对热集成蒸馏塔中换热的负载进行调节的方法

摘要

本发明提供了一种对热集成蒸馏塔中换热的负载进行调节的方法，所述HIDiC包含：较高压力(HP)和较低压力(LP)塔；用于将LP塔的塔顶蒸气加压的压缩机；第一管线；第二管线；和第三管线，所述方法包括：在换热结构体中将进料到换热结构体的蒸气的部分完全冷凝；以及在第一管线上在换热结构体的下游设置液体控制阀，而不在第一和第二管线的蒸气流动部件上设置控制阀，以及通过使用控制阀调节流到换热结构体中的压缩机出口蒸气的部分的流量，同时通过以下方式补偿控制阀所需的压力损失：使用冷凝液的液柱头，和/或使用由泵的加压。本发明可以在不影响HIDiC的节能性能的情况下，灵活地调节内部换热的负载。

说明书

本申请基于2016年1月26日提交的日本专利申请号2016-012224并要求其优先权，该日本专利申请的公开内容通过引用以其全部内容结合在此。

发明领域

本发明涉及一种对热集成蒸馏塔(在下文中有时称为“HIDiC”)中内部换热的负载(duty)进行调节的方法。

背景技术

尽管通过蒸馏的分离操作已经广泛用于一般工业过程中，但它是一种消耗极大量能量的单元操作。因此，在工业中已经研究了能够减少它们的能量消耗的蒸馏设备。通过这种研究，已经开发了HIDiC作为节能性能出色的蒸馏设备(WO2011/043199，JP08-66601A和JP2004-16928A)。

在常见的蒸馏塔中，汽提段(在原料进料级下方的段)的温度高于精馏段(在原料进料级上方的段)的温度。根据HIDiC的基本概念，通过使用借助压缩机的对气体的压缩，使精馏段的温度高于汽提段的温度，并且将热通过换热从精馏段传递到汽提段(称为“内部换热”)。以此方式，可以减小在再沸器处的热输入和在冷凝器处的热移除(内部换热取代所述热输入和热移除中的至少一部分)，并且作为结果，可以获得具有极高能量效率的蒸馏设备。

JP2013-208561A(尤其是，图7和8)公开了，通过使压缩机出口蒸气通过设置在非常靠近较低压力塔的塔底部的级上的换热器来进行内部换热，并且从而将热从压缩机出口蒸气传递到较低压力塔的该级。

发明内容

使用压缩机出口蒸气作为内部换热的热源的方法的有利之处在于，可以用简单的设备构造高效地进行内部换热所必需的流体的传递。在JP2013-208561A的图7和8中所示的内部换热的方法具有这一优点。

发明人研究了这样的如上所述的内部换热方法，并且在此将参照图2描述所述方法。在该图中所示的HIDiC具有较高压力塔1和较低压力塔2。注意，在图中，“HP”和“LP”分别表示“较高压力”和“较低压力”。将原料通过管线L1进料到较低压力塔的中间级(在塔底部之外的部分)。起到再沸器作用的换热结构体3设置在较低压力塔的塔底部。

将较低压力塔的塔顶蒸气(管线L2)进料到压缩机4，并且加压，并且同时提高温度。将压缩机出口蒸气(管线L3)送到换热结构体3并且用作换热结构体3中的再沸器的热源。这样，将热从压缩机出口蒸气(管线L3)传递到较低压力塔的塔底部。就此建立内部换热。将已被用于再沸器的热源的流体从换热结构体3通过管线L5送到较高压力塔的塔底部。

在HIDiC的操作期间，有时想要调节内部换热中的换热的负载。然而，在如上所述的内部换热方法中，不可能灵活调节换热的负载(换热结构体3中换热的负载)。

发明人研究了与能够灵活调节内部换热的负载的方法有关的在图3中所示的HIDiC。该HIDiC具有从压缩机出口管线L3分开的管线，即，通过换热结构体3到达较高压力塔的塔底部段的管线(管线L4和L5)，以及绕开换热结构体3的旁通管线L6。HIDiC在管线L5和L6上分别具有控制阀11和12。

