CN114470845A - 一种精馏塔塔顶回流温度调节系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精馏塔塔顶回流温度调节系统及工艺，调节系统包括温度控制管组、回流罐、放空管线和增压管线，增压管线与连通于回流罐顶部放空管线的中部。在降低回流温度的过程中需通过增加热旁路流量调节压力，但是会使回流温度升高，此时可通过打开增压管线阀门，向塔顶回流罐充压，维持回流罐压力并减小热旁路流量，有益效果在于：降低精馏塔顶回流温度，维持精馏塔系统热量平衡；降低物料外送温度，保证生产系统安全稳定运行；避免抽空、汽蚀对精馏塔顶回流泵的影响。

Description

一种精馏塔塔顶回流温度调节系统及工艺

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种精馏塔塔顶回流温度调节系统及工艺。

背景技术

精馏塔被广泛应用于化工生产，并且在所有的分离方法中长期占据着主导地位。但是在生产过程中由于介质、工况的不同，出现精馏塔塔顶回流温度高的情况，一者不利于精馏塔的气液相传热平衡；二者不利用塔顶回流泵的运行，塔顶回流温度高的情况下，易造成泵的抽空、汽蚀，影响设备运行，严重情况下造成回流物料断流，影响精馏塔及生产系统的整体运行；三者造成塔顶物料(产品)外送温度高，无法满足安全要求，尤其在夏季高温天气，更加突出明显，不利于物料的安全输送。

现有方法、工艺中，精馏塔塔顶一般设置热旁路和冷却旁路，冷却旁路上设有空冷器和水冷器，通过减小塔顶热旁路的流量或增加冷却旁路的流量，来降低回流罐温度，从而降低塔顶回流温度及产品外送温度。

但是在降低回流罐温度的过程中，由于关小热旁路或开大冷却旁路，导致回流罐的压力不符合工况要求，无法进一步继续降低回流罐温度，同时由于回流罐的压力过低，导致精馏塔顶回流泵出现抽空、汽蚀现象。尤其在夏季高温天气，此问题更加突出，造成生产工况波动、产品控制指标不合格、设备运行不稳定等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何有效较低精馏塔顶回流温度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，包括温度控制管组、回流罐、放空管线和增压管线，

所述温度控制管组的一端与精馏塔塔顶连通，另一端与所述回流罐的进口连通，所述回流罐的回流口与精馏塔塔顶连通，所述放空管线与所述回流罐的顶部连通，所述增压管线与所述放空管线的中部连通；

所述温度控制管组包括并联设置的热旁路和冷却旁路，所述热旁路上设有热旁路阀门，所述冷却旁路上设有冷旁路阀门。

本发明的有益效果是：若出现精馏塔塔顶回流温度高的情况，可采取减小塔顶热旁路流量或增加冷却旁路流量的方式进行降温，在降温过程中需通过增加热旁路流量调节压力，但是会使回流温度升高，此时可通过打开增压管线阀门，向塔顶回流罐充压，维持回流罐压力并减小热旁路流量，有效避免由于减少精馏塔顶热旁路的流量而造成回流罐压力不足的问题，从而能够保证降低塔顶回流罐的温度，进而降低塔顶回流温度。采用本工艺可以：1.降低精馏塔顶回流温度，更好的维持精馏塔系统热量平衡，相比于现有技术可以将回流温度降至更低。2.降低物料(产品)外送温度，保证生产系统安全稳定运行。3.确保设备稳定运行，避免抽空、汽蚀对精馏塔顶回流泵的影响。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述冷却旁路中串联设有空冷器和水冷器。

采用上述进一步方案的有益效果是：空冷器和水冷器为冷却旁路降温。

进一步，所述回流罐设有温度检测装置和压力检测装置，所述增压管线中设有增压调节阀门，所述放空管线上与所述增压管线连通处的两侧分别设有控制阀。

采用上述进一步方案的有益效果是：根据温度检测装置和压力检测装置测得的温度和压力值，调节热旁路阀门、冷旁路阀门和增压调节阀门。

进一步，所述回流罐的回流口与精馏塔塔顶之间的管路上串联有回流泵。

采用上述进一步方案的有益效果是：回流泵为回流罐产品回流提供动力。

进一步，所述回流泵与精馏塔塔顶之间的管路连通有与产品储罐连通的产品管路。

采用上述进一步方案的有益效果是：回流罐中的物料一部分回流至精馏塔，一部分当做产品送至产品储罐。

进一步，所述增压管线上串联有止回阀，所述增压管线还设有压力表和孔板。

采用上述进一步方案的有益效果是：止回阀用来防止增压管线内的介质倒窜，另加设压力表及时监控补入氮气压力，增压管线内设置孔板，对管道内的介质进行限流，避免由于流量过大造成超压等情况。

