CN112742056A - 一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置和利用其进行精馏的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置，包括内外双层塔体的精馏塔，外层塔体为提馏段，内层塔体为精馏段，内层塔体设有隔板；通过各塔体内塔顶气相和塔底液相出料进料路径以及各换热器、冷凝器、再沸器、压缩机、节流阀等的设置及塔内液体分布装置和丝网冷凝板的设置，充分利用精馏塔的热量及冷量，实现热量集成。利用本发明的装置进行精馏可以在一个塔体内实现三组分的分离，同时减小了精馏过程的有效能损失，降低了冷凝负荷和再沸负荷。
Description
技术领域
本发明涉及一种精馏装置，具体地说是涉及一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置，属于精馏技术领域。
背景技术
利用精馏分离三组分的混合物通常需要两个精馏塔串联实现，常规分离通常采用直接序列式和间接序列式，直接序列是根据组分之间相对挥发度依次分离得到产品，间接序列则是相反。在传统的两塔精馏分离流程中，返混效应不可避免，正是这种效应造成了传统序列所需的能耗较高。因此，研究开发新型三组分分离精馏节能技术，有着极大的理论和现实意义，将对整个流程工业的节能减排做出重大贡献。分壁塔在塔内部增设一个竖立的隔板，将常规精馏塔的内部一分为二，在一个精馏塔内同时完成传质和传热过程，可以有效地解决由于物料返混所造成的精馏过程能耗较高的问题。
专利CN201120172017.7公开了一种分离重整生成油的分壁塔在常规精馏塔的中部位置设置一块垂直隔板，将塔自上到下分隔成公用精馏段、预分馏部分、侧线产品采出部分、公共提馏段四个区域；公用精馏段位于分壁塔垂直隔板的上部空间；预分馏部分、侧线产品采出部分位于垂直隔板的两侧，公共提馏段位于分壁塔垂直隔板的下部空间，重整生成油入口位于预分馏部分中间的分壁塔壁上，C6-C7采出口位于侧线产品采出部分中间的分壁塔壁上，C5采出口位于分壁塔顶部，与塔顶部设有的冷凝器链接，冷凝器与回流罐连接；C8+采出口位于分壁塔底部，塔底设有再沸器。但是，该专利精馏塔精馏段需要冷回流完全由塔顶冷凝器产生，提馏段需要再沸热量完全由塔底再沸器产生，没有考虑到精馏塔自身内部的能量集成利用，从而使得分离过程的冷凝负荷和再沸负荷较高。
发明内容
针对目前分壁塔精馏装置内部的热量未充分利用，导致冷凝负荷和再沸负荷较高的问题，本发明提出了一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置，其充分优化了精馏塔内部的换热流程，充分提高热量利用率，同时避免了气体进入压缩机带液影响压缩机正常运行和寿命的情况，此外，强化了气液两相在塔内的接触，提高了精馏塔的分离效率。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置，其包括一个内外双层塔体的精馏塔，外层塔体为提馏段，内层塔体为精馏段，内层塔体设有隔板，所述隔板由沿径向设置的第一隔板和沿轴向设置的第二隔板组成，所述第一隔板设置于内层塔体上部，其外边缘与内层塔体塔壁密封，内边与所述第二隔板顶部连接并密封，第二隔板的侧边与内层塔体塔壁密封，底部与内层塔底的底部保持距离；设置于外层塔体上部的进料口Ⅰ外接进料预热器，外层塔体底部设置液体出口Ⅰ，其分别连接塔底出料管和通过再沸器后连接进料口Ⅴ；外层塔体的顶部还设置气体出口Ⅰ，其顺次外接压缩机入口过热器和压缩机，与内层塔体底部设置的进料口Ⅱ连接；所述内层塔体顶部设置气体出口Ⅱ，内层塔体第一隔板下设置气体出口Ⅲ和进料口Ⅵ，气体出口Ⅱ顺次外接换热器I、压缩机入口过热器和进料预热器后，分别连接塔顶出料管Ⅰ和内层塔体顶部的进料口Ⅲ，气体出口Ⅲ顺次外接换热器I和冷凝器I后，分别连接塔顶出料管Ⅱ和进料口Ⅵ；内层塔体的底部设置液体出口Ⅱ，通过再沸器和节流阀后连接进料口Ⅰ；所述外层塔体内顶部气体出口Ⅰ的下方设置丝网冷凝板；所述外层塔体和内层塔体内部均设置间隔分布的液体分布装置和填料层。
