CN204952327U - 一种具有自动调压功能的精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有自动调压功能的精馏装置，包括塔体、位于塔顶的出料管，所述出料管上设有真空泵机组；所述塔体上设有检测塔内压力的压力传感器；所述真空泵机组出口与入口之间设有回气管，该回气管上设有自动调节阀；所述自动调节阀受控于所述压力传感器的压力信号。本实用新型通过增加回气管，让一部分气体返回到真空机组入口，可控的改变了塔的压力，改变三大平衡，通过精细调节，综合其他调节因素，找到新的平衡点，提升了15％产能。本实用新型可利用现有装置直接改进，改动工程量小，节省投资，生产中操作方便，增加了调节塔压的手段，改变了三大平衡，同样的投资，达到更大的收益。

Description

一种具有自动调压功能的精馏装置

技术领域

本实用新型属于化工分离装置设计技术领域，具体是涉及一种具有自动调压功能的精馏装置。

背景技术

精馏塔的基本原理是：塔底蒸气上升与塔顶的下降液进行逆流接触(在塔填料处接触最充分)，下降液中的易挥发(低沸点)组份不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组份不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组份浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组份则愈富集，达到组份分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为塔顶回流液进入精馏塔塔顶，其余的部分则作为塔顶产物取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中作为塔底上升蒸汽，另一部分液体作为塔底产物取出。

精馏塔操作要点是保持三大平衡，即物料平衡、热量平衡和气液平衡。只有达到这三大平衡，精馏塔才能进入一个正常的操作状态，才能按要求产出合格产品。调整精馏塔的基本思路，就是尽快找到这三大平衡的平衡点。不过这三个平衡点并非是直观的，物料平衡相对容易找，全部进塔量之和等于全部出塔物料量之和，物料平衡是基础，不平衡则会因塔内的液体逐渐变多或变少破坏热量平衡、气液平衡，精馏塔将处于混乱状态。气液平衡是无法直观看见的，塔板上有多少上升气量、下降液流量，它们之间的比例，，都是看不见的。可是有一些现象可以反映出来，如塔顶产品组份在线分析值、塔压差、回流罐与塔釜液位等。热量平衡也是如此，给塔底加热的热量和塔顶降温的冷量也需要达到一个平衡点，如果热量不平衡，塔温就会一直上升或者下降，不可能稳定产出合格产品，热量平衡、气液相平衡也会反过来影响物料平衡，当热量改变，相应就要反向的加大或者减少流量，来维持温度的稳定。也就是说这三大平衡是有区别的，不可能同时找到，但它们又是有联系的。其中，物料平衡是前提，进料量和采出量不匹配，其他就无从谈起。气液平衡是目标，它体现了产品组成，又没有直接的手段可以控制它。热量平衡才是我们调整的主体，它依据了物料平衡，通过控制所加载的冷量可以影响冷凝下来回流的液量，通过再沸加热量可以控制上升蒸汽量，从而影响气液平衡。

精馏塔的控制目标：是在保证产品质量合格的前提下，使塔的生产效率最高、能耗最低。在精馏操作中会有多方面原因影响它的正常进行，精馏操作的影响因素主要有以下几个方面：①塔的温度和压力；②进料状态；③进料量；④进料组成；⑤进料温度；⑥回流量；⑦再沸器的加热量；⑧塔顶冷却水的温度和压力；⑨塔顶采出量；⑩塔底采出量。知道了精馏操作的影响因素，我们就应该对以上因素进行实时监控，保证以上指标在正常范围内。

在生产过程中，塔釜蒸发量与气体流速成正比关系，而流速与塔压差也成正比关系，所以控制好塔顶、塔底压力就能保证一定的蒸发量，而在操作中，塔顶压力可通过塔顶压力调节系统进行稳定调节，为此，稳定好塔压力就特别重要。当塔底加热温度突然升高，塔底难挥发组分蒸发量增加，塔温温度上升，必须采取加大回流量或减少塔底加热流量来控制塔温度，保证塔顶产品质量；但在实际操作中蒸发量过大，则会造成雾沫夹带，结果造成气液两相之间传质效果降低，严重影响产品的质量；严重时还会产生液泛现象；当塔底温度突然下降，塔底难挥发组份蒸发量减少，灵敏板温度下降，若不及时减少回流量，那么灵敏板温度会大幅度下降，易挥发组份很容易带入塔底，造成后序产品质量下降；在精馏操作过程中综合操作因素调节三个平衡，一是物料平衡；二是汽液平衡，三是热量平衡，只有达到了这三个平衡，才能得到合格的产品，稳定生产，才能使生产效率最大化。

