CN110743186B - 一种隔壁塔分离装置及其调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工分离工艺及装备技术领域,公开了一种隔壁塔分离装置及调控方法，包括隔壁塔及气体流量放大器，隔壁塔主要包括提馏段、隔板、预塔、侧采段及精馏段；通过气体流量放大器A，利用外加少量的压缩气G1，将隔壁塔隔板下部的部分上升气体直接侧采，送入侧采段下部，调整隔壁塔侧采段上升气体量；另一个方面通过调整侧采段液体再分布器的液体回流量，调控隔壁塔侧采段顶部回流液量。该发明实现了隔壁塔侧采段上升气体及回流液体的流量灵活调配，具有结构简单，阻力降低，易于操控等特点，解决了现有隔壁塔装置隔板两侧分离单元存在的气液两相调控困难等技术难题，并实现了有效控制。

Description

一种隔壁塔分离装置及其调控方法

技术领域

本发明属于化工分离工艺及装备技术领域，具有涉及一种隔壁塔分离装置及其调控方法。

背景技术

精馏技术是当代化工生产中最为成熟、应用最广泛的分离技术之一，其生产过程能耗较高，近年来，隔壁塔等精馏过程节能技术的研发及工业应用越来越受到关注。

对于传统的三组分混合物系分离过程，若采用简单塔分离序列，至少需要2个精馏塔才能使其三组分得到有效分离，如图1所示的隔壁塔SSC可以实现三组分在单一精馏塔中实现有效分离。隔壁塔利用隔板将普通精馏塔从中间分割为2部分，隔板巧妙的使用实现了两塔的功能及三组分混合物的分离。在隔壁塔中，进料侧为预塔，剩余部分为主塔,主塔包括精馏段、侧采段及提馏段。对A、B、C三组分混合物进料F，在预塔中初步分离得到A、B和B、C两组混合物，A、B组分混合物进入主塔上部精馏段，将A、B组分分离，B、C组分混合物进入主塔下部的提馏段，将B、C组分分离。在精馏段塔顶得到含有单一组分A的顶采D产品，含有单一组分B的侧采S产品在侧采段采出，提馏段塔底得到含有单一组分C的釜采W。精馏段回流的液体按一定比例部分回流到预塔顶部，剩余部分回流到主塔的侧采段顶部，为预塔及侧采段提供液相回流，提馏段上升的气体根据等压降原理，按一定比例分别送至预塔底部及侧采段底部，为预塔及侧采段提供初始气相。只需1座隔壁塔就可以得到A、B、C三个纯组分产品，可节省1个蒸馏塔及其附属设备,如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道等，而且占地面积也相应减少，与传统的两简单塔分离序列相比，隔壁塔的能耗及设备投资均可降低30％左右。参见图1-隔壁塔示意图。

在实际工业推广应用过程中，隔壁塔上升气体物料在隔板两侧多采用自由分配的方式，自由分配的比值或多少，按等压降原则分配，隔壁塔隔板两侧分离单元的压降由内部构件初始设计及实际操作条件所决定，气体及液体的分配比将影响分离过程中的目标产品纯度和能耗，合适的气体分配比不仅可以降低隔壁塔的能耗，还可以大幅度地提高精馏效率及产品纯度，而隔壁塔实际操作过程的调节变量与控制变量之间存在着极为复杂的交互作用，其进料的扰动及塔内压力波动等因素所引起的操作过程波动、气液两相分配比控制困难等问题一直困扰着隔壁塔技术的推广。目前实际运行的隔壁塔装置，隔壁塔的顶采D及釜采W指标控制较易，但侧采S产品不稳定，控制困难，其原因：隔板两侧上升气量的调控方法，通常将进入隔板两侧的气体分别引至塔外的旁路管道，通过旁路管道上的阀门进行流量调节，然后使气体再分别返回隔板两侧。该调控方法中旁路管道带有多处弯头以及阀门，气体流动的阻力大，塔板容易形成积液，调节控制困难，不能达到隔壁塔最优操作状况。

本发明提出了一种隔壁塔分离装置及调控方法，采用气体流量放大器等技术手段对侧采段的上升气体及回流液体进行流量控制，实现隔壁塔侧采段上升气体及回流液体的流量灵活调配，具有结构简单，阻力降低，易于操控等特点，解决现有隔壁塔装置隔板两侧分离单元存在的上升气体及回流液体调控困难等工程技术难题，实现隔壁塔内部气相及液相的有效集成控制。

发明内容

本发明针对目前工业生产装置中，隔壁塔隔板两侧气体分配控制困难，自动分配的气体流量比值常常不能达到隔壁塔最优操作状况等问题，提出了采用气体流量放大器及侧采段回流液体调节阀等技术及设备，通过采用引入少量压缩气、优先直接回流精馏段底部部分回流液至侧采段液体再分布器等方法，并以隔壁塔侧采段侧采产品的灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差为操作控变量，通过科恩达效应及文丘里效应等作用，实现隔壁塔侧采段的上升气体及回流液体流量的灵活调配，控制灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差达到设定值，以保证侧采段侧采产品要求。

本发明的第一个技术方案是一种隔壁塔分离装置，包括隔壁塔，还包括气体流量放大器；隔壁塔内部设置的隔板下部的部分上升的气相物料，依次通过提馏段与隔板之间的气体收集器、取气口、经隔壁塔外部的气体流量放大器输送到隔壁塔的进气口，调整壁塔侧采段进气口以上部分的上升气体流量，进气口位于侧采口与侧采段底部之间的分离单元之间的气相分离空间的塔壁上。

