專利名稱：：熱泵精餾節(jié)能改造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于化工分離和節(jié)能改造
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種精餾方法和裝置，特別涉及一種熱泵精餾節(jié)能改造方法和裝置。
背景技術(shù)：
：精餾過程是用于分離均相液體混合物的一種常見的單元操作，其分離的依據(jù)是混合物中各種組分的揮發(fā)度不同。為了實(shí)現(xiàn)組分分離，需要采取方法使得混合液體部分汽化或者氣體部分冷凝。混合液體汽化時(shí)，氣相中所含的輕組分比例將比原混合液體中增高，即氣相中輕組分純度變高；同樣，混合氣體冷凝時(shí)，冷凝液中重組分濃度將比氣體重組分增高，即液體中重組分純度變高。通過串連若干這樣的蒸發(fā)冷凝單元，在精餾塔兩端就可以得到高純度的分離物。為了實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)和冷凝作用，精餾塔塔頂需要加入冷卻環(huán)節(jié)，從塔頂物料蒸汽移去一部分熱量，讓一部分冷卻液回流；而精餾塔的塔釜需要增加加熱環(huán)節(jié)，以產(chǎn)生蒸汽。在傳統(tǒng)的精餾塔結(jié)構(gòu)中，這兩個(gè)目的都必須通過消耗公用工程才能實(shí)現(xiàn)-塔頂用冷卻水冷卻，塔釜用加熱蒸汽加熱?？梢钥吹剑s過程是一個(gè)既需要制冷，也需要制熱的過程，聯(lián)系熱泵的工作原理，對(duì)于單塔結(jié)構(gòu)而言，熱泵顯然是非常合適的節(jié)能結(jié)構(gòu)，熱泵的使用能夠大大提高精餾過程中能源的利用效率，節(jié)省能源消耗成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。不同的熱泵類型，各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體采用哪種型式，應(yīng)依據(jù)具體的物系、熱源特點(diǎn)、用戶要求和經(jīng)濟(jì)核算而定。熱泵供熱必須要有一套巧妙而相匹配的設(shè)備，由于所采用的設(shè)備的種類不同便構(gòu)成了不同類型的熱泵生產(chǎn)流程。一般熱泵精餾按工作方式可分為三類，即蒸汽壓縮機(jī)式熱泵精餾、蒸汽噴射式熱泵精餾和吸收式熱泵精餾。其中，采用塔頂蒸汽作為熱泵工質(zhì)通常在經(jīng)濟(jì)上是最具有吸引力的，這就是蒸汽再壓縮流程。蒸汽壓縮機(jī)方式熱泵精餾在下述場(chǎng)合應(yīng)用，可望取得良好效果1)塔頂和塔底溫差較小的場(chǎng)合。只要塔頂和塔底溫差小于36°C，就可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果；2)被分離物質(zhì)的沸點(diǎn)接近，分離困難，回流比高，因此需要大量蒸汽的場(chǎng)合；3)在低壓運(yùn)行時(shí)必須采用冷凍劑進(jìn)行冷凝。為了使用冷卻水或空氣作冷凝介質(zhì)，必須在較高塔壓下分離某些易揮發(fā)性物質(zhì)的場(chǎng)合。文獻(xiàn)《熱泵精餾的應(yīng)用形式研究進(jìn)展》(鄭聰，宋爽，穆鈺君等，現(xiàn)代化工，2008.6)、《化工節(jié)能中的熱泵精餾工藝流程分析》(許維秀，朱圣東，李其京，節(jié)能，2004.10)對(duì)不同類型的熱泵精餾方法、在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況以及存在的問題進(jìn)行了較詳細(xì)的歸納，例如從上世紀(jì)80年代末開始，國(guó)外企業(yè)例如Sulzer.公司在乙苯-苯乙烯等裝置上廣泛采用熱泵技術(shù)，國(guó)內(nèi)錦州煉油廠的熱泵精餾塔系統(tǒng)也得到了很好的效果。文獻(xiàn)《熱泵精餾過程的建模與控制研究》(徐業(yè)健，浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006)中認(rèn)為當(dāng)開式蒸汽壓縮式熱泵和精餾塔耦合在一起后，系統(tǒng)不穩(wěn)定性增加，控制難度增加。中國(guó)專利200610033935.5《醋酸丁酯的熱泵精餾生產(chǎn)方法及裝置》和中國(guó)專利02145503.1《燃料乙醇熱泵恒沸精餾工藝及裝置》采用開式熱泵技術(shù)和精餾塔耦合在一起，分別應(yīng)用于醋酸丁酯和燃料乙醇的生產(chǎn)中，可取得良好的節(jié)能效果。