CN206167963U - 一种差压式热耦合精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种差压式热耦合精馏装置，包括常压塔设备组和减压塔设备组，常压塔设备组包括常压塔塔体以及通过管道连接的各常压设备组，常压塔塔体内壁设置多块可伸缩挡板，挡板伸缩通过设置在常压塔体内的流量计控制，减压塔设备组包括减压塔塔体和与减压塔塔体连接的各减压设备组，减压塔塔体内壁设置有液体分布器，采用这种结构的装置可获得较高纯度产品，省去传统意义上蒸汽，将前一塔顶能量用于第二塔釜汽化，可节省一个精馏塔的蒸汽用量，实现节能降耗，且常压塔和减压塔分别设置两套管路，当常压塔或减压塔中任一塔出故障时，可启动备用管路，不会因设备故障导致停工，有效提高生产效率。

Description

一种差压式热耦合精馏装置

技术领域

本实用新型涉及精馏技术领域，尤其涉及一种差压式热耦合精馏装置。

背景技术

精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品，但精馏过程能耗巨大，最早的热偶精馏是50年前由Petlyuk提出的，研究发现热偶精馏比常规精馏过程节能至少30％以上，但受当时的技术条件所限而难以工业化，近年来，由于能源价格不断上涨，随着对节能要求的提高，且由于控制技术的提高，热偶精馏方面的研究又趋于活跃，但在生产工艺中，虽然采用差压式耦合精馏的方法提纯，使用一个进料口，且精馏塔多采用单一的固定塔板型式，压差高，能耗高，无法获得高纯的四氯乙烯，且本身结构导致蒸汽耗较大，严重影响生产成本，已无法满足目前行业发展的需要。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术不足，提供一种差压式热耦合精馏装置，可以使精馏产品获得较高的纯度，不仅节省了一个精馏塔的蒸汽用量，也节省了常压塔塔顶冷凝器循环冷却水的用量，实现节能降耗，可在四氯乙烯生产工艺中推广应用。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案得以解决，一种差压式热耦合精馏装置，包括常压塔设备组和减压塔设备组，所述常压塔设备组包括常压塔塔体以及通过管道连接的各常压设备组，所述常压塔塔体内壁设置有多块可伸缩的挡板，所述挡板伸缩通过设置在常压塔体内的流量计控制，所述常压塔塔体上设置有第一进料口、第一出料口和第一进液口、第一出液口以及第一进气口、第一出气口，所述常压设备组包括再沸器、第一塔釜出料泵、第一回流泵以及具有第一放空冷凝器的第一回流槽，所述第一放空冷凝器与尾气系统连接；所述减压塔设备组包括减压塔塔体和与所述减压塔塔体连接的各减压设备组，所述减压塔塔体内壁设置有液体分布器，所述减压塔塔体上设置有第二进料口、第二出料口和第二进液口、第二出液口以及第二进气口、第二出气口，所述减压设备组包括冷凝器、再沸冷凝器、第二塔釜出料泵、第二回流泵以及具有第二放空冷凝器的第二回流槽，所述第二放空冷凝器与真空缓冲罐和真空机组连接，所述真空机组与尾气系统连接。

上述方案中，优选的，所述第一出气口上还设置有一条带常压塔冷凝器的管路直接与所述第一回流槽连接。所述常压塔冷凝器(L1)包括常压塔冷凝进气口和常压塔冷凝出液口，这套系统运用于当减压塔损坏时，可以使用这套管路完成整个工作循环，不会影响生产。

上述方案中，优选的，所述减压塔塔体上还设置有第三进气口，所述第三进气口以及第二塔釜出料泵之间设置有一条带减压塔再沸器的管路，所述减压塔再沸器包括减压塔再沸器进液口和减压塔再沸器出气口，所述减压塔再沸器出气口与所述第三进气口连接，所述减压塔再沸器进液口设置在所述第三进气口(J14B)以及第二塔釜出料泵之间，用于塔釜出料泵一部分液体经减压塔再沸冷凝器气化后返回减压塔中，这套系统这套系统运用于常压塔损环时，使用这套管路完成整个工作循环，不会影响生产。

