一种连续型溶剂回收塔及其回收方法与流程

本发明涉及溶剂回收设备领域，具体为一种连续型溶剂回收塔及其回收方法。

背景技术：

发酵和生物制药等行业的生产过程中，有许多产品均需要使用有机溶剂来进行溶解、催化、提纯等，其中最常见、需要量最大的溶剂有甲醇、乙醇、甲苯、丙酮等。这些溶剂使用后，会含有大量的水分或其它杂质，为了将溶剂回收，常用的做法是将使用后的溶剂进行精馏，使溶剂汽化，与水和其他杂质分离，再将汽化的溶剂冷凝，供再次使用。溶剂回收量比较大（几百kg/h）时，普遍采用的回收设备为连续式溶剂回收塔，该设备产出的成品质量稳定、回收效率高、成品纯度高、排放残液中的溶剂含量低。

连续式溶剂回收塔（见图1）主要包括精馏塔1、预热器111、再沸器2、冷凝器3、缓冲罐4和冷却器5，其回收方法为，物料先由进料泵10打入预热器，利用蒸汽对物料进行预热，使其温度接近于溶剂的沸点，然后送入精馏塔，再由塔底进入再沸器，利用蒸汽对物料进行二次加热后再送回精馏塔，此时溶剂汽化，与水和其他杂质分离开，其中由水和其他杂质构成的高温残液（90℃～95℃）由精馏塔的残液出口16排出，汽化后的溶剂上升到塔顶，一小部分溶剂冷凝并由精馏塔的顶部出液口13进入冷却器，大部分的溶剂蒸汽则进入冷凝器冷凝为液体，再进入冷却器，最后送进成品罐，完成溶剂的回收。

对于溶剂使用量很大的企业来说，在这一回收过程中，将会耗用大量的蒸汽，例如，一个中型的黄原胶生产企业，乙醇的使用量超过200吨/天，若按普通的连续式回收塔，蒸汽用量在1︰（1.2～1.5）之间（溶剂含量不同而蒸汽耗量不同），蒸汽最少需要240吨/天，蒸汽成本非常高；不仅如此，汽化的溶剂在冷凝器内冷凝的过程中，会有大量的汽化潜热释放出来，却白白的被冷却水带走，造成了极大的浪费。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种连续型溶剂回收塔，其能解决现有普通连续式溶剂回收塔在回收过程中会耗用大量的蒸汽，增加了生产成本，而且回收过程中存在能源浪费的问题，为此，本发明还提供了溶剂回收方法。

其技术方案是这样的：

一种连续型溶剂回收塔，其包括精馏塔、再沸器、冷凝器、缓冲罐和冷却器，所述再沸器的进料口和出料口分别与所述精馏塔的底部出料口和底部回料口连通，所述精馏塔的顶部出液口连接所述冷却器的进料口；其特征在于：其还包括翅片管换热器和螺旋板换热器，所述精馏塔的顶部出气口依次连接所述翅片管换热器、所述冷凝器、所述缓冲罐和所述冷却器；所述翅片管换热器的冷却介质入口与进料管连通，所述进料管上安装有进料泵，所述翅片管换热器的冷却介质出口与所述螺旋板换热器的冷流体进口连通，所述螺旋板换热器的冷流体出口与所述精馏塔的进料口连通，所述螺旋板换热器的热流体进口与所述精馏塔的残液出口连通，所述螺旋板换热器的热流体出口与残液罐连通。

其进一步特征在于：

所述翅片管换热器与所述冷凝器一体制成。

一种使用上述连续型溶剂回收塔回收溶剂的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、物料通过所述进料泵进入所述翅片管换热器，与由所述精馏塔的顶部出气口出来的溶剂蒸汽进行第一次热交换，再由所述螺旋板换热器的冷流体进口进入所述螺旋板换热器，与由所述精馏塔的残液出口出来的高温残液在所述螺旋板换热器内进行第二次热交换，然后由所述螺旋板换热器的冷流体出口进入所述精馏塔；

步骤2、物料进入所述再沸器加热后再次送回所述精馏塔，使物料的温度达到待分离的溶剂的沸点，使溶剂汽化上升，溶剂蒸汽在上升过程中小部分冷凝，并由所述精馏塔的顶部出液口进入所述冷却器，其余部分的溶剂蒸汽先进入所述翅片管换热器，与新的物料进行第一次热交换，再进入所述冷凝器冷凝为液体，随后进入所述缓冲罐和所述冷却器；

