CN205145640U - 用于分壁精馏塔的气体分配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于分壁精馏塔的气体分配装置，主要解决以往分壁精馏塔隔板两侧气体流量调配困难以及气体分布不均匀的问题。所述的气体分配装置，包括进气通道、气体分配器、流量测量装置、气体预分布器、控制器、转动装置、连接杆，可灵活、精确地分配分壁精馏塔隔板两侧的气体流量，较好地解决了该问题，可用于分壁精馏塔的精馏分离过程中。

Description

用于分壁精馏塔的气体分配装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于分壁精馏塔的气体分配装置。

背景技术

精馏是石油化工生产中最成熟、应用最广泛的一种分离技术，但精馏过程能耗巨大，据估计，化工过程中40～70％的能耗用于分离，而精馏能耗占其中的95％。为了降低精馏过程的能耗，国内外的研究者都进行了广泛的研究，目前已开发了多种精馏节能技术，包括使用中间冷凝器和中间再沸器的中间换热技术、热泵精馏技术、多效精馏技术，以及热集成技术等等，分壁精馏塔技术正是在这样的背景下提出的一种精馏节能技术。

分壁精馏技术是通过在一座精馏塔内安装一块或多块一定长度的垂直隔板或带倾斜角度的隔板，采用一套汽化冷凝系统，同时分离得到三种或三种以上的产品。由于仅有一套汽化冷凝系统，并且避免了采用多塔精馏时中间组分的再混合，如果忽略隔板两侧的热传递，分壁精馏塔在热力学上等效于Petlyuk完全热耦和精馏塔，因此，分壁精馏技术比传统的精馏技术节约投资20～30％，能耗降低20～40％。

常规的分壁精馏塔中，隔板位于塔的中部，将塔分为上段公共精馏段、下段公共提馏段，以及由隔板隔开的进料段和侧线产品段四个部分，也即相当于将精馏塔分成了预分馏塔和主塔。以三组分分离为例，原料从分壁塔的进料段进入，在进料段实现预分离，一部分中间组分随轻组分由隔板的上端进入公共精馏段，另一部分中间组分随重组分由隔板的下端进入公共提馏段；轻组分在公共精馏段进行提浓，并从塔顶采出；重组分在公共提馏段进行提浓，并从塔釜采出；中间组分则通过公共精馏段和公共提馏段的分离后进入隔板的另一侧实现富集，并从侧线产品段采出。类似于普通精馏塔中气、液两相的接触状况直接影响了精馏塔的分离效率，分壁精馏塔隔板两侧的气、液相接触状况也直接影响了待分离组分的预分离效果以及主塔的分离效果，因此，影响分壁精馏塔产品纯度和能耗的一个关键因素就是隔板两侧的气、液相分配情况，合适的气、液体分配值不仅可以显著降低塔的能耗、提高产品纯度，还有利于实现分壁精馏的稳定运行。

目前，隔板两侧的液体分配方法有多种，包括通过将公共精馏段的液体先采集至塔外，分配后再输送回隔板两侧，或者增加隔板两侧的旁路，通过调节各个旁路调节阀的开度控制隔板两侧液体的流入量；而隔板两侧的气体通常是自由分配，分配的比值则由分壁精馏塔内构件和塔内操作条件决定，这种自由分配气体的方式要求有精确的塔内件及结构设计，往往使塔不能处于最优的操作状况，同时结构的固定也限制了分壁精馏塔的分离物系及原料组成，大大影响了其应用范围。因此，开发有效的、灵活的气体分配装置，使分壁精馏塔隔板两侧的上升气量按需调节具有非常重要的意义。

目前，有关分壁精馏塔隔板两侧气体分配方法的公开专利较少。US20120103013A1介绍了一种控制分壁精馏塔中隔板两侧上升气量的方法，该法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。该法中旁路管道带有多处弯头以及阀门，气体的流动阻力大；并且当旁路管道流动阻力过大时，隔板下部的空腔内会出现憋压，导致降液管中液体不能流下，使塔板形成积液。CN102872609A介绍了一种分壁精馏塔，该法在隔板底部两侧各设置一套气体分配器和一个压差计，通过压差计测定隔板底部两侧的气体流量，并将信息反馈给电脑控制系统，由电脑控制系统根据预先设定的气体流量分配比来调整气体分配器。该法中气体分配器没有将流入分配器的气、液两相分开，上端下降液体会影响气体流量的调节；并且塔板上波动的液体及漏液等情况都会影响压差计对于隔板两侧气体流量的测量，因此很难准确调节隔板两侧的气体流量。CN103691144A介绍了一种用于隔板塔中的气体调配装置，该法在隔板底部两侧各设置一套方形阀片调节机构，将流量检测装置测得的流量信号传送给控制器，由控制器控制电机，并带动转轴转动，进而带动方形阀片调节机构，调节进气通道内的气体流量。该法中的气体调配装置所占体积大且结构复杂。

