通過熱耦合來降低能量消耗的方法
【專利說明】通過熱耦合來降低能量消耗的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)要求2013年2月11日提交的美國臨時(shí)專利申請程序號N0.61/763，326的權(quán)益，該臨時(shí)專利申請的全部內(nèi)容以參考的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]要求保護(hù)的本發(fā)明涉及一種利用熱耦合來降低蒸餾過程中的能量消耗的方法。要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例涉及將側(cè)向重沸器和部分冷凝器加入第一塔的初步分餾部中，這相應(yīng)地幫助在第一塔與第二塔之間均勻地分配蒸汽與液體的通行(traffic)。
【背景技術(shù)】
[0004]蒸餾是化學(xué)、石油化學(xué)、精煉和相關(guān)加工工業(yè)中所使用的最常見分離工藝。由于分別涉及通過重沸器和冷凝器的有關(guān)的加熱和冷卻步驟，其消耗大量的能量。加工工業(yè)的主要成本費(fèi)用是來自于運(yùn)行成本；該運(yùn)行成本包括原材料成本、能耗成本和勞動(dòng)力成本。從經(jīng)濟(jì)利益及社會(huì)的觀點(diǎn)來看，將期望降低能耗成本。
[0005]存在可用的復(fù)雜蒸餾構(gòu)造，其提供能耗和資金支出的大幅減少。這些選項(xiàng)包括但不限于:分隔壁精餾塔和熱耦合蒸餾塔。
[0006]盡管熱耦合蒸餾塔需要少20-30%的能量，但它們具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，這使得它們不能用于工業(yè)安裝。例如，熱耦合裝置是通過在蒸餾程序的不同塔之間設(shè)置雙向蒸汽/液體流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。熱耦合的一個(gè)缺點(diǎn)是在蒸餾塔中蒸汽與液體的通行不均勻。如圖1中所示，蒸餾塔的頂部和底部具有高蒸汽液體通行，而在蒸餾塔的初步分餾部和主要部分中的通行則較低。高通行限制了塔容量，并且在許多情況下現(xiàn)有的蒸餾塔外殼不能使用。
[0007]因此，需要開發(fā)并實(shí)現(xiàn)一種熱耦合系統(tǒng)，該熱耦合系統(tǒng)具有優(yōu)越的節(jié)能性能同時(shí)在蒸餾塔中具有均勻的蒸汽液體通行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種包括第一蒸餾塔和第二蒸餾塔的蒸餾系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是用于通過熱耦合來分離苯、甲苯和二甲苯。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一蒸餾塔的初步分餾部包括部分冷凝器和側(cè)向重沸器。
[0009]在本發(fā)明的實(shí)施例中，要求保護(hù)的本發(fā)明的熱耦合方案的益處用于苯-甲苯蒸餾程序。
【附圖說明】
[0010]圖1涉及現(xiàn)有技術(shù)的用于蒸餾的工藝和系統(tǒng)；以及
[0011]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱處理。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種包括第一蒸餾塔和第二蒸餾塔的蒸餾系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)用于通過熱耦合來分離苯、甲苯和二甲苯。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一蒸餾塔的初步分餾部包括部分冷凝器。
[0013]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，部分冷凝器具有高冷凝溫度并且可以產(chǎn)生低壓(LLP)蒸汽。在本發(fā)明的實(shí)施例中，部分冷凝器提供在初步分餾部塔頂餾出物中的蒸汽產(chǎn)生能力。該塔頂餾出物蒸汽是用作第二蒸餾塔頂部的進(jìn)料。
[0014]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，側(cè)向重沸器連接到第一蒸餾塔的初步分餾部。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一蒸餾塔的初步分餾部具有蒸汽側(cè)餾出物。該蒸汽側(cè)餾出物用作流到第二蒸餾塔主要部分的進(jìn)料。
[0015]在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二蒸餾塔的主要部分包括重沸器。在某些實(shí)施例中，該重沸器是廢熱回收重沸器。第二蒸餾塔主要部分的重沸器利用低溫?zé)崃窟\(yùn)行。重沸器降低總蒸汽消耗，并且可以利用從蒸汽冷凝液中回收的閃蒸蒸汽而運(yùn)行。
[0016]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一蒸餾塔的初步分餾部的蒸汽側(cè)餾出物也流入第二蒸餾塔主要部分的重沸器中。因此，重沸器通過吸收來自第一蒸餾塔的蒸汽進(jìn)料流中的任何波動(dòng)，而使第二蒸餾塔的操作穩(wěn)定化。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中，將側(cè)向重沸器和部分冷凝器的使用加入到初步分餾部中有助于在兩個(gè)蒸餾塔中均勻地分配蒸汽與液體的通行。此外，側(cè)向重沸器和部分冷凝器的加入提高生產(chǎn)能力并且降低能量消耗。
[0018]在本發(fā)明的實(shí)施例中，要求保護(hù)的本發(fā)明的熱耦合方案的益處用于苯-甲苯蒸餾程序。
[0019]如圖2中所示，對芳香烴進(jìn)料進(jìn)行流動(dòng)控制，并且將芳香烴進(jìn)料傳送至在某些實(shí)施例中被指定為甲苯塔的第一塔。第一塔的塔頂餾出物蒸汽在部分冷凝器中被部分冷凝。將冷凝的液體收集在第一塔塔頂餾出物接收器中。將來自第一塔塔頂餾出物接收器的塔頂餾出物冷凝的液體以回流的形式傳送回到第一塔。將來自塔頂餾出物接收器的未冷凝蒸汽流傳送至在某些實(shí)施例中被指定為苯塔的第二塔。因此，第一塔的塔頂餾出物壓力在第二塔壓力上浮動(dòng)。
