CN105498268A - 一种隔板塔气相流量控制方案 - Google Patents

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崔承天
郭长宁
杨洁
魏冬梅
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Abstract

本发明涉及一种隔板塔气相流量控制方案，隔板塔通过在精馏塔内设置一隔板，将整个塔分成多个部分，即：隔板上方公共精馏段，隔板下方公共提馏段，以及由隔板隔开的精馏进料段和中间侧线采出段，其特征在于，在中间侧线采出段下方的塔板(4)处固定安装自循环泵系统，通过泵(1)对液相流体流量控制，以实现对塔板(4)上液位高度的控制；塔板(4)采用筛板或浮阀，泵(1)的出口端分成两股物流，一股物流回到隔板塔内，用作气相流量控制，另一股物流进缓冲罐(2)，作为待补充流体。本发明可以实现隔板塔隔板两侧气相流量分布的控制。

Description

一种隔板塔气相流量控制方案
技术领域
本发明属于化学工程领域，涉及隔板塔的一种控制方案。
背景技术
精馏是化工上分离液液均相混合物的一种重要单元操作，它是现代化工工业中最为成熟并且应用最为广泛的分离技术。但是，精馏过程能耗巨大，在工业中，精馏耗能大约占总能耗的40％。精馏能耗巨大的重要原因是精馏过程的热效率非常低。常规精馏一般采用高品位蒸汽加热再沸器(热阱)，将低品位热量释放至冷凝器(热源)。
精馏过程耗能巨大，提高精馏过程的节能对整个化工工业节能具有重要意义。目前，精馏过程节能技术的研究主要分为两类：第一类是将精馏与其他化工过程进行耦合，比如反应与精馏耦合成为反应精馏。除此以外，还有萃取精馏、精馏-膜分离耦合等等。第二类是对精馏过程自身的改进，比如采用热耦合精馏或隔板塔。
隔板塔(DividingWallColumn,DWC)设计是一种重要的精馏热耦合方案，早在上世纪六十年代就已经提出。虽然从提出隔板塔概念至今已有半个多世纪，但目前真正成熟应用到工业实际中的隔板塔案例依然很少。隔板塔的主要特点是：通过在精馏塔内设置一隔板，将整个塔分成多个部分，即：隔板上方公共精馏段，隔板下方公共提馏段，以及由隔板隔开的精馏进料段和中间侧线采出段。研究发现当利用隔板塔分离三组分混合物时，由于各组分分离过程中无返混现象发生，因此分离效率提高，热力学效率也大幅提高。所以与常规精馏过程相比，节能可以达到30％以上。除此之外，在制造成本上，隔板塔比常规精馏塔低。
虽然隔板塔具有热力学效率高，能耗低，设备投资少等优点。但隔板塔并未在工业界得到广泛的应用。其中一个重要的原因是隔板两侧气相流量控制困难。
发明内容
本发明针对目前工业生产中隔板塔控制方案的中的不足之处，设计一种结构紧凑，投资量较少，便于工厂安装改造的隔板塔气相流量控制方案，通过采用该控制方案，实现隔板塔隔板两侧气相流量分布的控制问题。本发明的技术方案如下：
一种隔板塔气相流量控制方案，所述的隔板塔通过在精馏塔内设置一隔板，将整个塔分成多个部分，即：隔板上方公共精馏段，隔板下方公共提馏段，以及由隔板隔开的精馏进料段和中间侧线采出段，其特征在于，在中间侧线采出段下方的塔板(4)处固定安装自循环泵系统，通过泵(1)对液相流体流量控制，以实现对塔板(4)上方液位高度的控制。塔板(4)采用筛板或浮阀，泵(1)的出口端分成两股物流，一股物流回到隔板塔内，用作气相流量控制，另一股物流进缓冲罐(2)，作为待补充流体，因塔板(4)上液位高度的改变，气相流经过塔板(4)时压降会相应改变，从而导致相应气相流量的变化。
所述的塔板(4)为浮阀时，其出口堰为矩形缺口堰。
