CN104645655B - 隔板式精馏塔的气体分配结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔板式精馏塔的气体分配结构，隔板的两侧区域内、位于相邻两段传质区之间沿塔高方向设有若干层调压降塔板组件，包括塔板、升气管、降液管、帽罩，其中一个升气管的管内设有一气体流量计；塔壁上设有进料口和采液口，采液口与进料口之间的循环管路上设有液体流量计、调节阀和循环泵，相邻调压降塔板之间形成的区域内均设有压力表；隔板左右侧传质区的灵敏板位置处均分别设有温度表；工艺参数传输至DCS，循环泵和调节阀均由DCS控制。本发明针对能耗指标、原料组成、进料状态、产品质量等参数的变化设计了一种全新的内件结构和外部控制流程，降低了隔板塔的总体控制难度，增强了隔板塔及其控制系统的适应能力和可操控性能。

Description

隔板式精馏塔的气体分配结构及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种化学工程中隔板精馏塔隔板两侧气体流量分配和控制系统，尤其涉及一种气液传质用的高操作弹性、稳健型气流分配和流量控制方法。

背景技术

工业上精馏工艺过程是高耗能的操作单元，因而世界各个国家的工程师和研究人员都在研究多组分物系如何低成本、低能耗分离的问题，广泛而深入地探究了各种不同工艺、设备和操作模式，特别是以隔板精馏为代表的热耦合精馏，成功实现了众多工业化装置，1985年以来，BASF公司、UOP公司、Kohn-Glitch公司、Linde公司、Kellogg公司、KyowaYuka公司、Sunitomo重工等公司已经开始使用隔板式精馏塔，主要的应用领域包括三组分分离、多组分分离、反应精馏、萃取精馏、共沸精馏等。由于隔板式精馏塔对于多组分分离和特殊精馏具有低能耗、低投资的巨大经济优势，经济效益十分显著，引起世界各国专业技术人员和学者的广泛关注。

隔板式精馏塔由于其结构和工艺的复杂性，产生了更多的操作自由度，节能和获取高纯度的产品并非易事，需要系统内部变量的可控性更强，致使隔板式精馏塔隔的控制问题成为了阻碍其工业应用的一个主要因素，特别是将进入隔板塔底部的上升气体在隔板两侧进行分配，这个分配值影响精馏过程中的产品纯度和能耗，适当的气体分配值不仅可以降低隔板塔的能耗，还可以大幅度地提高精馏产品的纯度，两侧的气流流量如何分配及有效控制问题成为业界关注的焦点。相对于普通的精馏塔，隔板式精馏塔需要同时调节隔板上端下降到隔板两侧的液体和塔底上升到隔板两侧的气体。由于气体在隔板两侧分配调节涉及复杂的水力学计算、操作参数的动态模拟、气液两相流场的分析等一系列计算过程，因而，隔板两侧气体的分配调控存在非常高的难度。

目前，普遍采用气体在隔板两侧自由分配的方式，自由分配的比值是由隔板塔内部构件(如填料高度、塔板层数、流动通道面积等)和塔内的操作工况决定的，塔底的上升气体将遵循左右两侧压降相等的规律自动地分配到隔板两侧。由于进料组成和状态的变化以及液体的分配比例等都会成为影响气体分配的重要因素，因而在隔板两侧自动分配的气体流量比值常常不能达到隔板塔最优的操作状况。

气体分配调控的另外一种方案是设计特殊的内构件来改变隔板两侧压降构成来调节气相分配的目的，或者是将隔壁偏心放置。例如，在隔板的底部安装一块可以移动位置的挡板，通过该挡板的位置变化来改变隔板两侧的流通面积，从而改变气相分配比，利用内构件或将隔壁偏心放置来改变隔板两侧压降，不但其操作弹性较小、灵敏度低，而且由于挡板移动导致的机械磨损，使得设备不能长周期稳定运行。

