CN116747547B - 一种丙烷供气过程放空气体回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及丙烷分离技术领域，公开了一种丙烷供气过程放空气体回收装置，包括精馏塔，精馏塔内部安装有垂直分布的多个塔板，精馏塔上安装有进液管，精馏塔的底部安装有进气管，进气管的输入端安装有再沸器，精馏塔的底部安装有出液管，出液管的输出端与再沸器连接，用于将精馏塔底部的液体注入再沸器中，精馏塔的顶部安装有出气管，出气管的输出端安装有冷凝器；本发明通过调控顶部区域内的温度，降低顶部区域内的气压，增大顶部区域与其相邻区域之间的压力差，不仅提高了除沫器的除沫效果，并且重新冷凝的丙烷蒸汽重新与输入的液体融合，再经过精馏分离，得到的产品纯度能够大大提高。

Description

一种丙烷供气过程放空气体回收装置

技术领域

本发明涉及丙烷分离领域，更具体地说，它涉及一种丙烷供气过程放空气体回收装置。

背景技术

丙烷是一种有机化合物，其作为液化石油气时，主要由丙烷和丁烷组成，而丙烷占液化石油气中的主要成分。液化石油气在充装过程中，会产生一定量的泄漏，从而导致充装区域内的空气掺杂着很多没有被利用到的丙烷和丁烷混合气体，该区域的丙烷含量虽然达不到用作燃料的标准，但是丙烷含量也是相当高的，不回收会导致资源浪费以及充装区域容易爆炸的危险。

但回收的丙烷和丁烷混合气体掺杂在一起，浓度较低导致无法直接利用，因此常将该混合气体中的丙烷给分离出来，以备他用，而人们常使用的分离方式是-采用精馏塔将丙烷和丁烷分离出来（丙烷的沸点：-42.1℃，丁烷的沸点-0.5℃，两者具有沸点差，因此常采用精馏塔的方式分离）；具体地，精馏塔的输入管与储存回收得到的丙烷丁烷混合气体原料的装置连通，空压机吸入混合气体，将混合气体压缩形成混合液体，而后从进料管输出至精馏塔体内，通过精馏塔的工作，沸点较低的丙烷先形成蒸汽，从塔顶排出，沸点较高的丁烷作为液体沉积在塔底，从而实现将丙烷和丁烷进行精馏分离。

在精馏时，蒸汽自塔下部上升并与塔板上下降的液体相接触，通过液相气相充分接触，对丙烷蒸汽提纯，最后从塔上部排出，在气相上升的过程中会携带雾状液滴，而为了除去排出气体中夹带的少量雾状液滴，在精馏塔的气体出口处常装有旋流板除沫器，丙烷蒸汽通过旋流板除沫器会产生离心力，离心力将雾滴与气体分离。

但在精馏塔顶部安装的除沫器，会增加精馏塔顶部区域丙烷气体输出的阻力，从而造成该顶部区域内的气压较未安装旋流板除沫器时会更大，使原本精馏塔中垂直多层区域之间的压力会逐渐增大，进而让相邻两区域间的压力差减小，由于相邻两区域间的压力差是精馏塔驱动丙烷和丁烷分离的动力，当相邻两区域间压力差减小，会降低分离效率，导致无法达到预期的产品纯度。

发明内容

本发明提供一种丙烷供气过程放空气体回收装置，解决相关技术中精馏塔顶部区域内的气压大，精馏塔的分离效率降低，无法得到预期的产品纯度的技术问题。

本发明提供了一种丙烷供气过程放空气体回收装置，包括精馏塔，精馏塔内部安装有垂直分布的多个塔板，精馏塔上安装有进液管，进液管的另一端与回收的丙烷丁烷混合液体原料贮存装置连通，用于将丙烷丁烷混合液体注入塔板上，精馏塔的底部安装有进气管，进气管的输入端安装有再沸器，再沸器中产生的丙烷蒸汽经过进气管通入到精馏塔中，进气管设有多个输出端，多个进气管的输出端均位于最下层塔板的下方，用于将丙烷蒸汽充分与塔板上的混合液体接触，精馏塔的底部安装有出液管，出液管的输出端与再沸器连接，用于将精馏塔底部的液体注入再沸器中，精馏塔的顶部安装有出气管，出气管的输出端安装有冷凝器，用于将精馏塔内的丙烷蒸汽输出到冷凝器中，使丙烷蒸汽被冷凝器冷凝成丙烷液体；

