小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)及其工作方法，屬于化工、食品及醫(yī)藥等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]精餾為一種常見的對沸點接近的多種液態(tài)混合物分離提純的有效方法之一。目前常見的精餾系統(tǒng)主要為了提高產(chǎn)品純度，主要通過在精餾塔頂布置冷凝塔和在精餾塔底布置再沸器的方法為精餾塔，提供大的下降液和上升蒸氣的循環(huán)量，從而為下降液和上升蒸氣進行充分的能質(zhì)交換提供條件。然而由于塔底物料再沸和塔頂物料冷凝過程涉及大量潛熱交換，因此常規(guī)精餾系統(tǒng)能耗和冷卻水耗量均較大。
[0003]分析精餾塔操作溫度可知，塔頂操作溫度略低于塔底的操作溫度，通過熱栗的方法回收塔頂物料的冷凝潛熱并用于塔底物料的加熱，是一種有效的精餾塔節(jié)能改造方法。目前已有多種直接熱栗或者間接熱栗的精餾方法被提出。然而隨著人們的節(jié)能減排要求不斷提高。繼續(xù)降低熱栗精餾系統(tǒng)的能耗仍是未來的重要研究方向。
[0004]分析現(xiàn)有常規(guī)熱栗精餾系統(tǒng)方案可知，降低壓縮機功耗是降低其整體能耗的關(guān)鍵，而壓縮機功耗主要受到精餾系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備蒸發(fā)器內(nèi)最小平均換熱溫差的影響，為了保證對塔底液態(tài)物料的充分加熱，一般采用循環(huán)栗強制塔底液體通過蒸發(fā)器，然而由于強制循環(huán)過程很難直接采用降膜換熱器，因此其換熱系數(shù)不高，蒸發(fā)器內(nèi)的平均換熱溫差較大，為了保證該溫差，需要較高壓比的壓縮機，因此常規(guī)熱栗精餾系統(tǒng)的壓縮功耗仍較高，而對如何降低壓縮機的功耗來改進熱栗精餾系統(tǒng)節(jié)能開展研究仍具有重要的現(xiàn)實價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能耗更低的小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)及其工作方法。
[0006]
一種小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)，其特征在于:包括精餾塔，其中精餾塔內(nèi)部還包括塔盤和降膜換熱器，其中塔盤位于上部，降膜換熱器位于下部；精餾塔具有下降液入口、給料入口、塔頂蒸汽出口、塔底產(chǎn)物出口；降膜換熱器具有熱側(cè)入口，熱側(cè)出口；精餾塔的塔頂蒸汽出口與壓縮機的入口相連，壓縮機的出口與降膜換熱器的熱側(cè)入口相連，降膜換熱器的熱側(cè)出口經(jīng)過降壓閥后分成兩路，一路與精餾塔的下降液入口相連，另一路作為塔頂產(chǎn)物排出精餾系統(tǒng)。
[0007]利用所述小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下過程:液態(tài)的給料從某級塔盤進入精餾塔，在精餾塔內(nèi)下降液沿著重力方向自上部的塔盤不斷流向下部的塔盤，同時上升蒸氣自精餾塔底不斷向上流動，上升蒸氣逐級與下降液接觸，并不斷進行能質(zhì)交換；其中沿著重力的方向，上升蒸氣和下降液中的重組分不斷增加，輕組分不斷減少；其中塔頂采出的蒸氣或者液態(tài)產(chǎn)物中輕組分的含量最高，而塔底組分中重組分的含量最高；塔頂采出的蒸汽經(jīng)過壓縮機升壓后，其沸點升高，然后作為熱源通過位于精餾塔底部的降膜換熱器熱側(cè)，對精餾塔內(nèi)自上而下的下降液進行加熱，下降液受熱后部分蒸發(fā)，作為上升蒸氣向上流動；上升蒸氣不斷與下降液接觸并進行能質(zhì)交換，降膜換熱器熱側(cè)物料釋放熱能后溫度降低并被冷凝為液態(tài)，從降膜換熱器熱側(cè)出來的液態(tài)物料經(jīng)過降壓閥降壓后分為兩路，一路作為下降液進入精餾塔的頂部塔盤，另一路作為塔頂產(chǎn)物排出精館?系統(tǒng)。
[0008]由于降膜換熱器位于精餾塔內(nèi)部，因此僅需要采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)簡單的表面式換熱器。
[0009]與常規(guī)外置蒸發(fā)器的熱栗系統(tǒng)相比，由于本發(fā)明提出的表面式換熱器其外表面直接與精餾塔內(nèi)的液態(tài)物料接觸，可以形成自然對流循環(huán)，不需要額外布置強制循環(huán)栗，而且由于精餾塔內(nèi)采用的表面式降膜換熱器的表面利用率較高，換熱表面的換熱系數(shù)較高，因此可以采用較低的平均換熱溫差，這可以有效降低壓縮機壓比并進而降低熱栗精餾系統(tǒng)的總體能耗。此外，與常規(guī)熱栗系統(tǒng)采用的外置式蒸發(fā)器相比，該蒸發(fā)器不需要外殼體和保溫裝置，結(jié)構(gòu)也更為簡單，成本低廉。