通常，当一条管线(L3)分支以提供旁通管线(L6)并且调节在两条管线之间的流动分配时，在原管线(L4和L5)上和在旁通管线(L6)上设置控制阀(11和12)。控制阀是对流过控制阀的流体施加压力损失(pressure loss)的装置。控制阀具有以下特征：当对阀开放位置进行调节时，允许流体以取决于阀开放位置和取决于控制阀的上游压力和下游压力之间的差的速率从其通过。由于控制阀的这一特征，通常借助控制阀施加对于系统保持操作灵活性和稳定性来说足够的压力损失。如果仅在两条管线中的一条上设置阀，则将难以在控制阀上获得足够的压力损失。因此，通常在两条管线上都安装控制阀。通过在两条管线上都安装控制阀，可以对这两条管线都确保足够的压力损失，这允许以任何流动分配建立系统中的压力平衡，并且使得能够实现灵活的流动分配。

在图3中所示的过程的情况下，通过使用控制阀11和12，可以调节压缩机出口蒸气中流入到换热结构体3中的一部分蒸气的流量(换言之，通过管线L4和L5的流体的流量)和压缩机出口蒸气中绕开换热结构体的那一部分(L6)的流量。压缩机出口蒸气中流入到换热结构体3中的一部分的流量影响换热结构体3中的内部换热的负载，并且通过借助使用控制阀来增加或减少此流体的流量，可以灵活地调节换热结构体3中的内部换热的负载。

在这种情况下，已由压缩机加压的蒸气被控制阀减压，并且随后被引入到较高压力塔1中。取决于以下各项来设定较高压力塔1的操作压力：对于实现待实施的内部换热(例如，如果存在的话，与使用压缩机出口蒸气用于内部换热的内部换热结构体3所示的实施方案不同的内部换热)来说所需的温差；可以用于需要热移除的部件的冷却介质的温度；涉及用于收回塔顶气体的压力的限制；等等。同时，压缩机的排气压力设定为满足以下条件：排气压力应当等于或大于一定的压力，其使得能够将压缩的蒸气进料到在根据前述方法设定的压力下操作的较高压力塔1；并且同时，排气压力应当等于或大于一定的压力，其使得能够，作为由加压造成的温度提高的结果，将热从压缩机出口蒸气传递到较低压力塔。这意味着，将压缩机的排气压力确定为使得在这两个条件中需要更高压力的一个条件得到满足。不过，经常将压缩机的排气压力确定为使得前一个条件得到满足，即，使得可以将压缩的蒸气进料到较高压力塔1。在这种情况下，必须通过使用压缩机加压来补偿在控制阀处产生的压力损失。

因此，在如上这样的情况下，当为了使换热结构体3中的换热的负载可调节而设置旁通管线L6及控制阀11和12时，必须增加压缩机所需的功率，以补偿控制阀处的压力损失，这影响HIDiC的节能性能。

本发明的一个目的是，提供一种调节内部换热的负载的方法，其中该方法使得能够在将HIDiC的节能性能保持为高的同时灵活调节内部换热的负载。

根据本发明的一个方面，提供了一种调节热集成蒸馏塔中换热的负载的方法，

其中所述热集成蒸馏塔包含：

较高压力塔，其被配置为在相对较高的压力进行气-液接触；

较低压力塔，其被配置为在相对低的压力进行气-液接触；

压缩机，其被配置为将所述较低压力塔的塔顶蒸气加压；

第一管线，其用于将压缩机出口蒸气的一部分从所述压缩机经由换热结构体引导到所述较高压力塔的塔底部，所述换热结构体被配置为将热从所述压缩机出口蒸气的所述部分传递到所述较低压力塔；

