发电精馏一体化系统及工作方法技术方案

一种发电精馏一体化系统及工作方法，属于节能领域。其特征在于：该系统包括有机朗肯循环子系统和精馏过程子系统两部分。传统的精馏过程需要消耗热源通过塔底再沸器为其提供精馏蒸汽，同时需要消耗冷却水通过塔顶冷凝器对精馏塔塔顶的蒸汽进行冷凝，为精馏过程提供下降液；而本发明专利技术提出的发电精馏一体化系统通过有机朗肯循环子系统对精馏塔塔顶冷凝热进行回收，并通过透平膨胀做功发电，实现了对热源热能的梯级回收利用，而且减少了对冷却水的消耗。该方法可以广泛应用于塔顶冷凝温度高于常温的任何精馏过程，而且不需要改动现有精馏过程主体塔工作过程的参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发电精馏一体化系统及工作方法，属于节能领域。技术背景精馏是化工过程中最常用并且最有效的分离过程。但是在传统的精馏工艺中，塔顶蒸汽冷凝时的热量排弃以及塔釜液再沸时对热量的需求，导致了整个工艺能耗巨大，能量利用率低下。目前虽有一些节能措施用以改进现有系统，如：多效精馏、热泵精馏和热偶精馏等，但是这些系统都有不同程度的局限性，存在系统复杂化、成本增加等问题。如果能够根据能量梯级利用思想，利用有机朗肯循环可对精馏塔塔顶低品位蒸汽的冷凝潜热进行回收，则可能极大地减少了能量的损耗；同时通过有机朗肯循环可产生高品位电能，减少冷却水的消耗量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发电精馏一体化系统及工作方法，可将精馏过程塔顶冷凝废热通过有机朗肯循环转化为高品位电能。一种发电精馏一体化系统，其特征在于：该系统包括有机朗肯循环子系统和精馏过程子系统两部分；有机朗肯循环子系统包括：蒸发冷凝器、透平、冷凝器、工质泵、冷却水；精馏过程子系统包括：精馏塔、蒸发冷凝器、再沸器、热源、第一预热器、第二预热器；其中蒸发冷凝器是上述两个子系统的公用设备；蒸发冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第一预热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二预热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；再沸器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；精馏塔包括进料入口、塔顶气相出口和塔釜液相出口、塔顶回流液入口、塔釜蒸汽入口；有机工质通过工质泵与蒸发冷凝器冷侧入口相连，蒸发冷凝器冷侧出口通过透平与冷凝器热侧入口相连，冷凝器热侧出口与工质泵入口相连；冷却水与冷凝器冷侧入口相连，并从冷凝器冷侧出口流出；进料与第一预热器冷侧入口相连，第一预热器冷侧出口与第二预热器冷侧入口相连，第二预热器冷侧出口与精馏塔进料入口相连，精馏塔塔顶气相出口与蒸发冷凝器热侧入口相连，蒸发冷凝器热侧出口分为两路：一路与塔顶回流液入口相连，另一路与第一预热器热侧入口相连，第一预热器热侧出口排出轻组分产品；精馏塔塔釜液相出口分为两路：一路与再沸器冷侧入口相连，再沸器冷侧出口与塔釜蒸汽入口相连，另一路与第二预热器热侧入口相连，第二预热器热侧出口排出重组分产品；热源与再沸器热侧入口相连，并从再沸器热侧出口流出。所述的发电精馏一体化系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：有机工质通过工质泵加压后进入蒸发冷凝器冷侧，吸收蒸发冷凝器热侧热量至完全蒸发后进入透平膨胀做功，再进入冷凝器热侧，对冷凝器冷侧的冷却水放热，冷却后通过工质泵加压完成有机朗肯子循环；冷却水进入冷凝器冷侧，吸收冷凝器热侧工质热量后从冷凝器冷侧出口排出；进料进入第一预热器冷侧，吸收第一预热器热侧的热量提高温度后进入第二预热器冷侧，吸收第二预热器热侧的热量进一步提高温度后进入精馏塔；精馏塔塔顶气相出口处，高纯度轻组分气体进入蒸发冷凝器热侧，向蒸发冷凝器冷侧放热，冷凝后的液相物料分为两路：一路进入第一预热器热侧，向第一预热器冷侧释放热量后排出轻组分产品，另一路进入塔顶回流液入口；精馏塔塔釜液相出口处，高纯度重组分液体分为两路：一路进入第二预热器热侧，向第二预热器冷侧放热后成为重组分产品，另一路进入再沸器吸收热源热量，成为饱和蒸汽后进入塔釜蒸汽入口；塔釜饱和蒸汽在上升的同时与向下流的塔顶回流液进行传热传质，通过气化和冷凝的方式达到分离的目的，开始下一循环；热源进入再沸器热侧，加热再沸器冷侧的物质后从再沸器热侧出口排出。与常规利用冷凝器通过冷却水冷凝精馏塔塔顶蒸汽的方法相比，本专利技术提出的方法由于利用有机朗肯循环子系统通过蒸发冷凝器对精馏塔塔顶蒸汽潜热进行了回收，且通过透平做功发电，实现了对热能梯级回收利用，且具有较现有精馏塔的冷却水耗量有所降低的特点。附图说明图1一种发电精馏一体化系统；图中标号名称：1、进料，2、第一预热器,3、轻组分产品,4、第二预热器，5、热源，6、再沸器，7、精馏塔，8、重组分产品，9、蒸发冷凝器，10、透平，11、冷凝器，12、冷却水，13、有机工质，14、工质泵。