具有使用高沸点蒸气的热泵的分馏塔制造技术

本发明专利技术公开了方法和装置，该方法和装置确保了联合装置的高运转中可靠性，该联合装置需要热泵，该热泵正在使用具有高沸点的化合物诸如二甲苯。当关闭压缩机时，可将其与蒸馏塔和接收器隔离，同时允许该塔用辅助再沸器继续操作以用于恒定的热量输入。可启动该热泵并将其加热到正常的过程温度，使得当重蒸气被充入该热泵时，它不会立即冷凝成液体，从而对该压缩机造成损坏。机造成损坏。机造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有使用高沸点蒸气的热泵的分馏塔
[0001]热泵系统用于在商业操作蒸馏塔中提供冷凝和再沸腾功能。使用它们的应用通常用于具有低沸点和低分子量的组分。这些化合物趋于在等于或低于0℃的温度下为蒸气，并且具有等于或低于0℃的沸点。示例包括但不限于从丙烯中分离丙烷或从异丁烷中分离正丁烷。在这些系统中，通常允许冷凝介质作为蒸气进入塔，因此对热泵压缩机中的冷凝几乎没有担心。此外，在启动热泵压缩机之前，确保热泵的吸入区段不含液体是简单的。将液体送至压缩机，或允许在压缩机中发生冷凝可损坏压缩机，从而需要关闭并且可能需要更换。在使用低分子量组分或低沸点组分的系统中，单个罐既可用作接收器，又可用于分离功能，从而使得能够从流动的蒸气流中移除夹带的液滴，因为启动塔不需要移除液体或特殊的预防措施来确保液体不通过冷压缩机形成。
[0002]然而，在使用具有较高沸点和/或较高分子量的化合物的应用中，变得更困难的是确保所有液体已从压缩机的吸入侧移除，并且确保压缩机和相关联的管道已经升温到当允许较高沸点和/或较高分子量的化合物进入系统时将不会发生冷凝的点。
[0003]因此，需要具有热泵装置的蒸馏塔，该热泵装置可与具有高沸点的化合物一起使用。
附图说明
[0004]附图示出本专利技术的方法的一个实施方案。
具体实施方式
[0005]提供了允许启动和操作的方法和装置，其将可靠地确保液体不被送到压缩机或在压缩具有高沸点的气体时在压缩机中形成。
[0006]该系统包括以下特征中的一个或多个特征。它使用具有比先前热泵应用更高的沸点和/或更高分子量的化合物(诸如二甲苯、苯、甲苯、C
9+
烃或具有等于或高于0℃的沸点的其他有机化合物)来操作。使用热泵的现有技术蒸馏塔通常使用具有较低沸点的较低分子量气体，例如具有
‑
43.6℉(
‑
42℃)沸点的丙烷、具有
‑
53.7℉(47.6℃)沸点的丙烯、具有30.2℉(
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1℃)沸点的正丁烷、以及具有10.9℉(
‑
11.7℃)沸点的异丁烷。
[0007]利用具有较重化合物的热泵的现有系统不提供用于在没有将液体送至压缩机的风险的情况下确保可靠操作的方法。它们结合了用于接收器和分离功能的单个罐。在这些情况下，直到热泵压缩机启动并被送过热交换器才发生冷凝。此外，现有的设计不利于启动程序，该启动程序将允许压缩机在允许较高沸点的化合物进入之前升温，以防止压缩机内或上游的冷凝，并且避免压缩机损坏。
[0008]在本专利技术的方法和装置中，被压缩的化合物在0℃下将为液体，因此需要另外考虑将液体保持在压缩机之外。该方法和装置确保了联合装置的高运转中可靠性，该联合装置需要热泵，该热泵正在使用具有高沸点的化合物诸如二甲苯。如果需要关闭压缩机，则可将其与蒸馏塔和接收器隔离，同时允许塔使用辅助再沸器继续操作以用于恒定的热量输入。可启动隔离的热泵并将其加热到正常的过程温度，使得当重蒸气被充入热泵时，它不会立
即冷凝成液体，从而对压缩机造成损坏。
[0009]因为压缩机在比现有热泵压缩机更苛刻的条件下操作，因此关闭的可能性可能更大。这种配置通过允许蒸馏塔使用辅助再沸器继续操作而减轻压缩机关闭(计划的或未计划的)的风险。即使在能够启动压缩机时存在延迟，也允许塔的操作继续。利用现有技术中的配置，在压缩机关闭的情况下，可能需要几天来重新启动热泵压缩机并建立塔的正常操作。对于热泵在提供主产物流(例如，对二甲苯)的塔上的应用，需要几天来重新启动工厂的影响可具有显著的经济影响。利用本申请的方法和装置，可不存在生产中断，或至多仅几个小时。
[0010]该方法和装置可用于使用具有高沸点的化合物的蒸气的任何系统，该化合物包括但不限于二甲苯、苯、甲苯、C
9+
烃、或具有等于或高于0℃沸点的其他有机化合物。所谓“具有高沸点的化合物”意指沸点等于或高于0℃。具有高沸点的化合物通常还将具有5个或更多个碳。所谓“高沸点蒸气”意指具有高沸点的化合物的蒸气。
[0011]在塔的正常操作期间，将高沸点蒸气用于热泵中。作为启动步骤的一部分，发生转变，由此使用在该方法中不可冷凝并且对烃呈惰性的气体(惰性不可冷凝气体)来启动以便使压缩机升温。合适的气体包括但不限于通常存在于精炼厂中的气体，包括氮气、氢气、甲烷、燃料气体、或其他通常不可冷凝的化合物，该化合物对该方法和被分离的烃是惰性的。
