一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统

本发明涉及石油炼化技术领域，尤其涉及一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统。

背景技术：

石油炼制是能耗大户，在石油化工生产中约70％的能耗用于分离，而精馏所消耗的能源占其中的95％，其中，通过空冷、水冷方式排放的精馏塔塔顶低温余热又占精馏能耗的70％以上。在常规精馏塔中，总加热负荷全部由塔底再沸器承担，所有物料冷凝热全部由塔顶冷凝器输出。但实际上，塔内沿提馏段向上轻组分气化所需热量逐板减少；沿精馏段向上重组分冷凝所需的冷量逐板减少。因此，深度挖掘精馏工艺的物料梯级加热及余热节能潜力对于石油化工行业节能减排意义重大。

中国专利申请号为201810126772.8，授权公告日为2018年5月29日，专利名称为一种基于吸收式热泵的中间再沸器梯级加热系统。提出利用工艺蒸汽驱动热泵循环回收塔顶物料低温余热，以加热分馏塔进口物料。虽然此技术在一定程度上回收了塔顶余热，减少了蒸汽的使用量，但是由于进口物料温度高使其蒸馏效果下降，造成塔的回流比升高，因此，塔的总能耗反而升高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统，通过增设中间冷凝换热器及中间再沸换热器，利用吸收式热泵进行热量传递，冷却精馏段气相物料，加热提馏段液相物料，解决物料加热能级不匹配的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统，包括分馏塔、中间冷凝换热器、吸收式热泵、中间再沸换热器、塔底重沸器、回流罐和塔顶冷凝器；

所述分馏塔的精馏段通过一号物料管道与所述中间冷凝换热器的一侧相连通，所述中间冷凝换热器的另一侧通过一号循环水管道与所述吸收式热泵的蒸发器一侧相连通，所述分馏塔的精馏段、中间冷凝换热器与吸收式热泵相互连通组成顶部余热回收回路；

所述分馏塔的提馏段通过二号物料管道与所述中间再沸换热器的一侧相连通，所述中间再沸换热器的另一侧通过二号循环水管道与所述吸收式热泵相连通，所述分馏塔的提馏段、中间再沸换热器与吸收式热泵相互连通组成底部物料加热回路；

蒸汽通过蒸汽管道与所述吸收式热泵的发生器相连通；回收余热、蒸汽热源通过所述吸收式热泵传递给所述中间再沸换热器；

所述分馏塔的顶部通过塔顶产品物料管道依次与所述塔顶冷凝器、所述回流罐相连通，所述回流罐的出口与塔顶产品区连通，所述回流罐产生的回流液通过管道返回至所述分馏塔内；

所述分馏塔的底部侧壁通过塔底产品物料管道与所述塔底重沸器的入口相连，所述塔底重沸器的出口通过塔底产品物料管道与分馏塔的底部相连通，所述分馏塔的底部通过塔底产品物料管道与塔底产品区相连通。

进一步的，所述一号物料管道上设置有一号物料泵，所述分馏塔的精馏段通过所述一号物料管道与所述中间冷凝换热器的进口相连，所述中间冷凝换热器的出口与所述一号物料泵的进口相连，所述一号物料泵的出口与分馏塔相连通；所述一号循环水管道上设置有一号热泵循环水泵，所述中间冷凝换热器的出口通过一号循环水管道与所述吸收式热泵的蒸发器入口相连，所述吸收式热泵的蒸发器出口与一号热泵循环水泵的进口相连，所述一号热泵循环水泵的出口与所述中间冷凝换热器的进口相连。

进一步的，所述二号物料管道上设置有二号物料泵，所述分馏塔的提馏段通过二号物料管道与所述中间再沸换热器的进口相连，所述中间再沸换热器的出口通过二号物料管道与二号物料泵的进口连通，所述二号物料泵的出口与所述分馏塔相连通；所述二号循环水管道上设置有二号热泵循环水泵，所述中间再沸换热器的出口与所述吸收式热泵的进口相连，吸收式热泵的出口与二号热泵循环水泵的进口相连，所述二号热泵循环水泵的出口与所述中间再沸换热器的进口相连。

进一步的，所述吸收式热泵的发生器设置有凝水管道。

进一步的，所述吸收式热泵采用蒸汽型溴化锂吸收式热泵。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统，采用中间换热器可使热源温度与物料加热需求更加匹配。一方面回收了塔顶余热，减少系统废热排放量，另一方面对提馏段中间物料进行加热，利用低温位余热废热替代塔底再沸器的高温位热源，降低精馏塔塔底再沸器的工艺蒸汽消耗量，大量节约蒸汽。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统示意图；

附图标记说明：1、分馏塔；2、一号物料泵；3、中间冷凝换热器；4、一号热泵循环水泵；5、吸收式热泵；6、二号热泵循环水泵；7、中间再沸换热器；8、二号物料泵；9、塔底重沸器；10、回流罐；11、塔顶冷凝器；p1、一号物料管道；p2、一号循环水管道；p3、蒸汽管道；p4、二号循环水管道；p5、二号物料管道；p6、塔底产品物料管道；p7、塔顶产品物料管道。

具体实施方式

如图1所示，一种基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统，包括分馏塔1、中间冷凝换热器3、吸收式热泵5、中间再沸换热器7、塔底重沸器9、回流罐10和塔顶冷凝器11；

