CN108144320A - 特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，属于化工工艺分相技术领域。本发明适用于共沸精馏、萃取精馏、反应精馏及其他可分相液体混合物，精馏塔(1)塔顶出来的轻重两相组份通过管线进入到自平衡分相回流器(8)中，轻相和重相根据各自密度的不同在自平衡分相回流器(8)中自动分成轻相和重相并形成稳定的相界面，其中一相回流到精馏塔(1)中，另一相正常采出，分离过程不需要引入第三组份，无后续分离问题。该方法具有流程简单、操作弹性大、两种液体相界面控制稳定、自动化程度高等优点。

Description

特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法
技术领域：
本发明为特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，属于化工工艺分相技术领域。
背景技术：
精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。根据精馏原理可知，要完成精馏操作过程，必须同时有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还需要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流，因而使精馏能连续稳定的进行。
如前所述，一般精馏操作是以液体混合物中各组份的挥发度不同为依据，组份间挥发度差别越大，分离越容易。但如果两溶液的挥发度很接近，从经济或者操作的角度用一般精馏方法很难实现二者分离，这就出现了一些特殊精馏方法，如：共沸精馏、萃取精馏、反应精馏等。
共沸精馏是利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传热与传质来达到分离的目的，在两组份恒沸液中加入第三组份(一般称为夹带剂)，该组份与原料液中的一个或两个组份形成新的恒沸液，从而在塔釜得到较纯的一种组份，在塔顶得到另一组份和夹带剂的混合物。共沸精馏可以分离具有最低恒沸点的溶液、具有最高恒沸点的溶液以及挥发度相近的物系，该过程取决于夹带剂与原有组份所形成的共沸液的性质。
萃取精馏是向原料液中加入第三部分(称为萃取剂或溶剂)，以改变原有组份间的相对挥发度而得到分离，萃取剂的沸点一般较原料液中的各组份的沸点高很多，且不与组份形成恒沸液。该方法常用于分离各组份沸点(挥发度)差别很小的溶液。
反应精馏是将反应和精馏在同一个设备中同时进行，将反应生成的产物或者中间产物及时分离，可以提高产品的收率，同时又可以利用反应热将产品分离，达到节能的目的。换句话说，该方法就是在混合物中加入一种能与被分离组份发生可逆化学反应的第三组份，以提高其相对挥发度，使精馏容易进行。
在特殊精馏方法中，如果能不加入第三组份，只通过控制工艺条件和采用特殊结构的分离装置就能够将具有恒沸点的两种物质分离，同时，塔顶混合物分离回流过程稳定，这对生产成本的控制、分离工艺的改进具有指导意义。
一般精馏回流系统中通过液位计和调节阀的联动来保持两相界面的稳定，按照图1设计，精馏塔(1)塔顶出来的轻重两相组份经过管线进入采出罐(7)中，根据密度不同分成轻相和重相，采出罐(7)底部通过管线依次与调节阀B(3)、收集罐(4)相连，采出罐(7)上部通过管线依次与调节阀A(2)、精馏塔(1)相连，采出罐(7)上连接有液位计A(6)和液位计B(5)，液位计A(6)实际测得的数值信号转化成电信号并控制调节阀A(2)的开度，液位计B(5)实际测得的数值信号转化成电信号并控制调节阀B(3)的开度。这样的设计，虽然能实现轻相和重相连续出料，但是增加了两个液位计和两个调节阀，第一增加了成本，第二使得装置流程复杂化，第三因为调节阀的选择和物系有关，当变换物系时，调节阀控制可能不太好，装置的操作弹性小。
发明内容：
本发明的目的在于提供了一种简单、操作弹性大、两种液体相界面控制稳定、自动化程度高的特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法。
特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，其特征在于：精馏塔(1)塔顶出来的轻重两相组份通过管线进入到自平衡分相回流器(8)中，轻相和重相根据各自密度的不同在自平衡分相回流器(8)中自动分成轻相和重相并形成稳定的相界面，其中一相回流到精馏塔(1)中，另一相正常采出。
特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法适用于共沸精馏、萃取精馏、反应精馏及其他可分相液体混合物。
分离轻相和重相时不需要引入第三组份，不涉及后续分离的问题，仅通过控制工艺条件和利用自平衡分相回流器(8)就能将轻相和重相分开。
当轻相和重相中任意一相的流量发生了变化，依靠自平衡分相回流器(8)内部构件，另一相的流量也会自平衡发生改变，不需要阀门或液位调节控制，保证了轻相和重相之间相界面的稳定。
自平衡分相回流器(8)内部构件的设计依据是轻相和重相的流量、密度和两相界面的高度，从而保证一相变化时另一相也能随之自动稳定的回流或采出。
本发明提供的特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法具有如下优点：设计合理，简单，安装使用方便，适用性广，轻相和重相能在自平衡分相回流器(8)中自动分层并形成稳定的相界面，当其中某一相流量变化时另一相的流量能随之改变，从而保证两相界面高度的稳定性，自动化程度高，同时不需要引入第三组份，无后续分离问题。
本发明的具体实施方式由具体实施例及附图详细给出。
附图说明：
图1为一般精馏回流系统的结构示意图。
图2为轻相回流重相采出的特殊精馏自平衡分相无泵回流系统结构示意图。
图3为重相回流轻相采出的特殊精馏自平衡分相无泵回流系统结构示意图。
具体实施方式：
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下，但本发明并不限于此。
实施例1：
轻相回流重相采出的特殊精馏自平衡分相无泵回流系统，其结构如图2所示，由精馏塔(1)、自平衡分相回流器(8)及收集罐(4)组成，精馏塔(1)塔顶出来的轻重两相组份通过管线进入到自平衡分相回流器(8)中，轻相和重相根据各自密度的不同在自平衡分相回流器(8)中自动分成轻相和重相并形成稳定的相界面，其中轻相通过管线回流到精馏塔(1)中，重相通过管线与收集罐(4)相连，正常采出。
在轻相和重相分离的过程中，不需要引入第三组份，通过控制各加热温度和利用自平衡分相回流器(8)就可以实现轻相和重相的分离，轻相回流到精馏塔(1)中，重相正常采出。
实施例2：
重相回流轻相采出的特殊精馏自平衡分相无泵回流系统，其结构如图3所示，由精馏塔(1)、自平衡分相回流器(8)及收集罐(4)组成，精馏塔(1)塔顶出来的轻重两相组份通过管线进入到自平衡分相回流器(8)中，轻相和重相根据各自密度的不同在自平衡分相回流器(8)中自动分成轻相和重相并形成稳定的相界面，其中重相通过管线回流到精馏塔(1)中，轻相通过管线与收集罐(4)相连，正常采出。
在轻相和重相分离的过程中，不需要引入第三组份，通过控制各加热温度和利用自平衡分相回流器(8)就可以实现轻相和重相的分离，重相回流到精馏塔(1)中，轻相正常采出。