上述方案中，优选的，所述再沸器包括与第一出液口连接的再沸器进液口和与第一进气口连接的再沸器出气口；所述第一塔釜出料泵包括与所述第一出液口和再沸器进液口中段连接的第一塔釜出料泵进液口以及设置在所述第一塔釜出料泵另一侧的第一塔釜出料泵出液口；所述第一回流槽包括第一回流槽进液A口、第一回流槽进液B口和第一回流槽进液C口、第一回流槽出液口以及第一回流槽出气口；所述第一回流泵包括与第一回流槽出液口连接的第一回流泵进液口（B11），与第一进液口连接的第一回流泵出液口；所述第一放空冷凝器包括与尾气系统连接的第一放空冷凝进气口，与所述第一回流槽进液A口连接的第一放空冷凝出液口以及与第一回流槽出气口连接的第一放空冷凝出气口；所述再沸冷凝器包括与所述第一出气口连接的再沸冷凝进气口，与所述第二进气口连接的再沸冷凝出气口以及与所述第二出液口连接的再沸冷凝进液口，与第一回流槽进液C口连接的再沸冷凝出液口；所述第二回流槽包括第二回流槽进液A口、第二回流槽进液B口和第二回流槽进液C口、第二回流槽出液口以及第二回流槽出气口；所述第二塔釜出料泵包括与所述第二出液口连接的第二塔釜出料泵进液口和第二塔釜出料泵出液口；所述第二回流泵包括与所述第二回流槽出液口连接的第二回流泵进液口以及与第二进液口连接的所述第二回流泵出液口；所述第二放空冷凝器包括与第二回流槽出气口连接的第二放空冷凝进气口、与所述第二回流槽进液A口连接的第二放空冷凝出液口以及与所述真空缓冲罐连接的第二放空冷凝出气口；所述冷凝器包括与所述第二出气口连接的冷凝器进气口以及与所述第二回流槽进液B口连接的冷凝器出液口，通过这些连接，将常压塔塔顶气相作为减压塔热沸冷凝器的热源，省去传统意义上蒸汽，节能效果明显，将前一塔的塔顶能量用于第二塔的塔釜汽化，实现能量的回收利用，节省了一个精馏塔的蒸汽用量，实现节能降耗。

上述方案中，优选的，所述常压塔塔体和所述减压塔塔体的第一进料口和第二进料口分别与不同的待精馏混合物供给装置相连。

上述方案中，优选的，所述常压塔塔体和所述减压塔塔体底部均采用可拆式U型管结构。

上述方案中，优选的，所述再沸冷凝器为泡点冷凝器，无需过冷，减少再冷凝器的换热面积，降低设备投资。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用这种结构的装置使精馏产品获得较高的纯度，可达至99.99%，将常压塔塔顶气相作为减压塔热沸冷凝器的热源，省去传统意义上蒸汽，节能效果明显，将前一塔的塔顶能量用于第二塔的塔釜汽化，实现能量的回收利用，节省了一个精馏塔的蒸汽用量，实现节能降耗，且常压塔和减压塔分别设置两套管路，当常压塔或者减压塔中任一一个塔出现故障时，可以启动备用管路，不会影响生产进度，有效提高生产效率。

附图说明

图1 本实用新型涉及装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，以四氯乙烯为例，对本实用新型作进一步描述。

参见图1所示，一种差压式热耦合精馏装置，包括常压塔设备组和减压塔设备组，所述常压塔设备组包括常压塔塔体C1以及通过管道连接的各常压设备组，所述常压塔塔体C1内壁设置有多块可伸缩的挡板，所述挡板伸缩通过设置在常压塔体内的流量计控制，所述常压塔塔体C1上设置有第一进料口C13、第一出料口C16和第一进液口C12、第一出液口C15以及第一进气口C14、第一出气口C11，所述常压设备组包括再沸器F1、第一塔釜出料泵T1、第一回流泵B1以及具有第一放空冷凝器K1的第一回流槽H1，所述第一放空冷凝器K1与尾气系统W1连接；所述减压塔设备组包括减压塔塔体J1和与所述减压塔塔体J1连接的各减压设备组，所述减压塔塔体J1内壁设置有液体分布器，所述减压塔塔体J1上设置有第二进料口J13、第二出料口J16和第二进液口J12、第二出液口J15以及第二进气口J14A、第二出气口J11，所述减压设备组包括冷凝器L2、再沸冷凝器F2、第二塔釜出料泵T2、第二回流泵B2以及具有第二放空冷凝器K2的第二回流槽H2，所述第二放空冷凝器K2与真空缓冲罐Z1和真空机组Y1连接，所述真空机组Y1与尾气系统W1连接。