本发明中侧采口下部的进气口的位置，优选侧采段底部第一层塔板与侧采段底部第二层塔板之间的气相空间的塔壁上。

本发明中气体流量放大器设置压缩气进口、物料气进口、混合气出口、环形腔、环形窄缝、可调环形槽及固定环；气体流量放大器进料为压缩气和物料气，出料为混合气；压缩气经压缩气进口进入环形腔，高速流出环形窄缝，形成科恩达效应剖面，自物料气进口吸入的物料气与压缩气形成混合气，并从混合气出口送出；通过可调环形槽及固定环调节环形窄缝的大小尺寸，并固定。

本发明中气体流量放大器的压缩气不与物料气发生反应，压缩气包括外加惰性气或不影响隔壁塔顶采、侧采及釜采产品质量的物料气；外加惰性气优选氮气。

本发明中气体流量放大器使用的压缩气绝对压力是送出混合气绝对压力的5_～10倍；环形窄缝高速流出的压缩气，通过文丘里效应将20～40倍压缩气流量的物料气自物料气进口吸入，与压缩气形成混合气；气体调节器送出的混合气，不大于侧采段上升总气相物料质量百分比的15％。

本发明中气体流量放大器设置的环形窄缝宽度为0.03～0.2毫米。

本发明还包括回流液体调节阀，回流液体调节阀设置在隔壁塔外部，回流液体调节阀进口通过管线连接精馏段底部的液体收集器，回流液体调节阀出口通过管线连接侧采段顶部的侧采段液体再分布器；液体收集器中的物料液体可通过回流液体调节阀及进出口管线送至侧采段液体再分布器。

本发明的第二个技术方案是一种隔壁塔分离装置的调控方法，设定控制灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差为隔壁塔分离装置操作的控制变量，通过调节侧采段上升气体量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度，温差通过温差计测量。

本发明通过隔壁塔外部的回流液体调节阀，调控侧采段顶部回流液的液量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度，调控方法如下：

(1)隔壁塔隔板上部的液体收集器收集的全部回流液体，优先将液体收集器中的部分回流液体依次通过取液口、回流液体调节阀、进液口及配套管线直接送至侧采段液体再分布器；

(2)液体收集器中剩余的回流液体分为两部分，一部分依次通过液体收集器底部的预塔液体收集孔、预塔液体收集管、预塔液体再分布器的预塔液体再分布孔送至预塔顶部，另一部分依次通过侧采段液体收集孔、侧采段液体收集管、侧采段液体再分布器的侧采段液体再分布孔送至侧采段顶部；

(3)自液体收集器分别送至预塔顶部及侧采段顶部的两部分回流液的液量，按预塔液体收集孔的开孔面积与侧采段液体收集孔的开孔面积的比例分配回流液的液量。

本发明隔壁塔采用灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差进行调控，调控方法如下：

(1)当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口上部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差值高于或低于设定值，调节压缩气调节阀，增加或减少压缩气的加入量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气的气体量，增加或减少侧采段上升物料气体量，达到温差计的温差设定值，保证侧采段侧采的产品纯度；

(2)当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口上部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差值低于设定值，且压缩气流量计及物料气开关阀已关闭，开启并调节侧采段回流液体调节阀，增加隔壁塔隔板上部的部分回流液体直接经取液口、回流液体调节阀、进液口及配套管线送至侧采段液体再分布器的液体回流量，增加隔壁塔侧采段回流液量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度；

(3)当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口下部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差值低于或高于设定值，调整压缩气调节阀，增加或减少压缩气的加入量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升物料气体直接输送到进气口的气体量，增加或减少侧采段上升气体物料量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度；

(4)当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口下部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差高于设定值，且压缩气流量计及物料气开关阀已关闭，开启并调节侧采段回流液体调节阀，增加隔壁塔隔板上部的部分回流液体直接经取液口、侧采段回流液体调节阀、进液口及配套管线送至侧采段液体再分布器的液体回流量，增加隔壁塔侧采段回流液量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度。

有益效果

本发明公开了一种隔壁塔分离装置及调控方法，实现了三组分混合物在单一精馏塔中的有效分离，塔顶得到主要含组分A的顶采产品，侧采段得到主要含组分B的侧采产品，提馏段塔底主要含组分C的釜采产品。

本发明公开了一种隔壁塔调控方法，主要技术特点：以隔壁塔侧采段的灵敏板温度计与侧采温度计的温差为操作调控变量，通过调节侧采段操作过程中上升气体量或回流液体量，控制灵敏板温度计与侧采温度计的温差，即温差计的温差值达到设定值，解决隔壁塔上升气相物料量及回流液体量在隔板两侧分离单元的的调配问题，确保隔壁塔处于最佳操作区域，发挥最佳节能优势，同时保证顶采、侧采及釜采的产品要求，解决了目前隔壁塔实际操作过程由于调节变量与控制变量之间存在着极为复杂的交互作用，造成隔壁塔进料扰动、操作压力波动等因素所引起的操作状况的波动、气相及液相分配比控制困难等问题，实现了隔壁塔内部提馏段、预塔、侧采段及精馏段的上升物料气量及回流液相量的有效控制。

本发明公开的一种隔壁塔分离装置及调控方法，只需1座隔壁塔就可得到A、B、C三个纯组分产品，节省了1个蒸馏塔及其附属设备，如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道等，而且占地面积也相应减少，与传统的两简单塔分离序列相比，隔壁塔的能耗及设备投资均可降低30％左右。另外，本发明公开的一种隔壁塔调控方法，采用的气体流量放大器A，结构为纯机械，非电气设备，仅靠压缩气驱动，调节过程简单、压降低、使用安全，可于危险物料及环境下使用，内部无任何磨损件，使用寿命长，节能降耗效果显著，应用推广前景广阔。