进一步的，所述气体出口Ⅱ与进料口Ⅲ间还设置一个辅助冷凝器。
进一步的，所述液体出口Ⅰ除了连接塔底出料管外，还通过辅助再沸器连接至外层塔体底部设置的进料口Ⅳ。
进一步的，所述第一隔板距离内层塔体塔顶的距离为0.5%~20%内层塔体的高度，所述第二隔板的底部距离内层塔体塔底的距离为50%~90%内层塔体的高度。
进一步的，所述换热器Ⅰ用于气体出口Ⅲ与气体出口Ⅱ的气相换热。
进一步的，冷凝器Ⅰ用于进一步冷却经过气体出口Ⅲ后的气相温度。
进一步的，所述辅助再沸器作为装置开工时使用，为精馏塔的外层塔体提供再沸热量，装置正常运行后，外层塔体的再沸热量主要由再沸器提供，不足部分由辅助再沸器提供。开工再沸器的热源为导热油或蒸汽。若再沸器可以提供精馏塔的外层塔体所需再沸热量，则可以不使用辅助再沸器。
进一步的，所述的液体分布装置设置于每层填料层上方10~30cm，包括若干液体分布器单元，现有技术中各种形式的液体分布装置均可用于上述装置，包括但不限于管式、槽式、盘式、冲击式、喷嘴式、宝塔式、莲蓬式和组合式液体分布器，其中组合式液体分布器包括但不限于管槽式、孔槽式和槽盘式等，优选为组合式液体分布器，其兼具集液、布液和布气的功能，将精馏塔内的气相和液相均匀分布，强化了填料层内气液的有效接触，避免填料层发生沟流、偏流、壁流现象，减少和防止填料层的放大效应，从而减少塔高和塔径，降低造价或操作费用，提高了精馏塔的分离效率。
进一步的，所述丝网冷凝板为人字形丝网挡板，由若干层截面为人字形的长条单板组成。当带有雾沫的气相以一定速度上升通过人字形丝网挡板时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与丝网的细丝相碰撞而被附着在细丝表面上，细丝表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴沿着细丝流至下层人字形丝网挡板，从而进一步分离出气相中的液滴。经过多层人字形丝网挡板后，气相中雾沫的携带量大幅降低，在进入压缩机入口过热器时，避免了压缩机入口气体带液，另因为压缩机入口过热器进一步提高了气体的温度，也一定程度上减少其中的液体，避免影响压缩机正常运行和寿命。
进一步的，所述压缩机用于将外层塔体的塔顶气相提压升温，为内层塔体提供再沸热量。
进一步的，所述再沸器为精馏塔的外层塔体提供再沸热量，再沸热源为精馏塔的内层塔体塔底液相。
进一步的，所述节流阀用于将离开再沸器的内层塔体塔底液相减温减压，然后与经过进料预热器加热后的进料混合，进入精馏塔的外层塔体上部。
进一步的，所述内层塔体的塔壁为光滑壁面，优选塔壁附有涂层材料，该涂层材料具有适当的熔点、较低的硬度以及较高的导热系数，选自银、铜、铝、锌、铅、镍、铬中的至少一种；进行精馏操作时，内层塔体操作压力和操作温度均高于外层塔体，热量通过内层塔体的塔壁向外层塔体传递，以上设计有利于壁面的传热。
进一步的，填料层内为散堆填料或规整填料，填料层高度为30~80cm，外层塔体和内层塔体的直径以及填料层数具体由进料量和分离效率决定，且内层塔体和外层塔体的填料层数可以相同或不同。
本发明第二方面的技术目的是提供上述精馏装置的应用，本发明所述精馏装置适用于所有物系的三组分混合物精馏分离，尤其适用于两种轻组分为同系物或近沸点物系等利用常规分离装置较难分离的物系。
本发明第三方面的技术目的是提供一种利用上述精馏装置进行精馏的方法，包括以下步骤：进料经进料预热器加热后，通过进料口Ⅰ进入精馏塔的外层塔体进行气液交换，外层塔体的塔顶气相经顶部的丝网冷凝板进一步分离出液相后，由气体出口Ⅰ经压缩机入口过热器进入压缩机升压，然后由进料口Ⅱ进入内层塔体的底部，为内层塔体提供再沸热量；外层塔体的塔底液相由液体出口Ⅰ后分为三部分，一部分由塔底出料管直接作为塔底出料，另一部分经再沸器加热后返回进料口Ⅴ，第三部分由进料口Ⅳ返回外层塔体底部；内层塔体的塔顶气相由气体出口Ⅱ分别经换热器I、压缩机入口过热器和进料预热器换热后，一部分由塔顶出料管Ⅰ作为塔顶出料，另一部分由进料口Ⅲ返回内层塔体顶部；内层塔体第一隔板下的塔顶气相分别经换热器Ⅰ和冷凝器Ⅰ后，一部分由塔顶出料管Ⅱ作为塔顶出料，另一部分由进料口Ⅵ返回内层塔体顶部；内层塔体的塔底液相经再沸器和节流阀后连接进料口Ⅰ，由进料口Ⅰ返回外层塔体顶部。
