蒸馏塔顶余能转化为电能的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种蒸馏塔顶余能转化为电能的装置；蒸馏塔塔顶气相出口连接到相变取热器，相变取热器热侧出口连接到蒸馏塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口连接到蒸馏塔冷凝液输送泵进口，泵出口连接到蒸馏塔回流口和产品出口；取热物流循环泵连接到相变取热器的冷侧进口，相变取热器冷测出口连接到带动发电机的膨胀机进口，膨胀机出口连接到取热物流冷凝器的进口，取热物流冷凝器出口连接到取热物流循环泵入口。充分回收原来被空冷和水冷冷却的塔顶气相的余能，转化为电能，实现过程能量回收和利用。具有设备投资较低、操作方便、能充分回收塔顶气相余能等优点。
【专利说明】蒸馏塔顶余能转化为电能的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及分离技术及装备领域，特别是涉及一种蒸馏塔顶余能转化为电能的装置。
【背景技术】
[0002]蒸馏过程是化学工业中能耗高的化工单元操作之一。从能量本质来分析，蒸馏是将物理有效能转化为扩散有效能的过程，过程中伴随着物理有效能的降阶损失。造成其过程有效能损失的原因是混合相浓度不平衡物流间的传质或不同浓度物流间的混合、不同温度物流之间的传热、流体流动的压力降的不可逆性。
[0003]蒸馏过程通过多级冷凝蒸发，实现不同沸点组分从混合液中的分离。在一般蒸馏塔中，再沸器95 %的能量被塔顶冷凝器中的冷却水或冷却空气带走，而仅5 %的能量被有效利用。同时又由于换热设备结垢、水蒸气泄漏，以及设备维修不良而引起的其他问题等，使得蒸馏过程本来很低的能量利用率进一步降低。
[0004]蒸馏塔顶气相出来，大部分进入冷凝器，通过冷却介质将其冷却成液相后，进行采出，或者进行回流和产品采出的操作。冷凝器作用仅为对气相的冷却，若气相温位较高可跟其他物流进行换热，实现热量回收，但温度在100°c以下的气相所具有的能量，大部分采用风冷、水冷进行冷却，这部分热量基本不能利用，被称为“余能”。
[0005]若能通过先进的技术手段实现蒸馏塔顶气相“余能”的利用和回收，真正达到节能降耗、降低产品成本的目的，对于我国石油化工行业发展的推动作用则是相当巨大的。
【发明内容】
[0006]本实用新型以实现塔顶气相能量充分回收的基础上，提出的一种蒸馏塔顶余能转化为电能的装置。
[0007]本实用新型的目的是充分利用蒸馏塔顶的气相余能，通过采用另一种与其存在换热温差的工质换热，给该种工质提供蒸发膨胀所需要的能量，从而使其膨胀做功将余能转化为电能，具有工艺流程简单、设备投资较低、操作方便、能充分回收塔顶气相余能等优点。
[0008]本实用新型的蒸馏塔顶余能转化为电能装置，主要由蒸馏塔、相变取热器、取热物流冷凝器、取热物流循环泵、发电机、蒸馏塔冷凝液接收罐、蒸馏塔冷凝液输送泵等组成。本实用新型的方法及装置的特点在于能够充分回收原来被空冷和水冷冷却的塔顶气相的余能，转化为电能，实现过程能量回收和利用。
[0009]本实用新型的技术方案如下:
[0010]一种蒸馏塔顶余能转化为电能的装置；包括蒸馏塔、相变取热器、取热物流冷凝器、取热物流循环泵、发电机、蒸馏塔冷凝液接收罐、蒸馏塔冷凝液输送泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；蒸馏塔塔顶气相出口连接到相变取热器，相变取热器热侧出口连接到蒸馏塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口连接到蒸馏塔冷凝液输送泵进口，泵出口连接到蒸馏塔回流口和产品出口 ；取热物流循环泵连接到相变取热器的冷侧进口，相变取热器冷测出口连接到带动发电机的膨胀机进口，膨胀机出口连接到取热物流冷凝器的进口，取热物流冷凝器出口连接到取热物流循环泵入口。