附图说明

图1是隔壁塔示意图；

图2是一种隔壁塔分离装置及调控方法图；

图3是气体流量放大器结构及原理图。

图1、图2、图3中涉及的标记号及名称如下：

物料流股：进料F、顶采D、侧采S、不凝气VE、釜采W、压缩气G1、物料气G2、混合气G3；

设备及结构：隔壁塔SSC、气体流量放大器A、冷凝器C、再沸器H、提馏段11、气体收集器12、进气孔13、隔板14、预塔15、侧采段17、精馏段18、侧采段底部第一层塔板19、侧采段底部第二层塔板20、液体收集器21、预塔液体收集孔22、预塔液体收集管23、侧采段液体收集孔24、侧采段液体收集管25、预塔液体再分布器26、预塔液体再分布孔27、侧采段液体再分布器28、侧采段液体再分布孔29、进料口N1、侧采口N2、取气口N3、进气口N4、取液口N5、进液口N6、灵敏板温度计口N7、侧采温度计口N8；

气体流量放大器结构：压缩气进口A1、物料气进口A2、混合气出口A3、环形腔A4、科恩达效应剖面A5、环形窄缝A6、可调环形槽A7、固定环A8；

控制仪表：压缩气流量计F1、原料气流量计F2、灵敏板温度计T1、侧采温度计T2、温差计DT3、压缩气调节阀V1、物料气开关阀V2、回流液体调节阀V3。

具体实施方式

以下结合图1、图2、图3及附图中对应的标记号和名称，对本发明的实施及效果做进一步的详细说明：本发明涉及的主要设备包括：隔壁塔SSC、冷凝器C、再沸器H、气体流量放大器A。隔壁塔SSC主要包括提馏段、预塔、侧采段、精馏段、气体收集器及液体收集器。主要物料流股包括：进料F、顶采D、侧采S、不凝气VE、釜采W压缩气G1、物料气G2、混合气G3等。主要控制仪表及参数包括：压缩气流量计F1、原料气流量计F2、灵敏板温度计T1、侧采温度计T2、温差计DT3、压缩气调节阀V1、物料气开关阀V2、侧采段回流液体调节阀V3。具体参见图2-一种隔壁塔分离装置及调控方法图及图3-气体流量放大器结构及原理图。

本发明公开了一种隔壁塔分离装置及调控方法，主要设备：隔壁塔SSC、冷凝器C、再沸器H及气体流量放大器A等，隔壁塔SSC内部构件主要包括：提馏段11、预塔15、侧采段17、精馏段18、气体收集器12及液体收集器21等，主要物料流股：进料F、顶采D、侧采S、不凝气VE、釜采W、压缩气G1、物料气G2及混合气G3等，主要操作控制仪表：压缩气流量计F1、原料气流量计F2、灵敏板温度计T1、侧采温度计T2、温差计DT3、压缩气调节阀V1、物料气开关阀V2及侧采段回流液体调节阀V3等。隔壁塔及调控方法参见图1-隔壁塔示意图、图2-一种隔壁塔分离装置及调控方法图及图3-气体流量放大器结构及原理图。

本发明公开了一种隔壁塔分离装置，通过隔板14将普通精馏塔从中间分割为2部分，得到了包括提馏段11、预塔15、侧采段17、精馏段18的隔壁塔SSC，可以实现三组分混合物在单一精馏塔中的有效分离，而不需要通常的2个精馏塔。

进气口N4位于侧采段17、侧采口N2与侧采段底部之间的分离单元之间的气相分离空间的塔壁上，优选侧采段底部第一层塔板19与侧采段底部第二层塔板20之间的气相分离空间的塔壁上。

隔壁塔侧采段侧采S产品的灵敏板温度计口N7位于侧采温度计口N8上部或下部。

气体流量放大器A主要部件及结构，主要包括：压缩气进口A1、物料气进口A2、混合气出口A3、环形腔A4、环形窄缝A6、可调环形槽A7及固定环A8。进料包括：压缩气G1、物料气G2。出料为混合气G3，环形窄缝A6的宽度为0.03～0.2米，通过可调环形槽A7及固定环A8可以调整环形窄缝A6的宽度。

压缩气G1不与物料气G2发生反应，压缩气G1为外加惰性气或不影响隔壁塔SSC顶采D、侧采S及釜采W产品质量的物料气，外加惰性气优选氮气，气体流量放大器A使用的压缩气G1绝对压力是送出混合气G3绝对压力的5～10倍。

隔壁塔分离装置及调控方法的实施过程叙述如下：

预塔的操作：含有A、B、C三种组分的隔壁塔进料F进入隔壁塔的预塔15的进料口N1，在预塔15中实现A、B和B、C两组混合物分离操作，预塔上部得到的A、B组分混合物气相流股进入隔壁塔精馏段18底部，预塔下部的B、C组分混合物液相流股进入提馏段11顶部。

提馏段的操作：分别来自预塔底部与侧采段底部的脱除了A组分的B、C组分混合物回流液混合后进入提馏段11顶部并均匀分布，提馏段底部回流液为含组分C物料流股流入塔釜，塔釜中物料通过再沸器H加热气化后送入提馏段底部，气液两相物料在隔壁塔提馏段11中进行分离操作；含组分C的釜采W产品从塔釜排出，隔壁塔隔板下部脱除了A组分的上升物料气相分别送入预塔15底部和侧采段17底部。

精馏段的操作：分别来自预塔顶部及侧采段顶部的脱除了C组分的A、B混合组分气相物料流股送入精馏段底部，与精馏段顶部回流液在精馏段18中进行分离操作；精馏段顶部上升的含组分A的气相物料进入冷凝器C，部分冷凝液作为回流液回流到精馏段顶部，剩余冷凝液作为含纯组分A的顶采D产品，气相中的不凝气则通过冷凝器C的不凝气VE形式排放；精馏段底部的回流液体由液体收集器21收集后，一部分回流液依次通过收集器21底部的预塔液体收集孔22、预塔液体收集管23、预塔液体再分布器26、预塔液体再分布孔27送至预塔顶部，剩余部分回流液依次通过侧采段液体收集孔24、侧采段液体收集管25、预塔液体再分布器26、侧采段液体再分布器28、侧采段液体再分布孔29送至侧采段的顶部，两部分回流液按预塔液体收集孔22与侧采段液体收集孔24的开孔的总面积的比例分配回流液体量。