精馏塔的内腔顶部安装有旋流板除沫器，旋流板除沫器与精馏塔内部最上层塔板之间的区域为顶部区域，精馏塔上安装有温度调控单元，温度调控单元与顶部区域对应，用于调控顶部区域内的温度，以使顶部区域内的气压与预设气压相同，其中预设气压为顶部区域在不安装旋流板除沫器时，顶部区域工作时的气压。

在一个优选的实施方式中，温度调控单元包括套管和气压检测计，套管套装在精馏塔的外侧，且套管的安装位置与顶部区域对应，气压检测计的检测端位于顶部区域内，用于实时监控顶部区域内的气压，套管与精馏塔外侧之间的区域为温度调控区，套管的外壁安装有冷源入口和冷源出口，冷源入口与冷源气体源连通，用以通入冷源气体，对顶部区域内温度进行调节，直至顶部区域内的气压与预设气压相同。

在一个优选的实施方式中，还包括刮板机构，刮板机构用于刮除顶部区域的精馏塔内壁上的液体，刮板机构包括可旋转的转轴一和刮杆，刮杆的一侧安装有横杆，转轴一活动贯穿最上层的塔板，转轴一用于驱动刮杆绕转轴一轴线自转。

在一个优选的实施方式中，转轴一上设有高度微调机构，高度微调机构包括转轴二，转轴二的顶部安装有旋转驱动单元，旋转驱动单元用于驱动转轴二自转，转轴二的底端安装有环套，转轴一的顶端安装有盘体，环套与盘体相适配，横杆固定安装于盘体的外侧上，环套上开设有多个呈环形阵列分布的滑槽，盘体的顶部安装有多个凸台，凸台滑动设于滑槽内，且凸台的顶端与滑槽的槽底端之间固定连接有弹簧，当转轴二自转时，转轴一也随转轴二自转。

在一个优选的实施方式中，环套的内侧转动安装有转轮，盘体的顶部开设有环形槽，转轮滑动设于环形槽内。

在一个优选的实施方式中，凸台上安装有凸起，且凸起为波浪状结构。

在一个优选的实施方式中，旋转驱动单元为涡轮叶片，涡轮叶片与转轴二的顶端固定连接，当通过旋流板除沫器的丙烷蒸汽与涡轮叶片接触时，涡轮叶片驱动转轴二自转。

在一个优选的实施方式中，旋转驱动单元为驱动组件，驱动组件包括动力部件和齿轮组，动力部件的输出轴通过齿轮组与转轴二传动连接。

在一个优选的实施方式中，驱动组件还包括蜗杆，动力部件的输出轴与蜗杆传动连接，蜗杆的一侧啮合有蜗轮，蜗轮的中部固定连接有转轴三，转轴三的端部固定连接有摆臂，摆臂远离转轴三的一端开设有槽口，转轴二的顶端固定连接有工字套，工字套的中部活动套设有套环，套环的侧面安装有销轴，销轴在槽口的内部滑动。

在一个优选的实施方式中，进液管的输入端连接有压缩机，压缩机的输入端连接有输入泵，出液管设有两个输出端，出液管的一个输出端与再沸器连接，出液管的另一个输出端连接有塔釜，塔釜的输出端与输入泵的输入端连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过调控顶部区域内的温度，以降低顶部区域内的气压，增大顶部区域与其相邻区域之间的压力差，顶部区域的温度降低不仅能够降低气压，还能使部分丙烷蒸汽在顶部区域重新液化，与旋流板除沫器无法消除的一些微小气泡和雾滴结合，重新在重力作用下下落，提高了除沫器的除沫效果，并且结合形成的液体顺着塔壁流下，重新与输入的压缩液体融合，再经过精馏分离，得到的产品纯度能够大大提高；