步骤3、未汽化的物料由所述精馏塔的残液出口进入所述螺旋板换热器，继续与新的物料进行第二次热交换。

本发明的有益效果是：

1、本发明的溶剂回收塔，通过设置翅片管换热器和螺旋管换热器，对物料进行预热，实现了对溶剂蒸汽冷凝过程中释放的汽化潜热以及高温残液的热量的充分回收再利用，从而取代了需要使用大量蒸汽的预热器对物料进行预热，可大大降低生产成本，减少碳排放量，节能效果显著，同时，由于溶剂蒸汽在进入冷凝器之前先进入翅片管换热器，使低温的物料能够先对溶剂蒸汽进行冷凝，从而可减少后面冷凝器中的冷凝水用量，节约了水资源；

2、本发明的溶剂回收方法，其利用溶剂蒸汽冷凝过程中释放的汽化潜热先对物料进行第一次预热，再利用高温残液的热量对物料进行第二次预热，即可将物料的温度加热到接近溶剂沸点的温度，无需再使用外部蒸汽预热，不仅大大减少了蒸汽用量，降低生产成本，而且实现了废热回收再利用，节能效果显著。

附图说明

图1为现有的连续式溶剂回收塔的结构示意图；

图2为本发明的溶剂回收塔的结构示意图。

具体实施方式

见图2，本发明的一种连续型溶剂回收塔，其包括精馏塔1、再沸器2、冷凝器3、缓冲罐4、冷却器5、翅片管换热器6和螺旋板换热器7，再沸器的进料口21与精馏塔的底部出料口11连通，再沸器的出料口22与精馏塔的底部回料口12连通，精馏塔的顶部出液口13与冷却器的进料口51连通；精馏塔的顶部出气口14依次连接翅片管换热器6、冷凝器3、缓冲罐4和冷却器5，具体的，精馏塔的顶部出气口14与翅片管换热器的进气口61连通，翅片管换热器6的出气口与冷凝器3的进气口连通，冷凝器的出液口31与缓冲罐的进料口41连通，缓冲罐的出料口42与冷却器的进料口51连通，缓冲罐的出料口42与冷却器的进料口51之间设有水泵8，冷凝器3上设有冷却水进口32和冷却水出口33；翅片管换热器的冷却介质入口62与进料管9连通，进料管9上安装有进料泵10，翅片管换热器的冷却介质出口63与螺旋板换热器的冷流体进口71连通，螺旋板换热器的冷流体出口72与精馏塔的进料口15连通，螺旋板换热器的热流体进口73与精馏塔的残液出口16连通，螺旋板换热器的热流体出口74与残液罐连通。翅片管换热器最适合吸收汽化状物料中的热量，可将大量的汽化潜热吸收。

优选的，见图2，翅片管换热器6与冷凝器3一体制成，形成组合式冷凝器，如此设计，结构更加紧凑，成本低。

见图2，本发明的一种使用上述连续型溶剂回收塔回收溶剂的方法，其包括以下步骤：

步骤1、物料（约20℃）通过进料泵10进入翅片管换热器6，与由精馏塔的顶部出气口14出来的溶剂蒸汽进行第一次热交换，再由螺旋板换热器的冷流体进口71进入螺旋板换热器7，与由精馏塔的残液出口16出来的高温残液在螺旋板换热器7内进行第二次热交换，此时物料的温度接近溶剂的沸点（一般溶剂的沸点都比较低，60℃～80℃），然后由螺旋板换热器的冷流体出口72出来并进入精馏塔1；

步骤2、进入精馏塔1的物料仍为液体，在重力的作用下，由精馏塔的底部出料口11进入再沸器2，加热后由精馏塔的底部回料口12再次送回精馏塔1，此时物料的温度达到待分离的溶剂的沸点，使溶剂汽化上升，溶剂蒸汽在上升过程中小部分冷凝，并由精馏塔的顶部出液口13进入冷却器5，其余部分的溶剂蒸汽先进入翅片管换热器6，与新的物料进行第一次热交换，再进入冷凝器3冷凝为液体，随后进入缓冲罐4和冷却器5，最后送往成品罐；

步骤3、未汽化的物料（即高温残液）由精馏塔的残液出口16进入螺旋板换热器7，继续与新的物料进行第二次热交换，如此循环。

本发明的溶剂回收塔的节能效益估算：

采用本发明的溶剂回收塔，由于将精馏过程中的废热回收后，蒸汽耗量可同比降低超过20﹪（不考虑回收塔设计、制作时的性能差异等其它因素）。若一个中型黄原胶生产企业每天的乙醇回收量按200吨计算，可节省蒸汽（按20﹪计算）≈200×1.2×0.2≈48吨，一年按300天可节省蒸汽≈14400吨，蒸汽成本价按150元/吨，一年可减少产生成本≈216万元，节能效益巨大。

节能型溶剂回收塔的应用范围十分广泛，从发酵、生物制药、化工生产、食品行业等，都可推广，推广后的节能效果十分巨大。