[0020]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一塔包括底部重沸器。在某些實(shí)施例中，該重沸器是使用蒸汽作為加熱介質(zhì)的蒸汽重沸器。通過對級聯(lián)到第一塔的底部塔板溫度的蒸汽/冷凝液流加以控制，而對第一塔的底部重沸器的熱量輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，對第一塔的底部溫度進(jìn)行控制。
[0021]在本發(fā)明某些實(shí)施例中，第一塔的側(cè)向重沸器是使用蒸汽加熱介質(zhì)的蒸汽重沸器。通過控制冷凝液流來調(diào)節(jié)對第一塔側(cè)向重沸器的熱量輸入。
[0022]在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用以下3個(gè)流之間的相互作用而在塔中產(chǎn)生熱耦合效應(yīng):
[0023]a.將來自第一塔初步分餾部的蒸汽側(cè)餾出物傳送至第二塔底部。對該流進(jìn)行流動(dòng)控制。
[0024]b.將來自第二塔的底部液體傳送回到第一塔的初步分餾部。對該流進(jìn)行流動(dòng)控制，該流動(dòng)控制級聯(lián)到第二塔底部的液位控制。
[0025]c.將來自第一塔塔頂餾出物接收器的塔頂餾出物蒸汽傳送至第二塔的頂部。
[0026]在本發(fā)明的實(shí)施例中，為第二塔提供兩個(gè)加料流。第一加料流是來自第一塔的塔頂餾出物接收器的蒸汽流。到第二塔的第二加料流是來自第一蒸餾塔的初步分餾部的蒸汽流。通過控制第二塔塔頂餾出物接收器的壓力，維持第二塔壓力。將來自第二塔塔頂餾出物接收器的液體以回流的形式傳送回到第二塔的頂部。對該流進(jìn)行流動(dòng)控制，該流動(dòng)控制級聯(lián)到第二塔塔頂餾出物接收器的液位控制。
[0027]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，將高純度的苯產(chǎn)品以在第二塔頂部附近的液體側(cè)餾出物的形式而排出。通過對級聯(lián)到位于第二塔的頂部中的兩個(gè)塔板之間的溫差控制器的苯產(chǎn)品的流加以控制，而保持苯產(chǎn)品的純度。
[0028]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，以在塔底部附近的第二塔的液體側(cè)餾出物的形式，將高純度的甲苯產(chǎn)品抽出。通過對級聯(lián)到用于維持在第二塔底部塔板附近的塔板溫度的溫度控制器的甲苯產(chǎn)品的流加以控制，而維持甲苯產(chǎn)品的純度。
[0029]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，通過到重沸器的加熱介質(zhì)的流加以控制，而控制第二塔重沸器的負(fù)荷。
[0030]本發(fā)明的總體方面涉及利用熱耦合工藝來提高蒸餾過程的能量效率的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員，基于從本公開中所獲得的知識(shí)，將認(rèn)識(shí)到在不背離本發(fā)明范圍的前提下可以在本文中所公開的方法中進(jìn)行各種變化。用于解釋理論的或所觀察的現(xiàn)象或結(jié)果的機(jī)制應(yīng)當(dāng)被看作是只是說明性的，而并非以任何方式限制所附權(quán)利要求的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蒸餾系統(tǒng)，所述蒸餾系統(tǒng)包括第一蒸餾塔和第二蒸餾塔，其中，所述系統(tǒng)用于通過熱親合來分離苯、甲苯和二甲苯。2.如權(quán)利要求1所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述第一蒸餾塔的初步分餾部具有部分冷凝器。3.如權(quán)利要求2所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述部分冷凝器具有高冷凝溫度并且可以產(chǎn)生LLP蒸汽。4.如權(quán)利要求1所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，塔頂餾出物蒸汽是到所述第二蒸餾塔的頂部的進(jìn)料。5.如權(quán)利要求2所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述側(cè)向重沸器連接到所述第一蒸餾塔的所述初步分餾部。6.如權(quán)利要求2所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述初步分餾部具有蒸汽側(cè)餾出物。7.如權(quán)利要求6所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述蒸汽側(cè)餾出物是到所述第二蒸餾塔的主要部分的進(jìn)料。8.如權(quán)利要求1所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述第二蒸餾塔的所述主要部分的重沸器利用低溫?zé)崃慷\(yùn)行。9.如權(quán)利要求1所述的蒸餾系統(tǒng)，其中，所述重沸器通過吸收來自所述第一蒸餾塔的蒸汽進(jìn)料流的任何波動(dòng)，而使所述第二蒸餾塔的操作穩(wěn)定化。
【專利摘要】要求保護(hù)的本發(fā)明涉及一種通過使用熱耦合來降低蒸餾工藝中的能量消耗的方法。要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例涉及將側(cè)向重沸器和部分冷凝器加入到第一塔的初步分餾部中，這相應(yīng)地幫助在第一塔與第二塔之間均勻地分配蒸汽與液體的通行。
【IPC分類】B01D3/14
【公開號】CN105407995
【申請?zhí)枴緾N201380072787
【發(fā)明人】M·巴加瓦, A·拉卡, S·喬世, T·T·郭
【申請人】Gtc科技美國有限責(zé)任公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2013年3月14日
【公告號】CA2900811A1, EP2953697A1, US20140224637, WO2014123554A1