[0011]蒸馏塔塔顶气相进入相变取热器的热侧，取走热量冷凝液进入蒸馏塔冷凝液接收罐，接收罐采出冷凝液经过蒸馏塔冷凝液输送泵出口液体一部分作为回流液，一部分作为产品采出液；相变取热器冷侧的出口取热后物流进入带有发电机的膨胀机，膨胀机出口取热物流经过取热物流冷凝器后的取热物流冷凝液进入取热物流循环泵，取热物流循环泵出口物流回到相变取热器的冷侧。
[0012]本实用新型的蒸馏塔顶余能转化为电能的方法及装置，其优点在于能够充分利用蒸馏塔顶气相所具有的不易回收的“余能”，并将热能转化为机械能进而转变为电能，能够最大程度的实现精馏装置能量的利用和回收。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1蒸馏塔顶余能转化为电能的装置示意图。
[0014]设备:T1.蒸馏塔，El.相变取热器，Ε2.取热物流冷凝器，Cl.蒸馏塔冷凝液接收罐，Pl.蒸馏塔冷凝液输送泵，Ρ2.取热物流循环泵，Fl.膨胀机，Dl.发电机
[0015]物流:S1.蒸馏塔顶气相，S2.冷凝液，S3.接收罐采出冷凝液，S4.冷凝液输送泵出口液体，S5.回流液，S6.产品采出液，S7.蒸馏塔底出料，S8.取热后物流，S9.膨胀机出口取热物流，S10.取热物流冷凝液，Sll.取热物流循环泵出口物流
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型所提供的方法及装置进行进一步的说明。
[0017]本实用新型是通过如下技术方案实现的:
[0018]本实用新型的蒸馏塔顶余能转化为电能的装置，包括蒸馏塔、相变取热器、取热物流冷凝器、取热物流循环泵、发电机、蒸馏塔冷凝液接收罐、蒸馏塔冷凝液输送泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是:蒸馏塔塔顶气相出口连接到相变取热器，相变取热器热侧出口连接到蒸馏塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口连接到蒸馏塔冷凝液输送泵进口，泵出口连接到蒸馏塔回流口和产品出口 ；取热物流循环泵连接到相变取热器的冷侧进口，相变取热器冷测出口连接到带动发电机的膨胀机进口，膨胀机出口连接到取热物流冷凝器的进口，取热物流冷凝器出口连接到取热物流循环泵入口。
[0019]本实用新型的蒸馏塔顶余能转化为电能的装置的操作方法是:蒸馏塔(Tl)塔顶气相(SI)进入相变取热器(El)的热侧，取走热量冷凝液(S2)进入蒸馏塔冷凝液接收罐(Cl)，接收罐采出冷凝液(S3)经过蒸馏塔冷凝液输送泵(Pl)出口液体(S4) —部分作为回流液(S5)，一部分作为产品采出液(S6);相变取热器冷侧的出口取热后物流(S8)进入带有发电机(Dl)的膨胀机(Fl)，膨胀机出口取热物流(S9)经过取热物流冷凝器(E2)后的取热物流冷凝液(SlO)进入取热物流循环泵(P2)，取热物流循环泵出口物流(Sll)回到相变取热器(El)的冷侧。
[0020]本实用新型的技术和设备可广泛适用于蒸馏塔顶气相余能的回收过程，为了更好地说明本实用新型在产品纯度与收率方面的优势，选取其中两个应用实例加以说明，但并不因此限制本技术和设备的适用范围，附图是为说明本实用新型而绘制的，不对本实用新型的具体应用形式构成限制。
[0021]实施例1
[0022]将本实用新型方法用于乙醇水分离的蒸馏过程，如图1所示，包括蒸馏塔、相变取热器、取热物流冷凝器、取热物流循环泵、发电机、蒸馏塔冷凝液接收罐、蒸馏塔冷凝液输送泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；蒸馏塔塔顶气相出口连接到相变取热器，相变取热器热侧出口连接到蒸馏塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口连接到蒸馏塔冷凝液输送泵进口，泵出口连接到蒸馏塔回流口和产品出口 ；取热物流循环泵连接到相变取热器的冷侧进口，相变取热器冷测出口连接到带动发电机的膨胀机进口，膨胀机出口连接到取热物流冷凝器的进口，取热物流冷凝器出口连接到取热物流循环泵入口。
