專利名稱：溶劑溫差分離回收方法
溶劑溫差分離回收方法 技術領域本發(fā)吸涉及溶劑真空分離技術領域，特別是以水為溶劑的大規(guī)模工業(yè)裝覽水的循
環(huán)利用和8(rc以下低位熱能回收。
背景技術：
多種工業(yè)過程需要在5 3(TC的溫度下分離純化溶劑蒸氣并進行冷凝回收，蒸發(fā) -精餾-冷凝是一種普遍采用的方法。蒸發(fā)需要熱量，低于大氣環(huán)境溫度冷凝需要冷量，二 者都要耗能。過程工業(yè)中有的同時需要分離純化回收60 90"C的溶劑蒸氣和5 3()。C的溶劑 蒸氣。根據熱力學原理利用60 90C溶劑蒸氣的冷凝熱可以為5 30"的溶劑蒸發(fā)-精餾提 供熱量，也可以制取冷量供冷凝，但現有技術受傳熱推動力和制冷效率限制，設備投資及運 行費用大而影響經濟性
發(fā)明內容
本發(fā)明公丌一種方法，用耦合溶液循環(huán)將兩個具有一定溫差的溶劑分離li'l收過程 耦合，耦合溶液吸收飽和溫度為5 3()'C的溶劑蒸氣b后，通過溶劑蒸氣a在60 9()'C冷凝 問壁傳熱而升溫到50 70t:釋放出的溶劑蒸氣b并使之被室溫下含溶劑b的溶液間壁冷卻， 溶劑b被冷凝、溶液被加熱而分離出5 30'C的溶劑蒸氣b。因此60 90'C的溶劑蒸氣a的 冷凝熱是從室溫下含溶劑b的溶液中分離回收溶劑b的唯一熱源，而與之耦合的5 30。C溶 劑b的分離回收為其提供冷源。兩個具有一定溫差的溶劑分離回收過程耦合，省去制冷，節(jié) 能節(jié)水。本發(fā)明所指的溶劑，包括指定溫度范圍內具有氣液兩個相態(tài)且液態(tài)可以與指定的化 學物質互溶組成耦合溶液的各種液體。
本發(fā)明主要發(fā)明思想是冷凝回收60 90"C的溶劑蒸氣a的同時回收其冷凝熱，以冷凝 熱提供的能量不但使室溫條件下的溶液所含溶劑b蒸發(fā)成為飽和溫度為5 3(TC的溶劑蒸氣 而且使該蒸氣轉化為38C以上的冷凝液而回收，省去制冷過程，提高過程效率。
本發(fā)明技術要點是1)用耦合溶液循環(huán)將60 90t:溶劑蒸氣a冷凝過程與室溫條件下含 溶劑b的溶液蒸發(fā)變成飽和溫度為5 3(TC的溶劑蒸氣的過程以及該蒸氣在38'C以上的溫度 下冷凝分離的過程相耦合，形成同時回收兩種溶劑的系統(tǒng)，不需要從系統(tǒng)外提供熱量和冷量； 2)由可以與溶劑b互溶的任意化學物質組成的耦合溶液，溶液中溶解該種化學物質的含量應
4保證使溶液在系統(tǒng)操作溫度范圍內不析出任何固相并且與溶液呈平衡的蒸氣相所含該種化學 物質的質鬚:分濃度應低于(),000.1%、平衡蒸氣壓應比同溫度卜'純溶劑b的飽和燕氣J:[i低50 88%: 3)耦合溶液在熱升液管5接受60 9(TC溶劑蒸氣a冷凝間壁傳熱而升溫并釋放所吸收 的溶劑蒸氣b變成氣液兩相混合物，因密度變小而自動提升().2 0. 65m的島皮；4)室溫條 件下含溶劑t,的溶液進入系統(tǒng)吋可以是過冷液體、飽和液體、1液混合物、飽和煞氣、過熱 蒸氣，系統(tǒng)為適應這5種進料狀態(tài)而設置輔助冷凝器。


閣1是本發(fā)明提供的溶劑溫差分離I'J—l收方法及系統(tǒng)示葸閣。閣中〗-溶齊"收染
器2-溶液b分離器；3-發(fā)牛器；4-吸收器；5-熱升液鈐；6-輔助冷凝器；7-鉍助冷幼器。以 下結合實施例對附閣作進-歩闡述。
具體實施方式
以下結合實施例闡述本發(fā)明具體實施方式
實施例h水合胼合成液頂精餾。
用現有丄藝40%水合肼精餾塔塔頂餾出的70 9(rC蒸'Ha，對水合肼含駄為54 kg'W的