2、本发明通过将黏附在塔壁液滴形成的隔膜层刮除，提高了顶部区域的降温效果，并且带动顶部区域内空气螺旋上升，使丙烷蒸汽能够被均匀地充斥在顶部区域内，使丙烷蒸汽的温度被充分调控，以保证顶部区域内气压的均匀性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明精馏塔的外观示意图。

图3是本发明精馏塔的正视剖面示意图。

图4是本发明图3的局部放大示意图。

图5是本发明高度微调机构的剖视图。

图6是本发明刮板机构的旋转驱动单元的其中一种实施方式的结构示意图。

图7是本发明驱动组件的结构示意图。

图8是本发明旋流板除沫器的俯视结构示意图。

图中：1、精馏塔；110、塔板；120、旋流板除沫器；11、进液管；12、进气管；13、出液管；14、出气管；15、气液接触区域；2、温度调控单元；21、套管；22、冷源入口；3、刮板机构；31、转轴一；32、刮杆；321、横杆；4、高度微调机构；41、转轴二；42、环套；421、转轮；422、滑槽；43、盘体；431、凸台；432、环形槽；433、凸起；44、弹簧；5、驱动组件；51、动力部件；52、齿轮组；521、齿轮一；522、齿轮二；523、齿轮三；53、蜗杆；54、蜗轮；55、转轴三；56、摆臂；561、槽口；57、工字套；58、套环；100、输入泵；200、压缩机；300、再沸器；400、冷凝器；500、塔釜。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

如图1-图8所示，一种丙烷供气过程放空气体回收装置，包括精馏塔1，精馏塔1内部安装有垂直分布的多个塔板110，精馏塔1上安装有进液管11，进液管11的另一端与回收的丙烷丁烷混合液体原料贮存装置连通，用于将丙烷丁烷混合液体注入塔板110上，精馏塔1的底部安装有进气管12，进气管12的输入端安装有再沸器300，再沸器300中产生的丙烷蒸汽经过进气管12通入到精馏塔1中，进气管12设有多个输出端，多个进气管12的输出端均位于最下层塔板110的下方，用于将丙烷蒸汽充分与塔板110上的混合液体接触，精馏塔1的底部安装有出液管13，出液管13的输出端与再沸器300连接，用于将精馏塔1底部的液体注入再沸器300中，精馏塔1的顶部安装有出气管14，出气管14的输出端安装有冷凝器400，用于将精馏塔1内的丙烷蒸汽输出到冷凝器400中，使丙烷蒸汽被冷凝器400冷凝成丙烷液体；

精馏塔1的内腔顶部安装有旋流板除沫器120，旋流板除沫器120与精馏塔1内部最上层塔板110之间的区域为顶部区域，精馏塔1上安装有温度调控单元2，温度调控单元2与顶部区域对应，用于调控顶部区域内的温度，以使顶部区域内的气压与预设气压相同，其中预设气压为顶部区域在不安装旋流板除沫器120时，顶部区域工作时的气压；

温度调控单元2包括套管21和气压检测计，套管21套装在精馏塔1的外侧，且套管21的安装位置与顶部区域对应，气压检测计的检测端位于顶部区域内，用于实时监控顶部区域内的气压，套管21与精馏塔1外侧之间的区域为温度调控区，套管21的外壁安装有冷源入口22和冷源出口，冷源入口22和冷源出口将温度调控区形成一个循环，实现均匀调温度的功能，冷源入口22与冷源气体源连通，用于向温度调控区通入冷源气体，对顶部区域内温度进行调节，直至顶部区域内的气压与预设气压相同。

进液管11的输入端连接有压缩机200，压缩机200的输入端连接有输入泵100，出液管13设有两个输出端，出液管13的一个输出端与再沸器300连接，出液管13的另一个输出端连接有塔釜500，塔釜500的输出端与输入泵100的输入端连接。

