CN109134405B - 一种利用mvr技术的余热回收设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用MVR技术回收余热的设备，其包括顺次连接的降膜换热器、降膜分离器、二次分离器，降膜换热器连接有分相装置，二次分离器连接有压缩机和积液装置。该设备利用机械蒸汽再压缩技术来进行余热回收，能耗得到了大幅降低，仅为传统精馏工艺能耗的1/6‑1/5，热效率高，并减少了对传统锅炉设备的依赖，还减少了污染物，对环境无污染，节能环保。还公开了采用该设备回收余热的工艺，本工艺通过回收塔顶废热蒸汽余热，大大降低传统精馏***的能耗，作简单，流程可控，产品质量稳定且优异，具有良好的经济效益，且该工艺自动化程度高，可连续操作，生产效率高，符合可持续发展要求，可广泛应用于实际工业生产过程中。

Description

一种利用MVR技术的余热回收设备及工艺
技术领域
本发明属于余热回收利用技术领域，涉及一种利用MVR技术回收余热的设备及工艺，具体地说涉及一种利用MVR***回收环氧氯丙烷和水混合蒸汽余热的设备及工艺。
背景技术
环氧氯丙烷是一种重要化工原料，可用于生产环氧树脂，也可用于生产合成甘油、氯醇橡胶和阻燃剂等。环氧氯丙烷可通过环氧丙烷氧化法制得，采用环氧丙烷作为原料，在正磷酸三锂催化下，有选择地异构化成丙烯醇，丙烯醇与氯气合成二氯丙醇，二氯丙醇又被氢氧化钙皂化成环氧氯丙烷，精馏得到成品。
精馏是一种利用两种物质的沸点不同，以能量为过程推动力，多次地进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发，从而使两种物质分离的方法，它只需要提供能量和冷却剂就能得到高纯度的产品，操作简单成熟，是分离多种有机混合物的有效手段。一般精馏操作，塔顶设计冷凝器将塔顶蒸汽进行冷凝后部分回流部分排出***，这样不仅需要冷却水作为冷源，塔顶蒸汽的热量也被浪费了。由于塔顶蒸汽温度和压力较低，一般不能再作为热源继续使用。这使得整个精馏***的能耗巨大。因此，如何在制备环氧氯丙烷过程中降低精馏***的能耗，是一件亟待解决的问题。
MVR(Mechanical Vapor Recompression，机械式蒸汽再压缩)蒸发***采用低温和低压汽蒸技术及清洁能源(即电能)产生蒸汽，将媒介中的水分分离出来，以其突出的节能特性，被广泛用于化工、制药、食品、饮料、环保等行业，但是目前尚无将MVR蒸发***用于回收余热、降低能耗的应用。
发明内容
为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种利用MVR技术回收余热的设备及工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种利用MVR技术回收余热的设备，其包括顺次连接的降膜换热器、降膜分离器、二次分离器，所述降膜换热器连接有分相装置，所述二次分离器连接有压缩机和积液装置。
作为优选，所述降膜换热器还连接有一真空泵，所述降膜换热器连接有降膜循环泵，所述分相装置连接有回收水泵和出料泵。
作为优选，所述积液装置连接有积液泵。
本发明还提供一种采用所述的设备进行余热回收的工艺，其包括如下步骤：
S1、将精馏后的环氧氯丙烷和水的混合蒸汽作为热源进入降膜换热器中换热，所述混合蒸汽冷凝为环氧氯丙烷和水的混合液体；
S2、分离环氧氯丙烷和水，将步骤S1得到的混合液体通过分相装置分离，分别得到环氧氯丙烷产品和水；
S3、将步骤S2得到的水回送至所述降膜换热器，与环氧氯丙烷和水的混合蒸汽换热，转变为水蒸汽；
S4、将步骤S3得到的水蒸汽送入压缩机，提高水蒸汽的温度和压力。
作为优选，所述步骤S4具体为：将步骤S3得到的水蒸汽通过二次分离器进一步分离气相和液相后，水蒸汽送入压缩机中，通过压缩机做功提高水蒸汽的温度和压力，经步骤S4处理后，蒸汽的温度90℃、压力70KPa。
作为优选，所述步骤S1中所述的环氧氯丙烷和水的混合蒸汽温度为75℃、压力为46KPa。
作为优选，所述降膜换热器为管壳式换热器，所述环氧氯丙烷和水的混合蒸汽在壳程中作为热源，水在管程中流动作为换热介质，水的温度为70℃、压力为31KPa。