本发明还提供一种精馏塔塔顶回流温度调节工艺，采用所述精馏塔塔顶回流温度调节系统实现，包括以下步骤：

步骤1：检测回流罐内的回流温度；

步骤2：回流罐内的回流温度高于最大温度时，减小热旁路流量和/或增加冷却旁路流量，使回流温度降低，直至回流温度在标准范围；

步骤3：判断回流罐内的压力是否在标准范围内：

若回流罐内的压力在标准范围内，则结束调整；

若回流罐内的压力低于最低压力，增加热旁路流量，增大压力直至压力在标准范围；

步骤4：判断回流罐内的回流温度是否在标准范围内：

若回流罐内的回流温度在标准范围内，则结束调整；

若回流罐内的回流温度高于最大温度，则通过增压管线向回流罐内加压，并减小热旁路流量使回流温度降低，直至回流温度和回流罐的压力均在标准范围内，然后逐步关小直至完全关闭增压管线。

有益效果是：若出现精馏塔塔顶回流温度高的情况，可采取减小塔顶热旁路流量或增加冷却旁路流量的方式进行降温，在降温过程中需通过增加热旁路流量调节压力，但是会使回流温度升高，此时可通过打开增压管线阀门，向塔顶回流罐充压，维持回流罐压力并减小热旁路流量，有效避免由于减少精馏塔顶热旁路的流量而造成回流罐压力不足的问题，从而能够保证降低塔顶回流罐的温度，进而降低塔顶回流温度。采用本工艺可以：1.降低精馏塔顶回流温度，更好的维持精馏塔系统热量平衡，相比于现有技术可以将回流温度降至更低。2.降低物料(产品)外送温度，保证生产系统安全稳定运行。3.确保设备稳定运行，避免抽空、汽蚀对精馏塔顶回流泵的影响。

进一步，所述步骤4中，通过增压管线向回流罐内加压，具体包括：增压管线向回流罐内通入惰性气体。

进一步，所述惰性气体为氮气。

附图说明

图1为本发明一种精馏塔塔顶回流温度调节系统的结构图；

图2为本发明一种精馏塔塔顶回流温度调节工艺的技术路线图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、回流罐，2、放空管线，3、增压管线，4、精馏塔，5、热旁路，6、冷却旁路，7、空冷器，8、水冷器，9、回流泵。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，包括温度控制管组、回流罐1、放空管线2和增压管线3，

所述温度控制管组的一端与精馏塔4塔顶连通，另一端与所述回流罐1的进口连通，所述回流罐1的回流口与精馏塔4塔顶连通，所述放空管线2与所述回流罐1的顶部连通，所述增压管线3与所述放空管线2的中部连通；

所述温度控制管组包括并联设置的热旁路5和冷却旁路6，所述热旁路5上设有热旁路阀门，所述冷却旁路6上设有冷旁路阀门。

其中，所述回流罐1的底部一侧连通有分水部，水和油在回流罐1内靠密度分层，底部的水流至较低的分水部内，并通过管道外排。回流罐1的底部另一侧设有与精馏塔4连通的回流口。

其中，调节热旁路阀门的开度可以调节热旁路5的流量，调节冷旁路阀门的开度可以调节冷却旁路6的流量。

在上述实施例中，优选的，所述冷却旁路6中串联设有空冷器7和水冷器8。

在上述任一实施例中，优选的，所述回流罐1设有温度检测装置和压力检测装置，所述增压管线3中设有增压调节阀门，所述放空管线2上与所述增压管线3连通处的两侧分别设有控制阀。

具体的，同时打开放空管线2的两个控制阀并关闭增压调节阀门，可以使回流罐1内的气体直接放空；打开靠近回流罐1的控制阀，关闭原理回流罐1的控制阀，并打开增压调节阀门，可以向回流罐1内充入加压气体，调节增压调节阀门的开度可以调节增压管线3的流量。

在上述任一实施例中，优选的，所述回流罐1的回流口与精馏塔4塔顶之间的管路上串联有回流泵9。

在上述任一实施例中，优选的，所述回流泵9与精馏塔4塔顶之间的管路连通有与产品储罐连通的产品管路。

在上述任一实施例中，优选的，所述增压管线3上串联有止回阀，所述增压管线3还设有压力表和孔板。

本实施例中，精馏塔4塔顶的物料一部分经冷却旁路6的空冷器7和水冷器8冷却后至精馏塔顶回流罐1。另一部分经热旁路5直接至回流罐1。回流罐1中的物料经回流泵9一部分回流至精馏塔4，一部分当做产品送至产品储罐。回流罐1主要用于接收经冷凝后的塔顶气相后，一部分回流至精馏塔内，维持塔内气液相平衡，一部分采出产品。同时回流罐用于维持塔压。