发明内容

本实用新型涉及一种用于分壁精馏塔的气体分配装置。

本实用新型所要解决的技术问题是以往分壁精馏塔隔板两侧气体流量调配困难以及气体分布不均匀的问题，提供一种新的用于分壁精馏塔的气体分配装置，该气体分配装置具有灵活、精确调节和分配分壁精馏塔隔板两侧气体流量的特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种用于分壁精馏塔的气体分配装置，包括进气通道、气体分配器、流量测量装置、气体预分布器、控制器、转动装置、连接杆；所述的气体分配装置位于分壁精馏塔隔板的下方；其中进气通道底部为塔底上升气体进口；气体分配器位于进气通道下部，由通气孔板和放置在所述通气孔板上面或下面的盖板组成；流量测量装置的检测位置位于进气通道上部；气体预分布器位于进气通道的出口处，由进气通道出口处上方的单级挡板、侧向气体通道以及支撑单级挡板的垂直筋条组成；转动装置由电机和转轴组成，转轴的一端与电机连接，另一端呈齿轮状；连接杆的一端开有齿槽，与转轴的齿轮状端口连接，另一端与气体分配器的盖板连接；流量测量装置、控制器和转动装置通过导线线路依次连接，流量测量装置将所测流量信号传送至控制器，转动装置根据控制器的调节信号进行顺时针或逆时针旋转，并带动连接杆以及盖板左右移动，进而改变通气孔板的气体流通面积，从而调节进气通道内的气体流量。

所述的气体分配装置包括两套，分别安装于分壁精馏塔隔板下方的两侧，可分别实现独立操作和控制

所述进气通道是塔底上升气体进入隔板两侧空间的通道，进气通道的形状包括圆形、方形，每一侧进气通道的截面积为该侧塔截面积的10～50％。

所述气体分配器由通气孔板和盖板组成。通气孔板焊接在进气通道的侧壁上，通气孔板上开有一定数量、形状及尺寸的通气孔，通气孔的形状包括圆形、方形，开孔率为10～60％。盖板由盖片和盖片连接条组成，放置在通气孔板上上面或下面，盖片的数量、形状及尺寸根据通气孔板上的通气孔确定，其中盖片的面积为通气孔面积的0.3～1.2倍。

所述气体预分布器位于进气通道的出口处，其中侧向气体通道的面积为进气通道截面积的0.6～3倍。

所述连接杆与分壁精馏塔塔体之间采用轴封。

所述转动装置由控制器控制转速。

所述流量测量装置的检测位置位于进气通道上部，通过该装置测量气体的实际流量，并将信号传送至控制器，控制器根据实测的两侧流量信号计算隔板两侧的气体分配比并与设定值进行比较，之后将信号反馈给对应一侧或两侧的转动装置，由转动装置的电机带动转轴进行旋转，并通过转轴一端齿轮状端口的转动带动连接杆以及盖板移动，使通气孔板上通气孔被盖片覆盖的面积发生变化，通过改变通气孔板上气体的流通面积，调节和控制进气通道内的气体流量，从而实现隔板两侧的气体分配。

在实际操作开始时，隔板两侧气体分配器通气孔板上的通气孔都处于完全敞开状态，盖板上的盖片不覆盖通气孔，此时通过流量测量装置可以测得隔板两侧的气体流量，并传送给控制器，若计算得到的两侧气体流量的比值，即气体分配比大于设定值，则控制器将信号反馈给对应一侧的转动装置，转动装置通过电机以及转轴一端齿轮状端口的转动，带动连接杆以及盖板水平移动，随着盖板的移动，盖板上的盖片向通气孔靠近，并逐步覆盖通气孔，使通气孔的流通面积逐步变小，气体的上升通道变窄，阻力增大，流量降低，由于另一侧通气孔板上的通气孔保持在开始时的全开状态，气体的流通面积相对变大，流通阻力相对变小，则该侧进气通道的气体流量增加，此时两侧的流量测量装置将分别测到的气体流量信号传送给控制器，控制器根据重新计算得到的隔板两侧的气体分配比与设定值的偏差来进一步调整对应一侧或两侧连接杆的移动，进而调节盖板覆盖通气孔的面积，从而控制进气通道内的气体流量。通过两侧气体分配器的不断调节，最终达到对隔板两侧气体流量的精确分配。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)气体分配器采用盖板与通气孔板的相对位移来控制气量，避免了以往采用转动叶片或阀门通过旋转来分配气量而造成的装置体积过大。