第二管线，其用于将所述压缩机出口蒸气的其余部分从所述压缩机引导到所述较高压力塔的塔底部，所述第二管线绕开所述换热结构体；和

第三管线，其用于将所述较高压力塔的塔底部液体引导到所述较低压力塔的塔顶部，

其中所述方法用于调节所述换热结构体中的换热的负载，并且

其中所述方法包括：

i)在所述换热结构体中将进料到所述换热结构体的所述压缩机出口蒸气的所述部分完全冷凝；以及

ii)在所述第一管线上、在所述换热结构体的下游设置液体控制阀，在所述第一和第二管线的蒸气流动部件上不设置控制阀，以及

通过使用所述液体控制阀调节流入到所述换热结构体中的所述压缩机出口蒸气的所述部分的流量，同时通过以下方式补偿所述液体控制阀所需的压力损失：使用通过所述冷凝获得的冷凝液的液柱头，和/或使用由泵对所述冷凝液的加压。

该方法可以包括

通过使用冷凝液罐，对在所述换热结构体中冷凝的所述液体的液面的波动进行缓冲，或防止蒸气通过所述液体控制阀。

根据本发明，提供了一种调节内部换热的负载的方法，其中所述方法使得能够在将HIDiC的节能性能保持为高的同时灵活调节内部换热的负载。

附图说明

图1是概念图，其示出了可以优选用于实施本发明的方法的HIDiC的构造；

图2是概念图，其显示了发明人研究的HIDiC的一种构造；

图3是概念图，其显示了发明人研究的HIDiC的另一种构造；

图4是示意图，其图示了换热结构体的一个详细实例；

图5是概念部分图，其用于解释可以优选用于实施本发明的方法的另一种HIDiC的构造；

图6是概念图，其用于解释冷凝液罐的一个实例；

图7是概念部分图，其用于解释可以优选用于实施本发明的方法的再另一种HIDiC的构造；

图8是概念部分图，其用于解释可以优选用于实施本发明的方法的再另一种HIDiC的构造。

具体实施方式

下文参照附图描述本发明的实施方案，但是本发明不限于此。酌情地，本发明在下面与在图3中所示的设备对比地描述。应当注意，在图3中所示的设备是发明人研究的用于参考的设备，并且就发明人所知，在图3中所示的设备不是公知的。术语“液柱头(liquidhead)”表示液体的势头(potential head)。

[蒸馏设备(HIDiC)的基本构造]

可以优选用于实施本发明的蒸馏设备包括以下元件(见图1)：较高压力塔1；较低压力塔2；压缩机4；第一管线(管线L3、L4和L5)；第二管线(管线L3和L6)；和第三管线L14。将较低压力塔的塔顶蒸气经由管线L2引入到压缩机4。

在图1中所示的蒸馏设备组成了HIDiC。本发明涉及调节在这样的蒸馏设备中的换热结构体3的换热的负载的方法。所述方法包括以下步骤：

i)在换热结构体3中将进料到换热结构体3中的压缩机出口蒸气的一部分完全冷凝。

ii)在第一管线上、在换热结构体3的下游设置液体控制阀11，但是在第一和第二管线的蒸气流动部件上不设置控制阀，以及

通过使用液体控制阀11调节流入到换热结构体3的压缩机出口蒸气的所述部分的流量(管线L4中的流量)，同时通过以下方式补偿液体控制阀11所需的压力损失：使用通过冷凝(在换热结构体3中的完全冷凝)获得的冷凝液的液柱头，或使用由泵对冷凝液的加压，或同时使用该液柱头和由泵对冷凝液的加压。

[较高压力塔、较低压力塔和压缩机]

尽管在较高压力塔1和较低压力塔2的每一个中都进行气-液接触，但在较高压力塔1中比在较低压力塔2中相对较高的压力下进行气-液接触。将较低压力塔的塔顶蒸气通过压缩机加压，并且其后，最终进料到较高压力塔的塔底部。因此，利用压缩机4，较高压力塔可以具有比较低压力塔更高的压力。

在压缩机处的加压进行到可以将压缩的蒸气进料到在预定压力操作的较高压力塔1的程度，或进行到甚至比这更高的程度，并且也进行到由加压导致的温度增加能够将热从压缩机出口蒸气传递到较低压力塔的程度，或进行到甚至比这更高的程度。较高压力塔1的操作压力是基于以下各项确定的：对于实现待实施的内部换热(例如，如果存在的话，与使用压缩机出口蒸气用于内部换热的内部换热结构体3所示的实施方案不同的内部换热)来说所需的温差；可以用于需要移除热的部件的冷却介质的温度；涉及用于收回塔顶气体的压力的限制；等等。