进一步的，内层塔体塔顶气相经压缩机入口过热器和进料预热器换热后，由进料口Ⅲ返回内层塔体前，先经辅助冷凝器冷却。所述辅助冷凝器进一步降低返回内层塔体的液相温度，若内层塔体塔顶液相经过压缩机入口过热器和进料预热器换热后，温度满足回塔温度，则可以不使用辅助冷凝器。
进一步的，内层塔体的塔底液相经再沸器冷却后，还需通过节流阀减压减温为饱和液相后再进入外层塔体顶部。
进一步的，开工阶段，外层塔体的塔底液相部分还经辅助再沸器后由进料口Ⅳ返回外层塔体底部，为外层塔体提供不足的再沸热量。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置，其精馏塔具有外层塔体和内层塔体的套塔结构，内层塔体的操作温度和压力高于外层塔体，使得热量可以通过内层塔体的塔壁从内层塔体向外层塔体传递，内层塔体的气相被不断冷凝，外层塔体的液相不断气化，从而减小了精馏过程的有效能损失，降低分离能耗。
（2）本发明的用于三组分分离的内部能量集成精馏装置，精馏塔内部设置隔板，可以用于三组分分离，尤其适用于两种轻组分为同系物、近沸点物系等利用常规分离装置较难分离的物系。
（3）本发明的用于三组分分离的内部能量集成精馏装置，其精馏塔内层塔体塔顶气相用于加热进入压缩机入口的气体和精馏塔的进料，塔顶液体用于加热精馏塔外层塔体塔底的液体，作为再沸热量使其汽化，从而充分优化了精馏塔内部的换热流程，充分提高热量利用率，同时精馏分离的再沸负荷和冷凝负荷降低，大幅降低了精馏过程的能耗。
（4）本发明的内部能量集成精馏装置，其精馏塔通过设置特殊的人字形丝网挡板结构和压缩机入口过热器，解决了气体进入压缩机带液影响压缩机正常运行和寿命的情况。
（5）本发明的内部能量集成精馏装置，其精馏塔设置的液体分布装置，强化了气液两相在塔内的接触，提高了精馏塔的分离效率。
附图说明
图1是实施例1中内部能量集成的精馏装置的结构示意图；
其中，1.隔板，101.第一隔板，102.第二隔板，2.外层塔体，3.内层塔体，4.进料预热器，5.换热器Ⅰ，6.冷凝器Ⅰ，7.压缩机入口过热器，8.辅助冷凝器，9.辅助再沸器，10.再沸器，11.压缩机，12.丝网冷凝板，13.节流阀，14.进料口Ⅰ，15.气体出口Ⅰ，16.进料口Ⅱ，17.进料口Ⅳ，18.气体出口Ⅱ，19.进料口Ⅲ，20.液体出口Ⅱ，21.液体出口Ⅰ，22.进料口Ⅴ，23.气体出口Ⅲ，24.进料口Ⅵ，25.塔顶出料管Ⅰ，26.塔顶出料管Ⅱ，27.塔底出料管，28.液体分布装置，29.填料层。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明的内部能量集成的精馏装置做更详细的说明。本发明的装置适用于所有物系的精馏分离，实施例仅对本发明加以说明，并不因此限制本装置的适用范围。
实施例1
本实施例公开了一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置：
所述精馏装置包括一个内外双层塔体的精馏塔，外层塔体2为提馏段，内层塔体3为精馏段，内层塔体设有隔板1，所述隔板1由沿径向设置的第一隔板101和沿轴向设置的第二隔板102组成，所述第一隔板101设置于内层塔体3上部，其外边缘与内层塔体3塔壁密封，内边与所述第二隔板102顶部连接并密封，第二隔板102的侧边与内层塔体3塔壁密封，底部与内层塔底3的底部保持距离；设置于外层塔体2上部的进料口Ⅰ14外接进料预热器4，外层塔体2的底部设置液体出口Ⅰ21，其分别连接塔底出料管27、通过再沸器10连接设于外层塔体2底部的进料口Ⅴ22和通过辅助再沸器9连接设于外层塔体2底部的进料口Ⅳ17；外层塔体2的顶部还设置气体出口Ⅰ15，其顺次外接压缩机入口过热器7和压缩机11，与内层塔体3底部设置的进料口Ⅱ16连接；所述内层塔体3的顶部设置气体出口Ⅱ18，内层塔体3内第一隔板101下设置气体出口Ⅲ23，气体出口Ⅱ18顺次外接换热器Ⅰ5、压缩机入口过热器7和进料预热器4后，分别连接塔顶出料管Ⅰ25和经过辅助冷凝器8后连接内层塔体3顶部的进料口Ⅲ19，气体出口Ⅲ23顺次外接换热器Ⅰ5和冷凝器Ⅰ6后，分别连接塔顶出料管Ⅱ26和内层塔体3顶部的进料口Ⅵ24；内层塔体3的底部设置液体出口Ⅱ20，依次连接再沸器10和节流阀13后连接进料口Ⅰ14；所述外层塔体2内顶部气体出口Ⅰ15的下方设置丝网冷凝板12；所述外层塔体2和内层塔体3内部均设置间隔分布的液体分布装置28和填料层29。
