[发明专利]一种具有多级循环冷却回流的丙酮水吸收装置

说明书

本发明公开一种具有多级循环冷却回流的丙酮水吸收装置，包括丙酮水吸收单元、冷冻机、第二吸收塔一中水冷器、第二吸收塔二中水冷器、第二吸收塔塔底循环吸收剂水冷器及管线。本发明对丙酮水吸收塔采用多级循环冷却回流工艺，一方面对第二吸收塔设置多级循环冷却回流，通过合理分配吸收塔循环回流冷却负荷，提高吸收塔的分离效果，整个吸收过程的总冷却负荷大大降低；另一方面由于VLA直接从第二吸收塔塔底进料，不再经过塔前冷却，相比现有的丙酮水吸收流程VLA进塔前的气‑液传热变为吸收塔中段循环液‑液传热，传热系数大大提高，丙酮水吸收过程的换热器总换热面积大大减小，有利于实际工业过程扩产脱瓶颈及节能降耗改造。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种具有多级循环冷却回流的丙酮水吸收装置。

背景技术

以高能耗、高物耗和高潜在污染为特征的化学工业不管是从资源层面来看，还是从环境影响、国家政策上考虑，其节能经济与社会效益均非常明显。能耗费用已成为国内化工、石化、炼油等过程工业企业加工费用的主要部分，降低能耗已成为降低成本、提高经济效益以及企业生存和发展的重要途径。如何通过科技技术创新减少能源消耗、减少污染物排放、降低生产成本、提高经济效益，最终达到经济和社会可持续发展显得尤为重要。

丙酮水吸收法就是通过利用丙酮极易溶于水(与水任意比互溶)的性质有效分离与回收丙酮和空气混合气(VLA)中的丙酮。如图2所示，其过程为：VLA从第二吸收塔塔底进料，循环吸收剂水从第一吸收塔塔顶进料，在吸收塔内，VLA中的丙酮组分被循环吸收剂水吸收，形成稀丙酮溶液从第二吸收塔塔底流出，经过换热升温后送入后续的精馏单元进行精馏分离，不被循环吸收剂水吸收的大部分氧气、氮气与极少量丙酮组分作为尾气从第一吸收塔塔顶直接排空。相比丙酮活性炭吸附技术，丙酮水吸收技术具有操作连续性，工艺稳定可靠，后续处理能耗较低，安全性高，吸收剂易得等优点。

专利(CN103301717A)公开了改进的含微量丙酮空气的双塔集成回收装置和方法，但其在技术上仅从能量回收的角度对设备进行改造，如：采用双塔流程，增设第一吸收塔以充分回收尾气冷量，通过增大循环吸收剂水与低温尾气在第一吸收塔的接触时间以及接触面积，从而多回收尾气冷量以达到节能减排的目的。该技术仅仅针对能量回收环节改进，通过尽量多回收过程冷量来降低整个吸收过程的冷却负荷，但未能从能量利用环节考虑如何通过改进吸收工艺以降低整个吸收过程冷却负荷，节能深度受限。通常地，能量回收环节仅为辅助环节，核心环节为能量利用环节，过程节能首先需从能量利用环节改进考虑，从源头实现节能减耗。因此，对于丙酮水吸收过程的节能优化，重点需脱离“多回收冷量才能降低过程总冷却负荷”的思维，往“优化工艺才能从源头降低过程总冷却负荷”的方向转变节能指导思想，优先考虑对吸收塔的改进从源头降低整个吸收过程的冷却负荷。

现有的丙酮水吸收流程中，如图2所示，VLA进入第二吸收塔前经过水冷器冷却，同时，第二吸收塔塔底部分富液经水冷器冷却后从填料层中部返塔作为循环吸收剂。考虑到吸收塔塔底丙酮浓度最高，采用吸收塔塔底富液作为循环回流吸收剂，人为提高了吸收剂丙酮浓度，吸收过程推动力减小，极不合理，使得整个丙酮水吸收过程冷却负荷过大，换热器换热面积大，设备投资成本高。综上所述，如何从能量利用环节改进考虑来对VLA吸收工艺进行优化改进，来使整个丙酮水吸收过程的总冷却负荷得到显著降低，使换热器所需的总换热面积减小，使节能效果显著，是本发明亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有多级循环冷却回流的丙酮水吸收装置，采用多级循环冷却回流工艺，通过吸收温度均匀化，显著降低了整个丙酮水吸收过程的总冷却负荷，换热器的总换热面积也大大减小，最终达到降低丙酮水吸收过程综合能耗和设备投资的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种具有多级循环冷却回流的丙酮水吸收装置，包括包括丙酮水吸收塔单元，所述丙酮水吸收塔单元内设置多级循环冷却回流，用于降低整个吸收过程的总冷却负荷；VLA输送管道与所述丙酮水吸收塔单元的底端进料口直接连接。