本發(fā)明屬于工業(yè)生產(chǎn)中的節(jié)能領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在化學(xué)工業(yè)、石油化工、輕工工業(yè)等工業(yè)部門中，傳質(zhì)與分離過程是其生產(chǎn)流程的重要組成部分。在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過程中，精餾塔、蒸發(fā)器是常用機(jī)械設(shè)備，其均需要大量熱能驅(qū)動(dòng)，以提供設(shè)備工作所需要的外來蒸汽。

精餾塔作為化工生產(chǎn)領(lǐng)域中最常用的設(shè)備，一般由精餾塔塔體、塔頂冷凝器、塔釜再沸器組成。精餾過程是能耗高、余熱量大的化工單元操作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，化工過程中40％-70％的能耗用于傳質(zhì)分離，而精餾能耗又占其中的60-80％，其能耗主要用于提供塔頂冷凝器所需的低溫冷卻劑以及塔釜再沸器所需的高溫加熱蒸汽。精餾操作通常是連續(xù)操作，需要外界換熱介質(zhì)源源不斷的輸入對(duì)物料進(jìn)行換熱以滿足工藝要求，因此對(duì)能源的消耗極大。蒸發(fā)器經(jīng)常應(yīng)用于物料的脫水干燥，利用外來高溫蒸汽的熱量使物料中的水分蒸發(fā)。蒸發(fā)器作為干燥的常用設(shè)備，同樣需要不斷的使用高溫蒸汽帶來熱量，促使物料中的水分蒸發(fā)，能量消耗依然很大。當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)上多使用多效蒸發(fā)裝置來確保將物料中水分全部除去，但其設(shè)備復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)投資高。

在當(dāng)今世界能源日益短缺的情況下，我國(guó)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能工作十分重視。本發(fā)明提出了一種新的能量循環(huán)利用技術(shù)，即通過機(jī)械式蒸汽壓縮機(jī)的技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)外加換熱介質(zhì)的循環(huán)使用，以精餾塔和蒸發(fā)器為例詳細(xì)說明了該技術(shù)的原理和特點(diǎn)。該發(fā)明可實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用，最大限度的利用設(shè)備自身的能量，節(jié)省外部消耗的能量，以達(dá)到節(jié)能的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中常用傳質(zhì)設(shè)備高能耗的問題，減少設(shè)備對(duì)外來能耗的需求量，充分利用自身循環(huán)，提高循環(huán)介質(zhì)的熱焓值，實(shí)現(xiàn)能量的有效利用，降低能耗，減少經(jīng)濟(jì)投資與資源浪費(fèi)。

本發(fā)明在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，加入MVR技術(shù)和加熱器-壓縮機(jī)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱介質(zhì)的加熱加壓，應(yīng)用于設(shè)備中需熱裝置的供熱。

注：外加加熱器-壓縮機(jī)裝置是由加熱器和壓縮機(jī)共同組成，目的是為了把經(jīng)過MVR的工藝物流升溫、加壓達(dá)到工藝要求，該裝置的選擇和參數(shù)設(shè)定由實(shí)際工藝確定。

為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明在原有設(shè)備上，可根據(jù)實(shí)際工藝需求，將機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)與加熱器-壓縮機(jī)裝置串聯(lián)起來使用，共同對(duì)換熱介質(zhì)進(jìn)行加熱加壓，提高溫度；或單獨(dú)使用其一，提高換熱介質(zhì)的熱焓值，為下一步換熱提供熱量基礎(chǔ)。

為詳細(xì)闡述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和方案，以精餾塔和蒸發(fā)器為例作如下介紹：

(1)以精餾塔為例，物料在精餾塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)分離。塔頂蒸汽與換熱介質(zhì)換熱后，一部分作為產(chǎn)品采出，一部分返回塔頂，形成回流。塔釜物料一部分作產(chǎn)品采出，一部分在再沸器中與換熱介質(zhì)換熱返回塔釜。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，需要由外界源源不斷地補(bǔ)充換熱介質(zhì)，能耗巨大。而在本發(fā)明中，換熱介質(zhì)在塔釜再沸器中換熱后以低溫液體的狀態(tài)流出，經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入塔頂冷凝器，利用換熱介質(zhì)此時(shí)的低溫狀態(tài)，在塔頂冷凝器中與塔頂產(chǎn)生的物料蒸汽進(jìn)行換熱，發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為氣相，通過機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)，再通過加熱器-壓縮機(jī)裝置，使其達(dá)到工藝要求的溫度和壓力，進(jìn)入再沸器與塔釜液體換熱。如此，該過程可以實(shí)現(xiàn)換熱介質(zhì)的循環(huán)有效利用，減少對(duì)外加換熱介質(zhì)的需求量，即減少塔頂冷凝器和塔釜再沸器對(duì)外來能量的需求，減少設(shè)備投資費(fèi)用，大大體現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化的作用。