侧采段的操作：侧采段顶部在接受部分精馏段底部的含有A、B混合组分的回流液的同时，脱除了C组分的含A、B混合组分的气相物料流股也进入侧采段的顶部，侧采段底部在接受部分提馏段上升的脱除了A组分的含有B、C组分混合物的气相流股的同时，提馏段的顶部部分的含有B、C组分混合物的液相流股进入侧采段的底部，隔壁塔的侧采口N2采出仅含B组分的侧采S产品。

侧采段的上升气量的调控控制：首先通过提馏段上部设置的气体收集器12的进气孔13吸入隔壁塔隔板下部部分上升的物料气体，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A及配套管线，送至进气口N4，调整侧采段17进气口N4以上的上升气体量。

侧采段的回流液量的调节控制：首先通过精馏段底部液体收集器21的取液口N5，优先直接取出液体收集器21中部分回流液体，经侧采段回流液体调节阀V3、进液口N6及配套管线送至侧采段液体再分布器28，增加侧采段顶部的回流液量。

隔壁塔顶采D及釜采W的产品指标的控制：通过隔壁塔塔顶液体回流量及塔釜上升气量的调整控制，对隔壁塔生产装置的顶采D及釜采W的产品指标进行控制，调节控制过程较为简单。

侧采段侧采S产品的质量控制：隔壁塔侧采段侧采S产品的质量控制受气体分配比及回流液体比等因素的影响较大，控制困难复杂，为了解决该问题，本方案设定隔壁塔侧采段的灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差为调控变量，手段为调节侧采段操作过程中上升气体或回流液体量。控制灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差，即温差计DT3的温差值达到设定值，保证侧采段侧采S的产品质量，温差通过温差计DT3测定，保证侧采段侧采S的产品质量。具体操作步骤如下：

当隔壁塔侧采段侧采S产品的灵敏板温度计口N7设置在侧采温度计口N8上部时的一种情况：灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差计DT3的温度的绝对值高于或低于设定值，说明A组分下移或B组分上移，侧采段操作上升气量相对液体回流量不足或过量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量，增加或减少侧采段17上升物料气体量，具体过程为隔壁塔隔板下部的部分上升物料气经气体收集器12的进气孔13引出部分上升的气体物料，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A，优先直接送至进气口N4，增加或减少侧采段17上升物料气体量，控制温差计DT3的温差达到设定值，保证侧采段侧采S的产品要求。该调控过程涉及的压缩气流量计F1的运行或关闭，控制着物料气开关阀V2的开启或关闭，通过调整压缩气调节阀V1，增加或减少压缩气G1的加入量，控制隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量的增加或减少；

当隔壁塔侧采段侧采S产品的灵敏板温度计口N7设置在侧采温度计口N8上部时的另一种情况：灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差计DT3的温度的绝对值低于设定值，且压缩气流量计F1控制的物料气开关阀V2及压缩气调节阀V1都已关闭时，说明侧采段的B组分上移，侧采段操作回流液量不足，需要增加侧采段操作的回流量。通过调节侧采段回流液体调节阀V3开度，使隔壁塔隔壁上部的部分回流液体优先直接经液体收集器21、取液口N5、进液口N6优先送至侧采段液体再分布器28，增加隔壁塔侧采段17顶部的回流液量，使温差计DT3的温度达到设定值，侧采段侧采S的产品达到要求。

当灵敏板温度计口N7设置在侧采温度计口N8下部时的一种情况：灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差，即DT3的温差值低于或高于设定值，说明B组分下移或C组分上移，侧采段操作上升气量相对液体回流量不足或过量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量，增加或减少侧采段17上升物料气体量，具体过程为隔壁塔隔板下部的部分上升物料气经气体收集器12的进气孔13引出部分上升的气体物料，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A，优先直接送至进气口N4，增加或减少侧采段17上升物料气体量，控制温差计DT3的温度达到设定值，保证侧采段侧采S的产品要求。该调控过程涉及的压缩气流量计F1的运行或关闭，控制着物料气开关阀V2的开启或关闭，通过调整压缩气调节阀V1，增加或减少压缩气G1的加入量，控制隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量的增加或减少；

当灵敏板温度计口N7设置在侧采温度计口N8下部时的另一种情况：当灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差计DT3的温度的绝对值高于设定值，且压缩气流量计F1控制的物料气开关阀V2，物料气开关阀V2及压缩气调节阀V1已关闭，说明侧采段C组分上移，侧采段操作回流液量不足，需要增加侧采段的液体回流量，开启调节或调节侧采段回流液体调节阀V3开度，使隔壁塔隔壁上部的部分回流液体直接经液体收集器21、取液口N5、进液口N6优先送至侧采段液体再分布器28，增加隔壁塔侧采段17液体回流液量，使温差计DT3的温度达到设定值，侧采段侧采S的产品达到要求。

操作过程中，压缩气流量计F1控制物料气开关阀V2开启或关闭，及压缩气流量计F1开启时，物料气开关阀V2开启，压缩气流量计F1关闭时，物料气开关阀V2关闭。

一种隔壁塔分离装置及调控方法的有益效果：

在单一精馏塔中实现了三组分混合物的有效分离，塔顶得到主要含组分A的顶采D产品，侧采段得到主要含组分B的侧采S产品，塔釜得到了主要含组分C的釜采W产品。

采用以隔壁塔侧采段的灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差，即温差计DT3的温差值为操作控变量，措施为调节侧采段操作过程中上升气体量或回流液体量，控制灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差达到设定值。

