技术领域本实用新型涉及工业精馏领域中的一种高效节能工艺技术，采用直接压缩塔顶气体，并将主精馏塔分割为上、下两塔的方式，将其应用于大温差分离过程，以减少水蒸气的消耗而进行节能。
背景技术：
目前，工业精馏操作采用多效精馏，由于随效数的增加，加热蒸汽用量减少产生的节能效果开始不断下降，且受第一级加热蒸汽压力及末级冷却介质种类的限制，操作愈发困难，同时还受分离物系的性质、易挥发组分含量、工艺流程等因素的影响；其相关节能基本已经达到极限，随着产量的不断扩大，其能耗十分巨大。国内外学者在精馏的精馏效数、进料顺序、进料位置、换热网络等方面做了大量研究，提出了很多优化方案，达到了一定的节能效果。但是，多效精馏仍存在一些不足之处：(1)多效精馏通过设置若干操作压力不同的精馏塔，梯级利用各塔塔顶的蒸气，但是，操作压力最低的精馏塔塔顶蒸气还是需要用大量循环水冷却，与此同时必须消耗大量水蒸气来加热操作压力最高的精馏塔塔釜液体，造成了冷、热公用工程的双重消耗；(2)多效精馏中各塔塔釜的操作温度随着操作压力的升高而升高，需要多种压力等级的新鲜水蒸气作为热源；(3)理论上增加精馏效数可以更加节能，但是这受全厂水蒸气等级限制，而且随着操作压力提高，物料的相对挥发度变小，所需回流比更大，增加精馏效数的节能效果变得不明显。CN103285615B和CN103566612B均公开了一种常规式热泵精馏系统。从技术经济角度考虑，常规热泵精馏通常仅适用于塔底和塔顶温差较小的场合，该温差愈小，所需的压缩功愈小，热泵的性能愈好。对于一些特殊的大温差分离过程(例如甲醇、DMAC精馏)，采用分割式热泵精馏流程更加经济，这种流程采取上塔安装热泵及下塔减小回流量的节能措施，节能效果明显，投资费用适中，控制简单。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提出一种更加高效节能的分割式MVR热泵精馏热集成系统。为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种分割式MVR热泵精馏热集成系统，所述系统包括进料预热部分、上塔精馏部分、循环部分、压缩冷凝部分、喷水部分、下塔精馏部分、水蒸气加热部分、产品排出部分、冷凝水排出部分、釜液排出部分、冷却部分；所述进料预热部分与上塔精馏部分相连接，上塔精馏部分与循环部分相连接，压缩冷凝部分与上塔精馏部分相连接，喷水部分与压缩冷凝部分相连接，下塔精馏部分与上塔精馏部分相连接，水蒸气加热部分分别与上塔精馏部分、下塔精馏部分相连接，产品排出部分分别与进料预热部分、压缩冷凝部分相连接，冷凝水排出部分分别与上塔精馏部分、下塔精馏部分、进料预热部分相连接，釜液排出部分分别与下塔精馏部分、进料预热部分相连接，冷却部分与压缩冷凝部分相连接。进一步，所述进料预热部分包括依次连接的补料泵(P01)、进料储罐(R01)、进料泵(P02)、上塔进料流量计(FI01)、一级预热器(E01)、二级预热器(E02)、三级预热器(E03)、上塔精馏塔(T01)、下塔精馏塔(T02)；所述进料预热部分经过一、二、三级预热器将原料液预热到泡点，进料至上塔精馏塔(T01)进行正常精馏分离，而进料至下塔精馏塔(T02)只用于系统初始开车时补料，通过阀(V01)控制进料至上塔精馏塔(T01)，通过阀(V02)控制进料至下塔精馏塔(T02)。进一步，所述上塔精馏部分包括依次连接的上塔精馏塔(T01)和补热分离室(E05)；所述上塔精馏塔(T01)为板式塔精馏分离设备或填料塔精馏分离设备或超重力精馏机；所述补热分离室(E05)为整体的带有补热功能的分离室或分开的带有外加热器的分离室。进一步，所述循环部分包括依次连接的补热分离室(E05)、上塔循环泵(P04)、上塔再沸器(E06)；所述上塔再沸器(E06)为列管式再沸器或螺旋板式再沸器或板式再沸器或螺旋缠绕式再沸器。