用于混合C4分离的热泵精馏节能方法及其精馏系统与流程

用于混合c4分离的热泵精馏节能方法及其精馏系统
技术领域
1.本发明涉及精馏技术，尤其涉及用于混合c4分离的精馏技术。


背景技术：

2.顺酐生产工艺中，加氢后的混合c4脱除丙烷后，进入正丁烷塔进行分离，塔顶产品为异丁烷，侧线产品为正丁烷，塔釜产品为戊烷。
3.由于正丁烷塔塔顶气量较大，且温度较低，热量难以直接进行利用，常规工艺采用循环冷却水进行直接冷凝，造成了极大的能量浪费。同时，正丁烷塔存在塔顶与塔釜温差大的特点，难以将塔顶热量通过机械增压的手段给塔釜使用。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于混合c4分离的热泵精馏节能方法及其精馏系统，其能够减少混合c4精馏过程中塔顶冷却循环水的用量，降低精馏过程中所需的能耗。
5.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于混合c4分离的热泵精馏节能方法，包括：将混合c4原料从精馏塔中部通入精馏塔进行精馏，从塔顶采出的塔顶气分为两路，一路通入塔顶冷凝器冷凝，另一路经塔顶热泵机组增压升温后通入第一中间再沸器，作为热源与从精馏塔中部采出的液体进行热交换，液体经再沸后从塔中部返回精馏塔内；将从塔顶冷凝器获取的冷凝后的液体通入塔顶气回流罐，从所述塔顶气回流罐获取的一部分冷凝液回流塔顶，另一部分冷凝液作为异丁烷产品出料；从精馏塔的侧线采出正丁烷，从精馏塔的塔釜采出戊烷。
6.根据本发明实施例的另一方面，提供了一种热泵精馏系统，包括精馏塔、塔顶冷凝器、塔顶气回流罐、塔顶热泵机组、第一中间再沸器、第二中间再沸器和塔釜再沸器；精馏塔的塔顶气相出口分别与塔顶热泵机组的进气口和塔顶冷凝器的热侧入口连通，塔顶热泵机组的排气口与第一中间再沸器的热侧入口连通；第一中间再沸器的冷侧入口和冷侧出口分别与精馏塔中部连通；塔顶冷凝器的热侧出口与塔顶气回流罐的入口连通，塔顶气回流罐的液相出口分为两路：一路与精馏塔的塔顶回流口连通，另一路用于出料；精馏塔的中部设有原料入口和用于出料的侧线出料口；第二中间再沸器的冷侧入口和冷侧出口分别与精馏塔中部连通，第二中间再沸器的热侧入口用于接收外部输入的加热蒸气；精馏塔的塔釜液相出口分为两路：一路与塔釜再沸器的冷侧入口连通，另一路用于塔釜出料；塔釜再沸器的冷侧出口与精馏塔的塔釜蒸气入口连通；塔釜再沸器的热侧入口用于接收外部输入的加热蒸气。
7.本发明至少具有以下优点和特点：本实施例通过设置第一中间再沸器，将从精馏塔侧线采出一部分液体与增压升温后的塔顶气进行换热，利用较少的压缩功实现中间再沸，大幅减少了塔釜再沸器的热负荷，
节省了塔顶冷却循环水和塔釜蒸汽的用量，从而达到经济节能的效果。
附图说明
8.图1示出了根据本发明实施例的用于混合c4分离的热泵精馏系统的示意图。
实施方式
9.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
10.请参考图1。根据本发明实施例的用于混合c4分离的热泵精馏系统包括精馏塔1、塔顶冷凝器2、塔顶气回流罐3、塔顶热泵机组4、第一中间再沸器51、第二中间再沸器52和塔釜再沸器53。
11.精馏塔1的塔顶气相出口分别与塔顶热泵机组4的进气口和塔顶冷凝器2的热侧入口连通，塔顶热泵机组4的排气口与第一中间再沸器51的热侧入口连通，第一中间再沸器51的热侧出口与塔顶冷凝器2的热侧入口连通，第一中间再沸器51的冷侧入口和冷侧出口分别与精馏塔1的中部连通。塔顶冷凝器2的热侧出口与塔顶气回流罐3的入口连通，塔顶气回流罐3的液相出口分为两路：一路与精馏塔1的塔顶回流口10连通，另一路用于出料。