Claims (5)

1.特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，其特征在于：精馏塔(1)塔顶出来的轻重两相组份通过管线进入到自平衡分相回流器(8)中，轻相和重相根据各自密度的不同在自平衡分相回流器(8)中自动分成轻相和重相并形成稳定的相界面，其中一相回流到精馏塔(1)中，另一相正常采出。
2.根据权利要求1所述的特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，其特征在于：该方法适用于共沸精馏、萃取精馏、反应精馏及其他可分相液体混合物。
3.根据权利要求1所述的特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，其特征在于：分离轻相和重相时不需要引入第三组份，不涉及后续分离的问题，仅通过控制工艺条件和利用自平衡分相回流器(8)就能将轻相和重相分开。
4.根据权利要求1所述的特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，其特征在于：当轻相和重相中任意一相的流量发生了变化，依靠自平衡分相回流器(8)内部构件，另一相的流量也会自平衡发生改变，不需要阀门或液位调节控制，保证了轻相和重相之间相界面的稳定。
5.根据权利要求1所述的特殊精馏自平衡分相无泵回流控制方法，其特征在于：自平衡分相回流器(8)内部构件的设计依据是轻相和重相的流量、密度和两相界面的高度，从而保证一相变化时另一相也能随之自动稳定的回流或采出。
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