合成液進fr預精餾分離。本實施例的耦合溶液山氫氧化鈉和溶劑水組成。7() wrc的蒸l a
間壁加熱耦合溶液使之在72 75。C釋放出所吸收的合成液預精餾塔頂溶劑蒸氣b， Hj水合肼含 量54kg/m3的合成液冷卻冷凝溶劑蒸'tb，同時從合成液蒸發(fā)出水合肼質厳l'l分濃皮5 7%的 混合蒸氣，通過預精餾塔使混合蒸氣分離為50 6()"C的釜液和I 12 15T的塔頂濟劑蒸"b,被 耦合溶液吸收。本實施例溶劑b為水，構成的耦合溶液循環(huán)利用40%水合肼精餾塔頂溜出|''勺 70 90。C水蒸氣每10噸可以從水合肼合成液中分離出7噸溶劑水。
預精餾塔頂溜出的12 15。C的水蒸氣h在圖]所不的溶液b分離器2除霧后，進入絕對 廠!;力不高于1.6kPa、操作溫度37 40。C的吸收器4，被質量百分濃度38~4() "/。的,Na()H與水組 成的耦合液吸收后卜行進入熱升液管5被70 90。C的蒸氣a !'uj壁加熱向'升溫到72 75"C籽放 出所吸收的水蒸氣b而變成氣液兩相混合物，因密度變小而被提升約().7 m進入與吸收器4 問樣高度、絕壓8.0 8.5kPa、操作溫度72 75"C的發(fā)生器3,在其中進行氣液分離后耦合液 在m差推動下循環(huán)流經輔助冷卻器7降溫到約37'C進入吸收器4，分離出的蒸氣h則通過輔 助冷凝器6將熱量問壁傳遞給40 50t:的水合肼合成液使其蒸發(fā)后進入預精餾塔分離。本實施例使每噸12 15C的溶劑蒸氣b轉變?yōu)?0 50"C的飽和水需要的耦合液循環(huán)量為32 35噸。
實施例2: 40"C的汽輪機乏汽與70'C的濃縮廢氣聯(lián)合冷凝并蒸發(fā)廢水。 汽輪機組35 40。C的乏汽冷凝放熱使難處理的高濃度廢水部分蒸發(fā)為15 25"C的溶劑蒸 氣b，用化工裝置排出的65 80"C濃縮廢氣a推動礎酸鈣和水組成的耦合溶液循環(huán)將15 25 。C的溶劑蒸氣b轉變成35 43。C冷凝水的同時在大氣環(huán)境下蒸發(fā)另-^部分廢水。本實施例構 成的系統(tǒng)利用65 80。C化工裝置濃縮廢氣每10噸可以冷凝35 40t的汽輪機乏汽8噸，處理 ^濃度廢水并l"l收冷凝水8噸，并在大氣環(huán)境下蒸發(fā)廢水殘液7噸。
35 40i:的汽輪機乏汽冷凝放熱使廢水部分蒸發(fā)為15 25'C的溶劑蒸氣b進入閣1所示的 溶液b分離器2除掉霧沫，進入絕對壓力不高于2.46kPa、操作溫度38 42"C的吸收器4，被 質量百分濃度70~75 %的Ca(N03)2與水組成的耦合液吸收后下行進入熱升液特5被65 8(TC 的化工裝覽濃縮廢氣a間壁加熱而升溫到55 65'C解吸出所吸收的水蒸氣b變成氣液兩相混 合物，因密度變小而被提升約0. 65 m進入與吸收器4同樣高度、絕fl〗5. 65 8. :53kPa、操作 溫度55 65t;的發(fā)生器3，在其中進行氣液分離后耦合液在壓差推動下循環(huán)流經輔助冷卻器7 降溫到約40r進入吸收器4，分離出的蒸氣b在輔助冷凝器6被冷凝為35 43。C的飽和水、 冷凝熱使一部分廢水殘液在大氣條件下蒸發(fā)散失。本實施例冷凝每噸35 40"C的汽輪機乏汽 可從高濃度廢水回收冷凝水0.9噸并蒸發(fā)散失廢水殘液0. 8噸，需要的耦合液循環(huán)量為12 15噸。
