件。

图7显示根据第二实施例的热集成蒸馏设备的整体结构。根据所述实施例的热集成蒸馏设备包括精馏塔1和被定位成高于精馏塔1的提馏塔2。精馏塔1包括塔底部1a、塔盘部分(或填料床部分)1b、和顶部塔1c。提馏塔2也包括塔底部2a、塔盘部分(或填料床部分)2b、和顶部塔2c。塔盘塔或填料塔的具体结构与第一实施例的塔盘塔或填料塔的具体结构相似。

所述实施例与第一实施例的不同之处在于：管束型热交换器8位于提馏塔2侧。

如图7所示，对于根据所述实施例的提馏塔2，属于塔底部2a和塔顶部2c的部件(再沸器3、和管道21、22、23、和27)与第一实施例的部件相似。然而，用于塔盘部分2b(或填料床部分)的部件与第一实施例的部件不同。

塔盘部分2b(或填料床部分)包括在预定段处包括集液单元2e。集液单元2e储存预定量的液体10，该液体10向下流到用于贮存的烟囱状塔盘15上，并且从用于贮存的烟囱状塔盘15溢出的液体下降。为了使管束型热交换器8的U形管浸入在通过集液单元2e存储的液体中，管束型热交换器8被***到集液单元2e中(参照图8)。在管束型热交换器8的U形管中的平行管部分8a和8b沿用于贮存的柱状塔盘15设置。

用于从精馏塔1将流体供给到提馏塔2的管道29(参照图7)连接到平行管部分的上管部分8b。用于将流体从提馏塔2供给到精馏塔1的管道30(参照图7)连接到下管部分8a。

说明集液单元2e处的热交换器8的操作。

在所述设备中，液体进料通过塔盘或填料层从提馏塔2的塔顶部2c下降。液体10(参照图8)停留在位于任意段的用于贮存的烟囱状塔盘15上的集液单元2e处。管束型热交换器8的U形管位于集液单元2e中，并因此，U形管被浸在液体10中。在这种状态下，当精馏塔1中的高温蒸汽通过管道29被引入到热交换器8的上管部分8b中时，液体10与管部分8a和8b的外壁相接触的一部分被加热而变成蒸汽18，并且上升(参照图8)，其中在管部分8a和8b的外壁处高温蒸汽移动。通过管道29被引入到热交换器8中的所述高温蒸汽改变成具有由液相和气相形成的混合物同时从上管部分8b移动到下管部分8a的流体。所述流体通过塔外的管道30被引入至精馏塔1的分隔板16上的段，如下所述(参照图7)。在分隔板16上的操作压力被设定为低于分隔板16下方的压力。该压差导致流体循环。在这种流体的循环中，与第一实施例的情况相同，所述结构不需要诸如泵的专门的压力供给装置。

换句话说，因为精馏塔1的预定段经由管道29连接到提馏塔2中的热交换器8的上管部分8b，并且因为提馏塔2中的热交换器8的下管部分8a经由管道30连接到精馏塔1的预定段，由于上隔板和下隔板16之间的压差，所以精馏塔1中的高压蒸汽通过管道29朝向提馏塔2中的热交换器8上升。然后从热交换器8中的蒸汽被冷凝的液体从提馏塔2被推出到塔外的管道30，并且通过重力下降到精馏塔1。因此，不需要诸如泵的压力供给装置。

说明根据所述实施例的精馏塔1。

类似地，如图7所示，对于精馏塔1，属于塔底部1a和塔顶部1c的部件(冷凝器7、以及管道23、26、和28)与第一实施例的部件相似。然而，用于塔盘部分1b(或填料床部分)的部件与第一实施例的部件不同。具体地，精馏塔1的塔盘部分1b(或填料床部分)的中间部分通过分隔板16被完全分隔成上段和下段。分隔板16直接下方的段与管道29连通。在该段上升的蒸汽通过沿垂直方向延伸的管道29被供给到位于提馏塔2的集液单元2e中的热交换器8的上管部分8b。

来自提馏塔2侧的管道30被***通过精馏塔1的外壁进入到分隔板16上段中。具有由蒸汽和液体形成的混合物的流体通过管道30被引入至分隔板16的上段。蒸汽在液体下降以停留在分隔板16上的同时上升。已经移动至塔顶部1c的上升蒸汽通过管道28以被冷凝器7冷却。因此，获得具有大量较高挥发性成分的蒸馏液体。

夹持分隔板16的上下两个段可以通过具有控制阀17的管道31彼此连接。保持在分隔板16上的液体被适当地通过控制阀17的打开操作被供给到分隔板16的下段。

如上所述，根据本实施例，可以通过管道29从精馏塔1中移除蒸汽，并将所述蒸汽引入到提馏塔2中的热交换器8中，可以将热量从精馏塔1中移除以传递到提馏塔2中。如所述实施例的情况，使用管到29和30以及热交换器8的传热***构造成侧冷凝器被安装精馏塔1的任意段处，并且同时侧再沸器被安装提馏塔2的任意段处。因此，与不包括这种传热***的蒸馏设备相比较，已经移除的热量的量可以在精馏塔1的冷凝器7处被减少，并且已经输入的热量的量可以在提馏塔2的再沸器3处被减少。因此，可以获得非常高效的节能蒸馏设备。