但是，目前國(guó)內(nèi)化工行業(yè)存在大量的有節(jié)能改造潛力的精餾塔，而使用上述方法和裝置所針對(duì)的是全新設(shè)計(jì)的精餾塔，無法對(duì)已有的老系統(tǒng)進(jìn)行改造，此外，精餾塔操作具有一定的彈性區(qū)間，當(dāng)上下游及自身的操作條件發(fā)生變化時(shí)，或者塔頂蒸汽攜帶的熱量和塔底液體蒸發(fā)所需要的熱量也會(huì)發(fā)生較大變化，例如當(dāng)精餾塔進(jìn)料狀態(tài)由過熱蒸汽變?yōu)檫^冷液體后，會(huì)造成塔頂蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后還不足以提供塔底液體蒸發(fā)所需要的熱量，又例如在不同的季節(jié)運(yùn)行時(shí)，由于精餾塔本身及相應(yīng)的管路對(duì)外的散熱不同，也會(huì)造成塔頂和塔底的熱量不匹配。在正常的精餾模式下，可以通過調(diào)節(jié)加熱蒸汽和冷卻水量來適應(yīng)所產(chǎn)生的熱量不匹配問題，但是在熱泵精餾模式下，塔底消耗的熱量主要來自塔頂蒸汽攜帶的熱量，因此如果不仔細(xì)考慮并解決熱量不匹配問題，將造成所設(shè)計(jì)的熱泵精餾系統(tǒng)操作彈性變小，穩(wěn)定性變差，甚至造成系統(tǒng)無法運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)無法對(duì)老精餾塔進(jìn)行節(jié)能改造，且存在塔頂和塔底熱量不匹配而導(dǎo)致的無法調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)區(qū)間較窄的缺點(diǎn)，采用在原精鎦塔上并聯(lián)開式熱泵系統(tǒng)的措施，提供一種熱泵精餾節(jié)能改造方法和裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的本發(fā)明通過在現(xiàn)有精餾塔的基礎(chǔ)上，新增預(yù)熱器、壓縮機(jī)、輔再沸器、后冷器、液體緩沖罐和闊門等設(shè)備，將這些設(shè)備通過管道與精餾塔塔頂蒸汽和塔底液體管路連接，構(gòu)成開式熱泵系統(tǒng)。具體技術(shù)方案是一種熱泵精餾節(jié)能改造裝置，包括一精餾塔1，精餾塔1的塔頂和塔底管路上并聯(lián)一套由預(yù)熱器4、壓縮機(jī)5、輔再沸器6、后冷器7、液體緩沖罐8、物料儲(chǔ)液罐10及配套的閥門及調(diào)節(jié)裝置所構(gòu)成開式熱泵系統(tǒng)。一種熱泵精餾節(jié)能改造裝置，包括一精餾塔l,精餾塔l塔頂蒸汽出口通過管道分別與截止閥14及截止閥13入口相連，截止閥13出口通過管道與冷凝器2殼程入口相連，冷凝器2管程進(jìn)出口通過管道連接冷卻水，并在冷卻水入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥12，截止閥14出口通過管道與預(yù)熱器4殼程入口相連，預(yù)熱器4殼程出口通過管道與進(jìn)氣截止閥16入口相連，預(yù)熱器4管程進(jìn)出口通過管道連接加熱蒸汽，并在加熱蒸汽入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥15，進(jìn)氣截止閥16出口通過管道與壓縮機(jī)5入口及減壓閥17出口相連，壓縮機(jī)5出口通過管道與排氣截止閥18入口及減壓閥17入口相連，排氣截止閥18出口通過管道與輔再沸器6殼程入口相連，輔再沸器6殼程出口通過管道與后冷器7管程入口相連，后冷器7殼程進(jìn)出口通過管道連接冷卻水，并在冷卻水入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥25，后冷器7管程出口通過管道與液體緩沖罐8的入口相連，液體緩沖罐8出口通過管道與屏蔽泵9入口相連，屏蔽泵9出口通過管道與調(diào)節(jié)閥22入口相連，調(diào)節(jié)閥22出口通過管道與截止閥11入口相連，截止閾11出口通過管道與物料儲(chǔ)液罐10的入口相連，物料儲(chǔ)液罐10的另一入口通過管道與冷凝器2的殼程出口相連，物料儲(chǔ)液罐10出口通過管道與回流液調(diào)節(jié)閥23入口相連，回流液調(diào)節(jié)閥23出口通過管道與精餾塔1上部物料回流口相連，物料儲(chǔ)液罐10另一出口通過管道與塔頂出料調(diào)節(jié)閥24入口相連，塔頂出料調(diào)節(jié)閥24入口通過管道與下一設(shè)備連接。精餾塔1塔底出口通過管道與主再沸器3下部管程入口及截止閥20入口相連，主再沸器3上部管程出口與精餾塔1下部上升蒸汽進(jìn)口及截止闊21出口相連，再沸器3殼程進(jìn)出口通過管道連接加熱蒸汽，并在加熱蒸汽入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥19，截止閥20出口通過管道與輔再沸器6下部管程入口相連，輔再沸器6上部管程出口通過管道與截止閥21入口連接。