12.在本实施例中，塔顶气回流罐3的液相出口与回流泵6的入口连通，回流泵6的出口分为两路：一路与精馏塔1的塔顶回流口10连通，另一路用于出料。
13.精馏塔1的中部设有原料入口11和用于出料的侧线出料口12；第二中间再沸器52的冷侧入口和冷侧出口分别与精馏塔中部连通，第二中间再沸器52的热侧入口用于接收外部输入的加热蒸气，该加热蒸气例如可以是水蒸汽。
14.精馏塔1的塔釜液相出口分为两路：一路与塔釜再沸器53的冷侧入口连通，另一路用于塔釜出料；塔釜再沸器53的冷侧出口与精馏塔1的塔釜蒸气入口13连通，塔釜再沸器53的热侧入口用于接收外部输入的加热蒸气。
15.在本实施例中，精馏塔1为板式塔，该板式塔为变径塔，第一中间再沸器51的冷侧入口和冷侧出口分别与设于精馏塔中部的第一采出口和第一返流口连通；变径塔以所述第一返流口所在的塔板（正丁烷蒸气返回塔板）为界，上段精馏塔气液相流量较大，下段精馏塔气液相流量较小，第一返流口所在塔板上方的塔体直径大于第一返流口所在塔板下方的塔体直径，可以增加下段精馏塔气液相流速。可选地，上述的第一采出口和第一返流口设置于板式塔的同一块塔板上。
16.在本实施例中，塔顶热泵机组4包括压缩机，该压缩机的进气口与精馏塔1的塔顶气相出口连通，该压缩机的排气口与第一中间再沸器51的热侧入口连通，压缩机用于对塔顶气进行压缩实现增压升温。
17.根据本发明实施例的一种用于混合c4分离的热泵精馏节能方法，包括：将混合c4原料从精馏塔中部通入精馏塔1进行精馏，从塔顶采出的塔顶气分为两路，一路通入塔顶冷凝器2冷凝，另一路经塔顶热泵机组4增压升温后通入第一中间再沸器51，作为热源与从精馏塔中部采出的液体（即作为侧线物料的正丁烷）进行热交换，液体经再沸后成为侧线物料蒸气（即正丁烷蒸气），从塔中部返回精馏塔内；从第一中间再沸器热侧出口输出的换热冷凝后的塔顶气（即异丁烷蒸气）通入塔顶冷凝器2进一步冷凝降温；将从塔顶冷凝器2获取的冷凝后的液体通入塔顶气回流罐3进行气液分离，不凝气
从塔顶气回流罐3顶部排出，从塔顶气回流罐3获取的一部分冷凝液回流塔顶，另一部分冷凝液作为异丁烷产品出料；从精馏塔1的侧线采出正丁烷，从精馏塔1的塔釜采出戊烷。
18.精馏塔产品有三股物料，分别为塔顶产品（异丁烷）出料，侧线产品（正丁烷）出料，塔釜产品（戊烷）出料。
19.第二中间再沸器52在精馏塔开车和/或调节能量时对从精馏塔侧线采出的液体进行换热。塔釜再沸器53在精馏塔开车和/或调节能量时对从精馏塔塔釜采出的液体进行换热。
20.在一个具体的实施方式中，精馏塔1用于分离混合c4，塔顶产品为异丁烷，中间产品为正丁烷，塔釜产品为戊烷。精馏塔理论塔板数为120块，塔顶操作压力为0.6mpa，塔顶温度为51℃。中间采出温度为66℃，塔釜温度为102℃。
21.冷凝器2操作条件为：出口温度48℃。
22.热泵机组4的进气压力为0.6mpa，排气压力为1.2mpa。
23.第一中间再沸器51的热流股为增压塔顶气（异丁烷），冷流股为精馏塔中间液相（正丁烷）。
24.第二中间再沸器52和塔釜再沸器53均为蒸汽加热再沸器，其中第二中间再沸器52的冷流股为精馏塔中间液相（正丁烷），塔釜再沸器53的冷流股为塔釜液（戊烷）。
25.通过本发明实施例的节能改造，精馏塔可降低加热蒸汽消耗85%。
26.本发明实施例通过设置第一中间再沸器，将从精馏塔侧线采出一部分液体与增压升温后的塔顶气进行换热，利用较少的压缩功实现中间再沸，大幅减少了塔釜再沸器的热负荷，节省了塔顶冷却循环水和塔釜蒸汽的用量，解决了顺酐装置中，正丁烷分离塔能耗高的问题。