与常规蒸馏塔(由单一塔构成的蒸馏塔)类似地，可以在较高压力塔和较低压力塔中各布置塔盘或填料，以促进气-液接触。

[第一和第二管线以及换热结构体]

第一管线将压缩机出口蒸气的一部分从压缩机经由换热结构体3引导到较高压力塔1的塔底部(管线L3、L4和L5)。第二管线将压缩机出口蒸气的其余部分从压缩机绕开换热结构体3引导到较高压力塔的塔底部(管线L3和L6)。在图1中，管线L3是由第一管线和第二管线共用的。此外，第一管线和第二管线共用较高压力塔1的塔底部作为它们的终点。即，在两条管线的起点处压力是相同的，并且在它们的终点处压力也大约是相同的。应当注意，当将第一管线和第二管线的任一条或两者连接到与较高压力塔1的塔底部中的液面相比更低的水平时，两条管线的终点处的压力彼此相差由较高压力塔的塔底部液体的液柱头造成的压力的量。流入到第一管线和第二管线中的蒸气的流量的分配是由满足在两条管线的起点和终点处的压力条件的压力平衡确定的。在图1中，管线L6与较高压力塔的连接位置在比管线L5与较高压力塔的连接位置更高的水平。然而，这些连接位置中的任一个都可以高于另一个，条件是两条管线连接到较高压力塔的底部段。备选地，这些管线与较高压力塔的连接位置可以在相同的水平处。

换热结构体3通过间接换热将热从压缩机出口蒸气的该部分(通过管线L4进料到换热结构体3的部分)传递到较低压力塔。图1显示，热传递的目的是较低压力塔的再沸器级。但是其他选项可能是可以的，并且可以将热传递到较低压力塔中的任何级。

[第三管线等]

第三管线L14将较高压力塔的塔底部液体引导到较低压力塔的塔顶部。可以通过较高压力塔和较低压力塔之间的压力差实现此液体传递。然而，当仅通过此压力差不能实现液体传递时，可以酌情使用泵。

HIDiC可以配备有冷凝器5。将较高压力塔1的塔顶气体通过管线L11进料到塔顶冷凝器以将其冷却，并且将其至少一部分冷凝。这样，由此获得的流体的一部分通过管线L12回流到较高压力塔，并且它的其余部分作为HIDiC的蒸馏物通过L13排出。作为塔顶冷凝器中的冷却介质，可以取决于操作条件从可用的冷却介质中选择适当的流体。

此外，在图1中未示出，当需要时，HIDiC可以配备有在较低压力塔中采用适当的外部加热介质加热的再沸器。

[调节换热的负载的方法]

在换热结构体3中将通过管线L4进料到换热结构体3的压缩机出口蒸气的部分完全冷凝。为此，可以将换热结构体设计为使得换热结构体可以具有足够的换热能力，从而达到对于冷凝操作估计的换热的最大负载。

作为完全冷凝的结果，在管线L5中流动的从换热结构体3的出口到较高压力塔的塔底部的流体是液体。在液体管线L5上安装液体控制阀11，并且使用此控制阀11调节在管线L5中流动的液体的流量，即在换热结构体3蒸气冷凝的速率。从而可以调节在换热结构体3中换热的负载。

如上所述，通常，必须借助控制阀向通过控制阀的流体施加对于系统保持操作灵活性和稳定性来说足够的压力损失。根据本发明，控制阀11实现了对操作的灵活控制，而没有通过控制阀等对通过旁通管线L6的蒸气施加过度的压力损失。

为了实现这点，液体控制阀11所需的压力损失是通过使用在液体管线L5内部积累的或在液体管线L5和换热结构体3内部积累的冷凝液的液柱头来补偿的，或是通过使用安装在液体管线L5上的泵进行加压来补偿的。从而，在意图的流动分配下，可以同时满足第一和第二管线这两者的压力平衡。可以使用液柱头和用泵加压这两者。以此方式，可以获得对于控制阀11的灵活控制来说所需的足够的压力损失。