进一步，所述压缩冷凝部分包括依次连接的上塔精馏塔(T01)、压缩机(C01)、饱和器(R02)、上塔再沸器(E06)、成品缓冲罐(R03)；所述压缩机(C01)为离心式压缩机或罗茨式压缩机或螺杆式压缩机；所述饱和器(R02)底部设有一个水封装置，系统多余喷水量经水封装置后流入至成品缓冲罐(R03)。进一步，所述喷水部分包括依次连接的成品缓冲罐(R03)、上塔成品泵(P06)、喷水流量计(FI03)、饱和器(R02)、成品缓冲罐(R03)。进一步，所述下塔精馏部分包括依次连接的下塔进料泵(P05)、下塔进料流量计(FI02)、下塔精馏塔(T02)、下塔再沸器(E04)；所述下塔进料泵(P05)后通过阀(V05)控制进料至下塔精馏塔(T02)，通过阀(V06)控制回流至上塔精馏塔(T01)；所述下塔精馏塔(T02)与下塔再沸器(E04)进行自然循环分离。进一步，所述水蒸气加热部分包括依次连接的生蒸汽源、下塔再沸器(E04)、补热分离室(E05)。进一步，所述产品排出部分包括依次连接的上塔成品泵(P06)、一级预热器(E01)、成品流量计(FI05)、成品储罐(R04)、成品转存泵(P07)以及回流流量计(FI04)、上塔精馏塔(T01)；所述成品流量计(FI05)通过阀(V11)进行调节，所述回流流量计(FI04)通过阀(V10)进行调节。进一步，所述冷凝水排出部分包括依次连接的冷凝水泵(P08)、冷凝水流量计(FI06)、二级预热器(E02)。进一步，所述釜液排出部分包括依次连接的下塔釜液泵(P03)、釜液流量计(FI07)、三级预热器(E03)、釜液储罐(R05)；所述釜液流量计(FI07)通过阀(V04)进行调节。进一步，所述冷却部分包括依次连接的成品缓冲罐(R03)、气体冷凝器(E07)、进料储罐(R01)，以及冷却水储罐(R06)、冷却水泵(P10)、冷却水流量计(FI08)；所述气体冷凝器(E07)冷凝液出口管路需要完全插入进料储罐(R01)中形成液封。采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：(1)该系统比其他系统更为科学，更加高效节能，具有运行成本低、调节方便、工作稳定等优点；(2)该系统能够完全循环回收利用如甲醇、乙醇、异丙醇、DMAC、DMF、DMSO等一些特殊的大温差分离过程中的二次蒸汽而达到节能的目的；(3)该系统直接压缩塔顶出来的气体，充分利用了被压缩气体的冷凝潜热，同时减小了塔釜热公用工程和塔顶冷公用工程的消耗；(4)从技术经济角度考虑，采用分割式热泵精馏流程更加经济，这种流程采取上塔安装热泵及下塔减小回流量的节能措施，节能效果明显，投资费用适中，控制简单；(5)相对传统精馏而言，采用该形式更加经济、节能，投资费用适中，控制简单，只需消耗少量最低级别的水蒸气(如0.3MPa)，同时节省大量更高等级的水蒸气(如1.0MPa)，能够产生巨大的经济效益。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型的一种分割式MVR热泵精馏热集成系统的工艺流程图；图2为单塔精馏的工艺流程图；图3为双效精馏的工艺流程图；图4为单塔热泵精馏的工艺流程图；图中代号分别表示如下：补料泵(P01)、进料泵(P02)、下塔釜液泵(P03)、上塔循环泵(P04)、下塔进料泵(P05)、上塔成品泵(P06)、成品转存泵(P07)、冷凝水泵(P08)、釜液转存泵(P09)、冷却水泵(P10)；一级预热器(E01)、二级预热器(E02)、三级预热器(E03)、下塔再沸器(E04)、补热分离室(E05)、上塔再沸器(E06)、气体冷凝器(E07)；进料储罐(R01)、饱和器(R02)、成品缓冲罐(R03)、成品储罐(R04)、釜液储罐(R05)、冷却水储罐(R06)；上塔进料流量计(FI01)、下塔进料流量计(FI02)、喷水流量计(FI03)、回流流量计(FI04)、成品流量计(FI05)、冷凝水流量计(FI06)、釜液流量计(FI07)、冷却水流量计(FI08)；上塔精馏塔(T01)、下塔精馏塔(T02)；压缩机(C01)；阀(V01)、阀(V02)、阀(V03)、阀(V04)、阀(V05)、阀(V06)、阀(V07)、阀(V08)、阀(V09)、阀(V10)、阀(V11)。