2012年3月5日公布的PCT/US2011/056079专利文献中公开了一种隔板分馏塔及其气液流量控制方法，如图1所示，该隔板分馏塔包括塔身100、气相收集及分配结构200和液相采集及分配结构300，其中，气相收集及分配主要是通过塔外带有调节阀56a、56b和流量计58a、58b的旁路气相管道54a、54b，结合自动控制实现气体的分配与控制。该技术方案主要缺陷在于：首先，由于气相引出和气相再次进入塔内均需要在塔内设置气相再分布装置，所以增加了塔高和内件的复杂程度；其次，对于生产处理能力较大的隔板塔，旁路气相管道54a、54b的直径会很大，相关部件安装和检修不方便；再次，对于带有调节阀56a、56b和流量计58a、58b的旁路气相管道54a、54b，不仅增加了塔高，气体流动压降的特性也将变得十分复杂，压降过大会导致隔板120下面的降液管48液泛，系统将不能正常工作；最后，调节阀56a、56b的尺寸随着装置规模而变化，投资将变得十分昂贵，更为重要的是，现有技术中的阀门类型里，几乎没有一种阀门可以在较低阻力降范围内灵敏和准确地调控气相流量。

公告日为2014年6月4日，专利号为201320829355.2的中国发明专利公布了一种用于隔板塔中的气体调配装置，如图2所示，采用流量检测装置31、控制器33、筒体24、隔板22、方形隔槽26、降液管27、进气通道25、方形阀片调节机构28、套筒29、转轴30、电机32和气体分布机构23。该装置主要存在的设计缺陷包括：首先方形阀片调节气体流量存在调控性能曲线不规律，不容易实现微调，调节控制规律性差，气量非线性等缺陷；其次，由于气量反馈到隔板22上侧的传质区后，隔板22两侧气体的阻力降反应会滞后，反馈到控制器33后有负反馈，方形阀片不具备微调特性，会导致方形阀片调节机构不断执行正负调节动作，很难实现稳健调节；再次，由于采用方形阀片调节开度，阀片后气流以湍流形态为主，流量检测装置很难准确检测实际的气体流量；最后，由于塔内有传动部件，润滑和磨损问题较难解决，会影响设备的长周期正常运转。

由于隔板式精馏塔热耦合工艺操作变量较多，而且许多参数相互耦合，特别是隔板两侧的气体流量和其他变量的物理关系较为复杂，因而目前国内外许多学者和研究人员认为这个参数无法成为直接可控变量，然而气体在隔板两侧的有效分配和稳健控制是保证产品指标和降低能耗的重要手段，如果不能达到工艺控制目标，那么隔板塔的先进性和经济性就会大大折扣。国内外已有的气流分配控制方式技术方案仍存在诸多缺陷，急需有先进的技术手段解决这个工业难题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种隔板式精馏塔的气体分配结构，该气体分配结构简单，成本相对较低，利用该气体分配结构进行分配和控制，其操作简单，调节灵活可靠，灵敏度高，可以保证精馏塔长周期稳定运转。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种隔板式精馏塔的气体分配结构，该隔板式精馏塔包括塔壁、隔板、多段传质区、分布式控制系统DCS和至少一个采液区，所述多段传质区包括设置在所述隔板上方的精馏段公用传质区、隔板左侧传质区、隔板右侧传质区及设置在隔板下方的提馏段公用传质区；所述隔板两侧区域内、位于相邻两段传质区之间沿塔高方向设有若干层调压降塔板组件，所述调压降塔板组件包括调压降塔板，所述调压降塔板上贯穿地固定有若干个降液管和若干个升气管，并按照所述降液管顶部高于升气管顶部来布置；降液管的管壁上设有多排降液孔，每个升气管上设有带筛孔的帽罩；所述隔板的两侧区域内各设有一个气体流量计，所述气体流量计位于一升气管的管内；塔壁上、且位于每层调压降塔板组件的调压降塔板的上方处均分别设有一进料口；所述采液区内设有烟囱式升气帽塔板，所述烟囱式升气帽塔板的侧面与所述塔壁之间设有积液式降液槽，塔壁上、且位于所述积液式降液槽的上方处设有一采液口；