为了利用液柱头，换热结构体3可以布置在比管线L5与较高压力塔1的连接端口更高并且比较高压力塔1中的塔底部液体的液面更高的位置。

在使用泵的情况下，泵可以设置在换热结构体3的冷凝液出口和较高压力塔之间的管线L5上。用泵对液体的加压比用压缩机对气体加压消耗了小得多的量的功率。

假设气体的势头小到可以忽略，为了补偿液体控制阀11所需的压力损失以同时满足第一和第二管线两者的压力平衡，可以通过液柱头、用泵加压或通过液柱头和用泵加压这两者造成压力增加，所述压力增加等于通过从“第一管线中产生的压力损失”减去“第二管线的起点和终点之间的压力差”算得的压力差。应当注意，当将第一和第二管线中的任一条或两条在与较高压力塔1的塔底部的液面相比更低的水平处连接到该较高压力塔时，所需的压力增加将由通过较高压力塔的塔底部液体的液柱头造成的压力的量而改变，并且因此，应当考虑此改变。

在此，使用图4，将描述当改变在管线L5中流动的液体的流量的情况下在换热结构体发生的现象。本文将使用管壳式换热器作为换热结构体3的一个实例，其中压缩机出口蒸气的部分流入到壳程3a上并且来自较低压力塔的流体在管程3b上(在管中)流动。将压缩机出口蒸气的这部分通过管线L4进料到壳的上段，冷却，并通过在管中流动的较低压力塔的塔底部液体完全冷凝，并从壳的下段排出到管线L5。对于在壳程将蒸气冷凝有效地起作用的热传递面积对应于不浸没在壳程的液体中的管的部分(即，高于液面3c的部分)的表面积。在壳程“浸没在液体中的管的部分的表面积”与“未浸没在液体中的管的部分的表面积”之间的比率影响在换热结构体中实现的换热的总负载。当液面在壳中处于较低位置时，即，对于冷凝有效地起作用的热传递面积较大时，换热结构体3中的换热的总负载倾向于增加。这是由于以下特征导致的：对于在壳程将蒸气冷凝有效地起作用的热传递表面的热传递效率(每单位面积的换热速率)与其中壳程被浸没在冷凝液中的部分的热传递表面的热传递效率相比更大。

首先，将对以下情况进行描述：通过将液体控制阀11的阀开放位置从某个稳定态(初始稳定态)增加，提高在管线L5中流动的液体的流量。在这种情况下，液体从壳程的排出速率增加，并且因此，壳中的液面下降。随后，对于冷凝有效地起作用的热传递面积增加。因此，在换热结构体3中的换热的负载增加。当换热的负载增加时，更多的蒸气冷凝。因此，要从壳中排出到管线L5的液体的速率增加。作为结果，可以达到向另一个稳定态的过渡，在所述另一个稳定态中，管线L5具有比初始稳定态更大的流量。另一方面，当液体控制阀11的阀开放位置减少时，发生与上述相反的现象。

换言之，通过液体控制阀11，调节在管线L5中的液体的流量，并且作为结果，调节换热结构体中液面的位置(因为在换热结构体中液体被完全冷凝，所以在换热结构体中存在液面)。在换热结构体中产生根据液面位置的换热能力，并且作为结果，调节在壳程上的蒸气的冷凝速率和内部换热的负载。压缩机出口蒸气中在第一管线中的流动的流量(L4中的流量)和在第二管线中的流动的流量(L6中的流量)之间的流动分配间接地由换热结构体3中的冷凝速率决定。

换言之，在用于比较的图3中所示的设备中，可以按如下调节在第一和第二管线中流动的流体的流量。在此，假设在第一管线和第二管线(旁通管线)中流动的流体的总流量是由其他因素决定的。

(1)通过安装在旁通管线上的控制阀12对在旁通管线(第二管线)中流动的流体施加合适的压力损失。换言之，在旁通管线提供如下程度的压力损失：使得在意图的流动分配下，同时满足第一和第二管线这两者的压力平衡。