本实施例的精馏塔塔顶回流温度调节系统，在精馏塔顶回流罐1的就地放空管线上，连接一根增压管线3，同时在增压管线3上加设增压调节阀门，增压调节阀门为截止阀，用于调节流量；增压管线3上还设有止回阀用来防止介质倒窜；另加设压力表可及时监控补入氮气压力；管道内设置有孔板，对氮气进行限流，避免由于流量过大造成超压等情况；增压管线3上还可设置其他用于管线检测、调节的部件。

若出现精馏塔塔顶回流温度高的情况，可采取减小塔顶热旁路流量或增加冷却旁路流量的方式进行降温，在降温过程中需通过增加热旁路流量调节压力，但是会使回流温度升高，此时可通过打开增压管线阀门，向塔顶回流罐充压，维持回流罐压力并减小热旁路流量，有效避免由于减少精馏塔顶热旁路的流量而造成回流罐压力不足的问题，从而能够保证降低塔顶回流罐的温度，进而降低塔顶回流温度。

实施例2

本实施例提供一种精馏塔塔顶回流温度调节工艺，采用实施例1所述精馏塔塔顶回流温度调节系统实现，包括以下步骤：

步骤1：检测回流罐1内的回流温度；

步骤2：回流罐1内的回流温度高于最大温度时，减小热旁路5流量和/或增加冷却旁路6流量，使回流温度降低，直至回流温度在标准范围；

步骤3：判断回流罐1内的压力是否在标准范围内：

若回流罐1内的压力在标准范围内，则结束调整；

若回流罐1内的压力低于最低压力，增加热旁路5流量，增大压力直至压力在标准范围；

需要说明的是：在进行步骤2的调节过程时，回流罐的压力也会相应降低，故此时回流罐1内的压力不会出现高于最大压力的情况。

步骤4：判断回流罐1内的回流温度是否在标准范围内：

若回流罐1内的回流温度在标准范围内，则结束调整；

若回流罐1内的回流温度高于最大温度，则通过增压管线3向回流罐1内加压，并减小热旁路5流量使回流罐1内的回流温度降低，直至回流罐1内的回流温度和回流罐1的压力均在标准范围内，然后逐步关小直至完全关闭增压管线3。

需要说明的是：由于已通过增压管线3向回流罐1内加压，并减小热旁路5流量方式将温度和压力调整至正常指标范围，在关小增压管线时，一般不会出现温度和压力在标准范围外的情况。

在上述任一实施例中，优选的，所述步骤4中，通过增压管线3向回流罐1内加压，具体包括：增压管线3向回流罐1内通入惰性气体。

在上述任一实施例中，优选的，所述惰性气体为氮气。

在实际调整回流温度的过程中：精馏塔4塔顶物料一部分经空冷器7、水冷器8冷却后至回流罐1，另一部分经热路直接至回流罐1。通过监控回流罐1的温度和压力来进行精馏塔塔顶热旁路的调整，

精馏塔4出现塔顶回流温度高的情况，需要将回流罐1的温度降至正常要求，采取减小塔顶热旁路5流量或增加冷却旁路6流量的方式进行降温。

在降温过程中，发现回流罐1的压力下降，需要开大热旁路5来维持回流罐1的压力。开大热旁路可以使回流罐1的压力逐渐升高。

但是在逐渐开大热旁路的同时，回流罐1的温度同步也逐渐升高，这是由于精馏塔顶物料通过热旁路5时，不经过空冷器7和精馏塔顶水冷器8，导致回流罐1温度升高。此时回流罐1出现压力较低和温度较高的情况，这是由于：开大热旁路5后回流罐1的压力会升高，但是升压速率较慢，相对整体来说，回流罐1处于压力较低和温度较高的状态，易出现回流泵9抽空汽蚀及外送产品温度高的现象。也就是说，若开大热旁路将导致无法继续降低塔顶回流罐温度，同时造成塔顶回流泵抽空、汽蚀等现象的发生。

此时，可逐步开大增压管线3来提高回流罐1的压力，在回流罐1压力升高的同时，逐步调整关小热旁路5，降低回流罐1的温度，在此过程中压力不会超过标准范围，直至回流罐1压力和温度指标运行稳定正常时，逐步关小增压管线3。采用该调节方法无需开大热旁路5来维持回流罐1的压力，从而可以有效降低精馏塔顶回流温度。