气体流量放大器A抽取的物料气G2最大可达到为20～40倍压缩气G1流量，混合气G3气量可达到侧采段总气量的15％，气体流量放大器A使用的压缩气G1占提馏段上升物料气量≤1％，不影响隔壁塔的正常操作，保证顶采D、侧采S及釜采W的产品要求，隔壁塔处于最佳操作区域,即发挥最佳节能优势。解决了目前隔壁塔操作过程由于隔壁塔进料扰动、塔内操作波动等因素所引起的操作过程波动、上升气体量及回流液体量的调配困难等问题，实现了隔壁塔内部上升物料气量及回流液相量的有效控制。

只需1座隔壁塔就可得到A、B、C三个纯组分产品，节省了1个蒸馏塔及其附属设备，如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道等，而且占地面积也相应减少，与传统的两简单塔分离序列相比，隔壁塔的能耗及设备投资均可降低30％；另外，采用的气体调节器A，结构为纯机械，非电气设备，仅靠压缩气驱动，调节过程简单、压降低、使用安全，可于危险物料及环境下使用，内部无任何磨损件，使用寿命长，节能降耗效果出人意料，应用实施效果显著，应用推广前景广阔。

实施例1：

本实施例为一种隔壁塔分离装置及调控方法，参见图1、图2及图3，主要设备包括：隔壁塔SSC、冷凝器C、再沸器H及气体流量放大器A等，隔壁塔SSC内部构件主要包括：提馏段11、预塔15、侧采段17、精馏段18、气体收集器12及液体收集器21等，主要物料流股包括：进料F、顶采D、侧采S、不凝气VE、釜采W、压缩气G1、物料气G2及混合气G3等，主要操作控制仪表包括：压缩气流量计F1、原料气流量计F2、灵敏板温度计T1、侧采温度计T2、温差计DT3、压缩气调节阀V1、物料气开关阀V2及侧采段回流液体调节阀V3等。

进气口N4位于侧采段17、侧采口N2下部，侧采段底部第一层塔板19与侧采段底部第二层塔板20之间的塔壁上。

隔壁塔侧采段侧采S产品的灵敏板温度计口N7位于侧采温度计口N8上部。

气体流量放大器A主要部件包括压缩气进口A1、物料气进口A2、混合气出口A3、环形腔A4、环形窄缝A6、可调环形槽A7及固定环A8等；进料包括压缩气G1、物料气G2等；出料为混合气G3，环形窄缝A6的宽度为0.03毫米，通过可调环形槽A7及固定环A8可以调整环形窄缝A6的宽度。

压缩气G1为外加氮气，不与物料气G2发生反应，不影响隔壁塔SSC顶采D、侧采S及釜采W产品质量，气体流量放大器A使用的压缩气G1绝对压力是送出混合气G3绝对压力的10倍。

隔壁塔分离装置及调控方法的具体实施过程如下：

预塔的操作：含有A、B、C三种组分的进料F进入隔壁塔的预塔15的进料口N1，在预塔15中实现A、B混合物组分流股和B、C混合物组分流股的分离操作，预塔上部的A、B组分混合气相流股进入隔壁塔精馏段18底部，预塔下部的B、C组分混合液相流股进入提馏段11顶部。

提馏段的操作：分别来自预塔底部及侧采段底部的脱除了A组分的B、C混合组分回流液，混合后进入提馏段11顶部并均匀分布，提馏段底部含纯组分C的液相物料流股送入塔釜，釜采W产品从塔釜排出，塔釜中的物料通过再沸器H加热气化得到的气相流股升至提馏段底部，气液两相在隔壁塔提馏段11中进行分离操作，隔壁塔隔板下部的上升物料气分别送入预塔底部和侧采段底部。

精馏段的操作：分别来自预塔顶部及侧采段顶部的脱除了C组分的A、B混合组分气相物料流股送入提馏段底部，与精馏段顶部回流液在精馏段18中进行分离操作；精馏段顶部上升的含组分A的气相物料进入冷凝器C，部分冷凝液作为回流液回流到精馏段顶部，剩余冷凝液作为含纯组分A的顶采D产品，气相中的不凝气则通过冷凝器C的不凝气VE形式排放；精馏段底部的回流液体由液体收集器21收集后，一部分回流液依次通过收集器21底部的预塔液体收集孔22、预塔液体收集管23、预塔液体再分布器26、预塔液体再分布孔27送至预塔顶部，剩余部分回流液依次通过侧采段液体收集孔24、侧采段液体收集管25、预塔液体再分布器26、侧采段液体再分布器28、侧采段液体再分布孔29送至侧采段的顶部，两部分回流液按预塔液体收集孔22与侧采段液体收集孔24的开孔的总面积的比例分配回流液体量。

侧采段的操作：侧采段顶部在接受部分精馏段底部的含有A、B混合组分的回流液的同时，脱除了C组分的含A、B混合组分的气相物料流股也进入侧采段的顶部，侧采段底部在接受部分提馏段上升的脱除了A组分的含有B、C组分混合物的气相流股的同时，提馏段的顶部部分的含有B、C组分混合物的液相流股进入侧采段的底部，隔壁塔的侧采口N2采出仅含B组分的侧采S产品。

侧采段的上升物料气量的调控控制：通过隔壁塔隔板下部设置的气体收集器12的进气孔13引出部分上升的物料气体，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A及配套管线，送至进气口N4，增加或减少侧采段17上升物料气体量。

侧采段的回流液量的调节控制：通过液体收集器21的取液口N5，优先直接取出液体收集器21中部分回流液体，经侧采段回流液体调节阀V3、进液口N6及配套管线送至侧采段液体再分布器28，增加侧采段的回流液体量。