上述装置中，所述第一隔板101距离内层塔体3塔顶的距离为10%内层塔体3的高度，所述第二隔板102的底部距离内层塔体3塔底的距离为70%内层塔体3的高度。所述液体分布装置28设置于每层填料层29上方20cm，为管槽式液体分布器，将精馏塔内的气相和液相均匀分布，强化填料层29内气液的有效接触，提高精馏塔的分离效率。所述丝网冷凝板12为若干层人字形丝网挡板组成，将气相中夹带的雾沫阻挡冷凝变成液滴回流，防止其跟随气相进入压缩机11对其造成影响。所述内层塔体3的塔壁为光滑壁面，上涂有铜涂层。
实施例2
本实施例公开了利用实施例1的装置进行精馏的方法：
进料经进料预热器4加热后，通过进料口Ⅰ14进入精馏塔的外层塔体2进行气液交换，外层塔体2的塔顶气相经顶部的丝网冷凝板12进一步分离出液相后，由气体出口Ⅰ15经压缩机入口过热器7进入压缩机11升压，然后由进料口Ⅱ16进入内层塔体3的底部，为内层塔体3提供再沸热量；外层塔体2的塔底液相经液体出口Ⅰ21后分为三部分，一部分由塔底出料管27出料，另一部分经再沸器10后由进料口Ⅴ22返回外层塔体2底部，为外层塔体2提供再沸热量，第三部分经辅助再沸器9后由进料口Ⅳ17返回外层塔体2底部，为外层塔体2提供不足的再沸热量；内层塔体3的塔顶气相由气体出口Ⅱ18分别经换热器Ⅰ5,、压缩机入口过热器7和进料预热器4换热后，一部分经由塔顶出料管Ⅰ25作为塔顶出料，另一部分经辅助冷凝器8冷却后由进料口Ⅲ19返回内层塔体3顶部；内层塔体3第一隔板101下的塔顶气相分别经换热器Ⅰ5和冷凝器Ⅰ6后，一部分由塔顶出料管Ⅱ26作为塔顶出料，另一部分由进料口Ⅵ24返回内层塔体3顶部；内层塔体3的塔底液相由液体出口Ⅱ20出料，经再沸器10冷却后，通过节流阀13减压减温为饱和液相后由进料口Ⅰ14返回外层塔体2顶部。液体分布装置28和填料层29使内层塔体3和外层塔体2内的流体均匀，有利于热量的传导，增强换热，提高精馏效率。
实施例3
本实施例提供了一种利用实施例2的方法进行精馏的具体过程参数及结果：
精馏塔进料为苯-环己烷物系，进料量为100kmol/h，其中苯和环己烷分别为75%和25%（摩尔分数）。采用萃取精馏的方法分离苯-环己烷物系，萃取剂为N,N-二甲基甲酰胺，萃取剂进料量为300kmol/h。在此实施例中，萃取剂N,N-二甲基甲酰胺与待分离物料苯-环己烷物系在同一位置进料，且分离后的萃取剂不循环使用；还可以将萃取剂进料位置设置得高于待分离物系进料位置，萃取剂与待分离物系分离后，可以循环使用，只需补充少量新鲜萃取剂。N,N-二甲基甲酰胺、苯、环己烷常温进料，经进料预热器预热4后，进料热状况为泡点进料。精馏塔的内层塔体3和外层塔体2内均设置18层填料层29，外层塔体2操作压力为1atm，操作温度为127℃，内层塔体3操作压力为2.5atm，操作温度为150℃，压缩机11的压缩比为3。塔顶出料管Ⅰ25的采出量为25kmol/h，组成为环己烷99.3%（摩尔分数）、苯0.3%（摩尔分数）和、N,N-二甲基甲酰胺0.4%（摩尔分数）；塔顶出料管Ⅱ26的采出量为75.1kmol/h，组成为环己烷0.2%（摩尔分数）、苯99.8%（摩尔分数）和、N,N-二甲基甲酰胺0.004%（摩尔分数）；塔底出料管27的采出量为299.9kmol/h 1000kg/h，组成为环己烷0.007%（摩尔分数）、苯0.025%（摩尔分数）和、N,N-二甲基甲酰胺99.97%（摩尔分数）。能耗见表1。
实施例4
本实施例提供了现有技术中分壁塔分离三组分流程的具体过程参数及结果：
