甲醇四塔雙效熱泵節能設備及方法
【專利摘要】本發明是涉及甲醇四塔雙效熱泵精餾節能設備及方法。本發明的甲醇四塔雙效熱泵精餾節能設備包括：預精餾塔、加壓塔、常壓塔、甲醇回收塔、再沸器、換熱器、冷凝器、壓縮機和節流閥；其中壓縮機、換熱器、冷凝器和節流閥構成一個VC型熱泵循環；壓縮機、再沸器和節流閥構成一個MVR型熱泵循環；在常壓塔進料板以下設置一個中間再沸器；常壓塔塔頂蒸汽或循環工質經壓縮機壓縮后，給常壓塔中間再沸器供熱。常壓塔塔頂部分蒸汽進入熱泵循環。加壓塔塔頂甲醇采出量降低，常壓塔塔頂甲醇采出量相應增加，使得兩塔能量得以匹配，從而整個裝置的能耗較現有四塔流程可降低20～40％。
【專利說明】
甲醇四塔雙效熱泵節能設備及方法
技術領域
[0001]本發明涉及精餾技術領域，特別涉及的是甲醇四塔雙效熱栗節能設備及方法。
【背景技術】
[0002]甲醇既是一種非常重要的化工原料，也是一種很有發展前途的清潔能源。由于甲醇技術的發展和世界能源結構的變化，世界對甲醇的產量和需求逐年增加。
[0003]精餾是一種在現代工業中重要而廣泛使用的分離方法，其直接關系到產品的質量、環境保護、能耗和生產成本等問題，并且精餾工序的能耗站到總能耗的50?60%，所以精餾過程中的節能降耗越來越受到人們的重視。
[0004]我國現有甲醇裝置大體分為二塔、三塔和四塔精餾流程。三塔雙效精餾利用加壓塔塔頂甲醇蒸汽作為常壓塔再沸器的熱源構成雙效精餾，既節約蒸汽，又節約冷卻水，而且產品質量提高，逐漸取代了二塔精餾流程。在三塔雙效精餾流程后面加上一個甲醇回收塔來回收更多的甲醇產品就構成了四塔雙效精餾流程。在中國，四塔雙效精餾流程已經被廣泛應用。盡管，甲醇四塔雙效精餾流程節約了大量的能量，但是，其流程中高壓塔的再沸器和常壓塔的冷凝器仍然能耗巨大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于彌補上述現有技術中的不足，回收廢熱，降低能耗，提供一種設計合理、生產過程和產品質量維持不變的甲醇四塔雙效熱栗精餾節能新工藝。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]—種甲醇四塔雙效熱栗精餾節能設備，其特征是常壓塔塔底再沸器與加壓塔塔頂甲醇蒸汽構成雙效精餾，在常壓塔進料板以下設置中間再沸器，并與塔頂經壓縮后的蒸汽換熱構成熱栗循環系統。
[0008]熱栗循環系統為VC型熱栗循環系統或MVR型熱栗循環系統。
[0009]所述VC型熱栗循環是常壓塔塔頂一部分蒸汽經過換熱再沸器與循環工質換熱，經過換熱后的循環工質進入壓縮機壓縮，然后在常壓塔中間再沸器中進行換熱，換熱后的循環工質經節流閥降壓后，進入換熱再沸器與常壓塔塔頂蒸汽換熱構成一個熱栗循環。
[0010]所述MVR型熱栗循環是常壓塔塔頂一部分蒸汽直接經過壓縮機壓縮后，在常壓塔中間再沸器中進行換熱，換熱后的蒸汽經過節流閥降壓后，一部分作為產品采出，一部分作為回流液回流到常壓塔塔頂，從而完成一個熱栗循環。
[0011]常壓塔塔頂30?70%的蒸汽進入循環熱栗；加壓塔塔頂甲醇采出量降低30?60%，常壓塔塔頂甲醇采出量增加20?50%。
