CN102872609A

CN102872609A - 一种分壁精馏塔

Info

Publication number: CN102872609A
Application number: CN2011101927707A
Authority: CN
Inventors: 高景山; 齐慧敏; 杨秀娜; 廖昌建; 李经纬
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: CN102872609B

Abstract

本发明公开了一种分壁精馏塔。在所述精馏塔内沿塔的纵向设置一块分隔板，将精馏塔内空间分成塔顶结合区、分壁区进料侧、分壁区出料侧和塔底结合区，所述精馏塔还包括液体中段回流分配系统和塔底上升气体分配控制系统。该分壁精馏塔可以灵活调节分壁塔分隔板两侧的液体回流分配比和气体分配比，从而达到理想的产品分离效果。

Description

一种分壁精馏塔

技术领域

本发明涉及一种新型分壁精馏塔。

背景技术

精馏技术是化工领域中应用最为广泛的单元操作，虽有许多优点，但同时也是工业过程中能耗和投资较高的部分，在化工等行业中,其能耗占全过程总能耗的一半以上。因此可以通过设计新型的塔结构来提高精馏塔的热力学效率，来降低能耗。其中最具代表性的就是分壁塔，它是指在精馏塔内部设置一垂直隔板，将精馏塔分割成塔顶段、塔底段以及由隔板分开的进料段和中间侧线产品采出段四个主要部分。一般来说，对于一个三元混合物的分离，用常规精馏塔分离需要用两个常规塔顺序分离才能得到三种不同的纯组分，而在分壁塔中，则只需要一个单塔就可以同时得到所有组分，并能达到指定的精密分离要求。与传统的两个常规塔序列流程相比，可节能30-60%，节省设备投资30%左右, 并且操作容量增大。虽然分壁塔具有上述显著优点，但是，从二十世纪三十年代分壁塔概念的提出到其成功工业化应用却经历了很长一段时间，这主要是由于缺少可靠的设计方法和可行的操作和控制方案，从而影响了它的广泛应用。

US4230533中使用的液体回流是以液位差为动力，通过流量计调节；塔底上升气体通过走旁路的方式来实现分配调节，并且液体回流分配与气体分配之间没有相互关联。

US5755933中的分壁塔是将分隔板延伸到分壁塔的顶部或底部，然后通过冷凝器或再沸分别回流，来实现对回流液体和上升气体的分配。

US7267746中的分壁塔是通过检测塔顶回流液体的温度和塔底上升气体的温度来调整塔顶分隔板两侧液体回流量实现对精馏过程的控制。

USPA6551465中的分壁塔是通过检测塔顶产品及侧线抽出产品的温度来实现对分壁塔的控制。

发明内容

本发明的目的是为实现分壁塔的分隔板两侧的液体回流分配与气体分配各自独立灵活调节，而提供一种新型的分壁蒸馏塔。

本发明通过以下的技术方案加以实现：

一种新型分壁精馏塔，在所述精馏塔中沿塔的纵向设置一块分隔板，将精馏塔分成塔顶结合区、分壁区进料侧、分壁区侧线采出侧和塔底结合区，其特征在于，所述精馏塔还包括塔底上升气体分配控制系统，塔底上升气体分配控制系统包括电脑控制系统和安装于分隔板底部两侧的差压计和气体分配器，差压计连通管的两端分别位于与分隔板相连的最下端塔板的上部气相空间和下部气相空间内，气体分配器位于分隔板底部两侧。

所述的塔底上升气体分配控制系统包括电脑控制系统和安装于分隔板底部两侧的差压计和气体分配器。差压计连通管的两端分别位于与分隔板相连的最后一块塔板的上部气相空间和下部气相空间内，由差压计测得分隔板两侧上升气体的流量，然后将流量信息反馈给电脑控制系统，电脑控制系统根据预先设定的气体流量分配比来调整气体分配器，使之与设定的气体流量分配比一致。

所述的气体分配器包括两个，分别安装于分隔板底部两侧，即在分壁区进料侧和分壁区侧线采出侧各安装一个，气体分配器的底部与分隔板的底部在同一水平线上。两侧的气体分配器可分别实现独立控制。

所述的气体分配器包括传动机构和叶片。传动机构包括转动执行机构、传动轴、螺杆、齿轮、导向连杆和导向片，其中传动轴与分壁塔体之间采用轴封，传动轴与螺杆之间固定连接，齿轮与导向连杆之间固定连接，导向连杆与导向片之间活动连接。操作时由转动执行机构带动传动轴旋转，同时带动螺杆连续转动，螺杆与齿轮配合变向传动，齿轮带动导向连杆和导向片，从而实现对叶片不同角度的调整。

