蒸汽压缩式热泵精馏技术探讨.pdf

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炼油与化
2014年第2期
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
蒸汽压缩式热泵精馏技术探讨
胡丽春,张璐阳
西南石油大学,四川成都610500)
摘要:蒸汽乐缩式热泵精馏技术是改变流稈的高效节能精馏技术,根据工艺流程不同主要分为外
部工质循环式、塔顶气体直接压缩式、闪蒸再沸式及分割式。文中探讨了蒸汽压缩式热泵精馏的适
用范围、应用形式及工艺特性。
关键词:蒸汽压缩式;热泵;节能;精馏技术
中图分类号:TQ051.5
文献标识码;B
文章编号:1671-4962(2014)02-0009-02
传统的精馏节能技术,只改变操作压力、操作
温度、调节回流比、进料位置、更换塔板等,能取得
一定的节能效果,但不能显著的降低能耗。改变
流程的高效节能精馏技术具有显著的节能效果,
其中热泵精馏是被广泛引起关注、研究的技术。
热泵精馏靠消耗或补偿机槭功,把精馏塔塔顶低
原料气
塔顶
物
温处的热量传递给塔底高温处,把塔顶低温蒸汽
作为塔底再沸器的热源,根据热泵消耗的外界能
量不同分为蒸汽压缩式及吸收式。蒸汽压缩式根
4
据工艺流程不同主要分为外部工质循环式、塔顶
气体直接压缩式、闪蒸再沸式及分割式い。
塔底产物
1适用范围
精馏塔;2-冷誕器;3-缩机;4-再沸器;5-节流阀
(1)低温差系统。塔顶与塔底温差小于36℃。
图1外部工质循环式流程
2)低压差系统。塔顶与塔底压差较小的情况。2.2塔顶气体直接压缩式
(3)分离相对挥发度小的物系系统。相对挥
发度小,分离困难,回流比较大,需大量冷量。
(4)低压精馏过程需制冷设备系统
原料气
2应用形式
蒸汽压缩式根据工艺流程不同主要分为外部
工质循环式、塔顶气体直接压缩式、闪蒸再沸式及
3
塔顶产物
分割式。
塔底产物
2.,1外部工质循环式
外部工质循环式利用单独封闭循环的制冷剂
1-精馏塔;2-压缩机;3-再沸器;4-节流阀
工作,制冷剂与塔顶物料换热,吸热菾发后经压缩
图2塔顶气体直接压缩式流程
机压缩升温升压,送去塔底再沸器冷凝,再经膨胀
邓仁杰等将塔顶气体直接压缩式热泵精馏应
阀节流减压后去塔顶换热,形成一个循环?,其流用于醋酸丁酯生产工艺,与常规工艺相比,降低
程见图1。
56.9%能耗,可节省操作费用354万元a,经济效
塔顶气体直接压缩式利用塔顶气体工作,塔益明显。
顶气体经压缩机压缩升温升压后进入塔底再沸器2.3闪蒸再沸式
冷凝,一部分作为产品,另一部分经节流阀节流减
闪蒸再沸式以塔底出料为冷剂,经节流后送
压后作为塔顶回流,其流程见图2。
至塔顶换热,吸热蒸发后,经压缩升压升温,返回
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炼油与化T.
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第25卷
塔底,塔顶气体在换热过程中放热冷凝,其流程见
分割式分为上、下2个塔:上塔类似于塔顶气
图3。
体直接压缩式,塔顶气体进入压缩机升压升温,作
为上塔热源,一部分作为产品,另一部分作为塔顶
回流;下塔类似于常规精馏的提馏段,进料来自上
2
塔的釜液,塔顶出料进入上塔塔底,其流程见图4。
4
原料气
塔顶N
产物
塔
4
塔底产物
产物
塔底产物
1ー精馏塔;2-冷凝器:3-压绵机:4-节流阀
l-上部精馏塔;2-下部精馏塔;3-压缩机;
3闪蒸再沸式流程
4-上塔再沸器;5-节流网;6-下塔再沸器
张宏利运用 Aspen Plus模拟软件,将闪蒸再
图4分割式流程
沸式应用于丙烯一丙烷精馏过程,常规流程相
朱平等就酒精一水精馏分离过程,提出分割
比一次性投资相差不多,每年可节省操作费用达式热泵精馏,与常规流程相比,节能效果与经济效
千万元。董碧军等运用 CHEMCAD模拟软件将闪益显著23。董碧军等将分割式应用于甲醇精馏工
蒸再沸式应用于气体分馏工艺丙烯精馏塔,与单艺,与传统三塔工艺相比,降低50%以上能耗,应
塔常规精馏相比,降低60.5%能耗。黄国强等运用于1800kta的甲醇精馏装置,预计每年可节省
用 Aspen Plus模拟软件,将闪蒸再沸式应用于三操作费用上亿元
氯硅提纯过程屮,与常规流程相比,能耗费用节3工艺特性
约82%?。
蒸汽压缩式热泵精馏的特性见表]。
2.4分割式
表1蒸汽压缩式热泵精馏的特性
载热介质
优点
缺点
适用范围
外部工质
操作费用小;使用标准精馏系统,易于设计载热介质选择受限;缩机需克服热敏性、腐蚀性物质及塔顶
循环式
制冷齐
控制;回收期短。
较高温差和压差.效率低
介质不宜压缩物系
接乐缩式塔顶介质载热介质現成:;只需一个再沸器,系统简单
塔顶气体直
压缩机操作范同小。
塔顶物系是载热介质,塔
稳定;压编比低于外部丁质循环式
低时有利。
闪蒸再沸式塔底介质
与塔顶气体直接压缩式相似.只需1个塔顶换热器,节能率在80%以上。
塔底物系是载热介质且干浄
无毒,塔压高时有利。
分割式
上塔塔顶通过控制分割点浓度来调节上塔的温差,
被分离物系相图存在恒浓
介质可选择合适的压缩比;投资小,回收期短
区、恒稀区的大混差精餾
4结论
程并进行优化设计,从而获得最佳节能效果及经
蒸汽压缩式热泵精馏技术是改变流程的高效济效益的热泵精馏方案。
节能精馏技术外部工质循环式适用于热敏性、腐参考文献
蚀性物质及塔顶介质不宜压缩物系;塔顶气体直1」洋维秀、朱东、李其京.化工节能中的热系精留『艺流程分
接压缩式与闪蒸再沸式优缺点相似,塔顶气体直
析[J.节能,2004,10:19-22
接压缩式塔压底时有利,而闪蒸再沸式塔压高时2郑聪,宋爽热泵精馏的应用形式研究进展[.1現代化1.200
有利;分割式拓展了热泵精馏的应用范围,适用于
28(1):114-117
3邓イ杰,陈清林、高学农醋酸丁酯热泵精馏新艺[J.化学
被分离物系相图存在恒浓区、恒稀区的大温差精
程,2006,34(6):64-67
馏。在实际生产设计中,可根据实际情况改进流
张宏利.利用热泵技术改造丙稀一丙烷[J.化学程