[0010]與常規(guī)消耗外熱源和冷卻水的精餾系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)不需要消耗外熱源和冷卻水，無冷卻塔，結(jié)構(gòu)更為簡單。該系統(tǒng)僅需要消耗少量壓縮機功耗，具有無污染和節(jié)能的優(yōu)勢。
[0011]
【附圖說明】
[0012]圖1一種小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)；
圖中標(biāo)號名稱:1.給料，2.精餾塔，3.塔底產(chǎn)物，4.降膜換熱器，5.壓縮機，6.降壓閥，7.塔頂產(chǎn)物，8、塔盤，9.下降液，10.上升蒸氣。
【具體實施方式】
[0013]下面參照附圖1說明該機械蒸汽再壓縮過熱蒸汽干燥系統(tǒng)的運行過程。
[0014]液態(tài)的給料I從某級塔盤8進入精餾塔2，在精餾塔2內(nèi)下降液沿著重力方向自上部的塔盤8不斷流向下部的塔盤8，同時上升蒸氣9自精餾塔2底不斷向上流動。塔頂采出的蒸氣經(jīng)過壓縮機5升壓后，其沸點升高，然后作為熱源通過位于精餾塔2底部的降膜換熱器4熱側(cè)，對精餾塔2內(nèi)自上而下的下降液9進行加熱，下降液9受熱后部分蒸發(fā)，作為上升蒸氣10向上流動。上升蒸氣10不斷與下降液9接觸并進行能質(zhì)交換，降膜換熱器4熱側(cè)物料釋放熱能后溫度降低并被冷凝為液態(tài)，從降膜換熱器4熱側(cè)出來的液態(tài)物料經(jīng)過降壓閥6降壓后分為兩路，一路作為下降液進入精餾塔2的頂部塔盤8，另一路作為塔頂產(chǎn)物排出精餾系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1.一種小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)，其特征在于: 包括精餾塔(2 )，其中精餾塔(2 )內(nèi)部還包括塔盤(8 )和降膜換熱器(4 )，其中塔盤(8 )位于上部，降膜換熱器(4)位于下部； 精餾塔(2 )具有下降液入口、給料入口、塔頂蒸汽出口、塔底產(chǎn)物出口 ；降膜換熱器(4)具有熱側(cè)入口，熱側(cè)出口 ； 精餾塔(2 )的塔頂蒸汽出口與壓縮機(5 )的入口相連，壓縮機(5 )的出口與降膜換熱器(4)的熱側(cè)入口相連，降膜換熱器(4)的熱側(cè)出口經(jīng)過降壓閥(6)后分成兩路，一路與精餾塔(2 )的下降液入口相連，另一路作為塔頂產(chǎn)物排出精餾系統(tǒng)。2.利用權(quán)利要求1所述小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下過程: 液態(tài)的給料(I)從某級塔盤(8 )進入精餾塔(2 )，在精餾塔(2 )內(nèi)下降液沿著重力方向自上部的塔盤(8)不斷流向下部的塔盤(8)，同時上升蒸氣(9)自精餾塔(2)底不斷向上流動，上升蒸氣(10)逐級與下降液(9)接觸，并不斷進行能質(zhì)交換；其中沿著重力的方向，上升蒸氣(10)和下降液(9)中的重組分不斷增加，輕組分不斷減少；其中塔頂采出的蒸氣或者液態(tài)產(chǎn)物中輕組分的含量最高，而塔底組分中重組分的含量最高； 塔頂采出的蒸汽經(jīng)過壓縮機(5)升壓后，其沸點升高，然后作為熱源通過位于精餾塔(2)底部的降膜換熱器(4)熱側(cè)，對精餾塔(2)內(nèi)自上而下的下降液(9)進行加熱，下降液(9)受熱后部分蒸發(fā)，作為上升蒸氣(10)向上流動；上升蒸氣(10)不斷與下降液(9)接觸并進行能質(zhì)交換，降膜換熱器(4)熱側(cè)物料釋放熱能后溫度降低并被冷凝為液態(tài)，從降膜換熱器(4)熱側(cè)出來的液態(tài)物料經(jīng)過降壓閥(6)降壓后分為兩路，一路作為下降液進入精餾塔(2 )的頂部塔盤(8 )，另一路作為塔頂產(chǎn)物排出精餾系統(tǒng)。
【專利摘要】一種小傳熱溫差降膜蒸發(fā)精餾系統(tǒng)及其工作方法，屬于化工、食品及醫(yī)藥等領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括精餾塔（2）、壓縮機（5）和降壓閥（6），其中精餾塔（2）內(nèi)部還包括塔盤（8）和降膜換熱器（4）。該系統(tǒng)通過對精餾塔(2)頂部采出的氣體物料通過壓縮機(5)增壓增溫后,作為熱源并通過位于精餾塔(2)內(nèi)底部的降膜換熱器(4)熱側(cè),為精餾塔（2）提供精餾動力,由于以上系統(tǒng)采用的降膜換熱器（4）位于精餾塔（2）內(nèi)形成的自然對流循環(huán)能有效降低平均換熱溫差，因此，僅需要消耗少量的壓縮機（5）功耗,可實現(xiàn)直接回收利用塔頂采出物料的潛熱,具有整體能耗低,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,不消耗冷卻水及不增加外部熱源的優(yōu)勢。
【IPC分類】B01D3/14
【公開號】CN105194894
【申請?zhí)枴緾N201510550490
【發(fā)明人】夏君君, 彭濤, 韓東
【申請人】江蘇樂科熱力科技有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月1日