具体实施方式为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。如图1所示，一种分割式MVR热泵精馏热集成系统，所述系统包括进料预热部分、上塔精馏部分、循环部分、压缩冷凝部分、喷水部分、下塔精馏部分、水蒸气加热部分、产品排出部分、冷凝水排出部分、釜液排出部分、冷却部分；所述进料预热部分与上塔精馏部分相连接，上塔精馏部分与循环部分相连接，压缩冷凝部分与上塔精馏部分相连接，喷水部分与压缩冷凝部分相连接，下塔精馏部分与上塔精馏部分相连接，水蒸气加热部分分别与上塔精馏部分、下塔精馏部分相连接，产品排出部分分别与进料预热部分、压缩冷凝部分相连接，冷凝水排出部分分别与上塔精馏部分、下塔精馏部分、进料预热部分相连接，釜液排出部分分别与下塔精馏部分、进料预热部分相连接，冷却部分与压缩冷凝部分相连接。优选地，如图1所示，所述进料预热部分包括依次连接的补料泵(P01)、进料储罐(R01)、进料泵(P02)、上塔进料流量计(FI01)、一级预热器(E01)、二级预热器(E02)、三级预热器(E03)、上塔精馏塔(T01)、下塔精馏塔(T02)；所述进料预热部分经过一、二、三级预热器将原料液预热到泡点，进料至上塔精馏塔(T01)进行正常精馏分离，而进料至下塔精馏塔(T02)只用于系统初始开车时补料，通过阀(V01)控制进料至上塔精馏塔(T01)，通过阀(V02)控制进料至下塔精馏塔(T02)。优选地，如图1所示，所述上塔精馏部分包括依次连接的上塔精馏塔(T01)和补热分离室(E05)；所述上塔精馏塔(T01)为板式塔精馏分离设备，当然也可以为填料塔精馏分离设备或超重力精馏机等形式的精馏分离设备；所述补热分离室(E05)为整体的带有补热功能的分离室，还可以为分开的带有外加热器的分离室。优选地，如图1所示，所述循环部分包括依次连接的补热分离室(E05)、上塔循环泵(P04)、上塔再沸器(E06)；所述上塔再沸器(E06)为列管式再沸器，当然也可以为螺旋板式再沸器或板式再沸器或螺旋缠绕式再沸器等形式的再沸器。优选地，如图1所示，所述压缩冷凝部分包括依次连接的上塔精馏塔(T01)、压缩机(C01)、饱和器(R02)、上塔再沸器(E06)、成品缓冲罐(R03)；所述压缩机(C01)为离心式压缩机，当然还可以为罗茨式压缩机或螺杆式压缩机；所述饱和器(R02)底部设有一个水封装置，系统多余喷水量经水封装置后流入至成品缓冲罐(R03)。优选地，如图1所示，所述喷水部分包括依次连接的成品缓冲罐(R03)、上塔成品泵(P06)、喷水流量计(FI03)、饱和器(R02)、成品缓冲罐(R03)；所述喷水部分主要用于过热蒸汽消除过热度。优选地，如图1所示，所述下塔精馏部分包括依次连接的下塔进料泵(P05)、下塔进料流量计(FI02)、下塔精馏塔(T02)、下塔再沸器(E04)；所述下塔进料泵(P05)后通过阀(V05)控制进料至下塔精馏塔(T02)，通过阀(V06)控制回流至上塔精馏塔(T01)，所述阀(V06)只用于系统初始开车时回流；所述下塔精馏塔(T02)与下塔再沸器(E04)进行自然循环分离。优选地，如图1所示，所述水蒸气加热部分包括依次连接的生蒸汽源、下塔再沸器(E04)、补热分离室(E05)；主要用于对下塔再沸器(E04)进行加热和对补热分离室(E05)进行补热。