[发明专利]一种热泵蒸馏节能新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及热泵蒸馏技术领域，具体涉及一种热泵蒸馏节能新工艺。

背景技术

化工行业是能耗大户，其中蒸馏又是能耗极高的单元操作，而传统的蒸馏方式热力学效率很低，能量浪费很大。如文献“康世富可再生胺法脱硫技术的应用”（《硫酸工业》，2007(1) :39-45）中从脱硫吸收液中通过蒸馏分离SO₂，每吨脱硫液体需消耗0.1- 0.2t0.6MPa的饱和水蒸汽；“蒸氨新工艺在首钢京唐工程的应用”（《燃料与化工》，2008(4) :33-35）中从焦化氨水中通过蒸馏分离溶液中的氨，每吨剩余氨水需消耗-175Kg0.6MPa的饱和水蒸汽；“天然气净化厂脱硫装置能耗分析及节能措施探讨”（《油气田环境保护》，2013(5) :20-25）采用MEDA从天然气中脱H₂S、CO₂后通过蒸馏从溶液中回收溶液中H₂S、CO₂，该文献分析了MDEA法脱硫能量流动情况，每吨剩溶液也需要消耗150-200Kg0.6MPa的饱和水蒸汽，提出了采用热泵压缩蒸馏塔顶的酸性气体后用于再沸器加热塔底的贫液。

在今天能源价格不断上涨的情况下，如何降低蒸馏塔的能耗，充分利用低温热源，已成为人们普遍关注的问题。对此人们提出了许多节能措施，通过大量的理论分析、实验研究以及工业应用表明，其中节能效果十分显著的便是热泵蒸馏技术。热泵技术是近年来世界上倍受关注的能源回收利用技术，其主要通过消耗一部分机械能、电能等为补偿，使热能实现从低温热源向高温热源的传递。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热的重要途径。

一般采用热泵蒸馏把蒸馏塔塔顶蒸汽加压升温，使其用作塔底再沸器的热源， 回收塔顶蒸汽的冷凝潜热。在文献“化工节能中的热泵精馏工艺流程分析”（《节能》，2004(10) :19-22）中描述了多种热泵蒸馏流程。但这些流程在具体应用时存在明显的不足，主要缺点是：

1、投资高、工艺流程复杂，高浓度有毒有害介质直接采用压缩机压缩，压缩机腐蚀严重或材料等级要求高，热量回收不充分；

2、压缩后的气体含不凝性气体，导致再沸器传热效率低，再沸器操作压力高，易腐蚀；

如焦化氨水蒸馏使用上述文献中的任何流程均存在腐蚀严重或材料等级要求高、堵塞、流程复杂、热回收不充分等问题。

201110128227.0，名称为“溶剂循环吸收法烟气脱硫中脱硫溶剂的热泵再生流程”的发明专利，通过以压缩机对脱硫溶剂再生时所产再生气压缩做功，使其成为高温高压过热蒸汽，并以此过热蒸汽为热源对再生塔釜液进行加热和汽化，从而实现了对塔顶低温再生气余热的回收利用。该流程塔顶气体含高浓度的SO₂，腐蚀严重，或者对材料等级要求高、流程复杂。

2010101232510，名称为“热泵闪蒸汽提脱氨法” ，和2012101536708，名称为“一种基于蒸汽压缩的高浓度含氨废水的处理方法”的发明专利，两种方法均需要使用再沸器，工艺流程复杂，仍然存在压缩机与高浓度氨气接触，腐蚀严重，或者材料等级要求高的问题。

发明内容

本发明为了降低热泵蒸馏的装置能耗和简化流程，提供了一种热泵蒸馏节能新工艺。本发明从降低装置能耗、提高能效、简化流程、降低投资的角度出发，最大限度地实现了热泵在蒸馏领域的应用优势，将热泵技术与蒸馏相结合，形成与蒸馏相适应的、工艺流程简单、投资少、节能效率高达70%的蒸馏新工艺。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种热泵蒸馏节能新工艺，其特征在于：工艺步骤如下：

A、蒸馏塔底的釜液送到闪蒸塔，在闪蒸塔内闪蒸；

B、闪蒸产生的闪蒸蒸汽送入压缩机，用压缩机对闪蒸蒸汽压缩做功；

C、将压缩机输出的蒸汽送入蒸馏塔塔内底部，与汽化的釜液形成蒸馏所需的上升蒸汽，与塔上部下降的液体逆流进行传质传热，完成蒸馏过程；

所述部分闪蒸后的釜液与蒸馏塔顶部排出的蒸汽进行换热，回收蒸汽热量后，返回闪蒸塔；余下闪蒸后的釜液与进入蒸馏塔的料液进行换热，回收釜液热量后，再经水冷却后送到界区外。

本发明根据热泵技术原理，通过将蒸馏塔底的釜液闪蒸形成闪蒸蒸汽，闪蒸后的釜液与塔顶的蒸汽进行换热后再送去闪蒸；同时回收塔顶蒸汽和塔底釜液的热量后的闪蒸汽，通过压缩机压缩做功后，使之成为高温高压过热蒸汽，并将其送入蒸馏塔底部，用以加热和汽化釜液，从而实现了对塔顶蒸汽和塔底釜液低温余热的同时回收利用。