利用再压缩蒸气的方法及成套设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用再压缩蒸气的方法及使用该方法的成套设备，所述利用再压缩蒸气的方法是在伴随蒸气产生的工艺中，利用压缩机对所述蒸气绝热压缩，并将其作为热源尚效地再利用。
【背景技术】
[0002]在加入了伴随着气液相变的单位操作的化学工艺中，在产生的工艺蒸汽是作为工艺目的的有用物，或者含有不适合向大气释放的物质的情况下，需要冷却并冷凝、来进行回收的工序。一直以来，在这种化学工艺中，设计有通过将工艺蒸汽自身用作热源，来实现工艺整体的节能的各种方法。但是，大体上这些工艺蒸汽温度低，因此对于该利用方法，往往停留在通过级联的方法而作为温度低的不同工序的热源、或者保温及预热这种限制性的情况。
[0003]蒸气再压缩(VRC)方式是在包含蒸气的气相工艺中通过使用压缩机进行绝热压缩以使温度上升的技术。对于利用该技术而温度上升的压缩蒸气，研究了将其潜热或显热用作蒸发或蒸馏、干燥这种工序的热源的情况。
[0004]在这样将VRC方式应用到工艺中的情况下，在运转开始(冷启动)时，有时是向压缩机供给的工艺蒸汽自身尚未产生的状况，因此需要另外具备电热器或蒸气锅炉等通常的热源作为在设备运转开始时使用的工艺蒸汽产生源。在将现在运转中的原有工艺为主工艺，并对其追加VRC方式的工艺(VRC工艺)来应用时，也考虑保留并利用属于原有设备的工艺蒸汽产生设备。总之，大多数情况下是采用如下运转步骤，即，在主工艺中产生工艺蒸汽，在达到稳定的运转的阶段，将工艺蒸汽分配导入VRC工艺，实施绝热压缩使温度上升，并切换热源。
[0005]但是，作为VRC工艺的核心设备的压缩机在运用中存在根据保护设备的观点应遵守的限制，该限制具有难以进行VRC的应用的一面。压缩机通常无论任何形式，都对应用温度设定有上限值。例如，在螺杆式的情况下，伴随着热膨胀而阴转子和阳转子的间隙变窄，因此为了防止达到接触、破损，而对气体的吸入温度设定有上限值。因此，在气体吸入温度超过上限值的情况下，为了保护设备而不得不停止运转。为了抑制气体吸入温度的上升，需要冷却器，设备费用增加。另外，在涡轮式中，有时在以压缩气体为热源的送气目标的设备中发生导热不良等并且不发生冷凝，从而工艺气体滞留。在该情况下，因不能从压缩机持续送气等各种原因，向压缩机的吸入气体极度减少或者中断，由此压缩机内的气体的流通停滞产生喘振，易发生设备破损。与这些设备破损相关的不良情况特别是在将热源切换成VRC工艺时发生的可能性高，需要在工艺上实施用于确保安全的某些处理，但尚未提出有效的处理。
[0006]例如，在日本专利第3221695号公报(专利文献I)中公开了如下方法，在通过热栗方式(蒸气再压缩方式)从含有不挥发物的原液回收溶剂的方法中，从热栗蒸馏塔的塔顶管路向蒸气压缩机导入蒸气，在升压、升温后，利用重沸器对所述蒸馏塔提供所需要的热量。
[0007]但是，在该文献中，有着关于工艺流程的方案及节能效果的记载，但对出于如上所述的出于设备保护的观点的工艺的改良并没有记载。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:(日本)专利第3221695号公报(权利要求书、
[0002]段
[0006]段、图1)
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]因此，本发明的目的在于提供将通过绝热压缩而温度上升的工艺蒸汽安全且简便地作为热源再利用的方法及使用该方法的成套设备。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明人为实现所述课题而进行深入研究，结果发现，在将对工艺蒸汽绝热压缩(蒸气再压缩;VRC)而得到的再压缩蒸气用作热源的方法中，通过使向热交换工序供给的再压缩蒸气中的、未冷凝的气体成分返回主工艺(主工序)，能够将通过绝热压缩而温度上升的工艺蒸汽(再压缩蒸气)安全且简便地作为热源再利用，从而完成了本发明。