上述壓縮機(jī)5為熱泵蒸汽壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式可為螺桿式、羅茨式、活塞式或離心式壓縮機(jī)，且所述壓縮機(jī)5由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。一種熱泵精餾節(jié)能改造方法，所述方法利用的熱泵精餾節(jié)能改造裝置包括一精餾塔1，精餾塔1的塔頂和塔底管路上并聯(lián)一套由預(yù)熱器4、壓縮機(jī)5、輔7再沸器6、后冷器7、液體緩沖罐8、物料儲(chǔ)液罐IO及配套的截止閥11、13、14、20和21、及調(diào)節(jié)裝置所構(gòu)成開式熱泵系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)截止閥ll、14、20和21全部關(guān)閉，且截止閥13打開后，這時(shí)所述的開式熱泵系統(tǒng)和精餾塔1完全脫開，精餾塔1工作在正常的精餾模式；當(dāng)截止閥ll、14、20和21全部打開，且截止閥13關(guān)閉后，精餾塔l可工作在熱泵精餾模式。當(dāng)由正常的精餾模式切換到熱泵精餾模式時(shí)，所述的方法包括如下步驟1)打開截止閥11、14、20和21，使所述的熱泵支路和精餾塔1塔頂和塔底管路連通；2)打開并調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥15和25至設(shè)定開度，向預(yù)熱器4中通入加熱蒸汽，向后冷器7中通入冷卻水；3)打開進(jìn)氣截止閥16和排氣截止閥18，調(diào)整減壓閥17至最大開度，調(diào)整調(diào)節(jié)闊22至設(shè)定開度，并以最低頻率開啟壓縮機(jī)5，開啟屏蔽泵9;4)減少減壓閥17幵度，提高壓縮機(jī)5運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，在該過程中調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥15開度，使預(yù)熱器4殼程進(jìn)出口的蒸汽保持在設(shè)定的溫差，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥12開度，減少通過冷凝器2的冷卻水量，使冷凝器2殼程出口的冷凝液保持在設(shè)定溫度，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥19開度，減少通過主再沸器3的加熱蒸汽量，使精餾塔1塔釜液體保持在設(shè)定的液位，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥25，改變通過后冷器7的冷卻水量，使后冷器7管程進(jìn)出口的液體保持在設(shè)定溫度，調(diào)整調(diào)節(jié)閥22開度，使液體緩沖罐8和物料儲(chǔ)液罐10的液體保持在設(shè)定的液位；5)重復(fù)歩驟4，直至壓縮機(jī)5工作在設(shè)定排氣量，關(guān)閉減壓闊17，關(guān)閉截止閥13，完成由正常精餾向熱泵精餾的切換。當(dāng)由熱泵精餾模式切換到正常的精餾模式時(shí)，所述的方法包括如下步驟1)打丌截止閥13，降低壓縮機(jī)5運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，使精餾塔塔頂保持在設(shè)定壓力，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥15開度，使預(yù)熱器4殼程進(jìn)出口的蒸汽保持在設(shè)定的溫差，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥12開度，增加通過冷凝器2的冷卻水量，使冷凝器2殼程出口的冷凝液保持在設(shè)定溫度，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥19開度，增加通過主再沸器3的加熱蒸汽量，使精餾塔1塔釜液體保持在設(shè)定的液位，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥25，改變通過后冷器7的冷卻水量，使后冷器7管程出口的液體保持在設(shè)定溫度，增加調(diào)節(jié)閥22開度，使液體緩沖罐8和物料儲(chǔ)液罐10的液體保持在設(shè)定的液位；2)重復(fù)歩驟1，直至壓縮機(jī)5工作在最低頻率；3)調(diào)整減壓閥17至最大開度；4)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥22、屏蔽泵9、進(jìn)氣截止閥16和排氣截止閥18，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥15和25，停止向預(yù)熱器4中通入加熱蒸汽，停止向后冷器7中通入冷卻水，使所述熱泵支路的所有設(shè)備停止工作；5)關(guān)閉截止閥11、14、20和21，使所述的熱泵支路和精餾塔1塔頂和塔底管路脫離，完成由熱泵精餾向正常精餾的切換。