[0012]VC型熱栗中的循環工質為甲基二氯硅烷。
[0013]具體說明如下:
[0014]本發明的甲醇四塔雙效熱栗精餾節能設備，其主要包括:預精餾塔、加壓塔、常壓塔、甲醇回收塔、再沸器、換熱器、冷凝器、壓縮機和節流閥。由壓縮機、換熱器、冷凝器和節流閥構成一個VC型熱栗循環，該熱栗的循環工質與塔頂甲醇蒸汽換熱，循環工質經壓縮后給常壓塔中間再沸器供熱；由壓縮機、再沸器和節流閥構成一個MVR型熱栗循環，常壓塔塔頂蒸汽經壓縮機壓縮后，給常壓塔中間再沸器供熱。
[0015]本發明的甲醇四塔雙效熱栗精餾節能的方法，常壓塔塔頂蒸汽分為兩部分，一部分蒸汽經冷凝器直接冷凝，對于VC型熱栗精餾，另一部分蒸汽經過換熱再沸器與循環工質換熱，經過換熱后的循環工質進入壓縮機壓縮，然后在常壓塔中間再沸器中進行換熱，換熱后的循環工質經節流閥降壓后，進入換熱再沸器與常壓塔塔頂蒸汽換熱構成一個熱栗循環;對于MVR型熱栗精餾，另一部分蒸汽直接經過壓縮機壓縮后，在常壓塔中間再沸器中進行換熱，換熱后的蒸汽經過節流閥降壓后，一部分作為產品采出，一部分作為回流液回流到常壓塔塔頂，從而完成一個熱栗循環。加壓塔塔頂甲醇采出量與普通甲醇四塔雙效精餾中相應塔的采出量降低，常壓塔塔頂甲醇采出量相應增加。
[0016]常壓塔塔頂30?70%的蒸汽進入循環熱栗，加壓塔塔頂甲醇采出量降低30?60%，常壓塔塔頂甲醇采出量增加20?50%。
[0017]VC型熱栗中的循環工質為甲基二氯硅烷。
[0018]加壓塔塔頂蒸汽給常壓塔塔底供熱，構成一個雙效精餾過程;常壓塔塔頂蒸汽部分進入熱栗循環，構成一個熱栗精餾過程。
[0019]常壓塔進料板以下設置一個中間再沸器，由經過壓縮后的蒸汽供熱，實現廢熱回收，降低塔底再沸器的熱負荷。
[0020]調節蒸汽進入熱栗循環的量，以及加壓塔和常壓塔的塔頂甲醇采出量，可以使經壓縮機壓縮后的蒸汽同時給預精餾塔底再沸器、常壓塔中間再沸器和甲醇回收塔塔頂再沸器供熱，從而更大程度的實現廢熱回收，降低整個流程的能耗。
[0021 ]通過上述流程改造，常壓塔塔頂部分蒸汽進入熱栗循環。加壓塔塔頂甲醇采出量降低，常壓塔塔頂甲醇采出量相應增加，使得兩塔能量得以匹配，充分利用了加壓塔和常壓塔塔頂蒸汽的余熱，降低了常壓塔塔底再沸器和塔頂冷凝器的熱負荷，在維持產品產量和質量不變的情況下，使得整個裝置的能耗較現有流程可降低20?40%。
[0022]本發明的甲醇四塔雙效熱栗節能新工藝的主要設備與現有的甲醇四塔雙效精餾設備相同，由于加壓塔和常壓塔的采出量有所改變，所以本發明適用于新甲醇廠的設計。但正是由于這些設備的引入和重新組合，降低了甲醇四塔雙效精餾過程的能耗。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的VC型熱栗精餾工藝流程示意圖:
[0024]圖2為本發明的VC型熱栗精餾局部示意圖:
[0025]圖3為本發明的MVR型熱栗精餾工藝流程示意圖:
[0026]圖4為本發明的MVR型熱栗精餾局部示意圖:
[0027]其中:I一預精餾塔，2—加壓塔，3—常壓塔，4一甲醇回收塔，5—再沸器，6—冷凝器，7a、7b、7c—換熱再沸器，8—回流罐，9—閃蒸罐，10—壓縮機，11—節流閥。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明的設備和方法做進一步說明。本發明主要由甲醇預精餾塔1、加壓塔2、常壓塔3、甲醇回收塔4、再沸器5、冷凝器6、換熱再沸器7(a、b、c)、回流罐8、閃蒸罐9、壓縮機10和節流閥11，其中在常壓塔3進料板以下設置一個中間換熱再沸器7b，常壓塔3塔頂部分蒸汽進入熱栗循環，經壓縮后的蒸汽在常壓塔中間換熱再沸器7b中進行換熱。
[0029]實施例1
[0030]具體流程如圖1，采用如圖2的VC型熱栗。
[0031]1.粗甲醇進入預精餾塔I中上部，預精餾塔塔頂蒸汽在一級冷凝器6中部分冷凝，該冷凝器溫度控制在60?80°C。一級冷凝器不凝氣體進入二級冷凝器6被冷卻到35?40°C，二級冷凝器不凝氣作輕組分采出，凝液經一級冷凝器回流罐8回流到預精餾塔塔頂。在二級冷凝器或一級冷凝器或同時在兩個冷凝器回流罐內加入工藝萃取水，可以不定期地從二級冷凝器回流罐的采出口處采出初餾分。工藝萃取水的加入量是粗甲醇進料量的5?20%。塔頂總回流量為粗甲醇進料量的50?70%。
[0032]2.預精餾塔I塔底物料直接進入加壓塔2。加壓塔頂的全部甲醇蒸汽送入常壓塔塔底換熱再沸器7a。甲醇冷凝液部分回流到加壓塔塔頂，另一部分作為精甲醇產品采出。
[0033]3.加壓塔塔底液直接進入常壓塔3。常壓塔塔頂部分蒸汽經冷凝器6冷凝，剩余蒸汽進入換熱再沸器7c與循環工質進行換熱，換熱后的循環工質經壓縮機10壓縮后的蒸汽在常壓塔中間換熱再沸器7b中進行換熱。換熱后的蒸汽經節流閥11降壓后進入到換熱再沸器7c中完成VC型熱栗循環，經換熱再沸器7c換熱后的甲醇冷凝液與冷凝器6冷凝的甲醇液混合后，一部分作為回流液回流到常壓塔3塔頂，另一部分作為精甲醇產品采出。
[0034]4.常壓塔3側線采出液直接進入甲醇回收塔4，塔底以廢水液采出。甲醇回收塔4塔頂蒸汽經冷凝器6冷凝后，一部分甲醇凝液作為回流液回流到甲醇回收塔4塔頂，另一部分作為精甲醇產品采出。塔底以廢液采出，側線采出雜醇油。
[0035]5.根據常壓塔3塔頂蒸汽進入熱栗循環的量，可以實現經壓縮機10壓縮后的部分蒸汽在換熱再沸器7c中與預精餾塔I和甲醇回收塔4的再沸器5進行換熱。
[0036]實施例2
[0037]具體流程如圖3，采用如圖4的MVR型熱栗。
[0038]1.粗甲醇進入預精餾塔I中上部，預精餾塔塔頂蒸汽在一級冷凝器6中部分冷凝，該冷凝器溫度控制在60?80°C。一級冷凝器不凝氣體進入二級冷凝器6被冷卻到35?40°C，二級冷凝器不凝氣作輕組分采出，凝液經一級冷凝器回流罐8回流到預精餾塔塔頂。在二級冷凝器或一級冷凝器或同時在兩個冷凝器回流罐內加入工藝萃取水，可以不定期地從二級冷凝器回流罐的采出口處采出初餾分。工藝萃取水的加入量是粗甲醇進料量的5?20%。塔頂總回流量為粗甲醇進料量的50?70%。
[0039]2.預精餾塔I塔底物料直接進入加壓塔2。加壓塔頂的全部甲醇蒸汽送入常壓塔塔底換熱再沸器7a。甲醇冷凝液部分回流到加壓塔塔頂，另一部分作為精甲醇產品采出。