隔壁塔具体操作步骤如下：

隔壁塔顶采D及釜采W的产品指标的控制：通过塔顶回流量及塔釜上升气量的调整控制，对隔壁塔生产装置的顶采D及釜采W的产品指标进行控制。

侧采段侧采S产品的质量控制：设定隔壁塔侧采段的灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差为调控变量，即通过调节侧采段操作过程中上升物料气体或物料回流液体量，控制灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差达到设定值，保证侧采段侧采S的产品要求。

当灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差高于或低于设定值，说明A组分下移或B组分上移，侧采段操作上升气量相对液体回流量不足或过量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量，增加或减少侧采段17上升物料气体量，具体过程为隔壁塔隔板下部的部分上升物料气经气体收集器12的进气孔13引出部分上升的气体物料，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A，优先直接送至进气口N4，增加或减少侧采段17上升物料气体量，控制温差计DT3的温度达到设定值，保证侧采段侧采S的产品要求。该调控过程涉及的压缩气流量计F1的运行或关闭，控制着物料气开关阀V2的开启或关闭，通过调整压缩气调节阀V1，增加或减少压缩气G1的加入量，控制隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量的增加或减少；

当灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差低于设定值，且压缩气流量计F1控制的物料气开关阀V2及压缩气调节阀V1都已关闭时，说明侧采段的B组分上移，侧采段操作回流液量不足，需要增加侧采段操作的回流量。通过调节侧采段回流液体调节阀V3开度，使隔壁塔隔壁上部的部分回流液体优先直接经液体收集器21、取液口N5、进液口N6优先送至侧采段液体再分布器28，增加隔壁塔侧采段17顶部的回流液量，使温差计DT3的温度达到设定值，侧采段侧采S的产品达到要求。

操作过程中，压缩气流量计F1控制物料气开关阀V2开启或关闭，及压缩气流量计F1开启时，物料气开关阀V2开启，压缩气流量计F1关闭时，物料气开关阀V2关闭。

实施效果如下：

在单一精馏塔中实现了三组分混合物的有效分离，塔顶得到主要含组分A的顶采D产品，侧采段得到主要含组分B的侧采S产品，塔釜得到了主要含组分C的釜采W产品。

采用以隔壁塔侧采段的灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差为操作控变量，即通过调节侧采段操作过程中上升气体量或回流液体量，控制灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差计DT3的温差达到设定值，调节过程简单、压降低、效果好。

气体流量放大器A抽取的物料气G2最大可达到为30～40倍压缩气G1流量，混合气G3气量可达到侧采段总气量的15％，不影响隔壁塔的正常操作，保证顶采D、侧采S及釜采W的产品要求，隔壁塔处于最佳操作区域,即发挥最佳节能优势；解决了目前隔壁塔操作过程由于隔壁塔进料扰动、塔内操作波动等因素所引起的操作过程波动、上升气体量及回流液体量的调配困难等问题，实现了隔壁塔内部上升物料气量及回流液相量的有效控制，节能降耗效果明显。

只需1座隔壁塔就可得到A、B、C三个纯组分产品，节省了1个蒸馏塔及其附属设备，如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道等，而且占地面积也相应减少，与传统的两简单塔分离序列相比，隔壁塔的能耗及设备投资均可降低30％；另外，采用的气体流量放大器A，结构为纯机械，非电气设备，仅靠压缩气驱动，调节过程简单、压降低、使用安全，可于危险物料及环境下使用，内部无任何磨损件，使用寿命长，节能降耗效果出人意料，应用实施效果显著。

实施例2：

本实施例为一种隔壁塔分离装置及调控方法，参见图1、图2及图3。主要设备包括：隔壁塔SSC、冷凝器C、再沸器H及气体流量放大器A等，隔壁塔SSC内部构件主要包括：提馏段11、预塔15、侧采段17、精馏段18、气体收集器12及液体收集器21等，主要物料流股包括：进料F、顶采D、侧采S、不凝气VE、釜采W、压缩气G1、物料气G2及混合气G3等，主要操作控制仪表包括：压缩气流量计F1、原料气流量计F2、灵敏板温度计T1、侧采温度计T2、温差计DT3、压缩气调节阀V1、物料气开关阀V2及侧采段回流液体调节阀V3等。

进气口N4位于侧采段17侧采口N2与侧采段底部之间的第二层塔板与侧采段底部第三层塔板之间的塔壁上。

隔壁塔侧采段侧采S产品的灵敏板温度计口N7位于侧采温度计口N8下部，侧采口N2下部。

气体流量放大器A主要部件及结构，参见图3，主要包括：压缩气进口A1、物料气进口A2、混合气出口A3、环形腔A4、环形窄缝A6、可调环形槽A7及固定环A8。进料包括：压缩气G1、物料气G2。出料为混合气G3，环形窄缝A6的宽度为0.2毫米，通过可调环形槽A7及固定环A8可以调整环形窄缝A6的宽度。

压缩气G1为侧采S并高压气化的物料气，不与物料气G2发生反应，不影响隔壁塔SSC顶采D、侧采S及釜采W产品质量，气体流量放大器A使用的压缩气G1绝对压力与送出混合气G3的绝对压力的比值为5。

一种隔壁塔分离装置及调控方法的实施过程叙述如下：

预塔的操作：含有A、B、C三种组分的进料F进入隔壁塔的预塔15的进料口N1，在预塔15中实现A、B混合组分流股和B、C混合组分流股的分离操作，预塔上部得到的A、B组分混合气相流股进入隔壁塔精馏段底部，预塔下部的B、C组分混合液相流股进入提馏段11顶部。

