本發(fā)明涉及熱泵精餾技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MVR熱泵精餾系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在世界各國(guó)的能源消耗中，以熱能消耗量為最大。在一次能源變成熱能再轉(zhuǎn)換成各種形式能量的過(guò)程中，約有58.5％的能量是以排氣、蒸汽、熱水低溫等排熱形式而損失的。而這些排熱損失中，低于100℃的熱能占很大比重。熱泵技術(shù)的開發(fā)為利用低溫?zé)崮芴峁┝擞辛Φ氖侄?，而且滿足了節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求。它是一種在外界能量的協(xié)助下，把熱能從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的設(shè)備。在化學(xué)工業(yè)、石油化工生產(chǎn)中，精餾是一個(gè)主要的耗能領(lǐng)域。盡管大多數(shù)工業(yè)精餾裝置的能源利用率不到10％，但由于常規(guī)精餾塔設(shè)備簡(jiǎn)單、投資低，因而至今仍為人們廣泛采用。隨著能源價(jià)格逐漸上漲，這種傳統(tǒng)的工業(yè)裝置和設(shè)備己受到了來(lái)自能源領(lǐng)域的強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。在許多情況下，采用以產(chǎn)品物流預(yù)熱原料、增加塔板數(shù)、降低回流量、小溫差熱交換器、適宜的保溫材料和高效填料等方式可以進(jìn)行節(jié)能，但這些簡(jiǎn)單易行的節(jié)能方法在很大程度上受限制。要進(jìn)一步降低能耗，只有通過(guò)回收塔頂?shù)臒崃縼?lái)實(shí)現(xiàn)。熱泵技術(shù)是目前最為突出的、行之有效的節(jié)能方法。

現(xiàn)有熱泵精餾工藝直接壓縮精餾塔頂氣體，提高塔頂氣體的壓力和冷凝溫度，作為精餾塔塔釜再沸器或中間再沸器的熱源，充分利用了塔頂氣體的冷凝潛熱，同時(shí)減小了塔釜熱公用工程和塔頂冷公用工程消耗。熱泵精餾只需消耗少量最低級(jí)別的水蒸汽，同時(shí)節(jié)省大量更高等級(jí)水蒸汽。然而現(xiàn)有的熱泵精餾系統(tǒng)普遍只壓縮精餾塔塔頂蒸汽用于精餾塔的供熱，而在實(shí)際運(yùn)行中，精餾塔塔頂蒸汽一般都含高濃度的工質(zhì)(比如氨和甲醇等)，因此蒸汽壓縮機(jī)必須考慮密封，腐蝕和防爆等問(wèn)題，大大增加了壓縮機(jī)的制造和運(yùn)行成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是提供一種MVR熱泵精餾系統(tǒng)，解決現(xiàn)有熱泵精餾系統(tǒng)無(wú)法充分利用精餾塔塔頂蒸汽和塔釜釜液的潛熱，壓縮機(jī)制造和運(yùn)行成本高的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種MVR熱泵精餾系統(tǒng)，包括精餾塔、再沸器、蒸汽壓縮機(jī)、噴射泵、風(fēng)機(jī)、第一氣液分離器、第二氣液分離器和第三氣液分離器；

其中所述精餾塔的底部出口與所述第一氣液分流器的入口相連，所述第一氣液分流器的底部出口與所述再沸器的冷物流入口相連，所述再沸器的冷物流出口、所述第一氣液分流器的頂部出口分別與所述第二氣液分離器的入口相連，所述第二氣液分離器的頂部出口與所述蒸汽壓縮機(jī)的入口相連，所述蒸汽壓縮機(jī)的出口與所述精餾塔的底部入口相連；在所述第二氣液分離器與所述蒸汽壓縮機(jī)之間的連接管路上設(shè)有第一分支管路，所述第一分支管路上設(shè)有所述噴射泵，所述噴射泵的出口與所述精餾塔的底部入口相連；

所述精餾塔的頂部出口通過(guò)頂部蒸汽管路與所述再沸器的熱物流入口相連，所述再沸器的熱物流出口與所述第三氣液分離器的入口相連，所述第三氣液分離器的頂部出口處連接有第二分支管路和第三分支管路，其中所述第三分支管路上設(shè)有所述風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的出口與所述再沸器的熱物流入口相連；所述第三氣液分離器的底部出口通過(guò)回流管路與所述精餾塔的回流入口相連。

進(jìn)一步地，所述第二氣液分離器的底部出口與換熱器的熱物流入口相連，在所述第二氣液分離器與所述換熱器之間的連接管路上設(shè)有釜液泵。

具體地，所述換熱器的進(jìn)料口連接進(jìn)料管，所述進(jìn)料管上設(shè)有進(jìn)料泵；所述換熱器的出料口與所述精餾塔的進(jìn)料口相連，在所述換熱器與所述精餾塔的連接管路上設(shè)有進(jìn)料閥；所述換熱器上還設(shè)有釜液排放管。