(2)进气通道顶部通过垂直筋条安装一单级挡板作为气体进入上部空间的预分布器，使得上升气体分布更均匀，同时可防止气体分配装置上方可能的漏液进入进气通道。

(3)气体分配装置结构简单、操控简便。

本实用新型的气体分配装置可以对分壁精馏塔隔板两侧的气体流量进行精确分配，并对出气体分配装置的气体进行了预分布，使上升气体更均匀，装置体积小，操控简便，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型装置的总体结构示意图。

图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)为本实用新型气体分配器的几种结构示意图。

图1、图2中，1为分壁精馏塔塔体，2为隔板，3为降液管，4为单级挡板，5为垂直筋条，6为侧向气体通道，7为盖板，8为流量测量装置，9为转动装置，10为连接杆，11为齿轮状端口，12为通气孔板，13为进气通道，14为控制器，15为通气孔，16为盖片，17为盖片连接条。

如图1所示，在分壁精馏塔塔体1的中间位置沿轴向设置一隔板2，隔板正下方为供隔板两侧下降液体通行的降液管3，塔底上升气体分别从隔板两侧进气通道13的底部进入，经过通气孔板12，通气孔板上面或下面的盖板7、流量测量装置8后从进气通道上部的侧向气体通道6流出。流量测量装置8测量实际的气体流量，并将信号传送给控制器14，控制器14根据实测的气体流量值计算隔板两侧的气体分配比，并通过其与设定值的偏差来调节对应的转动装置9及转轴一端的齿轮状端口11，齿轮状端口11的转动带动连接杆10的水平移动，并使盖板7发生位移，此时盖板上盖片16覆盖通气孔15的面积发生变化，随着通气孔流通面积的改变，实际气体的流量也随之发生改变。根据隔板两侧的流量测量装置分别测得两侧的实际气体流量，通过控制器计算两侧的气体分配比并控制转动装置的转动以及连接杆的水平移动，不断调节两侧通气孔板的流通面积，最终达到设定的气体分配比，以此来实现分壁精馏塔隔板两侧气体流量的精确分配。

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但是，本实用新型的范围并不只限于实施例所覆盖的范围。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，分壁精馏塔塔体直径为400mm，气体分配装置安装于分壁精馏塔隔板底部两侧，进气通道为圆形，直径为100mm，进气通道的截面积为该侧塔截面积的12.5％，通气孔板按图2(a)所示开有一定数量的圆形通气孔，其中通气孔的直径为12mm，开孔率为11.5％，盖片为圆形，直径为13mm，盖片的面积为通气孔面积的1.2倍，侧向气体通道高度为15mm，侧向气体通道的面积为进气通道截面积的0.6倍。

【实施例2】

如图1所示，分壁精馏塔塔体直径为400mm，气体分配装置安装于分壁精馏塔隔板底部两侧，进气通道为正方形，边长为120mm，进气通道的截面积为该侧塔截面积的22.9％，通气孔板按图2(b)所示开有一定数量的圆形通气孔，其中通气孔的直径为20mm，开孔率为17.4％，盖片为圆形，直径为20mm，盖片的面积为通气孔面积的1倍，侧向气体通道高度为30mm，侧向气体通道的面积为进气通道截面积的1倍。

【实施例3】

如图1所示，分壁精馏塔塔体直径为600mm，气体分配装置安装于分壁精馏塔隔板底部两侧，进气通道为正方形，边长为200mm，进气通道的截面积为该侧塔截面积的28.3％，通气孔板按图2(c)所示开有一定数量的正方形通气孔，其中通气孔的边长为34mm，开孔率为23.1％，盖片为正方形，边长为34mm，盖片的面积为通气孔面积的1倍，侧向气体通道高度为60mm，侧向气体通道的面积为进气通道截面积的1.2倍。