所述采液区的位置包括以下情形中的一种或多种：

1)位于所述提馏段公用传质区与最下层的调压降塔板组件之间；

2)位于相邻传质区间的最下层调压降塔板组件的下方；

3)位于调压降塔板组件的调压降塔板的下方；

当采液区的位置为上述情形1)时，所述采液口外接有一台循环泵，所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵；

当采液区的位置为上述情形2)时，所述采液口外接有一台循环泵，该相邻传质区间内的所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵；

当采液区的位置为上述情形3)时，所述调压降塔板下方的采液口外接有一台循环泵，位于该调压降塔板上方的进料口通过一循环管路连接至所述循环泵。

每条循环管路上自循环泵至进料口依次设有液体流量计和调节阀；相邻调压降塔板之间形成的区域内均设有压力表；所述隔板左侧传质区和隔板右侧传质区的灵敏板位置处均分别设有温度表；上述所有气体流量计、液体流量计、压力表和温度表将信号传输至所述分布式控制系统DCS，所述循环泵和调节阀均由所述分布式控制系统DCS控制。

本发明还提出了一种用于隔板式精馏塔气体分配的调压降塔板组件，该调压降塔板组件包括调压降塔板，所述调压降塔板上贯穿有若干个降液管和若干个升气管，并按照所述降液管顶部高于升气管顶部来布置；降液管的管壁上设有多排降液孔，每个升气管上设有带筛孔的帽罩。

本发明同时提出了采用上述气体分配结构实现隔板式精馏塔的气体分配和控制的方法，本发明气体分配结构中的所述循环泵、调节阀、流量计、压力表、温度表和分布式控制系统DCS的共同协调作用实现了隔板式精馏塔的气体分配和控制，所述分布式控制系统DCS控制循环泵和调节阀，所述液体流量计、气体流量计、压力表和温度表将当前的工艺参数反馈给分布式控制系统DCS，所述分布式控制系统DCS根据设定的工艺控制目标再次发出控制循环泵和调节阀的指令，直至反馈的工艺参数满足工艺控制目标为止。整个控制过程中，每层调压降塔板的液体流量变化会控制气相流通面积和气液接触形态，进而转换成气相流动阻力降，从而实现隔板两侧区域气体分配比例的有效调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中的隔板式精馏塔的气体分配结构，采用常规的流体输送和控制的设备组合，技术成熟、易于实现；并可以实时地采集压力、流量和温度等多种信号，便于全塔控制方案和策略的实现。

(2)本发明控制方法中是通过微调隔板左右两侧区域的压力降差值，小幅度改变气流流量，也可以大幅度调整两侧的阻力降差值，进而大幅度调整隔板两侧的流量，因而该方法的操作弹性很大；

(3)具有本发明气体分配结构的精馏塔，工作过程中气液流动均匀，可以起到气液分布器的作用，从而节省塔内空间；

(5)使用本发明气体分配结构，塔体内无动设备，不容易磨损和破坏，可以长周期运转，便于维护、拆装和检修清理。

综上，本发明是针对系统能耗指标、原料组成、进料状态、产品质量等参数的变化设计的一种全新的内件结构和外部控制工艺，降低了隔板式精馏塔的总体控制难度，增强了隔板式精馏塔及其控制系统的适应能力和可操控性能。