(2)作为上述第(1)项的结果，可以通过安装在第一管线上的控制阀11调节在第一管线中的流量，并且因此，可以调节换热结构体3中的换热的负载。

(3)作为上述第(2)项的结果，间接确定在旁通管线中的流量。

相反，根据本发明，即使在取消上述第(1)项(即不使用控制阀12)时，仍可以如上述第(2)项一样调节换热结构体3中的换热的负载，并且也可以实现上述第(3)项。也就是说，在本发明中，作为用于使用控制阀11实现灵活流动分配的方法，不是通过借助控制阀等在第二管线上施加压力损失，而是取而代之地通过使用在第一管线内部的液柱头等，来同时满足第一和第二管线的压力平衡。

如上所述，在不在第二管线上设置控制阀的情况下，通过控制阀11，通过使用在液体管线L5内部积累的或在液体管线L5和换热结构体3内部积累的冷凝液的液柱头，或是通过使用安装在液体管线L5上的泵进行加压，或通过类似的方式，来实现灵活的操作控制。从而可以调节在换热结构体3中的换热的负载，换言之，可以调节在HIDiC中的内部换热的负载。

如上所述，在将压缩机出口蒸气引导到较高压力塔的塔底部的管线上，即在第一和第二管线上，不设置气体控制阀。换言之，在第一和第二管线的蒸气流动部件(其在蒸气其中流动的部件)上没有安装任何控制阀。因此，在管线L3、L4和L6上，即在第一管线的在压缩机4和换热器结构体3之间的部件上，和在整个第二管线上，均没有设置控制阀。在第二管线(L3和L6)上不需要设置控制阀。应当注意，可以在第一和第二管线的蒸气流动部件上安装并本意不是调节操作的阀，如断流阀，因为这样的阀在正常操作中几乎不产生压力损失。

以此方式，根据本发明，可以通过仅使用液体控制阀并且不使用气体控制阀，同时使用旁通管线，来调节内部换热的负载。因此，不需要通过用压缩机加压来补偿在控制阀处产生的压力损失，并且因此在这一方面不损害HIDiC的节能性能。

[冷凝液罐]

如上参照图4所述，可以达成从某个稳定态到另一个稳定态的过渡。然而，有可能换热结构体中的冷凝液临时耗竭或者冷凝液临时从换热结构体中溢出，例如，在非常快速地改变液体控制阀11的阀开放位置的情况下。当这样的现象可能发生时，可以通过使用冷凝液罐来增加冷凝液的体积，并且作为结果，可以对换热结构体中的液面波动进行缓冲，以防止如上所述这样的现象。换言之，可以减小在换热结构体中冷凝的液体的液面的波动速度和波动幅度。

将使用图5和6描述其中使用冷凝液罐的一个实施方案的实例。压缩机出口管线L3分成管线L4和L6，而且进一步地，L4分成管线L21和L22。管线L21连接到冷凝液罐6，并且管线L22连接到换热结构体3。将在换热结构体3中冷凝的液体通过管线L23进料到冷凝液罐6。

在图6中所示的实施方案中，设置冷凝液罐6，以包括其中换热结构体3中的液面3c可以在竖直方向上存在的整个区域。例如，可以设置冷凝液罐6，以包括其中在换热结构体3的壳存在于竖直方向上的整个区域。换热结构体的一侧(图6中的壳程)通过管线L21、L22和L23与冷凝液罐6连通。因此在换热结构体的这一侧(图6中的壳程)上和在冷凝液罐中形成处于同一高度处的液面。

如上所述，可以说在换热结构体内部产生的冷凝液的液面和冷凝液罐中的液面相互一致地移动，并且从而，冷凝液的量的增加或减少或者排出的冷凝液的量的增加或减少对应于“由于液面的波动导致的在换热结构体内部液体体积的增加或减少量”和“由于液面的波动导致的在冷凝液罐内部液体体积的增加或减少量”的总和。因此，冷凝液罐的容量可以用于增加或减少冷凝液的量或者增加或减少排出的冷凝液的量，并且从而，可以减小液面的波动速度，并且可以防止如上所述的现象。