优选地，如图1所示，所述产品排出部分包括依次连接的上塔成品泵(P06)、一级预热器(E01)、成品流量计(FI05)、成品储罐(R04)、成品转存泵(P07)以及回流流量计(FI04)、上塔精馏塔(T01)；所述成品流量计(FI05)通过阀(V11)进行调节，所述回流流量计(FI04)通过阀(V10)进行调节。优选地，如图1所示，所述冷凝水排出部分包括依次连接的冷凝水泵(P08)、冷凝水流量计(FI06)、二级预热器(E02)。优选地，如图1所示，所述釜液排出部分包括依次连接的下塔釜液泵(P03)、釜液流量计(FI07)、三级预热器(E03)、釜液储罐(R05)；所述釜液流量计(FI07)通过阀(V04)进行调节，所述阀(V03)只用于系统初始开车时对补热分离室(E05)进料时使用。优选地，如图1所示，所述冷却部分包括依次连接的成品缓冲罐(R03)、气体冷凝器(E07)、进料储罐(R01)，以及冷却水储罐(R06)、冷却水泵(P10)、冷却水流量计(FI08)；所述气体冷凝器(E07)冷凝液出口管路需要完全插入进料储罐(R01)中形成液封。本实用新型的工作原理如下：分割式热泵精馏流程的主精馏塔分为上下两塔：上塔类似于常规热泵精馏，只是多了一个进料口；而下塔类似于常规精馏的提馏段，进料来自上塔的釜液，蒸汽出料则进入上塔塔底。可通过控制分割点浓度(即下塔进料浓度)使上塔温差比较小，从而减小压缩机所需压缩比，降低投资和运行费用，缩短追加投资的回收期。上塔安装热泵会取得较好的效果，热泵供热系数COP较大；同时，下塔的回流量也会大大减小，水蒸气消耗减少。优选地，所述系统的补料泵(P01)对进料储罐(R01)进行补料，进料泵(P02)从进料储罐(R01)进料经过上塔进料流量计(FI01)进行流量控制后，使用排出的产品通过一级预热器(E01)对原料液进行一级预热后，使用排出的冷凝水通过二级预热器(E02)对原料液进行二级预热后，使用排出的釜液通过三级预热器(E03)对原料液进行三级预热后，达到泡点温度而直接进入上塔精馏塔(T01)进行精馏段提纯操作。所述进入上塔精馏塔(T01)的原料液在其内部进行均匀分布后沿塔以液相态自上而下的流至塔底部，而上塔精馏塔(T01)底部的液体通过下塔进料泵(P05)对下塔精馏塔(T02)进行进料，同样沿塔以液相态自上而下的流至塔底部，而下塔精馏塔(T02)底部的液体通过下塔精馏塔(T02)与下塔再沸器(E04)进行自然循环蒸发分离，并使用生蒸汽对下塔再沸器(E04)进行加热，当塔釜液达到排放要求的浓度后，通过下塔釜液泵(P03)进行排料，使用釜液流量计(FI07)来进行流量控制，然后进入三级预热器(E03)对原料液进行三级预热，并收集于釜液储罐(R05)中，装满液后使用釜液转存泵(P09)进行转移。所述生蒸汽对上塔精馏塔(T01)与下塔再沸器(E04)进行加热后的冷凝液通过冷凝水泵(P08)进行排液，使用冷凝水流量计(FI06)来进行流量控制，然后进入二级预热器(E02)对原料液进行二级预热后，进行外排。优选地，所述系统的下塔精馏塔(T02)与下塔再沸器(E04)进行自然循环蒸发分离而得到的饱和气体则沿塔以气相态自下而上的流至塔顶部，并与自上而下的液相态进行气液传质分离，最终达到气液相平衡过程；从下塔精馏塔(T02)塔顶部出来后的饱和气体进入补热分离室(E05)后，与从补热分离室(E05)和上塔再沸器(E06)中分离出来的饱和气体一起沿上塔精馏塔(T01)以气相态自下而上的从塔顶部流出，同样与自上而下的液相态进行气液传质分离，最终达到气液相平衡过程。