[0040]3.加壓塔塔底液直接進入常壓塔3。常壓塔塔頂部分蒸汽經冷凝器6冷凝，剩余蒸汽進入壓縮機10，經壓縮后的蒸汽在常壓塔中間換熱再沸器7b中進行換熱。換熱后的蒸汽經節流閥11降壓后完成MVR型熱栗循環，經節流降壓后的甲醇冷凝液與冷凝器6冷凝的甲醇液混合后，一部分作為回流液回流到常壓塔3塔頂，另一部分作為精甲醇產品采出。
[0041]4.常壓塔3側線采出液直接進入甲醇回收塔4，塔底以廢水液采出。甲醇回收塔4塔頂蒸汽經冷凝器6冷凝后，一部分甲醇凝液作為回流液回流到甲醇回收塔4塔頂，另一部分作為精甲醇產品采出。塔底以廢液采出，側線采出雜醇油。
[0042]5.根據常壓塔3塔頂蒸汽進入熱栗循環的量，可以實現經壓縮機10壓縮后的部分蒸汽在換熱再沸器7b中與預精餾塔I和甲醇回收塔4的再沸器5進行換熱。
[0043]本發明提出的甲醇四塔雙效熱栗精餾節能設備及方法，已通過較佳實施例子進行了描述，相關技術人員明顯能在本文所述的設備和操作方法進行改動或適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，都被視為包括在本發明精神、范圍和內容中D
【主權項】
1.一種甲醇四塔雙效熱栗精餾節能設備，其特征是常壓塔塔底再沸器與加壓塔塔頂甲醇蒸汽構成雙效精餾，在常壓塔進料板以下設置中間換熱再沸器，并與塔頂經壓縮后的蒸汽換熱構成熱栗循環系統。2.如權利要求1所述的設備，其特征是熱栗循環系統為VC型熱栗循環系統或MVR型熱栗循環系統。3.權利要求1或2的一種甲醇四塔雙效熱栗精餾節能設備的節能方法，其特征是VC型熱栗循環是常壓塔塔頂一部分蒸汽經過換熱再沸器與循環工質換熱，經過換熱后的循環工質進入壓縮機壓縮，然后在常壓塔中間再沸器進行換熱，換熱后的循環工質經節流閥降壓后，進入換熱再沸器與常壓塔塔頂蒸汽換熱構成一個熱栗循環。4.權利要求1或2的一種甲醇四塔雙效熱栗精餾節能設備的節能方法，其特征是MVR型熱栗循環是常壓塔塔頂一部分蒸汽直接經過壓縮機壓縮后，在常壓塔中間再沸器中進行換熱，換熱后的蒸汽經過節流閥降壓后，一部分作為產品采出，一部分作為回流液回流到常壓塔塔頂，從而完成一個熱栗循環。5.如權利要求3或4所述的方法，其特征是常壓塔塔頂30?70%的蒸汽進入循環熱栗；加壓塔塔頂甲醇采出量降低30?60%，常壓塔塔頂甲醇采出量增加20?50%。6.如權利要求3所述的方法，其特征是VC型熱栗中的循環工質為甲基二氯硅烷。
【文檔編號】F25B30/02GK106075947SQ201610396525
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610396525.0, CN 106075947 A, CN 106075947A, CN 201610396525, CN-A-106075947, CN106075947 A, CN106075947A, CN201610396525, CN201610396525.0
【發明人】孫津生, 崔承天, 李天培, 郭長寧, 張志威, 付晟
【申請人】天津大學