汽輪機壓縮機聯合熱泵精餾系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精餾領域，涉及一種汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾系統及方法。
【背景技術】
[0002]精餾是是利用液體混合物在一定壓力下各組分揮發度不同的性質，在塔內經過多次部分汽化與多次部分冷凝，使各組分得以完全分離的過程，是工業上應用最廣的液體混合物分離操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。
[0003]由于精餾過程需要將液相汽化，故精餾過程是化學工業中耗能最大的單元過程。有人估計分離過程的能耗大約占整個化學工業用能的40%，而其中95%是蒸餾過程消耗的。因此對于如何降低精餾操作的能耗，成為一個切實而又重要的問題。
[0004]熱栗實質上是一種把冷凝器物料熱栗送到再沸器里去的制冷系統。熱栗精餾是依據熱力學第二定律，給系統加入一定的機械功，將溫度較低的塔頂蒸汽加壓升溫，作為高溫塔釜的熱源。因為回收的潛熱用于過程本身，又省去了塔頂冷凝器、冷卻水和塔釜加熱蒸汽，可使精餾的能耗明顯降低。現有相關熱栗精餾系統往往采用電機拖動壓縮機來實現蒸汽加壓升溫。
[0005]汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械，主要用作發電用的原動機，也可直接驅動各種栗、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等。在實際生產過程中，企業往往有高壓蒸汽鍋爐，高壓蒸汽經管道輸送減壓后進入相關換熱器進行換熱。從高壓至低壓的壓力能往往沒有得到很好的利用。
[0006]若將汽輪機與蒸汽壓縮機聯合使用組成熱栗系統用在精餾上，可大大降低精餾單元的能耗，同時高效的利用高壓蒸汽壓力能。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種利用汽輪機拖動壓縮機的熱栗精餾系統及方法，降低傳統生產過程中的能耗。
[0008]—種汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾方法，其特征在于:由精餾塔、蒸汽壓縮機、汽輪機、再沸器、預熱器組成;所述精餾塔具有進料口、塔頂回流口、塔頂蒸汽出口、塔釜出口、塔底蒸汽進口 ；所述蒸汽壓縮機由汽輪機拖動，汽輪機由高壓蒸汽驅動;進料經過預熱器的冷側后與精餾塔的進料口相連，精餾塔的塔頂蒸汽出口依次經過蒸汽壓縮機、再沸器的熱側、預熱器的熱側后分成兩路，一路作為塔頂出料，一路與精餾塔的塔頂回流口相連;塔釜出口分成兩路，一路經過再沸器的冷側后與精餾塔的塔底蒸汽進口相連，一路排出塔底重組分。
[0009]汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾系統的精餾方法，其特征在于包括以下過程:壓縮機由汽輪機拖動，汽輪機由高壓蒸汽驅動;進料的主要分離任務在精餾塔的塔內完成，塔頂蒸汽經過蒸汽壓縮機升壓升溫，壓縮后的后壓蒸汽進入再沸器熱側與塔釜液相換熱后，冷凝為液相，該液相經預熱器熱側，預熱冷側的原料后，一部分作為塔頂出料，一部分作為精餾塔的回流液;塔釜出口分成兩路，一路經過再沸器的冷側后與精餾塔的塔底回流口相連，一路作為塔底重組分出料。
[0010]所述精餾塔為板式塔結構，或填料塔結構。
[0011]所述蒸汽壓縮機為羅茨式，或離心式，或雙螺桿式。
[0012]所述再沸器為板式換熱結構，或強制循環換熱結構。
[0013]本發明的優點在于:利用熱栗精餾的方式，與傳統精餾方式相比，可以節約大量冷凝水和蒸汽的消耗，利用汽輪機拖動壓縮機可充分利用高壓蒸汽的壓力能，可大大降低操作費用，能耗約為傳統精餾的30%，符合企業節能降耗的要求。
【附圖說明】
[0014]圖1-汽輪機壓縮機聯合熱栗工藝流程圖；
圖2-原有精餾流程圖；
圖中標號名稱:1-精餾塔塔體;2-壓縮機;3-汽輪機;4-再沸器;5-預熱器;6-進料;7-塔頂蒸汽;8-壓后蒸汽;9-塔頂出料；10-塔頂回流;11-塔釜出料；12-高壓蒸汽；13-低壓蒸汽；14-冷凝水。
[0015]具體實施實例
下面結合附圖對進行說明:
現某單位有碳4分離精餾塔一座，分離任務為異丁烷與正丁烷，其中異丁烷含量為45%，處理量為40t/h，現有高壓蒸汽壓力為3.1MPa。