【实施例4】

如图1所示，分壁精馏塔塔体直径为600mm，气体分配装置安装于分壁精馏塔隔板底部两侧，进气通道为正方形，边长为220mm，进气通道的截面积为该侧塔截面积的34.2％，通气孔板按图2(d)所示开有一定数量的长方形通气孔，其中通气孔的长宽为50mm×40mm，开孔率为33.1％，盖片为长方形，长宽为44mm×35mm，盖片的面积为通气孔面积的0.8倍，侧向气体通道高度为100mm，侧向气体通道的面积为进气通道截面积的1.8倍。

【实施例5】

如图1所示，分壁精馏塔塔体直径为800mm，气体分配装置安装于分壁精馏塔隔板底部两侧，进气通道为长方形，长宽为440mm×240mm，进气通道的截面积为该侧塔截面积的42.0％，通气孔板按图2(e)所示开有一定数量的长方形通气孔，其中通气孔的长宽为90mm×70mm，开孔率为47.7％，盖片为长方形，长宽为94mm×35mm，盖片的面积为通气孔面积的0.5倍，侧向气体通道高度为180mm，侧向气体通道的面积为进气通道截面积的2.3倍。

【实施例6】

如图1所示，分壁精馏塔塔体直径为500mm，气体分配装置安装于分壁精馏塔隔板底部两侧，进气通道为长方形，长宽为340mm×140mm，进气通道的截面积为该侧塔截面积的48.5％，通气孔板按图2(e)所示开有一定数量的长方形通气孔，其中通气孔的长宽为95mm×60mm，开孔率为59.9％，盖片为长方形，长宽为62mm×30mm，盖片的面积为通气孔面积的0.3倍，侧向气体通道高度为145mm，侧向气体通道的面积为进气通道截面积的3倍。

Claims (8)

1.一种用于分壁精馏塔的气体分配装置，包括进气通道、气体分配器、流量测量装置、气体预分布器、控制器、转动装置、连接杆；所述的气体分配装置位于分壁精馏塔隔板的下方；其中进气通道底部为塔底上升气体进口；气体分配器位于进气通道下部，由通气孔板和放置在所述通气孔板上面或下面的盖板组成；流量测量装置的检测位置位于进气通道上部；气体预分布器位于进气通道的出口处，由进气通道出口处上方的单级挡板、侧向气体通道以及支撑单级挡板的垂直筋条组成；转动装置由电机和转轴组成，转轴的一端与电机连接，另一端呈齿轮状；连接杆的一端开有齿槽，与转轴的齿轮状端口连接，另一端与气体分配器的盖板连接；流量测量装置、控制器和转动装置通过导线线路依次连接，流量测量装置将所测流量信号传送至控制器，转动装置根据控制器的调节信号进行顺时针或逆时针旋转，并带动连接杆以及盖板左右移动，进而改变通气孔板的气体流通面积，从而调节进气通道内的气体流量。

2.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于所述的气体分配装置包括两套，分别安装于分壁精馏塔隔板下方的两侧，可分别实现独立操作和控制。

3.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于进气通道的形状包括圆形、方形，每一侧进气通道的截面积为该侧塔截面积的10～50％。

4.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于通气孔板焊接在进气通道的侧壁上，通气孔板上开有一定数量、形状及尺寸的通气孔，通气孔的形状包括圆形、方形，开孔率为10～60％。

5.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于盖板由盖片和盖片连接条组成，放置在通气孔板上面或下面，盖片的数量、形状及尺寸根据通气孔板上的通气孔确定，其中盖片的面积为通气孔面积的0.3～1.2倍。

6.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于侧向气体通道的面积为进气通道截面积的0.6～3倍。

7.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于连接杆与分壁精馏塔塔体之间采用轴封。

8.根据权利要求1所述用于分壁精馏塔的气体分配装置，其特征在于流量测量装置测量进气通道内气体的实际流量，并将信号传送至控制器，控制器根据实测的两侧流量信号计算隔板两侧的气体分配比并与设定值进行比较，之后将信号反馈给对应一侧或两侧的转动装置，由转动装置的电机带动转轴进行旋转，并通过转轴一端齿轮状端口的转动带动连接杆以及盖板移动，使通气孔板上通气孔被盖片覆盖的面积发生变化，通过改变通气孔板上气体的流通面积，调节和控制进气通道内的气体流量，从而实现隔板两侧的气体分配。