蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置；蒸餾塔塔頂氣相出口連接到相變?nèi)崞鳎嘧內(nèi)崞鳠醾瘸隹谶B接到蒸餾塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口連接到蒸餾塔冷凝液輸送泵進口，泵出口連接到蒸餾塔回流口和產(chǎn)品出口；取熱物流循環(huán)泵連接到相變?nèi)崞鞯睦鋫冗M口，相變?nèi)崞骼錅y出口連接到帶動發(fā)電機的膨脹機進口，膨脹機出口連接到取熱物流冷凝器的進口，取熱物流冷凝器出口連接到取熱物流循環(huán)泵入口。充分回收原來被空冷和水冷冷卻的塔頂氣相的余能，轉化為電能，實現(xiàn)過程能量回收和利用。具有設備投資較低、操作方便、能充分回收塔頂氣相余能等優(yōu)點。
【專利說明】蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及分離技術及裝備領域，特別是涉及一種蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置。

【背景技術】
[0002]蒸餾過程是化學工業(yè)中能耗高的化工單元操作之一。從能量本質(zhì)來分析，蒸餾是將物理有效能轉化為擴散有效能的過程，過程中伴隨著物理有效能的降階損失。造成其過程有效能損失的原因是混合相濃度不平衡物流間的傳質(zhì)或不同濃度物流間的混合、不同溫度物流之間的傳熱、流體流動的壓力降的不可逆性。
[0003]蒸餾過程通過多級冷凝蒸發(fā)，實現(xiàn)不同沸點組分從混合液中的分離。在一般蒸餾塔中，再沸器95 %的能量被塔頂冷凝器中的冷卻水或冷卻空氣帶走，而僅5 %的能量被有效利用。同時又由于換熱設備結垢、水蒸氣泄漏，以及設備維修不良而引起的其他問題等，使得蒸餾過程本來很低的能量利用率進一步降低。
[0004]蒸餾塔頂氣相出來，大部分進入冷凝器，通過冷卻介質(zhì)將其冷卻成液相后，進行采出，或者進行回流和產(chǎn)品采出的操作。冷凝器作用僅為對氣相的冷卻，若氣相溫位較高可跟其他物流進行換熱，實現(xiàn)熱量回收，但溫度在100°c以下的氣相所具有的能量，大部分采用風冷、水冷進行冷卻，這部分熱量基本不能利用，被稱為“余能”。
[0005]若能通過先進的技術手段實現(xiàn)蒸餾塔頂氣相“余能”的利用和回收，真正達到節(jié)能降耗、降低產(chǎn)品成本的目的，對于我國石油化工行業(yè)發(fā)展的推動作用則是相當巨大的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型以實現(xiàn)塔頂氣相能量充分回收的基礎上，提出的一種蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置。
[0007]本實用新型的目的是充分利用蒸餾塔頂?shù)臍庀嘤嗄?，通過采用另一種與其存在換熱溫差的工質(zhì)換熱，給該種工質(zhì)提供蒸發(fā)膨脹所需要的能量，從而使其膨脹做功將余能轉化為電能，具有工藝流程簡單、設備投資較低、操作方便、能充分回收塔頂氣相余能等優(yōu)點。
[0008]本實用新型的蒸餾塔頂余能轉化為電能裝置，主要由蒸餾塔、相變?nèi)崞鳌⑷嵛锪骼淠?、取熱物流循環(huán)泵、發(fā)電機、蒸餾塔冷凝液接收罐、蒸餾塔冷凝液輸送泵等組成。本實用新型的方法及裝置的特點在于能夠充分回收原來被空冷和水冷冷卻的塔頂氣相的余能，轉化為電能，實現(xiàn)過程能量回收和利用。
[0009]本實用新型的技術方案如下:
[0010]一種蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置；包括蒸餾塔、相變?nèi)崞?、取熱物流冷凝器、取熱物流循環(huán)泵、發(fā)電機、蒸餾塔冷凝液接收罐、蒸餾塔冷凝液輸送泵以及相關進料管線和連接以上設備的管線；蒸餾塔塔頂氣相出口連接到相變?nèi)崞?，相變?nèi)崞鳠醾瘸隹谶B接到蒸餾塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口連接到蒸餾塔冷凝液輸送泵進口，泵出口連接到蒸餾塔回流口和產(chǎn)品出口 ；取熱物流循環(huán)泵連接到相變?nèi)崞鞯睦鋫冗M口，相變?nèi)崞骼錅y出口連接到帶動發(fā)電機的膨脹機進口，膨脹機出口連接到取熱物流冷凝器的進口，取熱物流冷凝器出口連接到取熱物流循環(huán)泵入口。