本发明利用一台自循环泵控制隔板塔一侧塔板上的液位，制造隔板两侧不同的压力降，以实现隔板两侧塔盘上压力的不同。因气相流体经过塔板时会产生相应的压降，而此压降随塔板液位高度的增加而变大。控制隔板塔两侧压降的不同，可以对隔板两侧气相流量进行相应的控制。另外，在新工厂设计和旧工厂改造时，塔板应采用筛板或浮阀，并且出口堰设计成矩形缺口堰，这样有利于提高塔板上液层高度对液体流量的敏感性。从而有利于气相流量的控制。该控制方案具有投资量较小，操作简便，并且有助于隔板塔实现气相流量控制等优点。
附图说明：
图1：本发明的隔板塔气相控制方案简图(1—自循环泵；2—缓冲罐；3—隔板；4—塔板)
图2：一种典型筛板
图3：一种典型浮阀塔板(5—浮阀安装位置；6—出口堰安装位置)
图4：矩形缺口堰
具体实施方式：
该新型隔板塔气相流量控制方案的简图如图1所示。在隔板塔隔板3一侧塔板4上安装自循环泵系统，通过泵1对液相流体流量控制，实现对塔板4上液位高度的控制。因塔板4上液位高度的改变，气相流经过塔板4时压降会相应改变。从而导致相应气相流量的变化。
塔板4采用筛板图2或浮阀图3。以浮阀式塔板为例，如图3所示，图3中标示5处为浮阀安装位置，标示6处为出口堰安装位置，在应用本发明描述的控制方案中，出口堰6应设计成矩形缺口堰图4用于提高塔板4上液层高度对于液体流量的敏感性。
泵1的出口端分成两股物流，一股物流由隔板塔内气相流量控制，另一股物流进缓冲罐2，作为待补充流体。此设计对隔板塔开停车过程尤为重要。从系统工程的角度来看，隔板塔抽出物流可以加入到整个过程系统中做进一步能量集成，这样可以提高隔板塔的热效率。开车过程结束后的稳态操作过程中，应着力把握好隔板塔内气相流量分配与抽出液体流量之间的关系。具体气相流量分配系数应视实际生产过程中产品分离要求而定。
具体实施方式针对不同工厂的实际要求所定。若涉及新工厂设计问题，则可在初步设计中考虑使用隔板塔，以提高热效率。其中隔板塔控制问题可以应用本发明提出的新型隔板塔气相流量控制方法。若涉及旧工厂改造，则应仔细考察隔板塔的可行性。如果证明改造成为隔板塔可行，则应按照技术方案中提及的塔内件及设备进行改造。若果改造前的塔板或者填料与上述描述不符合，则应替换相应的塔内件。然后，通过计算选择出自循环泵系统的设计位置以及抽出物流流量，该位置应视塔内流体流动形式而定。
通过自循环泵1的流量控制气体流量控制塔板4上液位高度。抽取的物料被临时存储在缓冲罐2或者被用于中间换热器的集成。塔板4上因液位高度的改变，导致相应塔板4上压降也会随之改变。从而可通过此方法控制相应的气相流量变化。例：如需增大隔板塔隔板3一侧气相流量，只需保证较低的塔板4液面高度，从而降低了该侧塔板4的压降，气相流量会随之增加。

Claims (2)

1.一种隔板塔气相流量控制方案，所述的隔板塔通过在精馏塔内设置一隔板，将整个塔分成多个部分，即：隔板上方公共精馏段，隔板下方公共提馏段，以及由隔板隔开的精馏进料段和中间侧线采出段，其特征在于，在中间侧线采出段下方的塔板(4)处固定安装自循环泵系统，通过泵(1)对液相流体流量控制，以实现对塔板(4)上方液位高度的控制。塔板(4)采用筛板或浮阀，泵(1)的出口端分成两股物流，一股物流回到隔板塔内，用作气相流量控制，另一股物流进缓冲罐(2)，作为待补充流体，因塔板(4)上液位高度的改变，气相流经过塔板(4)时压降会相应改变，从而导致相应气相流量的变化。
2.根据权利要求1所述的控制方案，其特征在于，所述的塔板(4)为浮阀，其出口堰为矩形缺口堰。
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