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明通過在現(xiàn)有精餾塔的塔頂和塔底管路上并聯(lián)一套開式熱泵系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)精餾塔進(jìn)行節(jié)能改造，該技術(shù)不破壞現(xiàn)有精餾塔的流程，且精餾塔可工作在正常精餾和熱泵精餾兩種模式下，且兩種模式相互切換較容易。特別是工作在熱泵精鎦模式時(shí)，由于設(shè)置了輔再沸器和后冷器，故可保證當(dāng)精餾塔操作參數(shù)改變，而造成塔頂和塔底熱負(fù)荷變化后，可通過調(diào)節(jié)主再沸器加熱蒸汽及后冷器的冷卻水量，使系統(tǒng)穩(wěn)定在所需要的工況下。圖1為現(xiàn)有的精餾裝置的結(jié)構(gòu)及流程示意圖。圖2為采用熱泵技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造后的精餾裝置的結(jié)構(gòu)及流程示意圖。圖3為帶控制點(diǎn)的熱泵節(jié)能改造裝置的結(jié)構(gòu)及流程示意圖。圖4為本發(fā)明由正常精餾向熱泵精餾進(jìn)行切換的控制流程圖。圖5為本發(fā)明由熱泵精餾向正常精餾切換的控制流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1是一種常見的正常精餾裝置的結(jié)構(gòu)及流程示意圖，該精餾裝置由精餾塔1、冷凝器2、主再沸器3、流量調(diào)節(jié)閥12、流量調(diào)節(jié)閥19、流量調(diào)節(jié)閥23和流量調(diào)節(jié)閥24構(gòu)成。精餾塔1的塔頂蒸汽冷凝熱量全部由外界冷卻水帶走，塔底液體蒸發(fā)熱量全部由外界加熱蒸汽提供。如圖1所示，冷凝器2的垂直位置高于精餾塔l回流孔，回流液和頂出料依靠重力流動(dòng)到對(duì)應(yīng)的入口，其流量分別依靠回流液調(diào)節(jié)閥23和塔頂出料調(diào)節(jié)閥24調(diào)節(jié)。當(dāng)精餾塔1精餾對(duì)象和操作條件不同時(shí)，冷凝器2蒸汽攜帶的熱量和主再沸器3液體蒸發(fā)消耗的熱量不一定匹配。為了充分利于塔頂蒸汽所攜帶的熱量，如圖2所示，將精餾塔l塔頂蒸汽出口通過管道分別與截止閥14及截止閥13入口相連，截止閥13出口通過管道與冷凝器2殼程入口相連，冷凝器2管程進(jìn)出口通過管道連接冷卻水，并在冷卻水入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥12，截止閥14出口通過管道與預(yù)熱器4殼程入口相連，預(yù)熱器4殼程出口通過管道與進(jìn)氣截止閥16入口相連，預(yù)熱器4管程進(jìn)出口通過管道連接加熱蒸汽，并在加熱蒸汽入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥15，進(jìn)氣9截止閥16出口通過管道與壓縮機(jī)5入口及減壓閥17出口相連，壓縮機(jī)5出口通過管道與排氣截止閥18入口及減壓閥17入口相連，排氣截止閥18出口通過管道與輔再沸器6殼程入口相連，輔再沸器6殼程出口通過管道與后冷器7管程入口相連，后冷器7殼程進(jìn)出口通過管道連接冷卻水，并在冷卻水入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥25，后冷器7管程出口通過管道與液體緩沖罐8的入口相連，液體緩沖罐8出口通過管道與屏蔽泵9入口相連，屏蔽泵9出口通過管道與調(diào)節(jié)閥22入口相連，調(diào)節(jié)閥22出口通過管道與截止閥11入口相連，截止閥ll出口通過管道與物料儲(chǔ)液罐10的入口相連，物料儲(chǔ)液罐10的另一入口通過管道與冷凝器2的殼程出口相連，物料儲(chǔ)液罐10出口通過管道與回流液調(diào)節(jié)閥23入口相連，回流液調(diào)節(jié)閥23出口通過管道與精餾塔1上部物料回流口相連，物料儲(chǔ)液罐10另一出口通過管道與塔頂出料調(diào)節(jié)閥24入口相連，塔頂出料調(diào)節(jié)閥24入口通過管道與下一設(shè)備連接。