分壁塔分离三组分流程与实施例3相同组成和进料量的苯-环己烷-N,N-二甲基甲酰胺混合物，进料热状况为泡点进料。精馏塔操作压力为1atm，操作温度80.7℃，塔顶出料25kmol/h，组成为环己烷99.3%（摩尔分数）、苯0.3%（摩尔分数）和、N,N-二甲基甲酰胺0.4%（摩尔分数）；塔顶另一股出料为75.1kmol/h，组成为环己烷0.2%（摩尔分数）、苯99.8%（摩尔分数）和、N,N-二甲基甲酰胺0.004%（摩尔分数）；塔底出料为299.9 kmol/h 1000kg/h，组成为环己烷0.007%（摩尔分数）、苯0.025%（摩尔分数）和、N,N-二甲基甲酰胺99.97%（摩尔分数）。能耗见表1。
表1
从表1可以看出，处理相同的进料，获得相同的塔顶塔底产物，与常规分壁塔装置相比，本发明精馏装置冷凝冷却负荷降低43.8%，再沸负荷降低68.5%，考虑到本发明精馏装置增加的压缩机负荷，总体能耗降低38.2%。由此看出，本发明的用于三组分分离的内部能量集成精馏装置可以大幅降低精馏分离过程的冷凝负荷和再沸负荷，实现节能降耗。
Claims (17)
1.一种用于三组分分离的内部能量集成的精馏装置，其特征在于，其包括一个内外双层塔体的精馏塔，外层塔体为提馏段，内层塔体为精馏段，内层塔体设有隔板，所述隔板由沿径向设置的第一隔板和沿轴向设置的第二隔板组成，所述第一隔板设置于内层塔体上部，其外边缘与内层塔体塔壁密封，内边与所述第二隔板顶部连接并密封，第二隔板的侧边与内层塔体塔壁密封，底部与内层塔体的底部保持距离；设置于外层塔体上部的进料口Ⅰ外接进料预热器，外层塔体底部设置液体出口Ⅰ，其分别连接塔底出料管和通过再沸器后连接进料口Ⅴ；外层塔体的顶部还设置气体出口Ⅰ，其顺次外接压缩机入口过热器和压缩机，与内层塔体底部设置的进料口Ⅱ连接；所述内层塔体顶部设置气体出口Ⅱ，内层塔体第一隔板下设置气体出口Ⅲ和进料口Ⅵ，气体出口Ⅱ顺次外接换热器I、压缩机入口过热器和进料预热器后，分别连接塔顶出料管Ⅰ和内层塔体顶部的进料口Ⅲ，气体出口Ⅲ顺次外接换热器I和冷凝器I后，分别连接塔顶出料管Ⅱ和进料口Ⅵ；内层塔体的底部设置液体出口Ⅱ，通过再沸器和节流阀后连接进料口Ⅰ；所述外层塔体内顶部气体出口Ⅰ的下方设置丝网冷凝板；所述外层塔体和内层塔体内部均设置间隔分布的液体分布装置和填料层。
2.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述第一隔板距离内层塔体塔顶的距离为0.5%~20%内层塔体的高度。
3.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述第二隔板的底部距离内层塔体塔底的距离为50%~90%内层塔体的高度。
4.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述气体出口Ⅱ与进料口Ⅲ间还设置一个辅助冷凝器。
5.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述液体出口Ⅰ除了连接塔底出料管外，还通过辅助再沸器连接至外层塔体底部设置的进料口Ⅳ。
6.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述的液体分布装置设置于每层填料层上方10~30cm，包括若干液体分布器单元。
7.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述丝网冷凝板为人字形丝网挡板，由若干层截面为人字形的长条单板组成。
8.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述换热器Ⅰ用于气体出口Ⅲ与气体出口Ⅱ的气相换热。
9.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述冷凝器Ⅰ用于进一步冷却经过气体出口Ⅲ后的气相温度。