附图说明

图1是现有技术中一种隔板分馏塔的结构示意简图；

图2是现有技术中一种用于隔板塔中的气体调配装置的结构示意图；

图3-1是本发明隔板精馏塔的气体分配结构实施方案1示意图；

图3-2是本发明隔板精馏塔的气体分配结构实施方案2示意图；

图3-3是本发明隔板精馏塔的气体分配结构实施方案3示意图；

图4是本发明隔板精馏塔中经过调压降塔板的升气气流流动轨迹示意图；

图5-1是本发明中调压降塔板的升气管和帽罩组合结构外观示意图；

图5-2是图5-1所示调压降塔板的升气管和帽罩组合结构剖视图；

图6是本发明隔板式精馏塔的气流控制示意图；

1-塔壁 2-烟囱式塔板 3-气体流量计

4-调压降塔板 5-升气管 6-帽罩

7-降液管 8-隔板 9-隔板左侧传质区

10-隔板右侧传质区 11-压力表 12-液体流量计

13-调节阀 14-循环泵 15-提馏段公用传质区

16-降液孔 17-筛孔 18-支撑筋板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图3-1、图3-2和图3-2所示，本发明一种隔板式精馏塔的气体分配结构，该隔板式精馏塔包括塔壁1、隔板8、多段传质区、分布式控制系统DCS和至少一个采液区，所述多段传质区包括设置在所述隔板8上方的精馏段公用传质区、隔板左侧传质区9、隔板右侧传质区10及设置在隔板8下方的提馏段公用传质区15；所述隔板8两侧的区域内、位于相邻两段传质区之间沿塔高方向设有若干层调压降塔板组件。

所述调压降塔板组件包括调压降塔板4，所述调压降塔板4上贯穿地固定有若干个降液管7和若干个升气管5，根据塔径的大小及其气量的大小，所述升气管5的内径为30mm-300mm，根据液量的大小所述升气管5的顶部至调压降塔板4上平面的高度为50mm-250mm。降液管7和升气管5按照所述降液管7顶部高于升气管5顶部来布置；降液管7的管壁上设有多排降液孔16，所述降液管7嵌装在调压降塔板4上，所述降液孔16的直径为0.5-10mm，每排降液孔16的个数为1-5个，所述降液管7的形状为方管，圆管和椭圆管中的一种。每个升气管5上设有带筛孔17的帽罩6，该帽罩6的底部设有多个支撑筋板18，如图5-1和图5-2所示，所述帽罩6与所在的升气管5为同轴设置，所述帽罩6与所述调压降塔板4通过支撑筋板18焊接固定，焊接时，最好在所述帽罩6的底部与调压降塔板4之间留有缝隙，该间隙为5-30mm；所述帽罩6的顶部与所述升气管5的顶部之间具有10-50mm的间隙，所述筛孔17的形状为圆形、方形、菱形和椭圆形中的一种。所述隔板的两侧区域内各设有一个气体流量计3，所述气体流量计3位于一升气管5的管内，该气体流量计根据温度和压力补偿，即时传输气体流量信号给分布式控制系统DCS，如图4所示。

塔壁1上、且位于每层调压降塔板组件的调压降塔板4的上方处均分别设有一进料口，所述采液区内设有烟囱式升气帽塔板2，所述烟囱式升气帽塔板2的侧面与所述塔壁1之间设有积液式降液槽，塔壁1上、且位于所述积液式降液槽的上方处设有一采液口，所述积液式降液槽的槽板高度为300-800mm。

所述采液区的位置包括以下情形中的一种或多种：

1)采液区位于所述提馏段公用传质区与最下层的调压降塔板组件之间，此时，所述采液口外接有一台循环泵14，所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵14；如图3-1所示。

2)采液区位于相邻传质区间的最下层调压降塔板组件的下方，此时，所述采液口外接有一台循环泵14，该相邻传质区间内的所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵14；如图3-2所示。

3)采液区位于调压降塔板组件的调压降塔板4的下方，此时，所述调压降塔板4下方的采液口外接有一台循环泵14，位于该调压降塔板4上方的进料口通过一循环管路连接至所述循环泵14；如图3-3所示。