精鎦塔1塔底出口通過管道與主再沸器3下部管程入口及截止閥20入口相連，主再沸器3上部管程出口與精餾塔1下部上升蒸汽進(jìn)口及截止閥21出口相連，再沸器3殼程進(jìn)出口通過管道連接加熱蒸汽，并在加熱蒸汽入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥19，截止閥20出口通過管道與輔再沸器6下部管程入口相連，輔再沸器6上部管程出口通過管道與截止闊21入口連接。采用熱泵技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造后的精餾塔可工作在正常精餾模式，這時(shí)其工作的方式和圖1完全一致，其也可工作在節(jié)能的熱泵精餾模式，在熱泵精餾模式下，塔頂蒸汽攜帶的熱量可用于加熱塔底液體，從而達(dá)到節(jié)能的效果。兩種模式之間相互轉(zhuǎn)換需要按照一定的方法進(jìn)行切換，切換主要通過控制調(diào)節(jié)閥、截止閥、變頻器等來調(diào)整冷卻水、加熱蒸汽和通過壓縮機(jī)的蒸汽流量，同時(shí)當(dāng)精餾塔操作條件發(fā)現(xiàn)改變導(dǎo)致塔頂和塔底熱量發(fā)生變化時(shí)，也需要控制調(diào)節(jié)閥等達(dá)到穩(wěn)定工況的目的。如圖3所示，流量調(diào)節(jié)閥12由冷凝器2殼程出口物料溫度控制，流量調(diào)節(jié)閥15由預(yù)熱器4殼程進(jìn)出口物料溫差控制，變頻器26由精餾塔1塔頂壓力控制，流量調(diào)節(jié)閥19由精餾塔1塔釜液位控制，調(diào)節(jié)閥22由液體緩沖罐8液位控制，流量調(diào)節(jié)閥25由后冷器7管程出口物料溫度。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的切換和控制方法作進(jìn)一步的描述一套酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯裝置，其甲醇回收塔的基本參數(shù)如表1所示，該塔原來采用如圖1所示的傳統(tǒng)精餾方式，即塔底液體由表壓2公斤蒸汽加熱，塔頂蒸汽由冷卻水冷凝，冷卻水入口溫度為32°C，出口溫度為37'C?，F(xiàn)通過節(jié)能改造，在原流程主要增加預(yù)熱器4、壓縮機(jī)5、輔再沸器6、后冷器7、液體緩沖罐8、物料儲(chǔ)液罐IO及配套的閥門及調(diào)節(jié)裝置，構(gòu)成熱泵精餾流程。新改造后的流程其工藝控制點(diǎn)要求為預(yù)熱器4殼側(cè)進(jìn)出口溫差為10±2°C、冷凝器2殼程出口物料溫度為40士5"C、后冷器7管程出口物料溫度為40士5t、精餾塔塔頂壓力為110士5kPa、液體緩沖罐8液位為總高度的卯±5%、精餾塔1塔釜液位為設(shè)定值的±5%。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>首先截止閥ll、14、20和21全部關(guān)閉，因此開式熱泵支路與甲醇回收塔沒有任何能量和質(zhì)量上的交換，利用加熱蒸汽和外界冷卻水以正常方式啟動(dòng)甲醇回收塔直至穩(wěn)定運(yùn)行。為了達(dá)到節(jié)能的目的，如圖4所示，將熱泵支路逐漸切換進(jìn)入，由正常精餾模式過渡到熱泵精餾模式，在該過程中首先打開截止閥，使熱泵支路和甲醇回收塔塔頂和塔底管路連通；然后打開并調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥至合適開度，向預(yù)熱器中通入加熱蒸汽，向后冷器中通入冷卻水；打開進(jìn)氣截止闊和排氣截止閥，完全打開減壓閥，調(diào)整屏蔽泵流量，以最低頻率開啟壓縮機(jī)；逐漸提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，在該過程中調(diào)整預(yù)熱器加熱蒸汽量使預(yù)熱器殼程進(jìn)出口的蒸汽保持在設(shè)定的溫差，調(diào)整通過冷凝器的冷卻水量，使冷凝器殼程出口的冷凝液保持在設(shè)定溫度，調(diào)整通過主再沸器的加熱蒸汽量，使甲醇回收塔塔釜液體保持在設(shè)定的液位，調(diào)整通過后冷器的冷卻水量，使后冷器管程進(jìn)出口的液體保持在設(shè)定溫度，調(diào)整調(diào)節(jié)閥22開度，使液體緩沖罐保持在設(shè)定的液位；重復(fù)以上步驟，并維持壓縮機(jī)每次轉(zhuǎn)速的遞增值為額定轉(zhuǎn)速的5%，每次改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速后，都維持該轉(zhuǎn)速下運(yùn)行20分鐘且使甲醇回收塔塔頂壓力保持穩(wěn)定后再進(jìn)入下一次增速；用通過冷凝器的冷卻水量來最終判斷壓縮機(jī)是否達(dá)到最終的排氣量，當(dāng)冷卻水水量小于額定水量10%以下時(shí)，關(guān)閉減壓閥和冷凝器殼程入口前端截止閥，這時(shí)完成甲醇回收塔由正常精餾模式向熱泵精餾模式的切換，系統(tǒng)工作在熱泵精餾模式下。