CN106237643A - 一种mvr热泵精馏*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热泵精馏技术领域，尤其涉及一种MVR热泵精馏***。该MVR热泵精馏***包括精馏塔、再沸器、蒸汽压缩机、喷射泵、风机、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器换热器以及冷凝器。该MVR热泵精馏***，充分利用了精馏塔塔顶蒸汽和塔釜釜液的潜热，节省了压缩机制造和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及热泵精馏技术领域，尤其涉及一种MVR热泵精馏***。
背景技术
在世界各国的能源消耗中，以热能消耗量为最大。在一次能源变成热能再转换成各种形式能量的过程中，约有58.5％的能量是以排气、蒸汽、热水低温等排热形式而损失的。而这些排热损失中，低于100℃的热能占很大比重。热泵技术的开发为利用低温热能提供了有力的手段，而且满足了节约能源和保护生态环境的要求。它是一种在外界能量的协助下，把热能从低温物体转移到高温物体的设备。在化学工业、石油化工生产中，精馏是一个主要的耗能领域。尽管大多数工业精馏装置的能源利用率不到10％，但由于常规精馏塔设备简单、投资低，因而至今仍为人们广泛采用。随着能源价格逐渐上涨，这种传统的工业装置和设备己受到了来自能源领域的强有力的挑战。在许多情况下，采用以产品物流预热原料、增加塔板数、降低回流量、小温差热交换器、适宜的保温材料和高效填料等方式可以进行节能，但这些简单易行的节能方法在很大程度上受限制。要进一步降低能耗，只有通过回收塔顶的热量来实现。热泵技术是目前最为突出的、行之有效的节能方法。
现有热泵精馏工艺直接压缩精馏塔顶气体，提高塔顶气体的压力和冷凝温度，作为精馏塔塔釜再沸器或中间再沸器的热源，充分利用了塔顶气体的冷凝潜热，同时减小了塔釜热公用工程和塔顶冷公用工程消耗。热泵精馏只需消耗少量最低级别的水蒸汽，同时节省大量更高等级水蒸汽。然而现有的热泵精馏***普遍只压缩精馏塔塔顶蒸汽用于精馏塔的供热，而在实际运行中，精馏塔塔顶蒸汽一般都含高浓度的工质(比如氨和甲醇等)，因此蒸汽压缩机必须考虑密封，腐蚀和防爆等问题，大大增加了压缩机的制造和运行成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种MVR热泵精馏***，解决现有热泵精馏***无法充分利用精馏塔塔顶蒸汽和塔釜釜液的潜热，压缩机制造和运行成本高的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种MVR热泵精馏***，包括精馏塔、再沸器、蒸汽压缩机、喷射泵、风机、第一气液分离器、第二气液分离器和第三气液分离器；
其中所述精馏塔的底部出口与所述第一气液分流器的入口相连，所述第一气液分流器的底部出口与所述再沸器的冷物流入口相连，所述再沸器的冷物流出口、所述第一气液分流器的顶部出口分别与所述第二气液分离器的入口相连，所述第二气液分离器的顶部出口与所述蒸汽压缩机的入口相连，所述蒸汽压缩机的出口与所述精馏塔的底部入口相连；在所述第二气液分离器与所述蒸汽压缩机之间的连接管路上设有第一分支管路，所述第一分支管路上设有所述喷射泵，所述喷射泵的出口与所述精馏塔的底部入口相连；
所述精馏塔的顶部出口通过顶部蒸汽管路与所述再沸器的热物流入口相连，所述再沸器的热物流出口与所述第三气液分离器的入口相连，所述第三气液分离器的顶部出口处连接有第二分支管路和第三分支管路，其中所述第三分支管路上设有所述风机，所述风机的出口与所述再沸器的热物流入口相连；所述第三气液分离器的底部出口通过回流管路与所述精馏塔的回流入口相连。
进一步地，所述第二气液分离器的底部出口与换热器的热物流入口相连，在所述第二气液分离器与所述换热器之间的连接管路上设有釜液泵。
具体地，所述换热器的进料口连接进料管，所述进料管上设有进料泵；所述换热器的出料口与所述精馏塔的进料口相连，在所述换热器与所述精馏塔的连接管路上设有进料阀；所述换热器上还设有釜液排放管。
进一步地，所述第二分支管路与冷凝器的热物流入口相连，所述冷凝器的热物流出口通过产品排放管路与产品储罐相连。
具体地，所述冷凝器的冷物流入口连接冷却管路，所述冷却管路上设有冷却水泵。
具体地，在所述精馏塔的底部出口处设有釜液节流阀。
具体地，在所述第一分支管路上设有设有旁通阀。
具体地，所述喷射泵连接有蒸汽管路，所述蒸汽管路上设有蒸汽节流阀。
具体地，在所述第二分支管路上设有产品节流阀，在第三分支管路上设有循环节流阀。