塔压力由塔底加热产生的蒸汽压力、塔顶冷凝器将蒸汽冷却变成液相产生的压力变化、塔顶抽真空机组抽走不凝气三个因素影响，现有条件形成的塔压相对过低，在保证三大平衡及产品合格的前提下，塔的进料量较低，生产能力较低。目前一般是现场人员根据现场显示的塔内运行参数，进行实时的人工干预，人工调整的弊端主要是控制延迟严重，效果差，无法实现系统内部的自动控制。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有自动调压功能的精馏装置，通过在塔顶真空泵机组出口和入口之间设置返回支路，同时根据塔顶压力，实施实现对塔内压力的反馈控制，可以达到线性升高塔压的目的。

本实用新型提供的技术方案分别如下：

一种具有自动调压功能的精馏装置，包括塔体、位于塔顶的出料管，所述出料管上设有真空泵机组；所述塔体上设有检测塔内压力的压力传感器；所述真空泵机组出口与入口之间设有回气管，该回气管上设有自动调节阀；所述自动调节阀受控于所述压力传感器的压力信号。

采用本实用新型的技术方案，当压力传感器检测到塔内的压力大于设定值时，说明塔内压力偏高，此时自动调节阀自动减小阀门开度，减少返回的气体量。当压力传感器检测到塔内压力低于设定值时，说明塔内压力过低，此时增加自动调节阀的开度，真空泵机组出口的部分气体经过回气管返回至真空泵机组入口，减少了塔体内气体排出量，增加了塔内压力。

作为优选，所述自动调节阀两端的管路上均设有检修阀，所述真空泵机组出口与入口之间同时设有与回气管并联的带有阀门的检修支路。采用该技术方案时，当自动调节阀发生故障或者需要检修时，可将自动调节阀两端的检修阀关闭，检修支路上阀门导通，真空泵机组出口返回的气体从检修支路返回至真空泵机组入口处。正常运行状态下，检修支路关闭。

作为优选，所述自动调节阀两端的管路上均设有导淋阀。用于自动调节阀两端管路内的泄压和泄油。

作为优选，所述塔体为填料塔。作为进一步优选，所述填料塔塔顶设有集液箱，所述压力传感器的检测端设置在集液箱与第一个填料层之间的塔体侧壁。采用该技术方案时，由于塔顶的压力对精馏装置的影响最大，所以，将压力传感器设置在集液箱与第一个填料层之间的塔体侧壁，进一步提高了系统控制的可行性和有效性。

作为优选，所述自动调节阀为气动控制阀；所述精馏装置还包括控制器，该控制器接收所述压力传感器的压力信号，经过与预先设定的压力值比较后，向所述气动控制阀发送控制电信号，电信号通过电磁转换器控制气动阀开度，达到控制气量要求。

作为优选，所述控制器为接入中央计算机系统的单片机。单片机接入精馏装置的中央计算机系统，实现统一控制。

作为优选，所述真空泵机组出入口的管路上分别设有阀门。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

在现有调节手段都无法改变塔压的情况下，通过本实用新型可以达到线性升高塔压的目的，精馏塔操作中，温度、压力、回流、采出，进料，任何一个因素变化都会改变塔的三大平衡，导致产品不合格。塔压是个非常敏感的因素，变化量小，会引起很大的结果变化，在现有调节手段都不能起作用的前提下，通过增加回气管，让一部分气体返回到真空机组入口，可控的改变了塔的压力，改变三大平衡，通过精细调节，综合其他调节因素，找到新的平衡点，提升了产能。