以壓縮機(jī)進(jìn)口壓力101.325kPa、出口壓力18U13kPa為例，表2給出了熱泵精餾與正常精餾相比所取得的節(jié)能效果，從表中可見，熱泵精餾方式雖然需要增加預(yù)熱器、輔再沸器、后冷器以及配套閥門管件等設(shè)備，但是由于節(jié)能效益顯著，在本實(shí)施例中其投資回收期不到半年。表2實(shí)施例中甲醇回收塔兩種精餾方式經(jīng)濟(jì)性比較方案__蒸汽耗量(噸/小時(shí))!STP尚辨順冷卻水耗量(噸/小時(shí))588.5年蒸汽耗量(噸/年)45852.f年蒸汽費(fèi)用(萬元/年)687.8蒸汽耗量(噸/小時(shí))Q》冷卻水耗量(噸/小時(shí))78電費(fèi)耗量(度/小時(shí))250改造后的熱泵精餾年蒸汽耗量(噸/年)6456.8年電耗量(萬度/年)180.6年蒸汽費(fèi)用(萬元/年)97年電費(fèi)用(萬元/年)126.5年能源消耗費(fèi)用降低(萬元/年)464*厶匕、^年節(jié)水量(萬噸/年)368"月匕效顯新增換熱器、壓縮機(jī)等設(shè)備(萬元)200投資回收期(月)5注電價(jià)0.7元/度；蒸汽價(jià)150元/噸；年運(yùn)行時(shí)間為300天X24小時(shí)；塔體和管道總散熱損失按塔底加熱熱量的10%計(jì)。表3給出了本實(shí)施例中主要設(shè)備的參數(shù)和價(jià)格，從表中可見，在熱泵精餾節(jié)能改造中，其主要的投資來自于壓縮機(jī)。表3主要設(shè)備參數(shù)和價(jià)格一覽表設(shè)備名類型規(guī)格價(jià)格(萬元)預(yù)熱器列管換熱器55kW1.5輔再沸器列管換熱器3500kW16后冷器列管換熱器460kW2.5壓縮機(jī)(含變頻器)無油活塞式180m3-250kW150與正常精鎦向熱泵精餾切換一樣，當(dāng)熱泵精餾向正常精餾切換時(shí)，也要按照一定的方式進(jìn)行，圖5給出其控制流程。圖中l(wèi)為精餾塔；2為冷凝器；3為主再沸器；4為預(yù)熱器；5為壓縮機(jī)；6為輔再沸器；7為后冷器；8為液體緩沖罐；9為屏蔽泵；10為物料儲(chǔ)液罐；ll為截止閥；12為流量調(diào)節(jié)閥；13為截止閥；14為截止閥；15為流量調(diào)節(jié)閥；16為進(jìn)氣截止閥；17為減壓閥；18為排氣截止閥；19為流量調(diào)節(jié)閥；20為截止閥；21為截止閥；22為調(diào)節(jié)閥；23為回流液調(diào)節(jié)閥；24為塔頂出料調(diào)節(jié)閥；25為流量調(diào)節(jié)閥。上面結(jié)合附圖所描述的本發(fā)明優(yōu)選具體實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式，而不是作為對(duì)前述發(fā)明目的和所附權(quán)利要求書內(nèi)容和范圍的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)和權(quán)利保護(hù)范疇。1權(quán)利要求1、熱泵精餾節(jié)能改造裝置，包括一精餾塔(1)，其特征在于，精餾塔(1)的塔頂和塔底管路上并聯(lián)一套由預(yù)熱器(4)、壓縮機(jī)(5)、輔再沸器(6)、后冷器(7)、液體緩沖罐(8)、物料儲(chǔ)液罐(10)及配套的閥門及調(diào)節(jié)裝置所構(gòu)成開式熱泵系統(tǒng)。