(2)以蒸發(fā)器為例，一般生產(chǎn)中常使用外加高溫水蒸汽對(duì)設(shè)備內(nèi)物料進(jìn)行 加熱，使物料中水蒸汽蒸發(fā)，為保證物料中水分較徹底地蒸發(fā)，需不斷補(bǔ)充外來高溫水蒸汽或使用多效蒸發(fā)技術(shù)，設(shè)備投資費(fèi)用高，能量消耗大。本發(fā)明利用機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)和加熱器-壓縮機(jī)裝置，使物料蒸發(fā)出來的水蒸汽升溫加壓，達(dá)到工藝要求的溫度和壓力，經(jīng)循環(huán)泵后與外來加熱蒸汽相混合，同時(shí)作為該設(shè)備的加熱蒸汽。如此自身形成一個(gè)循環(huán)。該發(fā)明充分利用了物料自身的水分，對(duì)蒸發(fā)出的蒸汽的熱量加以充分，有效地降低了外加水蒸汽量，減少能量消耗。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下的特點(diǎn)：

將機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)與加熱器-壓縮機(jī)串聯(lián)使用。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，通過調(diào)節(jié)，可同時(shí)開啟所有設(shè)備，共同運(yùn)作；也可只選擇機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)或者加熱器-壓縮機(jī)單獨(dú)使用。該工藝技術(shù)具有靈活性高、調(diào)節(jié)范圍廣的特點(diǎn)。

本發(fā)明外加設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)投資低，充分利用能量和物料的循環(huán)，降低了能耗。

附圖說明

圖1是精餾塔節(jié)省能耗工藝流程圖；

圖2是蒸發(fā)器節(jié)省能耗工藝流程圖；

圖中：1.精餾塔，2.塔頂冷凝器，3.機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)，4.加熱器，5.壓縮機(jī)，6.塔釜再沸器，7.回流罐，8.回流泵，9.儲(chǔ)罐，10.循環(huán)泵，11.蒸發(fā)器，12.機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)，13.蒸汽加熱器，14.壓縮機(jī)，15.循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

該發(fā)明充分利用了生產(chǎn)工藝中的換熱介質(zhì)、蒸汽、水等，結(jié)合外部機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)和加熱器-壓縮機(jī)裝置，使其能作為加熱熱源和冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)其循環(huán)有效利用和節(jié)能。

具體實(shí)施方案將結(jié)合附圖，以精餾塔(1)和蒸發(fā)器(11)為例對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步詳細(xì)說明：

(1)以精餾塔為例：本技術(shù)所涉及的設(shè)備如圖1所示，有精餾塔(1)，塔頂冷凝器(2)，機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)(3)，加熱器(4)，壓縮機(jī)(5)，塔釜再沸器(6)，回流罐(7)，回流泵(8)，儲(chǔ)罐(9)以及循環(huán)泵(10)。物料通過精餾塔(1)內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)分離過程，塔頂蒸汽(溫度t2)經(jīng)過塔頂冷凝器(2)與換熱介質(zhì)(溫度t3)進(jìn)行換熱，物料冷凝成液體，經(jīng)過回流罐(7)，一部分作為產(chǎn)品采出，一部分返回塔頂，形成回流。塔釜物料(溫度t4)一部分作產(chǎn)品采出，一部分通過再沸器(6)與換熱介質(zhì)(溫度t1)進(jìn)行換熱，物料加熱為蒸汽，返回塔釜。

換熱介質(zhì)(溫度t3)在塔頂冷凝器中轉(zhuǎn)化成氣態(tài)(溫度t3)，先通過外部機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)(3)升溫，形成高溫蒸汽(壓力p1.溫度t4)，再通過加熱器(4)-壓縮機(jī)(5)，形成溫度高于塔釜物料溫度(溫度t4)的滿足工藝要求的蒸汽(壓力p2.溫度t1)。該蒸汽(壓力p2.溫度t1)與外加換熱介質(zhì)混合，共同與塔釜物料(溫度t4)進(jìn)行換熱，溫度降到t3，然后經(jīng)儲(chǔ)罐(9)、循環(huán)泵(10)返回塔頂。如此，換熱介質(zhì)能夠在此過程中形成一個(gè)循環(huán)，盡可能的有效利用換熱能量，減少外加能量，降低能量損失。達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。

換熱介質(zhì)可用水、金屬鋰、鈉單質(zhì)。

(2)以蒸發(fā)器(11)為例：如圖2所示，本技術(shù)所涉及的設(shè)備有蒸發(fā)器(11)、機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)(12)、蒸汽加熱器(13)、壓縮機(jī)(14)和泵(15)。

物料在蒸發(fā)器(11)內(nèi)加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的水蒸汽(溫度t1)通過機(jī)械蒸汽再壓縮機(jī)(12)形成高溫蒸汽(壓力p1.溫度t2)，再通過蒸汽加熱器(13)及壓縮機(jī)(14)，形成滿足工藝要求的蒸汽(壓力p2.溫度t3)，將蒸汽作為蒸發(fā)器的加熱蒸汽，經(jīng)循環(huán)泵(15)后與外來加熱蒸汽(壓力p2.溫度t3)相混合繼續(xù)為蒸發(fā)器(11)提供熱量，如此自身形成一個(gè)換熱循環(huán)。冷凝水從排出口排出。該發(fā)明可以大大減少加熱蒸汽消耗量，并對(duì)蒸發(fā)出來的熱量加以利用循環(huán)，有效的降低了外加熱源量，減少能量損耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化的目的。