[0016]—種利用汽輪機拖動壓縮機的熱栗精餾的裝置主要由精餾塔I，蒸汽壓縮機2，汽輪機3，再沸器4，預熱器5組成。
[0017]所述的精餾塔I采用填料塔，異丁烷與正丁烷的分離在塔內完成，塔頂蒸汽7經過蒸汽壓縮機2升壓升溫，壓縮后的蒸汽8作為再沸器4的熱源，經再沸器4換熱后，蒸汽冷凝為液相，該液相經預熱器5預熱原料6后，一部分作為塔頂出料9，一部分作為精餾塔的回流液1，塔釜采出重組分11，壓縮機2由汽輪機3拖動，汽輪機3由高壓蒸汽12驅動。
[0018]所述的精餾塔操作壓力為890kPa，回流比為12。
[0019]所述的蒸汽壓縮機可以為羅茨式、離心式、雙螺桿等形式，壓縮比為2，壓縮機排氣壓力為1.8MPa，溫度為83°C。
[0020]所述的汽輪機進氣壓力為3.1MPa，排氣壓力為0.7MPa，功率為1500kW，轉速為5000r/mino
[0021 ]所述的預熱器為原料預熱器，熱源為蒸汽冷凝液。
[0022]所述的再沸器為塔頂壓縮蒸汽與塔釜液相換熱場所，其形式可以為板式換熱器，強制循環換熱等方式。
[0023]與傳統精餾系統(附圖2)相比較，采用熱栗精餾系統可節約蒸汽13.5t/h。以現行價格計算，蒸汽160元/t，采用汽輪機拖動壓縮機的熱栗系統，可節約操作費用1296萬/年。(每年運行時間按8000h計算)
從上述案例可以看出，在有高壓蒸汽的工廠中，采用汽輪機拖動壓縮機的熱栗精餾系統可節省大量的操作費用，起到了節能降耗的作用。
【主權項】
1.一種汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾方法，其特征在于: 由精餾塔(I)、蒸汽壓縮機(2)、汽輪機(3)、再沸器(4)、預熱器(5)組成； 所述精餾塔(I)具有進料口、塔頂回流口、塔頂蒸汽出口、塔釜出口、塔底蒸汽進口 ； 所述蒸汽壓縮機(2 )由汽輪機(3 )拖動，汽輪機(3 )由高壓蒸汽(12 )驅動； 進料(6)經過預熱器(5)的冷側后與精餾塔(I)的進料口相連，精餾塔(I)的塔頂蒸汽出口依次經過蒸汽壓縮機(2)、再沸器(4)的熱側、預熱器(5)的熱側后分成兩路，一路作為塔頂出料，一路與精餾塔(I)的塔頂回流口相連； 塔釜出口分成兩路，一路經過再沸器(4)的冷側后與精餾塔(I)的塔底蒸汽進口相連，一路排出塔底重組分。2.根據權利要求1所述的汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾系統，其特征在于:所述精餾塔為板式塔結構，或填料塔結構。3.根據權利要求1所述的汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾系統，其特征在于:所述蒸汽壓縮機(2)為羅茨式，或尚心式，或雙螺桿式。4.根據權利要求1所述的汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾系統，其特征在于:所述再沸器(4)為板式換熱結構，或強制循環換熱結構。5.根據權利要求1所述的汽輪機壓縮機聯合熱栗精餾系統的精餾方法，其特征在于包括以下過程: 壓縮機由汽輪機拖動，汽輪機由高壓蒸汽驅動； 進料(6)的主要分離任務在精餾塔(I)的塔內完成，塔頂蒸汽經過蒸汽壓縮機(2)升壓升溫，壓縮后的后壓蒸汽(8)進入再沸器(4)熱側與塔釜液相換熱后，冷凝為液相，該液相經預熱器(5)熱側，預熱冷側的原料后，一部分作為塔頂出料，一部分作為精餾塔(I)的回流液； 塔釜出口分成兩路，一路經過再沸器(4)的冷側后與精餾塔(I)的塔底回流口相連，一路作為塔底重組分出料。
【專利摘要】一種汽輪機壓縮機聯合熱泵精餾系統及方法<b>，</b>屬于精餾領域。該系統的蒸汽壓縮機（2）由汽輪機（3）拖動，汽輪機（3）由高壓蒸汽（12）驅動；進料（6）經過預熱器（5）的冷側后與精餾塔（1）的進料口相連，精餾塔（1）的塔頂蒸汽出口依次經過蒸汽壓縮機（2）、再沸器（4）的熱側、預熱器（5）的熱側后分成兩路，一路作為塔頂出料，一路與精餾塔（1）的塔頂回流口相連；塔釜出口分成兩路，一路經過再沸器（4）的冷側后與精餾塔（1）的塔底蒸汽進口相連，一路排出塔底重組分。本發明降低傳統生產過程中的能耗。
【IPC分類】B01D3/14, C07C9/12, B01D3/42, C07C7/04, C07C9/10
【公開號】CN105664517
【申請號】CN201610139756
【發明人】夏君君
【申請人】江蘇樂科節能科技股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月14日