[0011]蒸餾塔塔頂氣相進入相變?nèi)崞鞯臒醾龋∽邿崃坷淠哼M入蒸餾塔冷凝液接收罐，接收罐采出冷凝液經(jīng)過蒸餾塔冷凝液輸送泵出口液體一部分作為回流液，一部分作為產(chǎn)品采出液；相變?nèi)崞骼鋫鹊某隹谌岷笪锪鬟M入帶有發(fā)電機的膨脹機，膨脹機出口取熱物流經(jīng)過取熱物流冷凝器后的取熱物流冷凝液進入取熱物流循環(huán)泵，取熱物流循環(huán)泵出口物流回到相變?nèi)崞鞯睦鋫取?br> [0012]本實用新型的蒸餾塔頂余能轉化為電能的方法及裝置，其優(yōu)點在于能夠充分利用蒸餾塔頂氣相所具有的不易回收的“余能”，并將熱能轉化為機械能進而轉變?yōu)殡娔埽軌蜃畲蟪潭鹊膶崿F(xiàn)精餾裝置能量的利用和回收。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置示意圖。
[0014]設備:T1.蒸餾塔，El.相變?nèi)崞?，?.取熱物流冷凝器，Cl.蒸餾塔冷凝液接收罐，Pl.蒸餾塔冷凝液輸送泵，Ρ2.取熱物流循環(huán)泵，F(xiàn)l.膨脹機，Dl.發(fā)電機
[0015]物流:S1.蒸餾塔頂氣相，S2.冷凝液，S3.接收罐采出冷凝液，S4.冷凝液輸送泵出口液體，S5.回流液，S6.產(chǎn)品采出液，S7.蒸餾塔底出料，S8.取熱后物流，S9.膨脹機出口取熱物流，S10.取熱物流冷凝液，Sll.取熱物流循環(huán)泵出口物流

【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型所提供的方法及裝置進行進一步的說明。
[0017]本實用新型是通過如下技術方案實現(xiàn)的:
[0018]本實用新型的蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置，包括蒸餾塔、相變?nèi)崞?、取熱物流冷凝器、取熱物流循環(huán)泵、發(fā)電機、蒸餾塔冷凝液接收罐、蒸餾塔冷凝液輸送泵以及相關進料管線和連接以上設備的管線；其特征是:蒸餾塔塔頂氣相出口連接到相變?nèi)崞?，相變?nèi)崞鳠醾瘸隹谶B接到蒸餾塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口連接到蒸餾塔冷凝液輸送泵進口，泵出口連接到蒸餾塔回流口和產(chǎn)品出口 ；取熱物流循環(huán)泵連接到相變?nèi)崞鞯睦鋫冗M口，相變?nèi)崞骼錅y出口連接到帶動發(fā)電機的膨脹機進口，膨脹機出口連接到取熱物流冷凝器的進口，取熱物流冷凝器出口連接到取熱物流循環(huán)泵入口。
[0019]本實用新型的蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置的操作方法是:蒸餾塔(Tl)塔頂氣相(SI)進入相變?nèi)崞?El)的熱側，取走熱量冷凝液(S2)進入蒸餾塔冷凝液接收罐(Cl)，接收罐采出冷凝液(S3)經(jīng)過蒸餾塔冷凝液輸送泵(Pl)出口液體(S4) —部分作為回流液(S5)，一部分作為產(chǎn)品采出液(S6);相變?nèi)崞骼鋫鹊某隹谌岷笪锪?S8)進入帶有發(fā)電機(Dl)的膨脹機(Fl)，膨脹機出口取熱物流(S9)經(jīng)過取熱物流冷凝器(E2)后的取熱物流冷凝液(SlO)進入取熱物流循環(huán)泵(P2)，取熱物流循環(huán)泵出口物流(Sll)回到相變?nèi)崞?El)的冷側。
[0020]本實用新型的技術和設備可廣泛適用于蒸餾塔頂氣相余能的回收過程，為了更好地說明本實用新型在產(chǎn)品純度與收率方面的優(yōu)勢，選取其中兩個應用實例加以說明，但并不因此限制本技術和設備的適用范圍，附圖是為說明本實用新型而繪制的，不對本實用新型的具體應用形式構成限制。
[0021]實施例1
[0022]將本實用新型方法用于乙醇水分離的蒸餾過程，如圖1所示，包括蒸餾塔、相變?nèi)崞?、取熱物流冷凝器、取熱物流循環(huán)泵、發(fā)電機、蒸餾塔冷凝液接收罐、蒸餾塔冷凝液輸送泵以及相關進料管線和連接以上設備的管線；蒸餾塔塔頂氣相出口連接到相變?nèi)崞鳎嘧內(nèi)崞鳠醾瘸隹谶B接到蒸餾塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口連接到蒸餾塔冷凝液輸送泵進口，泵出口連接到蒸餾塔回流口和產(chǎn)品出口 ；取熱物流循環(huán)泵連接到相變?nèi)崞鞯睦鋫冗M口，相變?nèi)崞骼錅y出口連接到帶動發(fā)電機的膨脹機進口，膨脹機出口連接到取熱物流冷凝器的進口，取熱物流冷凝器出口連接到取熱物流循環(huán)泵入口。