實施例3: 80 90'C含粘附性或顆粒狀物質的廢水閃蒸制備15X:或25'C涼水并蒸發(fā)廢水。 80 90。C含粘附性或顆粒狀物質的廢水閃蒸產生75 80r飽和蒸氣a，推動氫氧化鈉和 水組成的耦合溶液循環(huán)使15匸或25。C涼水W蒸出的蒸氣b轉變成38 4rC冷凝水的同時在 大氣環(huán)境下蒸發(fā)廢水殘液。本實施例構成的系統(tǒng)利用每1000rr^含粘附性或顆粒狀物質的80 90。C廢水閃蒸產生75 8()。C飽和蒸氣a，可以使l()()O m:i的20^或30。C涼水絕熱閃蒸降溫5°C ， 回收冷凝水16噸，同時在大氣環(huán)境下蒸發(fā)散失廢水殘液8噸。2(TC的冷卻回水絕熱閃蒸降溫到15匸，閃蒸出的蒸氣b進入圖l所示的溶液b分離器2 除霧后進入絕對壓力不高于1.6kPa、操作溫度36 38'C的吸收器4，被質量百分濃度38 40 % 的NaOH與水組成的耦合液吸收然后被80 90。C含粘附性或顆粒狀物質的廢水閃蒸產生的 75 80。C飽和蒸氣a間壁加熱升溫到65 WTC進入絕壓6. 68 7. 17kPa的發(fā)生器3，在其屮解 吸出所吸收的水蒸氣b后耦合液在輔助冷卻器7降溫到約37'C進入吸收器4，解吸出的水蒸 z:( b在輔助冷凝器6被冷凝為38 41i:飽和水，水蒸氣b的冷凝熱使一部分廢水殘液在大氣 條件下蒸發(fā)散失。使IOOO itf'的20。C涼水降溫5。C需要的耦合液循環(huán)量為280 320噸。
改變溫度、壓力和耦合溶液的濃度參數，本系統(tǒng)可用于制備25'C的涼水。30X:的冷卻l':'l 水絕熱W蒸降溫到25'C，閃蒸出的蒸氣h進入圖所示的溶液b分離器2除霧后進入絕對壓 力不高丁 3.0kPa、操作溫度38 41。C的吸收器4，被質量百分濃度31 34%的NaOH與水組成 的耦合液吸收并被80 90'C含粘附性或顆粒狀物質的廢水閃蒸產生的75 80"C飽和蒸氣a間 壁加熱升溫到約6(rc進入絕壓7 8 kPa的發(fā)生器3，在其'l'解吸出所吸收的水蒸氣b后耦合 液在輔助冷卻器7降溫到約40。C進入吸收器4，解吸出的水蒸氣在輔助冷凝器6被冷凝為:化 4rc的飽和水，水蒸氣b的冷凝熱使- 部分廢水殘液在大氣條件K蒸發(fā)散失。使l()()Om'的: ) "C涼水降溫5'C需要的耦合液循環(huán)量為150 200噸。
權利要求
1、一種溶劑溫差分離回收方法，其特征在于用耦合溶液循環(huán)將兩個具有一定溫差的溶劑分離回收過程耦合，耦合溶液吸收飽和溫度為5～30℃的溶劑蒸氣b后，通過60～90℃溶劑蒸氣a間壁冷凝傳熱而升溫到50～70℃釋放出的溶劑蒸氣b被室溫下含溶劑b的溶液間壁冷卻，溶劑b被冷凝為38℃以上的冷凝液而回收、溶液被加熱而分離出5～30℃的溶劑蒸氣b；兩個具有一定溫差的溶劑分離回收過程耦合，60～90℃的溶劑蒸氣a的冷凝熱是從室溫下含溶劑b的溶液中分離回收溶劑b的唯一熱源，而與之耦合的5～30℃溶劑b的分離回收為其提供冷源；本發(fā)明所指的溶劑，是指定溫度范圍內具有氣液兩個相態(tài)且液態(tài)可以與指定的化學物質互溶組成耦合溶液的各種液體；耦合溶液是可以與溶劑b互溶的任意化學物質組成的溶液，溶液中溶解該種化學物質的含量使溶液在系統(tǒng)操作溫度范圍內不析出任何固相并且與溶液呈平衡的蒸氣相所含該種化學物質的質量百分濃度低于0，0001％、平衡蒸氣壓比同溫度下純溶劑b的飽和蒸氣壓低50～88％；耦合溶液通過間壁接受60～90℃溶劑蒸氣a冷凝傳熱而升溫并釋放所吸收的溶劑蒸氣b變成氣液兩相混合物，因密度變小而可以自動提升0.2～0.65m的高度；室溫條件下含溶劑b的溶液進入系統(tǒng)時可以是過冷液體、飽和液體、氣液混合物、飽和蒸氣、過熱蒸氣；上述步驟形成有連續(xù)進出料的循環(huán)系統(tǒng)。