2、熱泵精餾節(jié)能改造裝置，包括一精餾塔(1)，其特征在于，精餾塔(1)塔頂蒸汽出口通過管道分別與截止閥(14)及截止閥(13)入口相連，截止閥(13)出口通過管道與冷凝器(2)殼程入口相連，冷凝器(2)管程進(jìn)出口通過管道連接冷卻水，并在冷卻水入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥(12)，截止闊(14)出口通過管道與預(yù)熱器(4)殼程入口相連，預(yù)熱器(4)殼程出口通過管道與進(jìn)氣截止閥(16)入口相連，預(yù)熱器(4)管程進(jìn)出口通過管道連接加熱蒸汽，并在加熱蒸汽入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥(15)，進(jìn)氣截止閥(16)出口通過管道與壓縮機(jī)(5)入口及減壓閥(17)出口相連，壓縮機(jī)(5)出口通過管道與排氣截止閥(18)入口及減壓闊(17)入口相連，排氣截止閥(18)出口通過管道與輔再沸器(6)殼程入口相連，輔再沸器(6)殼程出口通過管道與后冷器(7)管程入口相連，后冷器(7)殼程進(jìn)出口通過管道連接冷卻水，并在冷卻水入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥(25),后冷器(7)管程出口通過管道與液體緩沖罐(8)的入口相連，液體緩沖罐(8)出口通過管道與屏蔽泵(9)入口相連，屏蔽泵(9)出口通過管道與調(diào)節(jié)閥(22)入口相連，調(diào)節(jié)閥(22)出口通過管道與截止閥(11)入口相連，截止閥(11)出口通過管道與物料儲(chǔ)液罐(10)的入口相連，物料儲(chǔ)液罐(IO)的另一入口通過管道與冷凝器(2)的殼程出口相連，物料儲(chǔ)液罐(IO)出口通過管道與回流液調(diào)節(jié)閥(23)入口相連，回流液調(diào)節(jié)閥(23)出口通過管道與精餾塔(1)上部物料回流口相連，物料儲(chǔ)液罐(10)另一出口通過管道與塔頂出料調(diào)節(jié)閥(24)入口相連，塔頂出料調(diào)節(jié)閥(24)入口通過管道與下一設(shè)備連接，精餾塔(1)塔底出口通過管道與主再沸器(3)下部管程入口及截止閥(20)入口相連，主再沸器(3)上部管程出口與精餾塔(1)下部上升蒸汽進(jìn)口及截止閥(21)出口相連，再沸器(3)殼程進(jìn)出口通過管道連接加熱蒸汽，并在加熱蒸汽入口管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥(19)，截止閥(20)出口通過管道與輔再沸器(6)下部管程入口相連，輔再沸器(6)上部管程出口通過管道與截止閥(21)入口連接。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵精餾節(jié)能改造裝置，其特征在于所述的壓縮機(jī)(5)為熱泵蒸汽壓縮機(jī)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵精餾節(jié)能改造裝置，其特征在于所述壓縮機(jī)(5)的結(jié)構(gòu)形式為螺桿壓縮機(jī)、活塞壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵精餾節(jié)能改造裝置，其特征在于所示的壓縮機(jī)(5)由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。6、熱泵精餾節(jié)能改造方法，所述方法利用的熱泵精餾節(jié)能改造裝置包括一精餾塔(1)，精餾塔(1)的塔頂和塔底管路上并聯(lián)一套由預(yù)熱器(4)、壓縮機(jī)(5)、輔再沸器(6)、后冷器(7)、液體緩沖罐(8)、物料儲(chǔ)液罐(10)及配套的截止閥(11)、(13)、(14)、(20)和(21)、及調(diào)節(jié)裝置所構(gòu)成開式熱泵系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)截止閥(11)、(14)、(20)和(21)全部關(guān)閉，且截止閥(13)打開后，這時(shí)所述的開式熱泵系統(tǒng)和精餾塔(1)完全脫開，精餾塔(1)工作在正常的精餾模式；當(dāng)截止閥(11)、(14)、(20)和(21)全部打開，且截止閥(13)關(guān)閉后，精餾塔(1)可工作在熱泵精餾模式。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱泵精餾節(jié)能改造方法，其特征在于，當(dāng)由正常的精餾模式切換到熱泵精餾模式時(shí)，所述的方法包括如下步驟1)打開截止閥(11)、(14)、(20)和(21)，使所述的熱泵支路和精餾塔(1)塔頂和塔底管路連通；2)打開并調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(15)和(25)至合適開度，向預(yù)熱器(4)中通入加熱蒸汽，向后冷器(7)中通入冷卻水；3)打開進(jìn)氣截止閥(16)和排氣截止閥(18)，調(diào)整減壓閥(17)至最大開度，調(diào)整調(diào)節(jié)閥(22)至合適開度，并以最低頻率開啟壓縮機(jī)(5)，開啟屏蔽泵(9);4)減少減壓閥(17)開度，提高壓縮機(jī)(5)