每条循环管路上自循环泵14至进料口依次设有液体流量计12和调节阀13；相邻调压降塔板4之间形成的区域内均设有压力表11；所述隔板左侧传质区9和隔板右侧传质区10的灵敏板位置处均分别设有温度表；上述所有气体流量计3、液体流量计12、压力表11和温度表将信号传输至所述分布式控制系统DCS，所述循环泵14和调节阀13均由所述分布式控制系统DCS控制。

本发明中提出了采用上述气体分配结构实现隔板式精馏塔的气体分配和控制的方法，如图6所示，本发明气体分配结构中的所述循环泵14、调节阀13、流量计、压力表11、温度表和分布式控制系统DCS的共同协调作用实现了隔板式精馏塔的气体分配和控制，所述分布式控制系统DCS控制循环泵14和调节阀13，所述液体流量计12、气体流量计3、压力表11和温度表将当前的工艺参数反馈给分布式控制系统DCS，所述分布式控制系统DCS根据设定的工艺控制目标再次发出控制循环泵14和调节阀13的指令，直至反馈的工艺参数满足工艺控制目标为止。整个控制过程中，每层调压降塔板4的液体流量变化会控制气相流通面积和气液接触形态，进而转换成气相流动阻力降，从而实现隔板8两侧区域气体分配比例的有效调控。

本发明气体分配结构的压降调节控制的工作过程，如图4所示，降液管7的降液能力取决于设置在降液管7上的降液孔16的大小、个数、位置以及液层高度，因此，在降液管7的尺寸和结构确定的情况下，主要是依靠液层高度影响降液管7的降液能力。由气体流量计3实时地将气体流量信号传输给分布式控制系统DCS，分布式控制系统DCS控制调节阀13和循环泵14。当调节阀13控制的液体流量变大，从进料口流到调压降塔板4上的液体流量就会增加，调压降塔板4上的液层高度H就会增加。液层高度增加后，帽罩6侧壁上的一部分筛孔17就被液体淹没，从而，可供气体流通的筛孔的个数减少，也就意味着气体流通面积就会相应的减少，气体流动阻力相应增加，即调压降塔板4压降增加。当液层升高，液面淹没所有筛孔17时，气体只能穿过液层及穿过液面下的一部分筛孔17，气体的流动阻力系数随着液层厚度快速增长，该层调压降塔板4的压降随之快速上升。本发明中升气管5、帽罩6与降液管7的协同作用，其功能主要是通过液位高低变化控制调压降塔板压降。同时，调压降塔板组件上方的液体是通过循环组件(包括循环管路和循环泵及设置在循环管路上的阀门等)循环流动的，尽管气液两相会存在相互接触的状态，但不用于传热传质。而传统的气液传质塔板则是气体必需穿过液层，气液充分接触后发生传热传质。由此可得，本发明中的调压降塔板组件与传统的气液传质塔板无论是在结构上还是所能实现的功能上均有着本质的区别。

具有本发明气体分配结构的隔板式精馏塔的隔板两侧气体调控过程如下：

如图6所示，本发明气体分配结构中的所述循环泵14、调节阀13、流量计、压力表11、温度表和分布式控制系统DCS的共同协调作用实现了隔板式精馏塔的气体分配和控制，所述分布式控制系统DCS控制循环泵14和调节阀13，所述液体流量计12、气体流量计3、压力表11和温度表将当前的工艺参数反馈给分布式控制系统DCS，所述分布式控制系统DCS根据设定的工艺控制目标再次发出控制循环泵14和调节阀13的指令，直至反馈的工艺参数满足工艺控制目标为止。整个控制过程中，每层调压降塔板4的液体流量变化会控制气相流通面积和气液接触形态，进而转换成气相流动阻力降，从而实现隔板8两侧区域气体分配比例的有效调控。