所述从上塔精馏塔(T01)塔顶部流出的饱和气体进入压缩机(C01)进行压缩做功后，塔顶气体的压力和温度得到提高，成为过热蒸汽，进入饱和器(R02)进行消除过热度，而变成饱和蒸汽，随后进入上塔再沸器(E06)中进行传热冷凝，变成液体后，收集于成品缓冲罐(R03)中，通过上塔成品泵(P06)进行分流；一部分液体通过成品流量计(FI05)进行流量控制后，进入饱和器(R02)中对从压缩机(C01)中出来的过热蒸汽进行消除过热度；另一部分液体则进入一级预热器(E01)对原料液进行一级预热后，再次进行分流，一部分液体通过回流流量计(FI04)进行流量控制后，回流至上塔精馏塔(T01)进行气液传质分离过程，以进一步提高产品纯度，而另一部分液体则通过成品流量计(FI05)进行流量控制后，收集于成品储罐(R04)中，装满液后使用成品转存泵(P07)进行转移。所述进入饱和器(R02)中的多余喷液，收集于饱和器(R02)底部后，通过设置液封而回流至成品缓冲罐(R03)。所述补热分离室(E05)内的液体通过上塔循环泵(P04)进入上塔再沸器(E06)中进行加热而蒸发后，进入补热分离室(E05)进行闪蒸而分离得到产品饱和气体，此过程为强制循环过程。优选地，所述系统成品缓冲罐(R03)中未被冷凝下来的饱和气体或不凝性气体进入气体冷凝器(E07)中进行冷凝后，进入进料储罐(R01)中，所述气体冷凝器(E07)冷凝液出口管路需要完全插入进料储罐(R01)中形成液封。所述冷却水进入冷却水储罐(R06)，然后进入冷却水泵(P10)，通过冷却水流量计(FI08)进行流量控制后，进入气体冷凝器(E07)对未被冷凝下来的饱和气体或不凝性气体进行冷却，而后进行排放。实际生产中，以年产60万吨甲醇为例，采用如图1所示的分割式MVR热泵精馏热集成系统的工艺流程图。当进料条件为61.8万吨，每年按8000小时进行生产时，进料温度为71.6℃，进料流量为94277kg/h，进料压力为1.7MPaG，进料组成为甲醇82％、水18％；塔顶要求为甲醇96.8％、水3.2％；塔釜要求为甲醇0.1％，水99.9％；塔内塔板压降为0.7kPa。比较例：同样以年产60万吨甲醇为例，采用如图2、图3、图4所示的工艺流程图，但其它操作参数均相同。实施例与比较例相比，能耗及成本参数对比表如表1所示，将蒸汽和用电都折算成标煤，对总折算标煤进行比较，双效精馏相对于单塔精馏节能18.9％，单塔热泵精馏相对于单塔精馏节能76.48％，分割式热泵精馏相对于单塔精馏节能75.28％，单塔热泵精馏相对于双效精馏节能70.98％，分割式热泵精馏相对于双效精馏节能69.49％。将蒸汽价格按照市场价120元/吨，将电价格按照市场价0.8元/度进行折算成总价进行比较，双效精馏相对于单塔精馏节约成本18.98％，单塔热泵精馏相对于单塔精馏节约成本-38.49％，分割式热泵精馏相对于单塔精馏节约成本46.99％，单塔热泵精馏相对于双效精馏节约成本-70.93％，分割式热泵精馏相对于双效精馏节约成本34.57％。表1能耗及成本参数对比表通过实施例与比较例相比较，就目前的工业精馏技术而言，采用如图1所示的分割式MVR热泵精馏热集成系统的工艺流程图比采用如图2、图3、图4所示的工艺流程图时，更加经济节能，生产成本更低。该系统比其他系统更为科学，更加高效节能，具有运行成本低、调节方便、工作稳定等优点；该系统能够完全循环回收利用如甲醇、乙醇、异丙醇、DMAC、DMF、DMSO等一些特殊的大温差分离过程中的二次蒸汽而达到节能的目的；该系统直接压缩塔顶出来的气体，充分利用了被压缩气体的冷凝潜热，同时减小了塔釜热公用工程和塔顶冷公用工程的消耗；从技术经济角度考虑，采用分割式热泵精馏流程更加经济，这种流程采取上塔安装热泵及下塔减小回流量的节能措施，节能效果明显，投资费用适中，控制简单；相对传统精馏而言，采用该形式更加经济、节能，投资费用适中，控制简单，只需消耗少量最低级别的水蒸气(如0.3MPa)，同时节省大量更高等级的水蒸气(如1.0MPa)，能够产生巨大的经济效益。以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。