也可以通过在比换热结构体低或比换热结构体内部液面低的位置设置冷凝液罐来防止其中冷凝液的耗尽导致蒸气通过液体控制阀的这种情形。当蒸气或蒸气与液体的流体混合物通过液体控制阀时，可能难以正确地调节流入到换热结构体中的蒸气的流量。在为这样的目的设置冷凝液罐的情况下，尽管冷凝液罐不影响换热结构体内部液面的波动速率，但可以将冷凝液罐制成小于前述的冷凝液罐。此外，在不想要使得液面的波动速度更小的情况下，作为防止其中蒸气通过液体控制阀这样情形的手段，可以使用此类冷凝液罐。当将冷凝液罐设置在比换热结构体或比换热结构体内部的液面低的位置处时，对应于换热结构体内部产生的液面3c的液面将在图6的管线L21中产生。

应当注意，在图5中，HIDiC的一部分被省略和未显示。此外，从较低压力塔的塔底部分别撤消了将塔底部液体送到再沸器的管线L8和将塔底部液体作为底部产物排出的管线L9(图1中的管线L7未存在于图5中)。

[换热结构体的详情]

在图1所示的实施方案中，作为换热结构体3，使用设置在较低压力塔外部的(并且在较高压力塔外部的)换热器。将较低压力塔的塔底部液体抽取到管线L7中。将液体的一部分通过管线L8进料到换热器以将其加热，优选部分地或全部地蒸发，并且回到较低压力塔。将较低压力塔的塔底部液体的其余部分作为底部产物通过管线L9排出。换言之，图1显示了其中换热结构体3起到HIDiC的再沸器的作用的一个实例。

作为这样的换热结构体，酌情地，可以使用公知的换热器，如管壳式换热器和板翅式换热器。尽管在图4中压缩机出口蒸气在壳程流动，但压缩机出口蒸气也可以在管程流动。

备选地，如在图7中所示，可以将使用U型管的管束型换热器插入到较低压力塔的塔底部段的内部中，以构成换热结构体3。在管束型换热器中，水平地设置U型管。各个U型管的布置在较高位置的一端连接到管线L4，并且布置在较低位置的另一端连接到管线L5。压缩机出口蒸气的一部分通过管线L4流动到管束型换热器中，完全冷凝，并且通过管线L5排出。

[接收来自压缩机出口蒸气的热的位置]

在图1、5和7中所示的实施方案中，将热从在管线L4中的压缩机出口蒸气的部分传递到较低压力塔2的塔底部段。然而，可以有其他选项，并且可以将热从在管线L4中的压缩机出口蒸气的部分传递到如图8中所示的较低压力的中间级。从压缩机出口蒸气的该部分接收热的位置可以是较低压力塔的任何级。应当注意，如从在图1中所示的实施方案显然的是，关于本发明，术语“较低压力塔”被理解为包括再沸器级。

在图8中所示的实施方案中的HIDiC中，将流体从较低压力塔的中间级抽取。将抽取的流体在设置在较低压力塔外部且在较高压力塔外部的换热器(换热结构体3)中加热。更详细地，可以将液体从较低压力塔的中间级抽取，在换热结构体3中加热，并且优选部分地或全部地蒸发，并返回到恰低于前述中间级的级。备选地，可以将如在图7中所示的管束型换热器插入到较低压力塔的中间级中。

[其他换热结构体]

在本发明中，HIDiC具有将热从压缩机出口蒸气的一部分传递到较低压力塔的换热结构体。除了此换热结构体之外，HIDiC可以包括另一个或多个本领域已知的换热结构体作为HIDiC的构造，例如，使用在较高压力塔1中所含的流体而非压缩机出口蒸气作为热源的内部换热结构体。

实施例

[实施例1]

对于除了以下各项之外具有如图1所示的构造的HIDiC计算热和质量平衡：

-将换热结构体按照图8中所示的实施方案安装。即，将流体从较低压力塔的中间级抽出，在设置在较低压力塔外部和较高压力塔外部的换热器(换热结构体3)中加热，并且返回到较低压力塔。