所述分馏塔1的精馏段通过一号物料管道p1与所述中间冷凝换热器3的一侧相连通，所述中间冷凝换热器3的另一侧通过一号循环水管道p2与所述吸收式热泵5的蒸发器一侧相连通，所述分馏塔1的精馏段、中间冷凝换热器3与吸收式热泵5相互连通组成顶部余热回收回路；

所述分馏塔1的提馏段通过二号物料管道p5与所述中间再沸换热器7的一侧相连通，所述中间再沸换热器7的另一侧通过二号循环水管道p4与所述吸收式热泵5相连通，所述分馏塔1的提馏段、中间再沸换热器7与吸收式热泵5相互连通组成底部物料加热回路；

蒸汽通过蒸汽管道p3与所述吸收式热泵5的发生器相连通；回收余热、蒸汽热源通过所述吸收式热泵5传递给所述中间再沸换热器7；

所述分馏塔1的顶部通过塔顶产品物料管道p7依次与所述塔顶冷凝器11、所述回流罐10相连通，所述回流罐10的出口与塔顶产品区连通，所述回流罐10产生的回流液通过管道返回至所述分馏塔1内；

所述分馏塔1的底部侧壁通过塔底产品物料管道p6与所述塔底重沸器9的入口相连，所述塔底重沸器9的出口通过塔底产品物料管道p6与分馏塔1的底部相连通，所述分馏塔1的底部通过塔底产品物料管道p6与塔底产品区相连通。

具体的，顶部余热回收回路具体连接关系为，所述一号物料管道p1上设置有一号物料泵2，所述分馏塔1的精馏段通过所述一号物料管道p1与所述中间冷凝换热器3的进口相连，所述中间冷凝换热器3的出口与所述一号物料泵2的进口相连，所述一号物料泵2的出口与分馏塔1相连通；所述一号循环水管道p2上设置有一号热泵循环水泵4，所述中间冷凝换热器3的出口通过一号循环水管道p2与所述吸收式热泵5的蒸发器入口相连，所述吸收式热泵5的蒸发器出口与一号热泵循环水泵4的进口相连，所述一号热泵循环水泵4的出口与所述中间冷凝换热器3的进口相连。

具体的，底部物料加热回路连接关系为，所述二号物料管道p5上设置有二号物料泵8，所述分馏塔1的提馏段通过二号物料管道p5与所述中间再沸换热器5的进口相连，所述中间再沸换热器5的出口通过二号物料管道p5与二号物料泵8的进口连通，所述二号物料泵8的出口与所述分馏塔1相连通；所述二号循环水管道p4上设置有二号热泵循环水泵6，所述中间再沸换热器5的出口与所述吸收式热泵5的进口相连，吸收式热泵5的出口与二号热泵循环水泵6的进口相连，所述二号热泵循环水泵6的出口与所述中间再沸换热器5的进口相连。

具体的，所述吸收式热泵5的发生器设置有凝水管道。所述吸收式热泵5采用蒸汽型溴化锂吸收式热泵。

本发明的工作过程如下：

1)分馏塔顶部的物料流通过程：所述分馏塔1的塔顶产品物料通过塔顶产品物料管道p7经过塔顶冷凝器11进入到回流罐10内，回流罐10内的塔顶物料通过塔顶产品物料管道p7分别输送至分馏塔1、塔顶产品区；

2)分馏塔顶部余热回收过程：分馏塔1顶部精馏段的蒸汽通过一号物料管道p1进入所述中间冷凝换热器3进行换热，精馏段气相物料释放热量后全部冷凝或部分冷凝的物料在一号物料泵2的作用下，通过一号物料管道p1返回分馏塔1内；

3)吸收式热泵的工作流程：一是余热的传递，循环水通过一号循环水管道p2进入中间冷凝换热器3进行换热，循环水吸收余热后在一号热泵循环水泵4的作用下，将热量传送至吸收式热泵5内；二是蒸汽热量的传递，蒸汽通过蒸汽管道p3与所述吸收式热泵5的发生器相连通并进行热量传递；三是回收的余热、蒸汽热源的输出，二号循环水管道p4在二号热泵循环水泵6的作用下，将传递过来的热量传送至中间再沸换热器7中进行热交换释放热量；

4)分馏塔底部的物料流通过程：一是，分馏塔1的塔底产品物料通过塔底产品物料管道p6经三通分流为两路，其中一部分塔底物料经塔底产品物料管道p6进入塔底产品区，另一部分进入塔底重沸器9加热，升温后的物料再通过塔底产品物料管道p6返回至分馏塔1进行分馏处理；二是，分馏塔1提馏段的输出管路通过二号物料管道p5与中间再沸换热器p7相连进行换热，物料进入中间再沸换热器7的一侧进行吸热从而加热提馏段液相物料，全部气化或部分气化的物料在二号物料泵8的作用下，通过二号物料管道p5返回分馏塔1内。

总的来说，本发明利用基于中间再沸和中间冷凝的吸收式热泵精馏系统，增设中间冷凝换热器及中间再沸换热器，通过吸收式热泵进行热量传递，冷却精馏段气相物料，加热提馏段液相物料，通过梯级用能，降低精馏塔物料加热或冷却过程的不可逆损失。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。