具体地，在所述回流管路上设有回流泵和回流节流阀。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的MVR热泵精馏***，无需锅炉，无需生蒸汽，充分利用了精馏塔塔顶蒸汽和塔釜釜液的潜热，同时节省了压缩机制造和运行成本。
附图说明
图1是本发明实施例MVR热泵精馏***的结构示意图。
图中：1：精馏塔；2：再沸器；3：蒸汽压缩机；4：第二气液分离器；5：第三气液分离器；6：换热器；7：冷凝器；8：第一气液分离器；9：进料管；10：进料泵；11：釜液排放管；12：进料阀；13：釜液节流阀；14：产品储罐；15：回流节流阀；16：产品节流阀；17：循环节流阀；18：蒸汽节流阀；19：喷射泵；20：旁通阀；21：风机；22：冷却水泵；23：回流泵；24：釜液泵；25：产品排放管路；26：第二分支管路；27：第三分支管路；28：顶部蒸汽管路；29：第一分支管路；30：回流管路；31：冷却管路；32：蒸汽管路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的MVR热泵精馏***，包括精馏塔1、再沸器2、蒸汽压缩机3、喷射泵19、风机21、第一气液分离器8、第二气液分离器4和第三气液分离器5。
其中所述精馏塔1的底部出口与所述第一气液分流器8的入口相连，所述第一气液分流器8的底部出口与所述再沸器2的冷物流入口相连，所述再沸器2的冷物流出口、所述第一气液分流器8的顶部出口分别与所述第二气液分离器4的入口相连，所述第二气液分离器4的顶部出口与所述蒸汽压缩机3的入口相连，所述蒸汽压缩机3的出口与所述精馏塔1的底部入口相连。在所述第二气液分离器4与所述蒸汽压缩机3之间的连接管路上设有第一分支管路29，所述第一分支管路29上设有所述喷射泵19，所述喷射泵19的出口与所述精馏塔1的底部入口相连。
所述精馏塔1的顶部出口通过顶部蒸汽管路28与所述再沸器2的热物流入口相连，所述再沸器2的热物流出口与所述第三气液分离器5的入口相连，所述第三气液分离器5的顶部出口处连接有第二分支管路26和第三分支管路27，其中所述第三分支管路27上设有所述风机21，所述风机21的出口与所述再沸器2的热物流入口相连。所述第三气液分离器5的底部出口通过回流管路30与所述精馏塔1的回流入口相连。
进一步来说，所述第二气液分离器4的底部出口与换热器6的热物流入口相连，在所述第二气液分离器4与所述换热器6之间的连接管路上设有釜液泵24。
具体来说，所述换热器6的进料口连接进料管9，所述进料管9上设有进料泵10，所述换热器6的出料口与所述精馏塔1的进料口相连，在所述换热器6与所述精馏塔1的连接管路上设有进料阀12，在所述换热器6上还设有釜液排放管11。其中进料阀12主要用于控制进料管9的进料，以补充***内的循环料液量。
进一步来说，所述第二分支管路26与冷凝器7的热物流入口相连，所述冷凝器7的热物流出口通过产品排放管路25与产品储罐14相连。
具体来说，所述冷凝器7的冷物流入口连接冷却管路31，所述冷却管路31上设有冷却水泵22。
更具体来说，在所述第一分支管路29上设有旁通阀20，所述旁通阀20用于控制经第二气液分离器4分离的蒸汽进入蒸汽压缩机3和喷射泵19的分流比例。可根据不同物料的精馏要求以及精馏状况需求变化旁通阀20的阀门开度，灵活调节分流的比例。当所需热源蒸汽参数较低时可关闭旁通阀20，而当所需热源蒸汽参数较高时则打开旁通阀20。
此外，在所述精馏塔1的底部出口处设有釜液节流阀13。所述喷射泵19连接有蒸汽管路32，所述蒸汽管路32上设有蒸汽节流阀18。在所述第二分支管路26上设有产品节流阀16，在第三分支管路27上设有循环节流阀17。在所述回流管路30上设有回流泵23和回流节流阀15。
为了提高本发明MVR热泵精馏***的使用性能，所述风机21优选轴流式风机，所述冷凝器7优选板式换热器，所述换热器6优选板式换热器。
所述精馏塔1在塔内侧设置有电加热装置，以对***进行补热，也可通过直接加补充蒸汽来补热。所述精馏塔1可采用填料塔、板式塔或者填料与板式的混合塔。
本发明MVR热泵精馏***的工作原理是：
原料液通过所述换热器6加热后进入精馏塔1中，精馏塔1塔顶蒸汽进入再沸器2作为热源加热塔釜液，经再沸器2冷凝后的塔顶蒸汽进入第三气液分离器5进行气液分离，分离出来的二次蒸汽一部分通过风机21循环打入再沸器2，另一部分则通过冷凝器7冷凝后作为产品采出。
精馏塔1的塔底釜液通过釜液节流阀13后进入第一气液分离器8进行气液分离，经过第一气液分离器8分离出的液体进入再沸器2加热后进入第二气液分离器4，同时经过第一气液分离器8分离出的蒸汽也进入第二气液分离器4，经过第二气液分离器4分离出的顶部蒸汽经蒸汽压缩机3的升温加压后，提高了从第二气液分离器4输出的顶部蒸汽的热焓，被提高热焓的蒸汽返回到精馏塔1中再对料液进行加热，以循环利用第二气液分离器4的顶部蒸汽的潜能，从而不需要外部生蒸汽，依靠***自循环来实现精馏的目的。而经过第二气液分离器4分离出来的液体则进入到换热器6，对原料液进行预热。