進(jìn)一步地，所述第二分支管路與冷凝器的熱物流入口相連，所述冷凝器的熱物流出口通過(guò)產(chǎn)品排放管路與產(chǎn)品儲(chǔ)罐相連。

具體地，所述冷凝器的冷物流入口連接冷卻管路，所述冷卻管路上設(shè)有冷卻水泵。

具體地，在所述精餾塔的底部出口處設(shè)有釜液節(jié)流閥。

具體地，在所述第一分支管路上設(shè)有設(shè)有旁通閥。

具體地，所述噴射泵連接有蒸汽管路，所述蒸汽管路上設(shè)有蒸汽節(jié)流閥。

具體地，在所述第二分支管路上設(shè)有產(chǎn)品節(jié)流閥，在第三分支管路上設(shè)有循環(huán)節(jié)流閥。

具體地，在所述回流管路上設(shè)有回流泵和回流節(jié)流閥。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的MVR熱泵精餾系統(tǒng)，無(wú)需鍋爐，無(wú)需生蒸汽，充分利用了精餾塔塔頂蒸汽和塔釜釜液的潛熱，同時(shí)節(jié)省了壓縮機(jī)制造和運(yùn)行成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例MVR熱泵精餾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：精餾塔；2：再沸器；3：蒸汽壓縮機(jī)；4：第二氣液分離器；5：第三氣液分離器；6：換熱器；7：冷凝器；8：第一氣液分離器；9：進(jìn)料管；10：進(jìn)料泵；11：釜液排放管；12：進(jìn)料閥；13：釜液節(jié)流閥；14：產(chǎn)品儲(chǔ)罐；15：回流節(jié)流閥；16：產(chǎn)品節(jié)流閥；17：循環(huán)節(jié)流閥；18：蒸汽節(jié)流閥；19：噴射泵；20：旁通閥；21：風(fēng)機(jī)；22：冷卻水泵；23：回流泵；24：釜液泵；25：產(chǎn)品排放管路；26：第二分支管路；27：第三分支管路；28：頂部蒸汽管路；29：第一分支管路；30：回流管路；31：冷卻管路；32：蒸汽管路。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的MVR熱泵精餾系統(tǒng)，包括精餾塔1、再沸器2、蒸汽壓縮機(jī)3、噴射泵19、風(fēng)機(jī)21、第一氣液分離器8、第二氣液分離器4和第三氣液分離器5。

其中所述精餾塔1的底部出口與所述第一氣液分流器8的入口相連，所述第一氣液分流器8的底部出口與所述再沸器2的冷物流入口相連，所述再沸器2的冷物流出口、所述第一氣液分流器8的頂部出口分別與所述第二氣液分離器4的入口相連，所述第二氣液分離器4的頂部出口與所述蒸汽壓縮機(jī)3的入口相連，所述蒸汽壓縮機(jī)3的出口與所述精餾塔1的底部入口相連。在所述第二氣液分離器4與所述蒸汽壓縮機(jī)3之間的連接管路上設(shè)有第一分支管路29，所述第一分支管路29上設(shè)有所述噴射泵19，所述噴射泵19的出口與所述精餾塔1的底部入口相連。

所述精餾塔1的頂部出口通過(guò)頂部蒸汽管路28與所述再沸器2的熱物流入口相連，所述再沸器2的熱物流出口與所述第三氣液分離器5的入口相連，所述第三氣液分離器5的頂部出口處連接有第二分支管路26和第三分支管路27，其中所述第三分支管路27上設(shè)有所述風(fēng)機(jī)21，所述風(fēng)機(jī)21的出口與所述再沸器2的熱物流入口相連。所述第三氣液分離器5的底部出口通過(guò)回流管路30與所述精餾塔1的回流入口相連。

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，所述第二氣液分離器4的底部出口與換熱器6的熱物流入口相連，在所述第二氣液分離器4與所述換熱器6之間的連接管路上設(shè)有釜液泵24。

具體來(lái)說(shuō)，所述換熱器6的進(jìn)料口連接進(jìn)料管9，所述進(jìn)料管9上設(shè)有進(jìn)料泵10，所述換熱器6的出料口與所述精餾塔1的進(jìn)料口相連，在所述換熱器6與所述精餾塔1的連接管路上設(shè)有進(jìn)料閥12，在所述換熱器6上還設(shè)有釜液排放管11。其中進(jìn)料閥12主要用于控制進(jìn)料管9的進(jìn)料，以補(bǔ)充系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)料液量。