进一步讲，正常运行时，隔板式精馏塔隔板8左右两侧的液体分配和气体分配均有一个最佳值区间，根据物料性质和分离要求不同，隔板8左右两侧区间的范围宽窄不同。像普通精馏塔一样，隔板式精馏塔不能长期保持稳态操作，而是要根据各种外部工艺参数变量的变化，进行调解和控制，比如，进料组成发生变化后，如图3-1和图6所示，需要调节隔板左右两侧液体L1、L2分配比例，液体分配比调整必然会影响左右两侧的气体流动阻力，进而影响隔板两侧气流流量V1、V2，因而，需要利用调压降装置调整隔板两侧气体的分配比。结合隔板8两侧灵敏板位置温度(可以由温度计TIC01和TIC02获得)及全塔的工艺参数(可以由液体流量计12、压力表11及气体流量计3获得)情况，选择该隔板式精馏塔的控制策略，根据实时数据参数分布式控制系统DCS调节隔板8两侧的调压降塔板区域的液体循环量，从而控制调压降塔板上液层厚度，与升气管3和帽罩6组合起来的结构相配合，进而实现调控气体流动阻力和改变气流分配比例的目标。

下面以图3-1所示实施方案的结构为例，并根据调控目标不同，详细描述如下：

实施例1、隔板左侧传质区的(气体流量计FIC02)气体流量需要降低30％。

首先，启动左侧循环泵P01，通过分布式控制系统(DCS)开启左侧的调节阀V10，阀门开度调整到50％，在左侧的三层塔板压降调节塔板液位H，塔板液位从50mm的正常值逐渐上涨至100mm，帽罩6的筛孔17被液体淹没50％，通过DCS系统PIC01、PIC02、PIC03、PIC09监测三层塔板的压降，每层压降逐渐增加120Pa，调节阀开度与气相流量关联调节，左侧气体流量V1快速下降，监控TIC01、TIC02的读数，当FIC02显示流量下降值接近20％以后，继续小幅度调控V10直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控V10；

然后，通过DCS启动调节阀V08，DCS系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到25％，第二层和第三层塔板的液位H从100mm增加到125mm，帽罩6的筛孔17被液体淹没75％，第二、三层塔板的压降逐渐增加到150Pa；当流量V1逐渐下降到28％以后，监控TIC01、TIC02的读数，继续小幅度调控V10直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控FICV10；

最后，通过DCS启动调节阀V06，系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到5％，第三层塔板的液位H从125mm增加到130mm，第三层调压降塔板上帽罩6的筛孔17被液体淹没80％，第三层塔板的压降逐渐增加到170Pa；当流量逐渐下降到30％以后，系统继续小幅度调控V06直至系统稳定，监控TIC01、TIC02的读数，稳定状态维持10分钟后，停止调控V06。

实施例2、隔板左侧传质区的(气体流量计FIC02)气体流量V1需要降低20％，隔板右侧的气体流量(气体流量计FIC01)V2增加20％。

首先，通过DCS启动左侧循环泵P01，开启左侧的调节阀V10，阀门开度调整到35％，在左侧的三层塔板压降调节塔板液位H，塔板液位H从50mm的正常值上涨至85mm，帽罩6的筛孔17逐渐被液体淹没35％，通过PIC01、PIC02、PIC03、PIC09检测三层塔板的压降，三层塔板每层压降逐渐增加80Pa，调节阀开度与气相流量关联调节，左侧气体流量V1快速下降，同时监控TIC01、TIC02的读数，当FIC02显示流量下降值接近12％以后，继续小幅度调控V10直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控V10；

然后，通过DCS启动调节阀V08，DCS系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到15％，第二层和第三层塔板的液位H从85mm增加到110mm，帽罩6的筛孔17被液体淹没60％，第二、三层塔板的压降逐渐增加到120Pa；当流量逐渐下降到18％以后，监控TIC01、TIC02的读数，继续小幅度调控V10直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控FICV10；