技术特征：
1.一种用于混合c4分离的热泵精馏节能方法，其特征在于，包括：将混合c4原料从精馏塔中部通入精馏塔进行精馏，从塔顶采出的塔顶气分为两路，一路通入塔顶冷凝器冷凝，另一路经塔顶热泵机组增压升温后通入第一中间再沸器，作为热源与从精馏塔中部采出的液体进行热交换，液体经再沸后从塔中部返回精馏塔内；将从塔顶冷凝器获取的冷凝后的液体通入塔顶气回流罐，从所述塔顶气回流罐获取的一部分冷凝液回流塔顶，另一部分冷凝液作为异丁烷产品出料；从精馏塔的侧线采出正丁烷，从精馏塔的塔釜采出戊烷。2.根据权利要求1所述的热泵精馏节能方法，其特征在于，将从第一中间再沸器热侧出口输出的换热后的塔顶气通入所述塔顶冷凝器冷凝。3.根据权利要求1所述的热泵精馏节能方法，其特征在于，所述精馏塔为板式塔，所述板式塔为变径塔，所述第一中间再沸器的冷侧出口与设于精馏塔中部的第一返流口连通；所述变径塔以所述第一返流口所在的塔板为界，第一返流口所在塔板上方的塔体直径大于第一返流口所在塔板下方的塔体直径。4.根据权利要求1所述的热泵精馏系统，其特征在于，所述塔顶热泵机组包括压缩机，所述压缩机的进气口与所述精馏塔的塔顶气相出口连通，所述压缩机的排气口与所述第一中间再沸器的热侧入口连通。5.根据权利要求1所述的热泵精馏节能方法，其特征在于，在精馏塔开车和/或调节能量时使用塔釜再沸器对从精馏塔塔釜采出的液体进行换热。6.根据权利要求1或3所述的热泵精馏节能方法，其特征在于，在精馏塔开车和/或调节能量时使用第二中间再沸器对从精馏塔侧线采出的液体进行换热。7.一种热泵精馏系统，其特征在于，包括精馏塔、塔顶冷凝器、塔顶气回流罐、塔顶热泵机组、第一中间再沸器、第二中间再沸器和塔釜再沸器；所述精馏塔的塔顶气相出口分别与所述塔顶热泵机组的进气口和所述塔顶冷凝器的热侧入口连通，塔顶热泵机组的排气口与所述第一中间再沸器的热侧入口连通；所述第一中间再沸器的冷侧入口和冷侧出口分别与精馏塔中部连通；所述塔顶冷凝器的热侧出口与所述塔顶气回流罐的入口连通，塔顶气回流罐的液相出口分为两路：一路与精馏塔的塔顶回流口连通，另一路用于出料；所述精馏塔的中部设有原料入口和用于出料的侧线出料口；所述第二中间再沸器的冷侧入口和冷侧出口分别与精馏塔中部连通，所述第二中间再沸器的热侧入口用于接收外部输入的加热蒸气；所述精馏塔的塔釜液相出口分为两路：一路与所述塔釜再沸器的冷侧入口连通，另一路用于塔釜出料；塔釜再沸器的冷侧出口与精馏塔的塔釜蒸气入口连通；所述塔釜再沸器的热侧入口用于接收外部输入的加热蒸气。8.如权利要求7所述的热泵精馏系统，其特征在于，所述精馏塔为板式塔，所述板式塔为变径塔，所述第一中间再沸器的冷侧入口和冷侧出口分别与设于精馏塔中部的第一采出口和第一返流口连通；所述变径塔以所述第一返流口所在的塔板为界，第一返流口所在塔板上方的塔体直径大于第一返流口所在塔板下方的塔体直径。9.根据权利要求7所述的精馏系统，其特征在于，所述第一中间再沸器的热侧出口与所
述塔顶冷凝器的热侧入口连通。10.根据权利要求7所述的热泵精馏系统，其特征在于，所述塔顶热泵机组包括压缩机，所述压缩机的进气口与所述精馏塔的塔顶气相出口连通，所述压缩机的排气口与所述第一中间再沸器的热侧入口连通。

技术总结
一种用于混合C4分离的热泵精馏节能方法及其精馏系统，该方法包括：将混合C4原料从精馏塔中部通入精馏塔进行精馏，从塔顶采出的塔顶气分为两路，一路通入塔顶冷凝器冷凝，另一路经塔顶热泵机组增压升温后通入第一中间再沸器，作为热源与从精馏塔中部采出的液体进行热交换，液体经再沸后从塔中部返回精馏塔内；将从塔顶冷凝器获取的冷凝后的液体通入塔顶气回流罐，从塔顶气回流罐获取的一部分冷凝液回流塔顶，另一部分冷凝液作为异丁烷产品出料；从精馏塔的侧线采出正丁烷，从精馏塔的塔釜采出戊烷。本发明能减少精馏过程中塔顶冷却循环水的用量，经济节能。经济节能。经济节能。


技术研发人员：刘常峰 蒋俊彦 张震 裴晓鹏 李亚冬 张泉明 高卓鹏 王豪 孟泽成
受保护的技术使用者：上海齐耀膨胀机有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/10/11