图7仅显示一个传热***。然而，根据所述实施例，如第一实施例的情况，要被安装的传热***的数量以及热交换器和管道的位置可以根据设计规范被任意确定。

根据第一和第二实施例中的每一个的热集成蒸馏设备都通过使用与普通蒸馏设备的塔盘塔或填料塔相似的塔盘塔或填料塔构造而成。这在不需要改善设备的情况下允许侧切或多供给，并且便于设备的维护。出于相同的理由，用于设定精馏塔和提馏塔用的段的数量的自由度能够使进料段最优化。换句话说，本发明可以解决通过专利文献1表现的使用双管道结构的热集成蒸馏设备的第1)至5)的问题。

根据本发明的实施例，管束型热交换器8用作将热量从精馏塔1传递至提馏塔2的传热***的部件。这允许传热面积A基于热交换器8的管设计自由变化。因此，为了确定将在精馏塔1和提馏塔2之间交换的热量的量，不仅可以自由设定精馏塔1和提馏塔2之间的温差ΔT，还可以自由设定传热面积A。因此，本发明可以解决使用双管道结构的热集成蒸馏设备的第6个问题。

已经说明了本发明的优选实施例。然而，所述实施例不是对本发明的限定。当然，可以在本发明的技术教导的范围内对本发明作各种改变。

根据第一和第二实施例，所述蒸馏塔包括热交换器。然而，本发明不局限于这种布置。只要可以在包括提馏塔的部分的流体和包括精馏塔的部分的流体之间传递热量，本发明允许热交换器被安装在蒸馏塔外。对于热交换器的形状，当热交换器被容纳在蒸馏塔中时，每一个实施例都使用仅与普通示例相同的U形管的管束型热交换器。也可是使用具有其它形状的热交换器。

根据每一个实施例，精馏塔1和提馏塔2在垂直方向上彼此连接。然而，本发明不局限于这种布置。换句话说，本发明包括其中精馏塔1和提馏塔2被单独和独立地构造并且提馏塔2被定位成高于精馏塔1的布置。

附图标记说明

1精馏塔

1a塔底部

1b塔盘部分(或填料床部分)

1c塔顶部

2提馏塔

2a塔底部

2b塔盘部分(或填料床部分)

2c塔顶部

2d液体提取单元

2e集液单元

3加热器(再沸器)

4压缩机

5用于贮存的烟囱状塔盘

6泵

7冷凝器

8管束型热交换器

5，15用于贮存的烟囱状塔盘

9用于贮存的烟囱状塔盘

10，12，14液体

11，13，18蒸汽

16分隔板

17控制阀

21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31管道

Claims (5)

1.一种热集成蒸馏设备，包括：

精馏塔，所述精馏塔包括塔盘部分或填料床部分，所述塔盘部分或填料床部分用作精馏部分，和；

提馏塔，所述提馏塔被定位成高于所述精馏塔，并且包括用作提馏部分的塔盘部分或填料床部分；

第一管道，所述第一管道用于连接所述提馏塔的塔顶部和所述精馏塔的塔底部；

压缩机，所述压缩机安装在所述第一管道的中间部分处，并被构造成压缩来自所述提馏塔的塔顶部的蒸汽，然后将压缩后的蒸汽供给到所述精馏塔的塔底部；

热交换器，所述热交换器位于所述精馏塔的预定段处；

液体提取单元，所述液体提取单元位于所述提馏塔的预定段处，并被构造成将来自所述预定段的液体的一部分移除到所述提馏塔外；

第二管道，所述第二管道用于将所述液体从所述液体提取单元引入到所述热交换器；和

第三管道，所述第三管用于将通过所述第二管道引入的流体引入到所述热交换器，然后将所述流体从所述热交换器排出到所述液体提取单元的直接下方的段。

2.一种热集成蒸馏设备，包括：

精馏塔，所述精馏塔包括塔盘部分或填料床部分，所述塔盘部分或填料床部分用作精馏部分；

提馏塔，所述提馏塔被定位成高于所述精馏塔，并且包括用作提馏部分的塔盘部分或填料床部分；

第一管道，所述第一管道用于连接所述提馏塔的塔顶部和所述精馏塔的底部；

压缩机，所述压缩机安装在所述第一管道的中间部分处，并且被构造成压缩来自所述提馏塔的塔顶部的蒸汽，并然后将压缩后的蒸汽供给到所述精馏塔的塔底部；

集液单元，所述集液单元位于所述提馏部分的预定段处，并且被构造成保持已经向下流动的液体；

热交换器，所述热交换器位于所述提馏塔的集液单元中；

分隔板，所述分隔板被设定在所述精馏塔的预定位置，并且构造成用于完全分隔上段和下段；

第二管道，所述第二管道用于将所述分隔板下方的蒸汽引入到所述热交换器；和

第三管道，所述第三管道用于将通过所述第二管道引入的流体引入到所述热交换器，然后将所述流体从所述热交换器排出到所述分隔板的上侧。

3.根据权利要求2所述的热集成蒸馏设备，还包括管道，所述管道包括用于使多个空间相互连接的控制阀，所述空间互相上下定位，并且所述分隔板被夹在所述空间之间。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的热集成蒸馏设备，还包括原料供应管道，所述原料供应管道用于将原料供应到所述塔盘部分和所述填料床部分中的一个的预定段和所述提馏塔的塔顶部中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的热集成蒸馏设备，还包括泵和管道，所述泵和管道用于将存储在所述精馏塔的塔底部中的液体压力供给到所述原料供应管道。

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