需要说明的是，精馏塔1的内腔被塔板110隔出多个气液接触区域15，其中最上层的气液接触区域15称之为顶部区域；各个管道内均可基于实际需求布设输送泵，用以提供动力；并且，回收的丙烷和丁烷混合气体在输入本工艺设备前需要进行除杂预处理，用于将回收的混合气体中的空气除去，输入本设备的混合气体只包含丙烷和丁烷。

需要进一步说明的是，调节顶部区域的气压与预设气压相同，并不完全指的是，两者数值大小完全相同，而是说顶部区域的气压与预设气压的大小符合一个阈值范围，该阈值范围可基于实际进行人为调控。

在本实施例中，实施场景具体为：先将各个结构布置安装好，丙烷丁烷混合液体原料贮存装置将混合气体通入到压缩机200中，混合气体经过压缩机200被压缩成的丙烷丁烷混合液体，通过进液管11，向各个塔板110上注入混合液体，混合液体从塔板110上往下流，而再沸器300将沸点较低的丙烷先蒸发，使丙烷蒸汽上升与往下流的混合液体接触，实现液相和气相的接触，进行传质，提高分离的效果；通过在精馏塔1的内腔顶部设置旋流板除沫器120，丙烷蒸汽通过旋流板除沫器120产生离心力，离心力将气相的丙烷蒸汽中的雾滴与气体分离，进一步提纯丙烷气体；

并同时在精馏塔1的顶部区域设置温度调控单元2，通过冷源入口22向温度调控区内注入冷源气体，以改变精馏塔1塔壁的温度，进而对其内部的顶部区域的温度进行调节，并且结合气压检测计，实时监控顶部区域内的气压，直至顶部区域内的气压与预设气压相同，保证顶部区域与下一气液接触区域15之间的压力差不会减少，从而解决压力差减小，会降低丙烷和丁烷分离效率，导致无法达到预期产品纯度的技术问题。

在本发明的一个实施例中，还包括刮板机构3，刮板机构3用于刮除顶部区域的精馏塔1内壁上的液体，刮板机构3包括可旋转的转轴一31和刮杆32，刮杆32的一侧安装有横杆321，转轴一31活动贯穿最上层的塔板110，转轴一31用于驱动刮杆32绕转轴一31轴线自转。

需要说明的是，温度调控单元2对精馏塔1内壁的降温，会导致部分丙烷蒸汽在内壁上冷凝黏附，黏附在塔壁的液滴会在塔壁之间形成隔膜层，从而降低了顶部区域的冷却效果，进而影响温度调控单元2的调控效果；通过设置刮板机构3，转轴一31旋转带动刮杆32将精馏塔1内壁上的隔膜层刮除。

需要进一步说明的是，刮杆32可采用软质有弹性的材质加工制成。

转轴一31上设有高度微调机构4，高度微调机构4包括转轴二41，转轴二41的顶部安装有旋转驱动单元，旋转驱动单元用于驱动转轴二41自转，转轴二41的底端安装有环套42，转轴一31的顶端安装有盘体43，环套42与盘体43相适配，横杆321固定安装于盘体43的外侧上，环套42上开设有多个呈环形阵列分布的滑槽422，盘体43的顶部安装有多个凸台431，凸台431滑动设于滑槽422内，且凸台431的顶端与滑槽422的槽底端之间固定连接有弹簧44，当转轴二41自转时，转轴一31也随转轴二41自转。

需要说明的是，环套42和盘体43之间通过凸台431与滑槽422滑动插接配合，因此当转轴二41自转时，转轴一31也随转轴二41自转。

环套42的内侧转动安装有转轮421，盘体43的顶部开设有环形槽432，转轮421滑动设于环形槽432内。

凸台431上安装有凸起433，且凸起433为波浪状结构。

需要说明的是，转轴二41自转可带动环套42也自转，从而使转轮421沿环形槽432旋转，当转轮421运动到凸起433处时，凸台431与滑槽422之间的弹簧44被拉伸，从而使转轴一31和转轴二41在竖向上有一定的分离，进而在横杆321水平转动时，还能在竖向方向上有一定的窜动，从而使顶部区域内蒸汽能够被均匀混合，调控温度，帮助顶部区域内稳压。