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，在該過程中調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(15)開度，使預(yù)熱器(4)殼程進(jìn)出口的蒸汽保持在設(shè)定的溫差，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(12)開度，減少通過冷凝器(2)的冷卻水量，使冷凝器(2)殼程出口的冷凝液保持在設(shè)定溫度，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(19)開度，減少通過主再沸器(3)的加熱蒸汽量，使精餾塔(1)塔釜液體保持在設(shè)定的液位，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(25)，改變通過后冷器(7)的冷卻水量，使后冷器(7)管程進(jìn)出口的液體保持在設(shè)定溫度，調(diào)整調(diào)節(jié)閥(22)開度，使液體緩沖罐(8)和物料儲(chǔ)液罐(10)的液體保持在設(shè)定的液位；5)重復(fù)歩驟4)，直至壓縮機(jī)(5)工作在設(shè)定排氣量，關(guān)閉減壓閥(17)，關(guān)閉截止閥(13)，完成由正常精餾向熱泵精餾的切換。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱泵精餾節(jié)能改造方法，其特征在于，當(dāng)由熱泵精餾模式切換到正常的精餾模式時(shí)，所述的方法包括如下步驟1)打開截止閥(13)，降低壓縮機(jī)(5)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，使精餾塔塔頂保持在設(shè)定壓力，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(15)開度，使預(yù)熱器(4)殼程進(jìn)出口的蒸汽保持在設(shè)定的溫差，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(12)開度，增加通過冷凝器(2)的冷卻水量，使冷凝器(2)殼程出口的冷凝液保持在設(shè)定溫度，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(19)開度，增加通過主再沸器(3)的加熱蒸汽量，使精餾塔(1)塔釜液體保持在設(shè)定的液位，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥(25)，改變通過后冷器(7)的冷卻水量，使后冷器(7)管程進(jìn)出口的液體保持在設(shè)定溫度，增加調(diào)節(jié)閥(22)開度，使液體緩沖罐(8)和物料儲(chǔ)液罐(10)的液體保持在設(shè)定的液位；2)重復(fù)步驟l)，直至壓縮機(jī)(5)工作在最低頻率；3)調(diào)整減壓閥(17)至最大開度；4)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥(22)、屏蔽泵(9)、進(jìn)氣截止闊(16)和排氣截止閥(18)，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥(15)和(25)，停止向預(yù)熱器(4)中通入加熱蒸汽，停止向后冷器(7)中通入冷卻水，使所述熱泵支路的所有設(shè)備停止工作；5)關(guān)閉截止閥(11)、(14)、(20)和(21)，使所述的熱泵支路和精餾塔(1)塔頂和塔底管路脫離，完成由熱泵精餾向正常精餾的切換。全文摘要本發(fā)明公開了一種熱泵精餾節(jié)能改造裝置及方法，該裝置在原有精餾塔的基礎(chǔ)上，新增預(yù)熱器、壓縮機(jī)、輔再沸器、后冷器、液體緩沖罐和閥門等設(shè)備，將這些設(shè)備通過管道與精餾塔塔頂蒸汽和塔底液體管路連接，構(gòu)成開式熱泵系統(tǒng)；所述的熱泵精餾節(jié)能改造方法可通過閥門進(jìn)行合適切換，從而使精餾塔可工作在正常的精餾模式，也可按照需要工作在熱泵精餾模式，從而達(dá)到節(jié)能的目的。文檔編號(hào)B01D3/32GK101549211SQ20091002212公開日2009年10月7日申請(qǐng)日期2009年4月21日優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日發(fā)明者侯雄坡,馮詩(shī)愚,云李,王贊社,顧兆林,高秀峰申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)