在本发明中，所述蒸汽压缩机3为***的主要动力来源，为***实现精馏提供热源蒸汽，可采用单螺杆压缩机或离心压缩机，其中小流量时选用单螺杆压缩机，大流量时选用离心压缩机。
本发明可采用工控机和PLC构成本发明MVR热泵精馏***的实时监控中心。通过软件编程，实时采集各种传感器的状态信号，从而自动控制马达的转速、各阀门关闭和调节、液体的流速和流量、温度和压力的控制和调节，使***工作达到动态平衡的状态，同时还具有自动报警、自动记录参数和提供报表的各种功能。
综上所述，本发明提供的MVR热泵精馏***，无需锅炉，无需生蒸汽，充分利用了精馏塔塔顶蒸汽和塔釜釜液的潜热，同时节省了压缩机制造和运行成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种MVR热泵精馏***，其特征在于：包括精馏塔(1)、再沸器(2)、蒸汽压缩机(3)、喷射泵(19)、风机(21)、第一气液分离器(8)、第二气液分离器(4)和第三气液分离器(5)；
其中所述精馏塔(1)的底部出口与所述第一气液分流器(8)的入口相连，所述第一气液分流器(8)的底部出口与所述再沸器(2)的冷物流入口相连，所述再沸器(2)的冷物流出口、所述第一气液分流器(8)的顶部出口分别与所述第二气液分离器(4)的入口相连，所述第二气液分离器(4)的顶部出口与所述蒸汽压缩机(3)的入口相连，所述蒸汽压缩机(3)的出口与所述精馏塔(1)的底部入口相连；在所述第二气液分离器(4)与所述蒸汽压缩机(3)之间的连接管路上设有第一分支管路(29)，所述第一分支管路(29)上设有所述喷射泵(19)，所述喷射泵(19)的出口与所述精馏塔(1)的底部入口相连；
所述精馏塔(1)的顶部出口通过顶部蒸汽管路(28)与所述再沸器(2)的热物流入口相连，所述再沸器(2)的热物流出口与所述第三气液分离器(5)的入口相连，所述第三气液分离器(5)的顶部出口处连接有第二分支管路(26)和第三分支管路(27)，其中所述第三分支管路(27)上设有所述风机(21)，所述风机(21)的出口与所述再沸器(2)的热物流入口相连；所述第三气液分离器(5)的底部出口通过回流管路(30)与所述精馏塔(1)的回流入口相连。
2.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：所述第二气液分离器(4)的底部出口与换热器(6)的热物流入口相连，在所述第二气液分离器(4)与所述换热器(6)之间的连接管路上设有釜液泵(24)。
3.根据权利要求2所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：所述换热器(6)的进料口连接进料管(9)，所述进料管(9)上设有进料泵(10)；所述换热器(6)的出料口与所述精馏塔(1)的进料口相连，在所述换热器(6)与所述精馏塔(1)的连接管路上设有进料阀(12)；所述换热器(6)上还设有釜液排放管(11)。
4.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：所述第二分支管路(26)与冷凝器(7)的热物流入口相连，所述冷凝器(7)的热物流出口通过产品排放管路(25)与产品储罐(14)相连。
5.根据权利要求4所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：所述冷凝器(7)的冷物流入口连接冷却管路(31)，所述冷却管路(31)上设有冷却水泵(22)。
6.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：在所述精馏塔(1)的底部出口处设有釜液节流阀(13)。
7.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：在所述第一分支管路(29)上设有设有旁通阀(20)。
8.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：所述喷射泵(19)连接有蒸汽管路(32)，所述蒸汽管路(32)上设有蒸汽节流阀(18)。
9.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：在所述第二分支管路(26)上设有产品节流阀(16)，在第三分支管路(27)上设有循环节流阀(17)。
10.根据权利要求1所述的MVR热泵精馏***，其特征在于：在所述回流管路(30)上设有回流泵(23)和回流节流阀(15)。
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