作为优选，所述步骤S4得到的温度和压力提高的水蒸汽作为用于蒸馏制取环氧氯丙烷的加热蒸汽。
作为优选，所述步骤S2具体为：将液相环氧氯丙烷和水的混合物通入分相装置，液相环氧氯丙烷不溶于水且密度大于水，环氧氯丙烷沉于分相装置底部，水漂浮在环氧氯丙烷顶部，通过隔板将水溢流至分相装置另一侧，即将环氧氯丙烷和水分离。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的利用MVR技术回收余热的设备，其包括顺次连接的降膜换热器、降膜分离器、二次分离器，所述降膜换热器连接有分相装置，所述二次分离器连接有压缩机和积液装置。该设备利用机械蒸汽再压缩技术来进行余热回收，能耗得到了大幅降低，仅为传统精馏工艺能耗的1/6-1/5，热效率高，并减少了对传统锅炉设备的依赖，还减少了污染物，对环境无污染，节能环保。
(2)本发明所述的采用所述设备回收余热的工艺，包括回收塔顶环氧氯丙烷和水混合蒸汽的废热、环氧氯丙烷和水分离、水回收利用、MVR技术提高水蒸汽热焓做为新热源的步骤，将原本的废热进行回收利用。本工艺通过回收塔顶废热蒸汽余热，大大降低传统精馏***的能耗，获得更具市场价值的精馏操作***，工艺操作简单，流程可控，产品质量稳定且优异，具有良好的经济效益，且该工艺自动化程度高，可连续操作，生产效率高。本发明所述的工艺流程简单，易于实现，运行成本低，符合可持续发展要求，可广泛应用于实际工业生产过程中。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1所述的利用MVR技术回收余热的设备结构示意图。
图中附图标记表示为：1-降膜换热器；2-降膜分离器；3-二次分离器；4-分相装置；5-压缩机；6-积液装置；7-真空泵；8-降膜循环泵；9-回收水泵；10-出料泵；11-积液泵；12-真空泵板式换热器。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种利用MVR技术回收余热的设备，其用于回收环氧氯丙烷精馏过程中的余热，将精馏塔顶废热蒸汽回收处理，作为新的热源重新用于精馏***提纯的加热蒸汽。
请参照图1，所述利用MVR技术回收余热的设备包括通过管路顺次连接的降膜换热器1、降膜分离器2、二次分离器3，所述降膜换热器1还连接有一分相装置4，所述分相装置4为分相罐，所述二次分离器3通过管路连接有一压缩机5和一积液装置6，所述积液装置6为积液储存罐。
进一步地，所述降膜换热器1连接有一真空泵7，所述真空泵7用于控制降膜换热器1壳程的压力，所述降膜换热器1还连接有一降膜循环泵8，所述分相装置4连接有回收水泵9和环氧氯丙烷出料泵10，所述积液装置6连接有一积液泵11，所述真空泵7与所述降膜换热器1之间还设置有真空泵板式换热器12。
所述降膜换热器1为管壳式换热器，由精馏塔顶回收的环氧氯丙烷和水的混合蒸汽通过管道进入降膜换热器1的壳程，与降膜换热器1管程内的水进行换热，换热后，环氧氯丙烷和水的混合蒸汽冷凝为液相，水汽化为水蒸汽后在降膜分离器2内进行第一次气液分离，分离后的水蒸汽进入所述二次分离器3二次分离，分离后的水通过降膜循环泵8继续打回降膜换热器1内与环氧氯丙烷和水混合蒸汽换热，如此循环。
冷凝得到的液相环氧氯丙烷和水的混合物通过管道流至分相装置4中，进行分离，分离出的环氧氯丙烷作为产品，通过环氧氯丙烷出料泵11送出***，剩余的水被水回收***回收利用。所述分相装置4通过回收水泵9连接于所述降膜换热器1，所述分相装置4经过重力分离得到水，通过回收水泵9送回降膜换热器1中，作为降膜换热器1管程的水源，与环氧氯丙烷和水混合蒸汽进行热交换后变成水蒸汽。水蒸汽进入压缩机5，通过压缩机5做功提高水蒸汽的温度和压力，作为新的热源排出***，其可用于作为精馏塔的加热蒸汽。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述的设备回收余热的工艺，所述工艺用于处理流量为15.25t/h的环氧氯丙烷和水混合蒸汽，其中环氧氯丙烷的流量为6.25t/h、水的流量为9t/h，所述工艺包括如下步骤：