旋转驱动单元为涡轮叶片，涡轮叶片与转轴二41的顶端固定连接，当通过旋流板除沫器120的丙烷蒸汽与涡轮叶片接触时，涡轮叶片驱动转轴二41自转。

需要说明的是，由于通过旋流板除沫器120的丙烷蒸汽呈现一种螺旋上升的状态，因此通过设置涡轮叶片，使螺旋上升的蒸汽推动涡轮叶片旋转，从而带动转轴二41自转；涡轮叶片旋转时，可以提供反向吸力，将顶部区域内气体向上吸，促进顶部区域内的气体螺旋上升，使蒸汽能够被均匀调控温度，以降低顶部区域内的气压，并且能够加快精馏的丙烷分离效率。

另一方面，当涡轮叶片的动力不足以带动转轴一31和转轴二41自转时，还可以将旋转驱动单元设置为有动力的驱动组件5，驱动组件5包括动力部件51和齿轮组52，动力部件51的输出轴通过齿轮组52与转轴二41传动连接。

驱动组件5还包括蜗杆53，动力部件51的输出轴与蜗杆53传动连接，蜗杆53的一侧啮合有蜗轮54，蜗轮54的中部固定连接有转轴三55，转轴三55的端部固定连接有摆臂56，摆臂56远离转轴三55的一端开设有槽口561，转轴二41的顶端固定连接有工字套57，工字套57的中部活动套设有套环58，套环58的侧面安装有销轴581，销轴581在槽口561的内部滑动。

需要说明的是，上述方案中提供了一种驱动刮杆32转动的方式，动力部件51采用电机加减速器形式，减速器的输出轴与齿轮组52的输入端传动连接，具体地，齿轮组52包括齿轮一521、齿轮二522和齿轮三523，齿轮一521与减速器的输出轴连接，齿轮二522与转轴二41固定连接，齿轮三523转动安装于减速器上，且齿轮三523与齿轮一521和齿轮二522均啮合，从而让动力部件51通过齿轮组52可以带动转轴二41转动。

需要进一步说明的是，蜗杆53可转动地安装在减速器上，转轴三55的两端则安装在减速器上的支架上，减速器的输出端与蜗杆53相连接，蜗杆53正反转动时，可以带动蜗轮54正反转动，从而可以带动摆臂56摆动，摆臂56则通过套环58带动转轴二41竖向移动，进一步扩大横杆321搅拌顶部区域内气体的程度，此过程中，销轴581在槽口561的内部滑动。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (6)

1.一种丙烷供气过程放空气体回收装置，其特征在于，包括精馏塔（1），精馏塔（1）内部安装有垂直分布的多个塔板（110），精馏塔（1）上安装有进液管（11），进液管（11）的另一端与回收的丙烷丁烷混合液体原料贮存装置连通，用于将丙烷丁烷混合液体注入精馏塔（1）内，精馏塔（1）的底部安装有进气管（12），进气管（12）的输入端安装有再沸器（300），再沸器（300）中产生的丙烷蒸汽经过进气管（12）通入到精馏塔（1）中，精馏塔（1）的底部安装有出液管（13），出液管（13）的输出端与再沸器（300）连接，用于将精馏塔（1）底部的液体注入再沸器（300）中，精馏塔（1）的顶部安装有出气管（14），出气管（14）的输出端安装有冷凝器（400），用于将精馏塔（1）内的丙烷蒸汽输出到冷凝器（400）中，使丙烷蒸汽被冷凝器（400）冷凝成丙烷液体；

所述进液管（11）的输入端连接有压缩机（200），所述压缩机（200）的输入端连接有输入泵（100），所述出液管（13）设有两个输出端，所述出液管（13）的一个输出端与再沸器（300）连接，所述出液管（13）的另一个输出端连接有塔釜（500），所述塔釜（500）的输出端与输入泵（100）的输入端连接；