提馏段的操作：分别来自预塔底部及侧采段底部的脱除了A组分的B、C混合组分回流液混合后进入提馏段11顶部并均匀分布，塔釜物料通过再沸器H加热气化后送入提馏段底部，气液两相在隔壁塔提馏段11中进行分离操作；提馏段底部回流液送入塔釜，含纯组分C的釜采W产品从塔釜排出，脱除了A组分的隔壁塔隔板下部的上升物料气分别送入预塔底部和侧采段17底部。

精馏段的操作：分别来自预塔顶部及侧采段顶部的脱除了C组分的A、B混合组分气相物料流股送入提馏段底部，与精馏段顶部回流液在精馏段18中进行分离操作；精馏段顶部上升的含组分A的气相物料进入冷凝器C，部分冷凝液作为回流液回流到精馏段顶部，剩余冷凝液作为含纯组分A的顶采D产品，气相中的不凝气则通过冷凝器C的不凝气VE形式排放；精馏段底部的回流液体由液体收集器21收集后，一部分回流液依次通过收集器21底部的预塔液体收集孔22、预塔液体收集管23、预塔液体再分布器26、预塔液体再分布孔27送至预塔顶部，剩余部分回流液依次通过侧采段液体收集孔24、侧采段液体收集管25、预塔液体再分布器26、侧采段液体再分布器28、侧采段液体再分布孔29送至侧采段的顶部，两部分回流液按预塔液体收集孔22与侧采段液体收集孔24的开孔的总面积的比例分配回流液体量。

侧采段的操作：侧采段顶部在接受部分精馏段底部的含有A、B混合组分的回流液的同时，脱除了C组分的含A、B混合组分的气相物料流股进入精馏段底部，侧采段底部在接受部分提馏段上升的脱除了A组分的含有B、C混合组分的物料气相流股同时，含有B、C混合组分的液相流股进入提馏段的顶部，隔壁塔的侧采口N2采出仅含B组分的侧采S产品。

侧采段的上升气量的调控控制：通过提馏段上部设置的气体收集器12的进气孔13引出部分上升的物料气体，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A及配套管线，送至进气口N4，增加或减少侧采段17上升气体量。

侧采段的回流液量的调节控制：通过液体收集器21的取液口N5，优先直接取出液体收集器21中部分回流液体，经侧采段回流液体调节阀V3、进液口N6及配套管线送至侧采段液体再分布器28，增加或减少侧采段的回流液量。

隔壁塔顶采D及釜采W的产品指标的控制：通过隔壁塔的初始设计、塔顶回流量及塔釜上升气量的调整控制，对隔壁塔生产装置的顶采D及釜采W的产品指标进行控制，调节控制过程简单。

侧采段侧采S产品的质量控制：隔壁塔侧采段侧采S产品的质量控制受气体分配比及回流液体比等因素影响较大，控制较困难复杂，为了解决该问题，本技术方案设定隔壁塔侧采段的灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差为调控变量，即通过调节侧采段操作过程中上升气体或回流液体量，控制灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差计DT3的温差达到设定值，保证侧采段侧采S的产品要求。

具体操作步骤如下：

灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差，即温差计DT3的温差值低于或高于设定值，说明B组分下移或C组分上移，侧采段操作上升气量相对液体回流量不足或过量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量，增加或减少侧采段17上升物料气体量，具体过程为隔壁塔隔板下部的部分上升物料气经气体收集器12的进气孔13引出部分上升的气体物料，依次通过气体收集器12、取气口N3、物料气开关阀V2、原料气流量计F2及气体流量放大器A，优先直接送至进气口N4，增加或减少侧采段17上升物料气体量，控制温差计DT3的温差值达到设定值，保证侧采段侧采S的产品要求。该调控过程涉及的压缩气流量计F1的运行或关闭，控制着物料气开关阀V2的开启或关闭，通过调整压缩气调节阀V1，增加或减少压缩气G1的加入量，控制隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口N4的气体量的增加或减少；

当灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差值高于设定值，且压缩气流量计F1控制的物料气开关阀V2，物料气开关阀V2及压缩气调节阀V1已关闭，说明侧采段C组分上移，侧采段操作回流液量不足，需要增加侧采段的液体回流量，开启调节或调节侧采段回流液体调节阀V3开度，使隔壁塔隔壁上部的部分回流液体直接经液体收集器21、取液口N5、进液口N6优先送至侧采段液体再分布器28，增加隔壁塔侧采段17液体回流液量，使温差计DT3的温度达到设定值，侧采段侧采S的产品达到要求。

操作过程中，压缩气流量计F1控制物料气开关阀V2开启或关闭，及压缩气流量计F1开启时，物料气开关阀V2开启，压缩气流量计F1关闭时，物料气开关阀V2关闭。

实施效果：

在单一精馏塔中实现了三组分混合物的有效分离，塔顶得到主要含组分A的顶采D产品，侧采段得到主要含组分B的侧采S产品，塔釜得到了主要含组分C的釜采W产品。

采用以隔壁塔侧采段的灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差为操作控变量，通过调节侧采段操作过程中上升气体量或回流液体量，控制灵敏板温度计T1与侧采温度计T2的温差达到设定值，调节过程简单、压降低、效果好。

气体流量放大器A抽取的物料气G2最大可达到为20～30倍压缩气G1流量，混合气G3气量可达到侧采段总气量的15％，不影响隔壁塔的正常操作，保证顶采D、侧采S及釜采W的产品要求，隔壁塔处于最佳操作区域,即发挥最佳节能优势。解决了目前隔壁塔操作过程由于隔壁塔进料扰动、塔内操作波动等因素所引起的操作过程波动、上升气体量及回流液体量的调配困难等问题，实现了隔壁塔内部上升物料气量及回流液相量的有效控制，节能降耗效果明显。