最后，启动调节阀V06，DCS系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到5％，第三层塔板的液位H从110mm增加到120mm，第三层调压降塔板上帽罩6的筛孔17被液体淹没70％，第三层塔板的压降逐渐增加到140Pa；当流量V1逐渐下降到30％以后，系统继续小幅度调控V06直至系统稳定，监控TIC01、TIC02的读数，稳定状态维持10分钟后，停止调控V06；

实施例3、调控目标：隔板左侧传质区的(气体流量计FIC02)气体流量V1需要降低5％。

首先，通过DCS启动左侧循环泵P01，开启左侧的调节阀V10，阀门开度调整到15％，在左侧的三层塔板压降调节塔板液位H，塔板液位H从50mm的正常值上涨至65mm，帽罩6的筛孔17被液体淹没15％，通过PIC01、PIC02、PIC03、PIC09监测三层塔板的压降，三层塔板每层压降增加50Pa，调节阀开度与气相流量关联调节，左侧气体流量V1快速下降，同时监控TIC01、TIC02的读数，当FIC02显示流量下降值接近4％以后，继续小幅度调控V10直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控V10；

然后，通过DCS启动调节阀V06，DCS系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到5％，第三层塔板的液位H从65mm增加到85mm，帽罩6的筛孔17被液体淹没25％，第三层塔板的压降逐渐增加到100Pa；当流量逐渐下降到5％以后，监控TIC01、TIC02的读数，继续小幅度调控V06直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控V06；

实施例4、调控目标：隔板左侧传质区(本实施例传质区的内件为填料)回流量L1增加一倍，隔板左侧气体阻力增加，流量开始下降，根据工艺控制参数，隔板左侧的(气体流量计FIC02)气体流量需要提高20％。

首先，通过DCS启动右侧循环泵P02，开启右侧的调节阀V09，阀门开度调整到35％，在右侧的三层塔板压降调节塔板液位，塔板液位H从50mm的正常值上涨至85mm，帽罩6的筛孔17逐渐被液体淹没35％，通过PIC04、PIC05、PIC06、PIC10监测隔板右侧三层塔板的压降，三层塔板每层压降逐渐增加80Pa，调节阀开度与气相流量关联调节，右侧气体流量V2快速下降，同时监控TIC01、TIC02的读数，当FIC02显示流量上升值接近12％以后，继续小幅度调控V09直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控V09；

然后，通过DCS启动调节阀V07，DCS系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到15％，第二层和第三层塔板的液位H从85mm增加到110mm，帽罩6的筛孔17被液体淹没60％，第二、三层塔板的压降逐渐增加到120Pa；当流量逐渐上升到18％以后，监控TIC01、TIC02的读数，继续小幅度调控V07直至系统稳定，稳定状态维持10分钟后，停止调控V07；

最后，通过DCS启动调节阀V05，DCS系统自动监控流量FIC02的变化情况，阀门开度调整到5％，隔板右侧第三层塔板的液位H从110mm增加到120mm，第三层调压降塔板上帽罩6的筛孔17被液体淹没70％，第三层塔板的压降逐渐增加到140Pa；当流量逐渐下降到30％以后，系统继续小幅度调控V05直至系统稳定，监控TIC01、TIC02的读数，稳定状态维持10分钟后，停止调控V05。

虽然上述实施例均以图3-1和图6所示实施方案1的结构为例，但对图3-2和图3-3所示的实施方案的结构进行气体分配及控制其原理是相同的，本技术领域的技术人员是能够实现的，在此不再赘述。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种隔板式精馏塔的气体分配结构，该隔板式精馏塔包括塔壁(1)、隔板(8)、多段传质区、分布式控制系统DCS和至少一个采液区，所述多段传质区包括设置在所述隔板上方的精馏段公用传质区、隔板左侧传质区(9)、隔板右侧传质区(10)及设置在隔板下方的提馏段公用传质区(16)；其特征在于：