气体分配器的叶片与分隔板平行设置。叶片的形状为长方形或弧形。其中离塔体器壁最近的叶片优选采用弧形，其余采用长方形。叶片高度根据塔体直径的不同而定，具体可以由本领域技术人员在实际设计时予以确定。叶片间距一般为叶片高度的0.6～0.9倍，优选为0.7～0.9倍。

本发明中气体分配器的导向片横亘于叶片中间，上下相对放置。导向片的高度为叶片高度的0.05～0.2倍，在导向片与叶片连接的位置各自开孔，开孔直径为导向片高度的0.1～0.3倍。在导向片开孔时，孔的边缘与导向片的边缘相切并贯通。叶片的开孔位置在叶片中间靠近上下两边处。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的精馏塔还可以同时包括液体中段回流分配系统。所述的液体中段回流分配系统包括中段回流缓冲罐、中段回流泵、和安装于分隔板两侧的流量计和调节阀。其中所述液体中段回流分配系统的液体抽出口位于与分隔板相邻的上方塔板的上侧，该塔板上还设置有集油槽以收集自塔顶结合区回流的液体。自塔顶结合区回流的液体经集油槽收集后经液体抽出口全部抽出至中段回流缓冲罐中，然后再经由中段回流泵分两路返回到分壁塔分隔板的两侧，其中一路在流量计和调节阀的调节控制下返回到分壁塔的侧线采出侧，另一路在流量计、调节阀和中段回流缓冲罐液位计的串级调节控制下返回到分壁塔的进料侧，两路回流液体的入口端位于分隔板上方相邻的塔板上侧。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

本发明的分壁精馏塔通过设置的液体中段回流分配系统和塔底上升气体分配控制系统来实现对分壁塔的液体回流分配比和上升气体分配比的独立自动调节控制。液体回流分配比和气体分配比可以在较大的比例范围内实现连续调节。工作人员可以通过以下方式实现对分壁塔的液体、气体分配比的控制：

⑴ 固定液体回流分配比不变，调整上升气体分配比。

⑵ 固定上升气体分配比不变，调整液体回流分配比。

⑶ 将液体回流分配比和上升气体分配比进行联动调整。

在液体回流分配过程中，通过设计采用液位和流量串级控制的方式，既能实现对液体分配比的控制，又能保证液体回流分配过程的稳定运行。

本发明的分壁塔可以使得分隔板两侧的液体回流分配比和气体分配比各自独立灵活调节，既能保证达到理想的产品分离效果，又使得对分壁塔的操作控制容易施行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图：

1-分壁塔；2，3-气体分配器；4-电脑控制系统；5，6-差压计；7，10-流量计；8，9-流量调节阀； 11-分隔板；12-集油槽；13-塔顶冷凝器；14-塔顶回流缓冲罐；15-塔底再沸器；16-中段回流缓冲罐；17-中段回流泵；18-液位计；

图2为气体分配器的结构示意图；

41-转动执行机构：42-传动轴：43-螺杆；44-齿轮：45-导向连杆：46-导向片：47-叶片；

图3为是气体分配器的左视图；

图4为导向片正视图；

图5为叶片左视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的分壁精馏塔进行详细说明：

如图1所示，在分壁精馏塔的中部沿纵向设置一块分隔板11，将精馏塔分为塔底结合区、塔顶结合区、分壁区进料侧和分壁区侧线采出侧。液体中段回流分配系统包括流量计7和10、流量调节阀8和9、中段回流缓冲罐16、中段回流泵17和液位计18。塔底上升气体分配控制系统包括气体分配器2和3、差压计5和6，和电脑控制系统4。

待分离原料预热到一定温度后，经由管道20进入到分壁塔的分壁区进料侧的汽化段，汽化后的轻组分上升与回流的液体进行逆流接触精馏分离，最后在分隔板顶部会同从分壁塔侧线采出侧上升的气体一起经集油槽12的气体通道进入分壁塔的塔顶结合区，与塔顶回流的液体进行接触精馏分离后从塔顶经管道21引出，再经塔顶冷凝器13冷凝后经由管道22进入塔顶回流缓冲罐14，一部分液体经由管道23抽出作为塔顶产品，其余部分作为塔顶回流经由管道24返回塔内。塔顶回流液体经由集油槽12进行收集后经管道25全部抽出至中段回流缓冲罐16中。缓冲罐16中的液体经中段回流泵17抽出后分为两路返回到分壁塔分隔板的两侧：一路经由管道26，在液位计18、流量计7和流量调节阀8的串级调控下返回到分壁塔的进料侧，另一路经由管道27，在流量计10、流量调节阀9的调控下返回到分壁塔的分壁区侧线采出侧。分壁塔塔底液体经由管道29抽出后，一部分作为产品从管道31抽出，其余部分经塔底再沸器15升温后经由管道30返回塔内。