[0023]蒸餾塔(Tl)常壓操作，塔頂氣相(SI)為乙醇水的共沸物，溫度為78°C，流量為300kg/h，進入相變?nèi)崞?El)的熱側，采用溫度為40°C的工質(zhì)取走熱量為73kW，將塔頂氣相全部冷凝成液相，冷凝液(S2)進入蒸餾塔冷凝液接收罐(Cl)，接收罐采出冷凝液(S3)經(jīng)過蒸餾塔冷凝液輸送泵(Pl)出口液體(S4) —部分作為回流液(S5)，一部分作為產(chǎn)品采出液(S6);相變?nèi)崞骼鋫鹊某隹谌岷笪锪?S8)進入帶有發(fā)電機(Dl)的膨脹機(Fl)，膨脹機出口取熱物流(S9)經(jīng)過取熱物流冷凝器(E2)后的取熱物流冷凝液(SlO)進入取熱物流循環(huán)泵(P2)，取熱物流循環(huán)泵出口物流(Sll)回到相變?nèi)崞?El)的冷側。
[0024]充分利用蒸餾塔頂氣相所具有的不易回收的中低溫的余能，并將熱量轉化為機械能進而轉變?yōu)殡娔埽軌蜃畲蟪潭鹊膶崿F(xiàn)精餾裝置能量的利用和回收。本裝置最終發(fā)電量為 2.9kff0
[0025]實施例2
[0026]將本實用新型方法用于環(huán)己酮和環(huán)己醇分離的蒸餾過程，如圖1所示，包括蒸餾塔、相變?nèi)崞?、取熱物流冷凝器、取熱物流循環(huán)泵、發(fā)電機、蒸餾塔冷凝液接收罐、蒸餾塔冷凝液輸送泵以及相關進料管線和連接以上設備的管線；蒸餾塔塔頂氣相出口連接到相變?nèi)崞?，相變?nèi)崞鳠醾瘸隹谶B接到蒸餾塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口連接到蒸餾塔冷凝液輸送泵進口，泵出口連接到蒸餾塔回流口和產(chǎn)品出口 ；取熱物流循環(huán)泵連接到相變?nèi)崞鞯睦鋫冗M口，相變?nèi)崞骼錅y出口連接到帶動發(fā)電機的膨脹機進口，膨脹機出口連接到取熱物流冷凝器的進口，取熱物流冷凝器出口連接到取熱物流循環(huán)泵入口。
[0027]蒸餾塔(Tl)操作壓力為53kPa，塔頂氣相(SI)為99%的環(huán)己酮，溫度為123.7V,流量為1200kg/h，進入相變?nèi)崞?El)的熱側，采用溫度為60°C的工質(zhì)取走熱量為159.78kW，將氣相全部冷凝成液相，冷凝液(S2)進入蒸餾塔冷凝液接收罐(Cl)，接收罐采出冷凝液(S3)經(jīng)過蒸餾塔冷凝液輸送泵(Pl)出口液體(S4) —部分作為回流液(S5)，一部分作為產(chǎn)品采出液(S6);相變?nèi)崞骼鋫鹊某隹谌岷笪锪?S8)進入帶有發(fā)電機(Dl)的膨脹機(Fl)，膨脹機出口取熱物流(S9)經(jīng)過取熱物流冷凝器(E2)后的取熱物流冷凝液(SlO)進入取熱物流循環(huán)泵(P2)，取熱物流循環(huán)泵出口物流(Sll)回到相變?nèi)崞?El)的冷側。
[0028]充分利用蒸餾塔頂氣相所具有的不易回收的中低溫余能，并將熱量轉化為機械能進而轉變?yōu)殡娔?，能夠最大程度的實現(xiàn)精餾裝置能量的利用和回收。本裝置最終發(fā)電量為
8.0lkff0
[0029]本實用新型提出的蒸餾塔頂余能轉化為電能的方法及裝置，已通過較佳實施例進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本實用新型內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的設備和工藝流程進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)本實用新型技術。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，他們都被視為包括在本實用新型精神、范圍和內(nèi)容中。
【權利要求】
1.一種蒸餾塔頂余能轉化為電能的裝置；包括蒸餾塔、相變?nèi)崞?、取熱物流冷凝器、取熱物流循環(huán)泵、發(fā)電機、蒸餾塔冷凝液接收罐、蒸餾塔冷凝液輸送泵以及相關進料管線和連接以上設備的管線；其特征是:蒸餾塔塔頂氣相出口連接到相變?nèi)崞?，相變?nèi)崞鳠醾瘸隹谶B接到蒸餾塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口連接到蒸餾塔冷凝液輸送泵進口，泵出口連接到蒸餾塔回流口和產(chǎn)品出口 ；取熱物流循環(huán)泵連接到相變?nèi)崞鞯睦鋫冗M口，相變?nèi)崞骼錅y出口連接到帶動發(fā)電機的膨脹機進口，膨脹機出口連接到取熱物流冷凝器的進口，取熱物流冷凝器出口連接到取熱物流循環(huán)泵入口。
【文檔編號】F01K27/02GK204024737SQ201420350983
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權日:2014年6月26日
【發(fā)明者】李鑫鋼, 李洪, 高鑫 申請人:天津大學