10.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，所述内层塔体的塔壁为光滑壁面，塔壁附有涂层材料，选自银、铜、铝、锌、铅、镍和铬中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的精馏装置，其特征在于，填料层内为散堆填料或规整填料，填料层高度为30~80cm。
12.权利要求1-11任意一项所述的精馏装置在分离三组分物系中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述精馏装置适用于两种轻组分为同系物或近沸点物系的分离。
14.利用权利要求1-11任意一项所述的精馏装置进行精馏的方法，包括以下步骤：进料经进料预热器加热后，通过进料口Ⅰ进入精馏塔的外层塔体进行气液交换，外层塔体的塔顶气相经顶部的丝网冷凝板进一步分离出液相后，由气体出口Ⅰ经压缩机入口过热器进入压缩机升压，然后由进料口Ⅱ进入内层塔体的底部，为内层塔体提供再沸热量；外层塔体的塔底液相由液体出口Ⅰ后分为三部分，一部分由塔底出料管直接作为塔底出料，另一部分经再沸器加热后返回进料口Ⅴ，第三部分由进料口Ⅳ返回外层塔体底部；内层塔体的塔顶气相由气体出口Ⅱ分别经换热器Ⅰ、压缩机入口过热器和进料预热器换热后，一部分由塔顶出料管Ⅰ作为塔顶出料，另一部分由进料口Ⅲ返回内层塔体顶部；内层塔体第一隔板下的塔顶气相分别经换热器Ⅰ和冷凝器Ⅰ后，一部分由塔顶出料管Ⅱ作为塔顶出料，另一部分由进料口Ⅵ返回内层塔体顶部；内层塔体的塔底液相经再沸器和节流阀后连接进料口Ⅰ，由进料口Ⅰ返回外层塔体顶部。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，内层塔体塔顶气相经换热器Ⅰ、压缩机入口过热器和进料预热器换热后，由进料口Ⅲ返回内层塔体前，先经辅助冷凝器冷却。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，内层塔体的塔底液相经再沸器冷却后，还需通过节流阀减压减温为饱和液相后再进入外层塔体顶部。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，开工阶段，外层塔体的塔底液相部分还经辅助再沸器后由进料口Ⅳ返回外层塔体底部。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101774877A (zh) * | 2010-01-22 | 2010-07-14 | 天津大学 | 用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的完全能量耦合分离系统及操作方法 |
| CN101798528A (zh) * | 2010-01-22 | 2010-08-11 | 天津大学 | 用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离系统及操作方法 |
| CN101874935A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-11-03 | 天津大学 | 精馏段塔底再沸型内部热集成节能精馏装置及方法 |
| CN101991968A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-03-30 | 天津大学 | 一种内部热集成节能精馏装置及其装配方法 |
| CN202499719U (zh) * | 2012-02-27 | 2012-10-24 | 天津大学 | 一种三氯氢硅提纯的双热泵精馏装置 |
| US20130213792A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-22 | Toyo Engineering Corporation | Heat integrated distillation apparatus |