具体实施方法下面参照附图1说明该发电精馏一体化系统及工作方法的运行过程：有机工质13通过工质泵14加压后进入蒸发冷凝器9冷侧，吸收蒸发冷凝器9热侧热量至完全蒸发后进入透平10膨胀做功，再进入冷凝器11热侧，对冷凝器11冷侧的冷却水12放热，冷却后通过工质泵14加压完成有机朗肯子循环；冷却水12进入冷凝器11冷侧，吸收冷凝器11热侧工质热量后从冷凝器11冷侧出口排出；进料1进入第一预热器2冷侧，吸收第一预热器2热侧的热量提高温度后进入第二预热器4冷侧，吸收第二预热器4热侧的热量进一步提高温度后进入精馏塔7进料入口；精馏塔7塔顶气相出口处，高纯度轻组分气体进入蒸发冷凝器9热侧，向蒸发冷凝器9冷侧放热，冷凝后的液相物料分为两路：一路进入第一预热器2热侧，向第一预热器2冷侧释放热量，另一路进入塔顶回流液入口；精馏塔7塔釜液相出口处，高纯度重组分液体分为两路：一路进入第二预热器4热侧，向第二预热器4冷侧放热后成为重组分产品，另一路进入再沸器6吸收热源热量，成为饱和蒸汽后进入塔釜蒸汽入口；塔釜饱和蒸汽在上升的同时与向下流的塔顶回流液进行传热传质，通过气化和冷凝的方式达到分离的目的，开始下一循环；热源5进入再沸器6热侧，加热再沸器6冷侧的物质后从再沸器6热侧出口排出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电精馏一体化系统，其特征在于：该系统包括有机朗肯循环子系统和精馏过程子系统两部分；有机朗肯循环子系统包括：蒸发冷凝器（9）、透平（10）、冷凝器（11）、工质泵（14）、冷却水（12）；精馏过程子系统包括：精馏塔（7）、蒸发冷凝器（9）、再沸器（6）、热源（5）、第一预热器（2）、第二预热器（4）；其中蒸发冷凝器（9）是上述两个子系统的公用设备；蒸发冷凝器（9）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第一预热器（2）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二预热器（4）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；再沸器（6）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；冷凝器（11）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；精馏塔（7）包括进料入口、塔顶气相出口和塔釜液相出口、塔顶回流液入口、塔釜蒸汽入口；有机工质（13）通过工质泵（14）与蒸发冷凝器（9）冷侧入口相连，蒸发冷凝器（9）冷侧出口通过透平（10）与冷凝器（11）热侧入口相连，冷凝器（11）热侧出口与工质泵（14）入口相连；冷却水（12）与冷凝器（11）冷侧入口相连，并从冷凝器（11）冷侧出口流出；进料（1）与第一预热器（2）冷侧入口相连，第一预热器（2）冷侧出口与第二预热器（4）冷侧入口相连，第二预热器（4）冷侧出口与精馏塔（7）进料入口相连，精馏塔（7）塔顶气相出口与蒸发冷凝器（9）热侧入口相连，蒸发冷凝器（9）热侧出口分为两路：一路与塔顶回流液入口相连，另一路与第一预热器（2）热侧入口相连，第一预热器（2）热侧出口排出轻组分产品（3）；精馏塔（7）塔釜液相出口分为两路：一路与再沸器（6）冷侧入口相连，再沸器（6）冷侧出与塔釜蒸汽入口相连，另一路与第二预热器（4）热侧入口相连，第二预热器（4）热侧出口排出重组分产品（8）；热源（5）与再沸器（6）热侧入口相连，并从再沸器（6）热侧出口流出。...

【技术特征摘要】
1.一种发电精馏一体化系统，其特征在于：该系统包括有机朗肯循环子系统和精馏过程子系统两部分；有机朗肯循环子系统包括：蒸发冷凝器（9）、透平（10）、冷凝器（11）、工质泵（14）、冷却水（12）；精馏过程子系统包括：精馏塔（7）、蒸发冷凝器（9）、再沸器（6）、热源（5）、第一预热器（2）、第二预热器（4）；其中蒸发冷凝器（9）是上述两个子系统的公用设备；蒸发冷凝器（9）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第一预热器（2）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二预热器（4）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；再沸器（6）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；冷凝器（11）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；精馏塔（7）包括进料入口、塔顶气相出口和塔釜液相出口、塔顶回流液入口、塔釜蒸汽入口；有机工质（13）通过工质泵（14）与蒸发冷凝器（9）冷侧入口相连，蒸发冷凝器（9）冷侧出口通过透平（10）与冷凝器（11）热侧入口相连，冷凝器（11）热侧出口与工质泵（14）入口相连；冷却水（12）与冷凝器（11）冷侧入口相连，并从冷凝器（11）冷侧出口流出；进料（1）与第一预热器（2）冷侧入口相连，第一预热器（2）冷侧出口与第二预热器（4）冷侧入口相连，第二预热器（4）冷侧出口与精馏塔（7）进料入口相连，精馏塔（7）塔顶气相出口与蒸发冷凝器（9）热侧入口相连，蒸发冷凝器（9）热侧出口分为两路：一路与塔顶回流液入口相连，另一路与第一预热器（2）热侧入口相连，第一预热器（2）热侧出口排出轻组分产品（3）；精馏塔（7）塔釜液相出口分为两路：一路与再沸器（6）冷侧入口相连，再沸...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳晨，韩东，蒲文灏，何纬峰，伍亚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32