在其中一个具体实施例中，以规模35.95万吨/年低温油洗装置中稳定塔部分为例。

在该运行装置中，精馏塔主要是脱除石脑油中的LPG组分(乙烷、乙烯、丙烷、丙烯组分)，得到LPG产品。具体操作流程为：上一装置石脑油来料(约180℃)送至精馏塔中部，精馏塔底部重沸器(图中未画出)采用5.0MPa饱和水蒸汽作为重沸器热源，含有LPG组分的石脑油与重沸器产生的气体在精馏塔中逆向逐级接触传质后，精馏塔顶部(温度67-76℃、压力1.2-1.7MPa)LPG物料一部分经精馏塔塔顶空冷器7和水冷器8逐级冷却后至回流罐1，另一部分通过热旁路至回流罐1。回流罐1中的物料一部分回流至精馏塔，一部分由回流泵9送至产品储罐，精馏塔底部石脑油送至下一装置。

在上述现有技术的装置系统运行过程中，回流罐1的温度可在40-50℃范围内调节，压力可在1.0-1.4MPa范围内调节，回流罐1压力最低只能降至1.0MPa，温度最高不能超过50℃，若温度降至1.0MPa以下且温度超过50℃，回流泵9会出现抽空汽蚀现象，同时LPG产品外送温度高。

采用本实施例的改进方案后，通过增压管线3的加压作用，回流罐1温度可有效降低，在35-40℃范围内，压力维持在1.3-1.4MPa，有效避免出现回流罐1低压高温现象，降低回流温度，保证装置系统稳定运行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，其特征在于，包括温度控制管组、回流罐(1)、放空管线(2)和增压管线(3)，

所述温度控制管组的一端与精馏塔(4)塔顶连通，另一端与所述回流罐(1)的进口连通，所述回流罐(1)的回流口与精馏塔(4)塔顶连通，所述放空管线(2)与所述回流罐(1)的顶部连通，所述增压管线(3)与所述放空管线(2)的中部连通；

所述温度控制管组包括并联设置的热旁路(5)和冷却旁路(6)，所述热旁路(5)上设有热旁路阀门，所述冷却旁路(6)上设有冷旁路阀门。

2.根据权利要求1所述一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，其特征在于，所述冷却旁路(6)中串联设有空冷器(7)和水冷器(8)。

3.根据权利要求1-2任一项所述一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，其特征在于，所述回流罐(1)设有温度检测装置和压力检测装置，所述增压管线(3)中设有增压调节阀门，所述放空管线(2)上与所述增压管线(3)连通处的两侧分别设有控制阀。

4.根据权利要求1-2任一项所述一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，其特征在于，所述回流罐(1)的回流口与精馏塔(4)塔顶之间的管路上串联有回流泵(9)。

5.根据权利要求4所述一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，其特征在于，所述回流泵(9)与精馏塔(4)塔顶之间的管路连通有与产品储罐连通的产品管路。

6.根据权利要求1-2任一项所述一种精馏塔塔顶回流温度调节系统，其特征在于，所述增压管线(3)上串联有止回阀，所述增压管线(3)还设有压力表和孔板。

7.一种精馏塔塔顶回流温度调节工艺，其特征在于，采用权利要求1-6所述精馏塔塔顶回流温度调节系统实现，包括以下步骤：

步骤1：检测回流罐(1)内的回流温度；

步骤2：回流罐(1)内的回流温度高于最大温度时，减小热旁路(5)流量和/或增加冷却旁路(6)流量，使回流温度降低，直至回流温度在标准范围；

步骤3：判断回流罐(1)内的压力是否在标准范围内：

若回流罐(1)内的压力在标准范围内，则结束调整；

若回流罐(1)内的压力低于最低压力，增加热旁路(5)流量，增大压力直至压力在标准范围；

步骤4：判断回流罐(1)内的回流温度是否在标准范围内：

若回流罐(1)内的回流温度在标准范围内，则结束调整；

若回流罐(1)内的回流温度高于最大温度，则通过增压管线(3)向回流罐(1)内加压，并减小热旁路(5)流量使回流温度降低，直至回流温度和回流罐(1)的压力均在标准范围内，然后逐步关小直至完全关闭增压管线(3)。

8.根据权利要求7所述一种精馏塔塔顶回流温度调节工艺，其特征在于，所述步骤4中，通过增压管线(3)向回流罐(1)内加压，具体包括：增压管线(3)向回流罐(1)内通入惰性气体。

9.根据权利要求8所述一种精馏塔塔顶回流温度调节工艺，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

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