精馏塔（1）的内腔顶部安装有旋流板除沫器（120），旋流板除沫器（120）与精馏塔（1）内部最上层塔板（110）之间的区域为顶部区域，精馏塔（1）上安装有温度调控单元（2），温度调控单元（2）与顶部区域对应，用于调控顶部区域内的温度，以使顶部区域内的气压与预设气压相同，其中预设气压为顶部区域在不安装旋流板除沫器（120）时，顶部区域工作时的气压；

温度调控单元（2）包括套管（21）和气压检测计，套管（21）套装在精馏塔（1）的外侧，且套管（21）的安装位置与顶部区域对应，气压检测计的检测端位于顶部区域内，用于实时监控顶部区域内的气压，套管（21）与精馏塔（1）外侧之间的区域为温度调控区，套管（21）的外壁安装有冷源入口（22）和冷源出口，冷源入口（22）与冷源气体源连通，用于向温度调控区通入冷源气体，对顶部区域内温度进行调节，直至顶部区域内的气压与预设气压相同；

还包括刮板机构（3），所述刮板机构（3）用于刮除顶部区域的精馏塔（1）内壁上的液体，所述刮板机构（3）包括可旋转的转轴一（31）和刮杆（32），所述刮杆（32）的一侧安装有横杆（321），所述转轴一（31）活动贯穿最上层的塔板（110），所述转轴一（31）用于驱动刮杆（32）绕转轴一（31）轴线自转；

所述转轴一（31）上设有高度微调机构（4），所述高度微调机构（4）包括转轴二（41），所述转轴二（41）的顶部安装有旋转驱动单元，所述旋转驱动单元用于驱动转轴二（41）自转，旋转驱动单元为涡轮叶片，所述涡轮叶片与转轴二（41）的顶端固定连接，当通过旋流板除沫器（120）的丙烷蒸汽与涡轮叶片接触时，涡轮叶片驱动转轴二（41）自转，当涡轮叶片旋转时，提供反向吸力，将顶部区域内气体向上吸，促进顶部区域内的气体螺旋上升。

2.根据权利要求1所述的一种丙烷供气过程放空气体回收装置，其特征在于，所述转轴二（41）的底端安装有环套（42），所述转轴一（31）的顶端安装有盘体（43），所述环套（42）与盘体（43）相适配，所述横杆（321）固定安装于盘体（43）的外侧上，所述环套（42）上开设有多个呈环形阵列分布的滑槽（422），所述盘体（43）的顶部安装有多个凸台（431），所述凸台（431）滑动设于滑槽（422）内，且所述凸台（431）的顶端与滑槽（422）的槽底端之间固定连接有弹簧（44），当所述转轴二（41）自转时，所述转轴一（31）也随转轴二（41）自转。

3.根据权利要求2所述的一种丙烷供气过程放空气体回收装置，其特征在于，所述环套（42）的内侧转动安装有转轮（421），所述盘体（43）的顶部开设有环形槽（432），所述转轮（421）滑动设于环形槽（432）内。

4.根据权利要求3所述的一种丙烷供气过程放空气体回收装置，其特征在于，所述凸台（431）上安装有凸起（433），且所述凸起（433）为波浪状结构。

5.根据权利要求4所述的一种丙烷供气过程放空气体回收装置，其特征在于，旋转驱动单元为驱动组件（5），所述驱动组件（5）包括动力部件（51）和齿轮组（52），所述动力部件（51）的输出轴通过齿轮组（52）与转轴二（41）传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种丙烷供气过程放空气体回收装置，其特征在于，所述驱动组件（5）还包括蜗杆（53），所述动力部件（51）的输出轴与蜗杆（53）传动连接，所述蜗杆（53）的一侧啮合有蜗轮（54），所述蜗轮（54）的中部固定连接有转轴三（55），所述转轴三（55）的端部固定连接有摆臂（56），所述摆臂（56）远离转轴三（55）的一端开设有槽口（561），所述转轴二（41）的顶端固定连接有工字套（57），所述工字套（57）的中部活动套设有套环（58），所述套环（58）的侧面安装有销轴（581），所述销轴（581）在槽口（561）的内部滑动。