[0023]蒸馏塔(Tl)常压操作，塔顶气相(SI)为乙醇水的共沸物，温度为78°C，流量为300kg/h，进入相变取热器(El)的热侧，采用温度为40°C的工质取走热量为73kW，将塔顶气相全部冷凝成液相，冷凝液(S2)进入蒸馏塔冷凝液接收罐(Cl)，接收罐采出冷凝液(S3)经过蒸馏塔冷凝液输送泵(Pl)出口液体(S4) —部分作为回流液(S5)，一部分作为产品采出液(S6);相变取热器冷侧的出口取热后物流(S8)进入带有发电机(Dl)的膨胀机(Fl)，膨胀机出口取热物流(S9)经过取热物流冷凝器(E2)后的取热物流冷凝液(SlO)进入取热物流循环泵(P2)，取热物流循环泵出口物流(Sll)回到相变取热器(El)的冷侧。
[0024]充分利用蒸馏塔顶气相所具有的不易回收的中低温的余能，并将热量转化为机械能进而转变为电能，能够最大程度的实现精馏装置能量的利用和回收。本装置最终发电量为 2.9kff0
[0025]实施例2
[0026]将本实用新型方法用于环己酮和环己醇分离的蒸馏过程，如图1所示，包括蒸馏塔、相变取热器、取热物流冷凝器、取热物流循环泵、发电机、蒸馏塔冷凝液接收罐、蒸馏塔冷凝液输送泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；蒸馏塔塔顶气相出口连接到相变取热器，相变取热器热侧出口连接到蒸馏塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口连接到蒸馏塔冷凝液输送泵进口，泵出口连接到蒸馏塔回流口和产品出口 ；取热物流循环泵连接到相变取热器的冷侧进口，相变取热器冷测出口连接到带动发电机的膨胀机进口，膨胀机出口连接到取热物流冷凝器的进口，取热物流冷凝器出口连接到取热物流循环泵入口。
[0027]蒸馏塔(Tl)操作压力为53kPa，塔顶气相(SI)为99%的环己酮，温度为123.7V,流量为1200kg/h，进入相变取热器(El)的热侧，采用温度为60°C的工质取走热量为159.78kW，将气相全部冷凝成液相，冷凝液(S2)进入蒸馏塔冷凝液接收罐(Cl)，接收罐采出冷凝液(S3)经过蒸馏塔冷凝液输送泵(Pl)出口液体(S4) —部分作为回流液(S5)，一部分作为产品采出液(S6);相变取热器冷侧的出口取热后物流(S8)进入带有发电机(Dl)的膨胀机(Fl)，膨胀机出口取热物流(S9)经过取热物流冷凝器(E2)后的取热物流冷凝液(SlO)进入取热物流循环泵(P2)，取热物流循环泵出口物流(Sll)回到相变取热器(El)的冷侧。
[0028]充分利用蒸馏塔顶气相所具有的不易回收的中低温余能，并将热量转化为机械能进而转变为电能，能够最大程度的实现精馏装置能量的利用和回收。本装置最终发电量为
8.0lkff0
[0029]本实用新型提出的蒸馏塔顶余能转化为电能的方法及装置，已通过较佳实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文所述的设备和工艺流程进行改动或适当变更与组合，来实现本实用新型技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本实用新型精神、范围和内容中。
【权利要求】
1.一种蒸馏塔顶余能转化为电能的装置；包括蒸馏塔、相变取热器、取热物流冷凝器、取热物流循环泵、发电机、蒸馏塔冷凝液接收罐、蒸馏塔冷凝液输送泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是:蒸馏塔塔顶气相出口连接到相变取热器，相变取热器热侧出口连接到蒸馏塔冷凝液接收罐，冷凝液接收罐出口连接到蒸馏塔冷凝液输送泵进口，泵出口连接到蒸馏塔回流口和产品出口 ；取热物流循环泵连接到相变取热器的冷侧进口，相变取热器冷测出口连接到带动发电机的膨胀机进口，膨胀机出口连接到取热物流冷凝器的进口，取热物流冷凝器出口连接到取热物流循环泵入口。
【文档编号】F01K27/02GK204024737SQ201420350983
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】李鑫钢, 李洪, 高鑫 申请人:天津大学