塔底上升气体分配控制系统包括气体分配器2和3、差压计5和6和电脑控制系统4，其中差压计5和6分别安装于分壁塔分隔板底部两侧，差压计连通管的两端分别位于与分隔板相连的最下端塔板的上部和下部的气相空间内，气体分配器分别位于分隔板底部两侧，塔底上升气体在流经分隔板时，分为两部分分别流入分隔板的两侧区域中。在操作过程中，由差压计5和6测得流经分隔板两侧的气体流量，然后将气体的流量信息反馈给电脑控制系统4，电脑控制系统根据预先设定的气体流量分配比来调整气体分配器。当需要有较大量的气体进入分壁塔的分壁区侧线采出侧时，由电脑控制系统调整气体分配器3的叶片处于垂直敞开位置，同时调整气体分配器2的转动执行机构41进行旋转，同时带动传动轴42进行旋转，传动轴带动螺杆43、齿轮44、导向连杆45、导向片46一起转动，同时导向片带动叶片47转动，此时叶片与垂直方向有一定夹角，随着继续转动，叶片与垂直方向的夹角变大，此时气体的上升通道变窄，阻力变大，流量降低，而另外一侧的气体分配器的叶片保持垂直位置，大量的气体从此处通过，再由差压计测得分隔板两侧的气体流量并反馈给电脑控制系统，电脑控制系统将之与预先设定的气体分配比进行比对，不断加以调整，最终达到预定的气体分配比，以此来实现对气体在分隔板两侧的流量分配。

本发明的特征在于所述的液体中段回流分配系统和塔底上升气体分配控制系统可以各自独立灵活调节分隔板两侧的液体回流分配比和气体分配比，从而达到理想的产品分离效果。

Claims

1.一种分壁精馏塔，在所述精馏塔中沿塔的纵向设置一块分隔板，将精馏塔分成塔顶结合区、分壁区进料侧、分壁区侧线采出侧和塔底结合区，其特征在于，所述精馏塔还包括塔底上升气体分配控制系统，塔底上升气体分配控制系统包括电脑控制系统和安装于分隔板底部两侧的差压计和气体分配器，差压计连通管的两端分别位于与分隔板相连的最下端塔板的上部气相空间和下部气相空间内，气体分配器位于分隔板底部两侧。

2.按照权利要求1所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的气体分配器包括两个，分别安装于分隔板底部两侧，即在分壁区进料侧和分壁区出料侧各安装一个。

3.按照权利要求1所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的气体分配器的底部与分隔板的底部在同一水平线上。

4.按照权利要求1所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的气体分配器包括传动机构和叶片；传动机构包括转动执行机构、传动轴、螺杆、齿轮、导向连杆和导向片。

5.按照权利要求4所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的传动轴与分壁塔体之间采用轴封，传动轴与螺杆之间固定连接，齿轮与导向连杆之间固定连接，导向连杆与导向片之间活动连接。

6.按照权利要求1所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的气体分配器的叶片与分隔板平行设置。

7.按照权利要求1所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述叶片的间距为叶片高度的0.6～0.9倍。

8.按照权利要求4所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述气体分配器的导向片横亘于叶片中间，上下相对放置；导向片的高度为叶片高度的0.05～0.2倍。

9.按照权利要求8所述的分壁精馏塔，其特征在于，在导向片与叶片连接的位置各自开孔，开孔直径为导向片高度的0.1～0.3倍。

10.按照权利要求1所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的精馏塔还包括液体中段回流分配系统，所述的液体中段回流分配系统包括中段回流缓冲罐、中段回流泵、和安装于分隔板两侧的流量计和调节阀。

11.按照权利要求10所述的分壁精馏塔，其特征在于，所述的液体中段回流分配系统的液体抽出口位于与分隔板相邻的上方塔板的上侧，该塔板上还设置有集油槽以收集自塔顶结合区回流的液体。