2、 根據權利要求1所述的溶劑溫差分離回收方法，其特征在于用40%水合肼精餾塔塔頂 餾出的70 90'C蒸氣a對水合肼含量為54 kg/m3的合成液進行預精餾分離，預精餾塔頂溶劑 蒸氣b溫度為12~15°C ，耦合溶液由質量百分濃度38~40 %的NaOH與水組成，使每噸12~15 。C的溶劑蒸氣b轉變?yōu)?0 50。C的飽和水需要的耦合液循環(huán)景為32 35噸。
3、 根據權利要求1所述的溶劑溫差分離回收方法，其特征在十用汽輪機組35 40'C的乏 汽從高濃度廢水蒸發(fā)15 25。C的溶劑蒸氣b和用化工裝覽排出的65 8(TC濃縮廢氣a使溶劑 蒸氣h轉變成35 43X:冷凝水的同時在大氣環(huán)境下蒸發(fā)廢水殘液，耦合溶液由質量百分濃度 70 75 %的Ca(NO3)2與水組成，每噸35 4(TC的汽輪機乏汽可從廢水回收冷凝水0.9噸并蒸發(fā) 散失廢水殘液0. 8噸，需要的耦合液循環(huán)量為12 15噸。
4、 根據權利要求1所述的溶劑溫差分離回收方法，其特征在于用每1000nr'含粘附性或顆 粒狀物質的80 90'C廢水閃蒸產生75 8(TC飽和蒸氣制備15'C涼水并蒸發(fā)廢水殘液，可以使1000 m'的20。C涼水降溫5'C，回收冷凝水16噸，同時在大氣環(huán)境下蒸發(fā)散失廢水殘液8 噸，由質量百分濃度38~40 %的NaOH與水組成的耦合溶液的循環(huán)量為280-320噸。
5、 根據權利要求1所述的溶劑溫差分離回收方法，其特征在于用每1000m'含粘附性或顆 粒狀物質的80 90'C廢水閃蒸產生75 8(TC飽和蒸氣制備25。C涼水并蒸發(fā)廢水殘液，可以 使1000 nf的3(TC涼水降溫5'C，回收冷凝水16噸，同時在大氣環(huán)境下蒸發(fā)散失廢水殘液8 噸，由質量百分濃度31-34 %的NaOH與水組成的耦合溶液的循環(huán)量為150-200噸。
6、 根據權利要求l所述的溶劑溫差分離回收方法，其特征在于有連續(xù)進出料的循環(huán)系統(tǒng) 由溶劑a收集器(1)、溶液b分離器(2)、發(fā)生器(3)、吸收器(4)、熱升液管(5)、輔助 冷凝器(6)、輔助冷卻器(7)組成，在連接吸收器(4)和熱升液管(5)的下降管內的耦合 溶液靜液柱推動下熱升液管(5)內耦合溶液受熱升溫并釋放所吸收的溶劑蒸氣b變成氣液兩 相混合物，因密度變小而自動提升0. 2 0. 65m的高度。
全文摘要
一種溶劑溫差分離回收方法，用耦合溶液循環(huán)將兩個具有一定溫差的溶劑a與溶劑b的分離回收過程耦合，耦合溶液吸收飽和溫度為5～30℃的溶劑蒸氣b后，通過溶劑蒸氣a在60～90℃冷凝間壁傳熱而升溫到50～70℃釋放出的溶劑蒸氣b并使之被室溫下含溶劑b的溶液間壁冷卻，溶劑b被冷凝、溶液被加熱而分離出5～30℃的溶劑蒸氣b。因此60～90℃的溶劑蒸氣a的冷凝熱是從室溫下含溶劑b的溶液中分離回收溶劑b的唯一熱源，而與之耦合的5～30℃溶劑b的分離回收為其提供冷源。兩個具有一定溫差的溶劑分離回收過程耦合，省去制冷，節(jié)能節(jié)水。
文檔編號B01D3/14GK101518694SQ20081004481
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權日2008年2月26日
發(fā)明者徽 余, 夏素蘭, 朱家驊, 倩 沈, 賀西林 申請人:四川大學