-较低压力塔在塔底部段配备使用外部加热介质加热的再沸器(未示出)。不存在如图1中所示的充当再沸器的换热结构体3。

-在实施例1中，将压缩机的排气压力设定在使得能够将压缩的蒸气进料到较高压力塔1的水平。

表1显示了通过管线L1进料到较低压力塔2的原料的条件。应当主语，“C8”表示“碳数为8”，且“C10⁺化合物”表示具有不小于10的碳数的化合物。压力以绝对压力表示(其他表格也一样)。

如在表2中所述，设定对产物来说所需的规格。

[表1]

表1原料条件

温度[℃]142压力[kPa]600流量[t/h]50组成C8芳族化合物[质量％]95.9C9芳族化合物[质量％]4.0C10⁺化合物[质量％]0.1

[表2]

表2产物规格

塔顶产物(蒸馏物)的组成C9芳族化合物0.75质量％塔底部产物(底部产物)的组成C8芳族化合物1.59质量％

[比较例1]

对于不是HIDiC的通常的蒸馏塔，换言之，由配备有塔顶冷凝器和再沸器的单一塔组成的蒸馏塔，使用与实施例1中的那些相同的原料条件和产物规格，计算热和质量平衡。

[比较例2]

对于除了以下各项之外具有如图3所示的构造的HIDiC计算热和质量平衡：

-将换热结构体按照图8中所示的实施方案安装。即，将流体从较低压力塔的中间级抽出，在设置在较低压力塔外部和较高压力塔外部的换热器(换热结构体3)中加热，并且返回到较低压力塔。

-较低压力塔在塔底部段配备有采用外部加热介质加热的再沸器(未示出)。不存在如图1中所示的充当再沸器的换热结构体3。

在此实施例中，将50kPa记为由在蒸气旁通管线L6上的气体控制阀12造成的压力损失。因此，将比较例2中的压缩机4的排气压力设定为比实施例1中的排气压力高50kPa。以此方式，在与实施例1中的那些相同的条件下，以相同的构造，计算比较例2中的热和质量平衡，不同之处在于在旁通管线L6上安装了气体控制阀12和将压缩机的排气压力设定为高50kPa。因此，源自压缩机的排气压力的差的压缩机功率的差对实施例1中和比较例1中的节能性能的指标之间的差有直接影响。

表3显示了通过外部冷却介质施加的冷凝器5的负载、通过外部加热介质施加的再沸器(未示出)的负载、压缩机4的功率、通过将压缩机功率转换成一次能源(primaryenergy)所获得的转换值、和节能性能的指标。假设功率生成效率是36.6％，则由式“(压缩机功率)/0.366”获得向一次能源的转换值。从以下等式计算节能性能的指标。节能性能的指标越大，节能性能越好。

(节能性能的指标[％])＝[1-{(在HIDiC中通过外部加热介质施加的再沸器负载)+(压缩机功率向一次能源的转换值)}/(在普通蒸馏操作中通过外部加热介质施加的再沸器负载)]×100

其中术语“在普通蒸馏操作中通过外部加热介质施加的再沸器负载”表示在比较例1中的再沸器负载。

[表3]

表3能量计算的结果

表4显示了用于计算压缩机功率的条件的详情。

[表4]

表4关于压缩机所需功率的估算的详情

比较例2实施例1吸入压力[kPa]235235排气压力[kPa]475425待压缩的流体的流量[kNm3/h]21.221.2待压缩的流体的组成C8芳族化合物[质量％]98.798.7C9芳族化合物[质量％]1.31.3绝热效率[％]7070所需功率[kW]934790

在比较例2中，压缩机所需的功率大于在实施例1中，这是由在气体控制阀12处的压力损失造成的。因此，在实施例1中的节能性能比在比较例2中的节能性能更加出色。

附图标记说明

1 较高压力塔(较高压力段)

2 较低压力塔(较低压力段)

3 换热结构体

4 压缩机

5 塔顶冷凝器

6 冷凝液罐

11、12 控制阀