所述隔板的两侧区域内、位于相邻两段传质区之间沿塔高方向设有若干层调压降塔板组件，所述调压降塔板组件包括调压降塔板(4)，所述调压降塔板(4)上贯穿地固定有若干个降液管(7)和若干个升气管(5)，并按照所述降液管顶部高于升气管顶部来布置；降液管(7)的管壁上设有多排降液孔(16)，每个升气管(5)上设有带筛孔(17)的帽罩(6)；所述隔板的两侧区域内各设有一个气体流量计(3)，所述气体流量计(3)位于一升气管(5)的管内；

塔壁上、且位于每层调压降塔板组件的调压降塔板(4)的上方处均分别设有一进料口；

所述采液区内设有烟囱式升气帽塔板(2)，所述烟囱式升气帽塔板(2)的侧面与所述塔壁之间设有积液式降液槽，塔壁上、且位于所述积液式降液槽的上方处设有一采液口；

所述采液区的位置包括以下情形中的一种或多种：

1)位于所述提馏段公用传质区(15)与最下层的调压降塔板组件之间；

2)位于相邻传质区间的最下层调压降塔板组件的下方；

3)位于调压降塔板组件的调压降塔板(4)的下方；

当采液区的位置为上述情形1)时，所述采液口外接有一台循环泵(14)，所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵(14)；

当采液区的位置为上述情形2)时，所述采液口外接有一台循环泵(14)，该相邻传质区间内的所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵(14)；

当采液区的位置为上述情形3)时，所述调压降塔板(4)下方的采液口外接有一台循环泵(14)，位于该调压降塔板(4)上方的进料口通过一循环管路连接至所述循环泵(14)；

每条循环管路上自循环泵至进料口依次设有液体流量计(12)和调节阀(13)；相邻调压降塔板(4)之间形成的区域内均设有压力表(11)；

所述隔板左侧传质区(9)和隔板右侧传质区(10)的灵敏板位置处均分别设有温度表；

上述所有气体流量计(3)、液体流量计(12)、压力表(11)和温度表将信号传输至所述分布式控制系统DCS，所述循环泵和调节阀均由所述分布式控制系统DCS控制。

2.根据权利要求1所述隔板式精馏塔的气体分配结构，其特征在于，所述升气管(5)的内径为30mm-300mm，所述升气管(5)的顶部至调压降塔板(4)上平面的高度为50mm-250mm。

3.根据权利要求1所述隔板式精馏塔的气体分配结构，其特征在于，所述帽罩(6)与所在的升气管(5)为同轴设置，所述帽罩(6)与所述调压降塔板(4)固定，所述帽罩(6)的底部与所述调压降塔板(4)之间留有缝隙，该间隙为5-30mm；所述帽罩(6)的顶部与所述升气管(5)的顶部之间具有10-50mm的间隙，所述筛孔(17)的形状为圆形、方形、菱形和椭圆形中的一种。

4.根据权利要求1所述隔板式精馏塔的气体分配结构，其特征在于，所述降液管(7)嵌装在调压降塔板(4)上，所述降液孔(16)的直径为0.5-10mm，每排降液孔(16)的个数为1-5个，所述降液管(7)的形状为方管，圆管和椭圆管中的一种。

5.根据权利要求1所述隔板式精馏塔的气体分配结构，其特征在于，所述积液式降液槽的槽板高度为300-800mm。

6.一种用于隔板式精馏塔的气体分配和控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至5中任一所述隔板式精馏塔的气体分配结构，所述分布式控制系统DCS控制循环泵(14)和调节阀(13)，所述液体流量计(12)、气体流量计(3)、压力表(11)和温度表将当前的工艺参数反馈给分布式控制系统DCS，所述分布式控制系统DCS根据设定的工艺控制目标再次发出控制循环泵(14)和调节阀(13)的指令，直至反馈的工艺参数满足工艺控制目标为止。