[0015]S卩，本发明的利用再压缩蒸气的方法包含:产生作为冷凝性气体的工艺蒸汽，并且将产生的工艺蒸汽形成为冷凝液进行回收的主工序;利用压缩机对所述工艺蒸汽的至少一部分绝热压缩使温度上升而得到再压缩蒸气的蒸气再压缩工序;将再压缩蒸气用作热源的热交换工序;使向热交换工序供给的再压缩蒸气中的、未冷凝的气体成分返回主工序的循环工序。在所述主工序，例如，可以使产生的工艺蒸汽的一部分冷却并冷凝，并且在所述蒸气再压缩工序中，利用压缩机对所述工艺蒸汽的剩余部分绝热压缩使温度上升，而得到再压缩蒸气。在所述主工序中，可以在使冷凝工艺蒸汽而得到的工艺流体与来自循环工序的气体成分合流后，使合流的混合物冷却并冷凝。本发明的方法还可以包括用于使经过热交换工序的工艺流体气液分离的气液分离工序，在循环工序中，使在所述气液分离工序中分离出的气体成分返回主工序。在所述循环工序中，也可以通过调整返回(循环)主工序的气体成分的流量，来控制蒸气再压缩工序中的压缩比。所述主工序也可以包括蒸馏工序。在所述热交换工序中，也可以将再压缩蒸气用作主工序的热源。
[0016]本发明中还包括利用再压缩蒸气的成套设备，其具备:具有产生作为冷凝性气体的工艺蒸汽的蒸气生成器、及用于使产生的工艺蒸汽的一部分冷却并冷凝的冷凝器的主单元;用于对所述工艺蒸汽的剩余部分绝热压缩使温度上升而得到再压缩蒸气的蒸气再压缩单元;用于将再压缩蒸气用作热源的热交换单元；用于使向热交换单元供给的再压缩蒸气中的、未冷凝的气体成分返回主单元的循环管路。所述主单元可以具备用于排出工艺蒸汽的排出管路、及与该排出管路连接的冷凝器(单独的冷凝器)，所述排出管路分支成用于将工艺蒸汽的一部分供给至所述冷凝器的管路、及用于将剩余部分供给至蒸气再压缩单元的管路，并且循环管路与主单元的冷凝器上游侧的管路连接。另外，主单元也可以具备用于排出工艺蒸汽的排出管路、及通过管路连接并依次配置的多个冷凝器，所述排出管路分支成用于将工艺蒸汽的一部分供给至第一个冷凝器的管路、和用于将剩余部分供给至蒸气再压缩单元的管路，并且循环管路与主单元的第一个冷凝器下游侧、且最后一个冷凝器上游侧的管路连接。本发明的成套设备还可以具备用于使经过热交换单元的工艺流体气液分离并使分离出的气体成分返回主单元的气液分离单元。在所述循环管路中也可以配设有能够通过调整返回(循环)主单元的气体成分的流量来调整蒸气再压缩单元中的压缩比的流量控制单元。所述主单元还可以包括蒸馏塔。在所述热交换单元中，也可以将再压缩蒸气用作主单元的热源。
[0017]另外，在本说明书中，“工艺蒸汽”是指在加入了伴随气液相变的单位操作的制造工艺(工序)中产生的蒸气，“再压缩蒸气”是指在蒸气再压缩方式(VRC)中，为了用作热源而通过绝热压缩使温度上升的工艺蒸汽。
[0018]发明效果
[0019]在本发明中，在VRC工艺中，使向热交换工序供给的再压缩蒸气中的、未冷凝的气体成分返回主工艺(主工序)，因此能够将再压缩蒸气作为热源安全且简便地再利用。特别是在省资源节能型的设备中，能够将再压缩蒸气用作热源，能够提供设计及运转的灵活性及控制性都优异的利用方法及成套设备，具体而言，在螺杆式压缩机中，在将热源切换成VRC工艺后也能够抑制气体吸入温度的过度上升，不需要冷却设备，并且在涡轮式压缩机中，也能够抑制热交换单元中的导热不良等造成的工艺蒸汽的滞留等，能够防止压缩机内的气体流通的停滞等造成的压缩机的破损。
【附图说明】
[0020]图1是用于说明本发明的利用再压缩蒸气的方法及成套设备(装置)的一例的工艺流程图。
[0021]图2是用于说明实施例1的利用再压缩蒸气的方法及装置的工艺流程图。
[0022]图3是用于说明比较例I的利用再压缩蒸气的方法及装置的工艺流程图。
[0023]图4是用于说明实施例2的利用再压缩蒸气的方法及装置的工艺流程图。
[0024]图5是用于说明比较例3的利用再压缩蒸气的方法及装置的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0025]以下，根据需要，参照附图更详细地说明本发明。
[0026]在图1的例中，利用再压缩蒸气的成套设备具备作为工艺蒸汽生成器的蒸馏塔I，该工艺蒸汽生成器排出作为冷凝性气体的工艺蒸汽，并且用于从该蒸馏塔I排出工艺蒸汽的排出管路在分支点4分支。在分支出的一方的管路配设有用于使从蒸馏塔I排出的工艺蒸汽的一部分冷却并冷凝的第一冷凝器2及第二冷凝器3，利用冷凝器将上述工艺蒸汽冷却并形成冷凝液来进行回收。主单元包含所述蒸馏塔I和第一冷凝器2及第二冷凝器3。
[0027]另外，在分支的另一方的管路中配设有:作为蒸气再压缩单元的螺杆式压缩机5，其对经由配设有作为流量控制单