本發(fā)明屬于熱泵精餾領(lǐng)域，涉及一種甲醇熱泵精餾系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：甲醇是現(xiàn)代化工基本有機(jī)原料之一，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品。甲醇用于生產(chǎn)汽油辛烷值添加劑甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等產(chǎn)品，促進(jìn)了甲醇生產(chǎn)的發(fā)展和市場需要。在合成甲醇工業(yè)化生產(chǎn)過程中，粗甲醇的精制是保證甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的重要操作單元，同時(shí)在甲醇精制過程中的能耗也是影響甲醇生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素，直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的成本。因此，通過工程技術(shù)手段降低精餾塔塔體操作成本是非常重要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種甲醇熱泵精餾系統(tǒng)及方法，降低傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中的能耗。一種甲醇熱泵精餾系統(tǒng)，其特征在于：包括4級(jí)依次串聯(lián)的熱泵分離裝置，其中每級(jí)熱泵分離裝置均包括精餾塔塔體、蒸汽壓縮機(jī)、再沸器、冷凝器；其中精餾塔塔體塔頂蒸汽出口與蒸汽壓縮機(jī)入口相連，蒸汽壓縮機(jī)出口與再沸器熱源入口相連，再沸器熱源出口與冷凝器入口相連,冷凝器出口分為兩路，一路作為分塔頂出料管路，一路與精餾塔塔體回流口相連；再沸器物料出口與精餾塔塔體物料入口相連,精餾塔塔體物料出口與再沸器物料入口相連；上述4級(jí)熱泵分離裝置中，第1級(jí)熱泵分離裝置的精餾塔塔體入口為粗甲醇入口，第2至4級(jí)熱泵分離裝置的精餾塔塔體入口與上一級(jí)熱泵分離裝置的精餾塔塔體的出口相連。所述的精餾塔塔體為板式塔或填料塔。所述的再沸器為板式換熱器、或強(qiáng)制循環(huán)換熱或降膜式換熱器。所述的蒸汽壓縮機(jī)為羅茨式、或離心式、或雙螺桿式。所述甲醇熱泵精餾系統(tǒng)及方法，其特征在于：每一級(jí)熱泵分離裝置中，甲醇溶液進(jìn)入精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂采出輕組分蒸汽經(jīng)過蒸汽壓縮機(jī)增壓升溫，壓縮后的輕組分蒸汽作為再沸器的熱源，再沸器排出液經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分排出，一部分作為精餾塔塔體的回流液；上述4級(jí)熱泵分離裝置中，第1級(jí)熱泵分離裝置中進(jìn)入精餾塔塔體的甲醇溶液為粗甲醇，第2至4級(jí)熱泵分離裝置中進(jìn)入精餾塔塔體的甲醇溶液是上一級(jí)熱泵分離裝置的精餾塔塔體的出口所排除的溶液。所述甲醇熱泵精餾系統(tǒng)及方法，其特征在于：所述各級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa-800kpa，回流比為1.5-5；所述的蒸汽壓縮機(jī)的，壓縮比為1.5-3.63。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：利用熱泵精餾作為甲醇的精制方式，壓縮后的蒸汽作用再沸器的熱源，充分應(yīng)用了塔頂蒸汽的潛熱，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。附圖說明圖1熱泵工藝流程圖；圖中標(biāo)號(hào)名稱:1：粗甲醇；2:精餾塔塔體；3：蒸汽壓縮機(jī)；4：冷凝器；5：再沸器。具體實(shí)施實(shí)例實(shí)施實(shí)例1現(xiàn)某單位需要每小時(shí)精制71萬噸甲醇，要求精甲醇產(chǎn)品要求：滿足美國聯(lián)邦工業(yè)甲醇標(biāo)準(zhǔn)“aa”級(jí)指標(biāo)。年操作時(shí)間8000小時(shí)。粗甲醇組成見表1(質(zhì)量百分比)表1粗甲醇組成(質(zhì)量百分比)工藝描述：粗甲醇1(313k，71t/h)進(jìn)入一級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行初步精餾，塔頂甲醇蒸汽(343k，130kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)3增壓升溫，操作壓縮比為2.15，壓后甲醇蒸汽(362k，280kpa)作為精餾塔塔體2再沸器5的熱源，再沸器排出液(362k)經(jīng)冷凝器4冷卻后分為兩部分，一部分塔頂出料(1.5t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流。精餾塔塔體塔釜出料(348k，甲醇濃度91wt％)進(jìn)入二級(jí)精精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂采出塔頂甲醇蒸汽(356k，200kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為1.5，壓后甲醇蒸汽(368k，300kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(368k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(30t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(75t/h，313k)。精餾塔塔體塔釜出料(361k，甲醇濃度84wt％)進(jìn)入三級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(340k，110kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為2.4，壓后甲醇蒸汽(363k，260kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(363k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(29.5t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(59t/h，313k)。精餾塔塔體塔釜出料(356k，甲醇濃度39wt％)進(jìn)入四級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(346k，110kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為3.63，壓后甲醇蒸汽(380k，400kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(380k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(4.5t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(4.5t/h，313k)。所述的一級(jí)精餾塔塔體操作壓力為130kpa，塔頂溫度為343k，塔釜溫度348k。所述的一級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)，壓縮比為2.15，壓縮機(jī)排氣壓力為280kpa。所述的二級(jí)精餾塔塔體操作壓力為200kpa，塔頂溫度為356k，塔釜溫度361k。所述的二級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為羅茨式壓縮機(jī)，壓縮比為1.5，壓縮機(jī)排氣壓力為300kpa。所述的三級(jí)精餾塔塔體操作壓力為110kpa，塔頂溫度為340k，塔釜溫度363k。所述的三級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)，壓縮比為2.4，壓縮機(jī)排氣壓力為260kpa。所述的四級(jí)精餾塔塔體操作壓力為110kpa，塔頂溫度為336k，塔釜溫度372k。所述的四級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為雙螺桿式壓縮機(jī)，壓縮比為3.63，壓縮機(jī)排氣壓力為400kpa。與傳統(tǒng)精餾系統(tǒng)相比較，采用熱泵精餾系統(tǒng)可節(jié)約蒸汽80t/h，循環(huán)水8250m3/h(32℃—38℃)，增加電力消耗5991kw。