只需1座隔壁塔就可得到A、B、C三个纯组分产品，节省了1个蒸馏塔及其附属设备，如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道等，而且占地面积也相应减少，与传统的两简单塔分离序列相比，隔壁塔的能耗及设备投资均可降低30％；另外，采用的气体流量放大器A，结构为纯机械，非电气设备，仅靠压缩气驱动，调节过程简单、压降低、使用安全，可于危险物料及环境下使用，内部无任何磨损件，使用寿命长，节能降耗效果出人意料，应用实施效果显著。

Claims (10)

1.一种隔壁塔分离装置，包括隔壁塔，其特征是包括气体流量放大器；隔壁塔内部设置的隔板下部的部分上升的气相物料，依次通过提馏段与隔板之间的气体收集器、取气口、经隔壁塔外部的气体流量放大器输送到隔壁塔的进气口，调整隔壁塔侧采段进气口以上部分的上升气体流量，进气口位于侧采口与侧采段底部之间的分离单元之间的气相分离空间的塔壁上；气体流量放大器设置压缩气进口、物料气进口、混合气出口、环形腔、环形窄缝、可调环形槽及固定环；气体流量放大器进料为压缩气和物料气，出料为混合气；压缩气经压缩气进口进入环形腔，高速流出环形窄缝，形成科恩达效应剖面，自物料气进口吸入的物料气与压缩气形成混合气，并从混合气出口送出；通过可调环形槽及固定环调节环形窄缝的大小尺寸，并固定。

2.如权利要求1所述的一种隔壁塔分离装置，其特征是侧采口下部的进气口的位置，位于侧采段底部第一层塔板与侧采段底部第二层塔板之间的气相空间的塔壁。

3.如权利要求1所述的一种隔壁塔分离装置，其特征是气体流量放大器的压缩气不与物料气发生反应，压缩气包括外加惰性气或不影响隔壁塔顶采、侧采及釜采产品质量的物料气。

4.如权利要求3所述的一种隔壁塔分离装置，其特征是外加惰性气为氮气。

5.如权利要求1所述的一种隔壁塔分离装置，其特征是气体流量放大器使用的压缩气绝对压力是送出混合气绝对压力的5~10倍；环形窄缝高速流出的压缩气，通过文丘里效应将20~40倍压缩气流量的物料气自物料气进口吸入，与压缩气形成混合气；气体流量放大器送出的混合气，不大于侧采段上升总气相物料质量百分比的15%。

6.如权利要求1所述的一种隔壁塔分离装置，其特征是气体流量放大器设置的环形窄缝宽度为0.03～0.2毫米。

7.如权利要求1所述的一种隔壁塔分离装置，其特征是还包括回流液体调节阀，回流液体调节阀设置在隔壁塔外部，回流液体调节阀进口通过管线连接精馏段底部的液体收集器，回流液体调节阀出口通过管线连接侧采段顶部的侧采段液体再分布器；液体收集器中的物料液体可通过回流液体调节阀及进出口管线送至侧采段液体再分布器。

8.如权利要求1~7中任一项所述的一种隔壁塔分离装置的调控方法，其特征是设定控制灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差为隔壁塔分离装置操作的控制变量，通过调节侧采段上升气体量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度，温差通过温差计测量。

9.如权利要求8所述的一种隔壁塔分离装置的调控方法，其特征是通过隔壁塔外部的回流液体调节阀，调控侧采段顶部回流液的液量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度，调控方法如下：

（1） 隔壁塔隔板上部的液体收集器收集的全部回流液体，优先将液体收集器中的部分回流液体依次通过取液口、回流液体调节阀、进液口及配套管线直接送至侧采段液体再分布器；

（2） 液体收集器中剩余的回流液体分为两部分，一部分依次通过液体收集器底部的预塔液体收集孔、预塔液体收集管、预塔液体再分布器的预塔液体再分布孔送至预塔顶部，另一部分依次通过侧采段液体收集孔、侧采段液体收集管、侧采段液体再分布器的侧采段液体再分布孔送至侧采段顶部；

（3） 自液体收集器分别送至预塔顶部及侧采段顶部的两部分回流液的液量，按预塔液体收集孔的开孔面积与侧采段液体收集孔的开孔面积的比例分配回流液的液量。

10.如权利要求8所述的一种隔壁塔分离装置的调控方法，其特征是隔壁塔采用灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差进行调控，调控方法如下：

（1） 当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口上部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差值高于或低于设定值，调节压缩气调节阀，增加或减少压缩气的加入量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升气相物料直接输送到进气口的气体量，增加或减少侧采段上升物料气体量，达到温差计的温差设定值，保证侧采段侧采的产品纯度；

（2） 当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口上部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差值低于设定值，且压缩气流量计及物料气开关阀已关闭，开启并调节侧采段回流液体调节阀，增加隔壁塔隔板上部的部分回流液体直接经取液口、回流液体调节阀、进液口及配套管线送至侧采段液体再分布器的液体回流量，增加隔壁塔侧采段回流液量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度；

（3） 当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口下部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差值低于或高于设定值，调整压缩气调节阀，增加或减少压缩气的加入量，通过增加或减少隔壁塔隔板下部的部分上升物料气体直接输送到进气口的气体量，增加或减少侧采段上升气体物料量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度；

（4） 当隔壁塔的侧采段的灵敏板温度计口设置在侧采温度计口下部时，灵敏板温度计温度与侧采温度计温度的温差高于设定值，且压缩气流量计及物料气开关阀已关闭，开启并调节侧采段回流液体调节阀，增加隔壁塔隔板上部的部分回流液体直接经取液口、侧采段回流液体调节阀、进液口及配套管线送至侧采段液体再分布器的液体回流量，增加隔壁塔侧采段回流液量，控制温差达到设定值，保证侧采段侧采的产品纯度。

Images