S1、回收精馏塔顶环氧氯丙烷和水混合蒸汽的废热，将精馏后的环氧氯丙烷和水的混合蒸汽作为热源通过管道使其进入降膜换热器1中换热，具体地，混合蒸汽进入降膜换热器1的壳程，与降膜换热器1管程内的水进行换热，环氧氯丙烷和水混合蒸汽换热后冷凝为环氧氯丙烷和水的混合液体，混合液体通过管道流至与所述降膜换热器1壳程连接的分相装置4；管程内的水换热后气化为水蒸汽并在降膜分离器2内进行第一次气液分离，气液分离后，水蒸汽进入与所述降膜分离器2连接的二次分离器3中，分离出的水通过降膜循环泵8打回降膜换热器1内与环氧氯丙烷和水的混合蒸汽换热，如此循环。其中，环氧氯丙烷和水混合蒸汽温度为75℃，压力为46KPa，管程内水的温度为70℃，压力为31KPa。
S2、分离环氧氯丙烷和水，将步骤S1得到的混合液体通过分相装置4分离，分别得到环氧氯丙烷产品和水，由于液相的环氧氯丙烷不溶于水，且环氧氯丙烷的密度为1.18g/cm3，比水重，通过重力沉降作用，环氧氯丙烷沉于底部，水漂浮在上部，通过隔板将水溢流至分相罐的另一侧，从而将两者分开，分离出的环氧氯丙烷作为产品，产量为6.25t/h，温度为75℃，通过环氧氯丙烷出料泵10送出***。
S3、步骤S2分离得到的水的水量为9t/h，温度为75℃，将水通过回收水泵9回送至所述降膜换热器1，作为管程的水源，与环氧氯丙烷和水的混合蒸汽换热，转变为水蒸汽。
S4、利用MVR技术提高水蒸汽热焓做为新热源，降膜分离器2分离的水蒸汽进入二次分离器3，进行第二次气液分离，得到更洁净的水蒸汽，然后进入压缩机5。其中进入压缩机5前水蒸汽的温度为70℃，压力压力为31KPa，经压缩机5压缩后，温度升至90℃，压力提高至70KPa，作为新的热源排出***，其可用于作为精馏塔的加热蒸汽。压缩机5连接有二次蒸汽大管道，开机过程中大管道中残留的冷凝积液流至积液罐，并由积液泵11送入降膜分离器2中，作为水源回用。
实验例
测试实施例2所述的余热回收工艺处理精馏环氧氯丙烷过程中处理量级运行能耗情况，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0001745663080000061
上述结果表明，实施例2所述的一种利用MVR技术的余热回收设备及工艺具有能耗和成本低、产量高、工艺简单、设备数量少、建设投资少等优点，可将年成本降低10,437,084元。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种利用MVR技术回收余热的设备，其特征在于，包括顺次连接的降膜换热器、降膜分离器、二次分离器，所述降膜换热器连接有分相装置，所述二次分离器连接有压缩机和积液装置；
所诉降膜换热器还连接有一真空泵，所述降膜分离器连接有降膜循环泵，所述分相装置连接有回收水泵和出料泵；
所述积液装置连接有积液泵；
所述的设备进行余热回收的工艺，包括如下步骤：
S1、将精馏后的环氧氯丙烷和水的混合蒸汽作为热源进入降膜换热器中换热，所述混合蒸汽冷凝为环氧氯丙烷和水的混合液体；
S2、分离环氧氯丙烷和水，将步骤S1得到的混合液体通过分相装置分离，分别得到环氧氯丙烷产品和水；
S3、将步骤S2得到的水回送至所述降膜换热器，与环氧氯丙烷和水的混合蒸汽换热，转变为水蒸汽；
S4、将步骤S3得到的水蒸汽送入压缩机，提高水蒸汽的温度和压力；
所述步骤S4具体为：将步骤S3得到的水蒸汽通过二次分离器进一步分离气相和液相后，水蒸汽送入压缩机中，通过压缩机做功提高水蒸汽的温度和压力，经步骤S4处理后，蒸汽的温度90℃、压力70Kpa；
所述步骤S1中所述的环氧氯丙烷和水的混合蒸汽温度为75℃、压力为46KPa；
所述降膜换热器为管壳式换热器，所述环氧氯丙烷和水的混合蒸汽在壳程中作为热源，水在管程中流动作为换热介质，水的温度为70℃、压力为31KPa。
2.根据权利要求1所述的利用MVR技术回收余热的设备，其特征在于，所述步骤S4得到的温度和压力提高的水蒸汽作为用于蒸馏制取环氧氯丙烷的加热蒸汽。
3.根据权利要求2所述的利用MVR技术回收余热的设备，其特征在于，所述步骤S2具体为：将液相环氧氯丙烷和水的混合物通入分相装置，液相环氧氯丙烷不溶于水且密度大于水，环氧氯丙烷沉于分相装置底部，水漂浮在环氧氯丙烷顶部，通过隔板将水溢流至分相装置另一侧，即将环氧氯丙烷和水分离。
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