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，所述第二分支管路26與冷凝器7的熱物流入口相連，所述冷凝器7的熱物流出口通過(guò)產(chǎn)品排放管路25與產(chǎn)品儲(chǔ)罐14相連。

具體來(lái)說(shuō)，所述冷凝器7的冷物流入口連接冷卻管路31，所述冷卻管路31上設(shè)有冷卻水泵22。

更具體來(lái)說(shuō)，在所述第一分支管路29上設(shè)有旁通閥20，所述旁通閥20用于控制經(jīng)第二氣液分離器4分離的蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)3和噴射泵19的分流比例?？筛鶕?jù)不同物料的精餾要求以及精餾狀況需求變化旁通閥20的閥門開度，靈活調(diào)節(jié)分流的比例。當(dāng)所需熱源蒸汽參數(shù)較低時(shí)可關(guān)閉旁通閥20，而當(dāng)所需熱源蒸汽參數(shù)較高時(shí)則打開旁通閥20。

此外，在所述精餾塔1的底部出口處設(shè)有釜液節(jié)流閥13。所述噴射泵19連接有蒸汽管路32，所述蒸汽管路32上設(shè)有蒸汽節(jié)流閥18。在所述第二分支管路26上設(shè)有產(chǎn)品節(jié)流閥16，在第三分支管路27上設(shè)有循環(huán)節(jié)流閥17。在所述回流管路30上設(shè)有回流泵23和回流節(jié)流閥15。

為了提高本發(fā)明MVR熱泵精餾系統(tǒng)的使用性能，所述風(fēng)機(jī)21優(yōu)選軸流式風(fēng)機(jī)，所述冷凝器7優(yōu)選板式換熱器，所述換熱器6優(yōu)選板式換熱器。

所述精餾塔1在塔內(nèi)側(cè)設(shè)置有電加熱裝置，以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)熱，也可通過(guò)直接加補(bǔ)充蒸汽來(lái)補(bǔ)熱。所述精餾塔1可采用填料塔、板式塔或者填料與板式的混合塔。

本發(fā)明MVR熱泵精餾系統(tǒng)的工作原理是：

原料液通過(guò)所述換熱器6加熱后進(jìn)入精餾塔1中，精餾塔1塔頂蒸汽進(jìn)入再沸器2作為熱源加熱塔釜液，經(jīng)再沸器2冷凝后的塔頂蒸汽進(jìn)入第三氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，分離出來(lái)的二次蒸汽一部分通過(guò)風(fēng)機(jī)21循環(huán)打入再沸器2，另一部分則通過(guò)冷凝器7冷凝后作為產(chǎn)品采出。

精餾塔1的塔底釜液通過(guò)釜液節(jié)流閥13后進(jìn)入第一氣液分離器8進(jìn)行氣液分離，經(jīng)過(guò)第一氣液分離器8分離出的液體進(jìn)入再沸器2加熱后進(jìn)入第二氣液分離器4，同時(shí)經(jīng)過(guò)第一氣液分離器8分離出的蒸汽也進(jìn)入第二氣液分離器4，經(jīng)過(guò)第二氣液分離器4分離出的頂部蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)3的升溫加壓后，提高了從第二氣液分離器4輸出的頂部蒸汽的熱焓，被提高熱焓的蒸汽返回到精餾塔1中再對(duì)料液進(jìn)行加熱，以循環(huán)利用第二氣液分離器4的頂部蒸汽的潛能，從而不需要外部生蒸汽，依靠系統(tǒng)自循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)精餾的目的。而經(jīng)過(guò)第二氣液分離器4分離出來(lái)的液體則進(jìn)入到換熱器6，對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)熱。

在本發(fā)明中，所述蒸汽壓縮機(jī)3為系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?lái)源，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精餾提供熱源蒸汽，可采用單螺桿壓縮機(jī)或離心壓縮機(jī)，其中小流量時(shí)選用單螺桿壓縮機(jī)，大流量時(shí)選用離心壓縮機(jī)。

本發(fā)明可采用工控機(jī)和PLC構(gòu)成本發(fā)明MVR熱泵精餾系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控中心。通過(guò)軟件編程，實(shí)時(shí)采集各種傳感器的狀態(tài)信號(hào)，從而自動(dòng)控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、各閥門關(guān)閉和調(diào)節(jié)、液體的流速和流量、溫度和壓力的控制和調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)工作達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，同時(shí)還具有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)記錄參數(shù)和提供報(bào)表的各種功能。

綜上所述，本發(fā)明提供的MVR熱泵精餾系統(tǒng)，無(wú)需鍋爐，無(wú)需生蒸汽，充分利用了精餾塔塔頂蒸汽和塔釜釜液的潛熱，同時(shí)節(jié)省了壓縮機(jī)制造和運(yùn)行成本。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。