[0012]当系统被充分升温以使得高沸点蒸气不会在压缩机中冷凝时，惰性不可冷凝气体被高沸点蒸气置换。该设计规定热泵压缩机被操作并安装在短回路上，在该短回路中热泵压缩机可被塔顶系统绕过。这样，辅助再沸器可开始使蒸馏塔升温并且建立正常操作，而不依赖于热泵压缩机的操作。当热泵压缩机可用时，其系统管道将用惰性不可冷凝气体吹扫并加压。将启动压缩机，并且系统管道被惰性不可冷凝的气体温热到正常操作温度，使用到压缩机的吸入管线上的热交换器来提供附加热量。
[0013]当压缩机吸入温度和压力在目标条件下稳定时，来自已经运行的塔顶的蒸气将被引入吸入管线中。热泵回路将在压力控制下进行排放。这将持续，直到组合物已从惰性不可冷凝气体转变成高沸点蒸气。此时，来自塔顶的蒸气将被引导至压缩机吸入部，压缩机排出气体将被引导至初级再沸器，并且到启动冷凝器的启动管线将被堵塞，从而迫使气体改为通过热泵压缩机。
[0014]在热泵压缩机关闭的情况下，压缩机短回路将与塔顶管线隔离。将重新启动启动冷凝器，并且塔顶蒸气将在到达接收器的途中被送过启动冷凝器。辅助再沸器将接管塔底液位控制，并且初级再沸器将在其冷凝物排出物处被隔离。这样，蒸馏塔功能可在最小中断的情况下继续，直到热泵压缩机可被吹扫和重新启动。
[0015]本专利技术方法和装置的另一个优点是其减少了外部热源的使用。常规地，使用相对高压的蒸汽，利用来自工厂中其他地方或来自燃料燃烧加热器的可用方法热来实现较高沸点组分的分离。使用热泵允许使用电能来影响分离。
[0016]本专利技术的一个方面是用于使用高沸点液体操作蒸馏塔的方法，该蒸馏塔包括热泵。在一个实施方案中，该方法包括：提供蒸馏塔，该蒸馏塔具有入口、塔顶出口和塔底出口，该蒸馏塔具有初级再沸器和辅助再沸器；蒸馏塔的塔顶出口与接收器选择性地上游连通；蒸馏塔的塔顶出口与吸入罐选择性地上游连通；吸入罐与接收器选择性地上游连通；吸入罐与热泵上游连通；热泵与初级再沸器选择性地上游连通；并且初级再沸器与接收器选
择性地上游连通；将吸入罐与塔顶产物蒸气流和接收器隔离，并且将初级再沸器与接收器隔离；使用辅助再沸器向蒸馏塔提供热量；将包含在蒸馏塔中的高沸点液体进料流分离成塔顶产物蒸气流和液体塔底流；将来自蒸馏塔的塔顶蒸气产物流直接送至接收器；将惰性不可冷凝气体引入包括隔离的吸入罐和热泵的回路中，以将回路的温度升高至预先确定的温度；当回路达到预先确定的温度时，将塔顶产物蒸气流引入到回路中，并且用塔顶产物蒸气流替换惰性不可冷凝气体，从而形成循环蒸气流，并且其中塔顶产物蒸气流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用高沸点液体操作蒸馏塔的方法，所述蒸馏塔包括热泵，所述方法包括：提供蒸馏塔(110)，所述蒸馏塔具有入口、塔顶出口和塔底出口，所述蒸馏塔(110)具有初级再沸器(125)和辅助再沸器(130)；所述蒸馏塔(110)的所述塔顶出口与接收器(145)选择性地上游连通；所述蒸馏塔(110)的所述塔顶出口与吸入罐(165)选择性地上游连通；所述吸入罐(165)与所述接收器(145)选择性地上游连通；所述吸入罐(165)与热泵(170)上游连通；所述热泵(170)与所述初级再沸器(125)选择性地上游连通；并且所述初级再沸器(125)与所述接收器(145)选择性地上游连通；将所述吸入罐(165)与塔顶产物蒸气流和所述接收器(145)隔离，并且将所述初级再沸器(125)与所述接收器(145)隔离；使用所述辅助再沸器(130)向所述蒸馏塔(110)提供热量；将包含在所述蒸馏塔(110)中的高沸点液体进料流分离成塔顶产物蒸气流和液体塔底流；将来自所述蒸馏塔(110)的塔顶蒸气产物流直接送至所述接收器(145)；将惰性不可冷凝气体引入包括所述隔离的吸入罐(165)和所述热泵(170)的回路中，以将所述回路的温度升高至预先确定的温度；当所述回路达到所述预先确定的温度时，将所述塔顶产物蒸气流引入到所述回路中，并且用所述塔顶产物蒸气流替换所述惰性不可冷凝气体，从而形成循环蒸气流，并且其中所述塔顶产物蒸气流在所述热泵(170)中保持为蒸气相；将热泵排出物送至所述初级再沸器(125)以向所述蒸馏塔(110)提供热量；将初级再沸器冷凝物排出物送至所述接收器(145)；减少直接送至所述接收器(145)的所述塔顶产物蒸气流的量；减少由所述辅助再沸器(130)提供的所述热量；以及从所述接收器(145)回收产物。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在所述吸入罐(165)和所述热泵(170)之间加热所述惰性不可冷凝气体或所述塔顶产物蒸气流中的一者或多者。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：