以現(xiàn)行價(jià)格計(jì)算，蒸汽160元/t，循環(huán)水0.2元/m3，電費(fèi)0.8元/度，二者年操作費(fèi)用比較如下表(每年運(yùn)行時(shí)間按8000h計(jì)算)：項(xiàng)目傳統(tǒng)三塔精餾熱泵精餾新工藝蒸汽耗費(fèi)(萬元/8000h)102400循環(huán)水(萬元/8000h)1600280電費(fèi)(萬元/8000h)3834總計(jì)(萬元/8000h)118404114從上表可以看出，對(duì)于71t/h甲醇精制裝置，采用熱泵精餾每年的操作費(fèi)用較傳統(tǒng)三塔精餾節(jié)約7736余萬元，約70％，大大的節(jié)約了企業(yè)的投資，降低了能耗。實(shí)施實(shí)例2一種甲醇熱泵新工藝：粗甲醇1(313k，50t/h)進(jìn)入一級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行初步精餾，塔頂甲醇蒸汽(337k，100kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)3增壓升溫，操作壓縮比為1.7，壓后甲醇蒸汽(348k，170kpa)作為精餾塔塔體2再沸器5的熱源，再沸器排出液(348k)經(jīng)冷凝器4冷卻后分為兩部分，一部分塔頂出料(1.5t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流。精餾塔塔體塔釜出料(342k，甲醇濃度91wt％)進(jìn)入二級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(337k，100kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為1.8，壓后甲醇蒸汽(352k，180kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(352k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(30t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(75t/h，313k)。精餾塔塔體塔釜出料(345k，甲醇濃度76.6wt％)進(jìn)入三級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(337k，100kpa)經(jīng)壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為2，壓后甲醇蒸汽(356k，200kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(356k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(8.5t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(17t/h，313k)。精餾塔塔體塔釜出料(349k，甲醇濃度57wt％)進(jìn)入四級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(338k，100kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為2.8，壓后甲醇蒸汽(366k，280kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(366k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(4.5t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(4.5t/h，313k)。所述的一級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為337k，塔釜溫度342k。所述的一級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為羅茨式壓縮機(jī)，壓縮比為1.7，壓縮機(jī)排氣壓力為170kpa。所述的二級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為337k，塔釜溫度345k。所述的二級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)，壓縮比為1.8，壓縮機(jī)排氣壓力為180kpa。所述的三級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為337k，塔釜溫度349k。所述的三級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為羅茨式壓縮機(jī)，壓縮比為2，壓縮機(jī)排氣壓力為200kpa。所述的四級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為338k，塔釜溫度359k。所述的四級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為雙螺桿式壓縮機(jī)，壓縮比為2.8，壓縮機(jī)排氣壓力為280kpa。實(shí)施例3粗甲醇1(313k，20t/h)進(jìn)入一級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行初步精餾，塔頂甲醇蒸汽(337k，100kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)3增壓升溫，操作壓縮比為1.6，壓后甲醇蒸汽(348k，160kpa)作為精餾塔塔體2再沸器5的熱源，再沸器排出液(348k)經(jīng)冷凝器4冷卻后分為兩部分，一部分塔頂出料(1t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流。精餾塔塔體塔釜出料(342k，甲醇濃度91wt％)進(jìn)入二級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(401k，800kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為2，壓后甲醇蒸汽(413k，1600kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(413k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(12t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(24t/h，313k)。精餾塔塔體塔釜出料(406k，甲醇濃度76wt％)進(jìn)入三級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(337k，100kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為2，壓后甲醇蒸汽(356k，200kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(356k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(3t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(6t/h，313k)。精餾塔塔體塔釜出料(349k，甲醇濃度58wt％)進(jìn)入四級(jí)精餾塔塔體進(jìn)行精餾，塔頂甲醇蒸汽(338k，100kpa)經(jīng)過壓縮機(jī)增壓升溫，操作壓縮比為2.9，壓后甲醇蒸汽(367k，290kpa)作為精餾塔塔體再沸器的熱源，再沸器排出液(367k)經(jīng)冷凝器冷卻后分為兩部分，一部分作為塔頂出料(2t/h，313k)，一部分作為精餾塔塔體的塔頂回流(2t/h，313k)。所述的一級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為337k，塔釜溫度342k。所述的一級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為羅茨式壓縮機(jī)，壓縮比為1.67，壓縮機(jī)排氣壓力為160kpa。所述的二級(jí)精餾塔塔體操作壓力為800kpa，塔頂溫度為401k，塔釜溫度406k。所述的二級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)，壓縮比為2，壓縮機(jī)排氣壓力為1600kpa。所述的三級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為337k，塔釜溫度349k。所述的三級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為羅茨式壓縮機(jī)，壓縮比為2，壓縮機(jī)排氣壓力為200kpa。所述的四級(jí)精餾塔塔體操作壓力為100kpa，塔頂溫度為338k，塔釜溫度361k。所述的四級(jí)精餾塔塔體的壓縮機(jī)為雙螺桿式壓縮機(jī)，壓縮比為2.9，壓縮機(jī)排氣壓力為290kpa。當(dāng)前第1頁12