附图说明

图1为本实用新型的具有自动调压功能的精馏装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种具有自动调压功能的精馏装置，包括塔体1、位于塔顶的出料管2，出料管2上设有真空泵机组3；塔体1上设有检测塔内压力的压力传感器4；真空泵机组3的入口3a与出口3b之间设有回气管5，该回气管5上设有自动调节阀6；自动调节阀6受控于压力传感器4的压力信号。

本实施例中，塔体1为填料塔。填料塔塔顶设有集液箱7，集液箱7可采用现有的结构，例如设有溢流保护口、以及实现液体输送的驱动泵和管路等。压力传感器4的检测端设置在集液箱7与第一个填料层8之间的塔体侧壁，用于检测此位置塔内的压力；压力传感器4的输出端与一单片机9连接，单片机9输出端与自动调节阀6的控制端相连；单片机9接受压力传感器4的压力信号，并将压力信号与预先设定的压力值进行比较(比如200Pa-290Pa之间的某一特定值)，如果检测的压力信号大于设定值，则降低自动调节阀6的开度，降低气体返回量；反之，如果检测的压力信号小于设定值，则增大自动调节阀6的开度，增加气体返回量。

自动调节阀6一般可采用市售的气动控制阀；回气管5上自动调节阀6两端的管路上均设有检修阀10，真空泵机组3的入口3a与出口3b之间同时设有与回气管5并联的带有阀门11的检修支路12，以方便自动调节阀6的检修和维修。自动调节阀6两端的管路上均设有导淋阀13。真空泵机组3出入口的管路上分别设有阀门14。

本实施例中回气管5采用的管道直径为DN80，材质采用不锈钢304；将真空泵机组3出口气返回一部分到入口，通过自动调节阀6控制气体返回量。本发明在真空泵机组3出入口设置回气管5，目的是为了将精馏塔调整更优化，塔的操作和泵的操作是一个系统操作。通过自动调节阀6(可采用市售的调节阀pv201)线性控制气体返回到真空泵机组3入口，改变了抽真空机组的抽气量，改变塔压，综合调节塔的进料量、进料温度、塔回流、塔底温度、塔采出、在保证产品合格的前提下，找到新的平衡点，增加产能。为能够直观表达，其他配合设备已经在图纸中舍去。

利用本实施例中的精馏装置进行结构改造前后的比较，结果如下表1：

表1：精馏装置改造前后最优工况比较结果

由表1可知，本实用新型通过增加回气管，让一部分气体返回到真空机组入口，可控的改变了塔的压力，改变三大平衡，通过精细调节，综合其他调节因素，找到新的平衡点，增加了产能15％，改造后的工况1-4的操作参数均为产品合格工况，改造后工况4为最优工况，增加高达18％的产能。

Claims (7)

1.一种具有自动调压功能的精馏装置，包括塔体、位于塔顶的出料管，所述出料管上设有真空泵机组；其特征在于：所述塔体上设有检测塔内压力的压力传感器；所述真空泵机组出口与入口之间设有回气管，该回气管上设有自动调节阀；所述自动调节阀受控于所述压力传感器的压力信号。

2.根据权利要求1所述的具有自动调压功能的精馏装置，其特征在于：所述自动调节阀两端的管路上均设有检修阀，所述真空泵机组出口与入口之间同时设有与回气管并联的带有阀门的检修支路。

3.根据权利要求1所述的具有自动调压功能的精馏装置，其特征在于：所述自动调节阀两端的管路上均设有导淋阀。

4.根据权利要求1所述的具有自动调压功能的精馏装置，其特征在于：所述塔体为填料塔。

5.根据权利要求4所述的具有自动调压功能的精馏装置，其特征在于：所述填料塔塔顶设有集液箱，所述压力传感器的检测端设置在集液箱与第一个填料层之间的塔体侧壁。

6.根据权利要求1所述的具有自动调压功能的精馏装置，其特征在于：所述自动调节阀为气动控制阀；所述精馏装置还包括控制器，该控制器接收所述压力传感器的压力信号，经过与预先设定的压力值比较后，向所述气动控制阀发送控制电信号，电信号通过电磁转换器控制气动阀开度，达到控制气量要求。

7.根据权利要求1所述的具有自动调压功能的精馏装置，其特征在于：所述控制器为接入中央计算机系统的单片机。