| US20130220791A1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-08-29 | Toyo Engineering Corporation | Heat integrated distillation apparatus |
| CN204485348U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-07-22 | 石家庄工大化工设备有限公司 | 一种热耦合喷射并流塔 |
| CN110180205A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-08-30 | 天津大学 | 一种新型内部能量集成的精馏塔系统配套装置及方法 |
-
2019
- 2019-10-31 CN CN201911049236.3A patent/CN112742056B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101774877A (zh) * | 2010-01-22 | 2010-07-14 | 天津大学 | 用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的完全能量耦合分离系统及操作方法 |
| CN101798528A (zh) * | 2010-01-22 | 2010-08-11 | 天津大学 | 用于前脱丙烷乙烯流程中碳三、碳四和碳五的部分能量耦合分离系统及操作方法 |
| CN101874935A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-11-03 | 天津大学 | 精馏段塔底再沸型内部热集成节能精馏装置及方法 |
| CN101991968A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-03-30 | 天津大学 | 一种内部热集成节能精馏装置及其装配方法 |
| US20130213792A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-22 | Toyo Engineering Corporation | Heat integrated distillation apparatus |
| US20130220791A1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-08-29 | Toyo Engineering Corporation | Heat integrated distillation apparatus |
| CN202499719U (zh) * | 2012-02-27 | 2012-10-24 | 天津大学 | 一种三氯氢硅提纯的双热泵精馏装置 |
| CN204485348U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-07-22 | 石家庄工大化工设备有限公司 | 一种热耦合喷射并流塔 |
| CN110180205A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-08-30 | 天津大学 | 一种新型内部能量集成的精馏塔系统配套装置及方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 张洪流编著: "《化工原理 传质与分离技术手册》", 30 September 2009 * |
| 张管生编著: "《科学用能原理及方法》", 31 December 1986 * |
| 第四机械工业部第十设计研究院主编: "《空气调节设计手册》", 31 May 1983 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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