所述第一出气口C11上还设置有一条带常压塔冷凝器L1的管路直接与所述第一回流槽H1连接。所述常压塔冷凝器L1包括常压塔冷凝进气口L11和常压塔冷凝出液口L12，所述减压塔塔体J1上还设置有第三进气口J14B，所述第三进气口J14B以及第二塔釜出料泵T2之间设置有一条带减压塔再沸器F3的管路，所述减压塔再沸器F3包括减压塔再沸器进液口F32和减压塔再沸器出气口F31，所述减压塔再沸器出气口F31与所述第三进气口J14B连接，所述减压塔再沸器进液口F32设置在所述第三进气口J14B以及第二塔釜出料泵T2之间，所述再沸器F1包括与第一出液口C15连接的再沸器进液口F11和与第一进气口连接的再沸器出气口F12；所述第一塔釜出料泵T1包括与所述第一出液口C15和再沸器进液口F11中段连接的第一塔釜出料泵进液口T11以及设置在所述第一塔釜出料泵T1另一侧的第一塔釜出料泵出液口T12；所述第一回流槽H1包括第一回流槽进液A口H11、第一回流槽进液B口H13和第一回流槽进液C口H14、第一回流槽出液口H15以及第一回流槽出气口H12；所述第一回流泵B1包括与第一回流槽出液口H15连接的第一回流泵进液口B11，与第一进液口C12连接的第一回流泵出液口B12；所述第一放空冷凝器K1包括与尾气系统W1连接的第一放空冷凝进气口K11，与所述第一回流槽进液A口H11连接的第一放空冷凝出液口K12以及与第一回流槽出气口H12连接的第一放空冷凝出气口K13；所述再沸冷凝器F2包括与所述第一出气口C11连接的再沸冷凝进气口F24，与所述第二进气口J14A连接的再沸冷凝出气口F21以及与所述第二出液口J15连接的再沸冷凝进液口F22，与第一回流槽进液C口H14连接的再沸冷凝出液口F23；所述第二回流槽H2包括第二回流槽进液A口H21、第二回流槽进液B口H23和第二回流槽进液C口H24、第二回流槽出液口H25以及第二回流槽出气口H22；所述第二塔釜出料泵T2包括与所述第二出液口J15连接的第二塔釜出料泵进液口T21和第二塔釜出料泵出液口T22；所述第二回流泵B2包括与所述第二回流槽出液口H25连接的第二回流泵进液口B21以及与第二进液口J12连接的所述第二回流泵出液口B22；所述第二放空冷凝器K2包括与第二回流槽出气口H22连接的第二放空冷凝进气口K23、与所述第二回流槽进液A口H21连接的第二放空冷凝出液口K22以及与所述真空缓冲罐Z1连接的第二放空冷凝出气口K21；所述冷凝器L2包括与所述第二出气口J11连接的冷凝器进气口L21以及与所述第二回流槽进液B口H23连接的冷凝器出液口L22，所述常压塔塔体C1和所述减压塔塔体J1的第一进料口C13和第二进料口J13分别与不同的四氯乙烯混合物供给装置相连，所述常压塔塔体C1和所述减压塔塔体J1底部均采用可拆式U型管结构，所述再沸冷凝器F2为泡点冷凝器。所述常压塔体(C1)内塔顶压力0～20KPa.g，塔顶温度为120～140℃，塔釜温度140～160℃；减压塔体(J1)内塔顶压力为-50～-95KPa.g，塔顶温度为50～80℃，塔釜温度为70～90℃。

当四氯乙烯混合物经第一进料口C16到达所述常压塔塔体C1内，混合物中沸点较高的杂质下落至塔釜第一出液口C15，废料由第一塔釜出料泵T1排出，一部分液体经再沸器F1化为气体后通过所述第一进气口C14重新进入常压塔塔体C1内，混合物中沸点较低的四氯乙烯气化上升至塔顶，经第一出气口C11到达再沸冷凝器F2，气体带来的热量作为再沸冷凝器F2的热源，一部分未液化的气态四氯乙烯通过第二进气口J14A进入减压塔塔体J1内，一部分液化的四氯乙烯回流至第一回流槽H1，第一回流槽H1内的液化四氯乙烯一部分经第一回流泵B1达到第一进液口C12，重新回流至常压塔塔体C1内，将塔顶位置气化后纯度不高的气相四氯乙烯下压再次气化，一部分经第一出料口C16产出获得四氯乙烯，同时，四氯乙烯混合物经第二进料口J13到达所述减压塔塔体J1内，混合物中沸点较高的杂质下落至塔釜第二出液口J15，废料由第二塔釜出料泵T2排出，一部分液体经再沸冷凝器F2气化为气态后通过所述第二进气口第二出气口J11重新进入减压塔塔体J1内，混合物中沸点较低的四氯乙烯气化上升至塔顶，经过冷凝器L2后液化回流至第二回流槽H2，第二回流槽H2内的液化四氯乙烯一部分经第二回流泵B2到达第二进液口J12，重新回流至减压塔塔体J1内，将塔顶气化后纯度不高的气相四氯乙烯下压后再次气化，一部分经第二出料口J16获得四氯乙烯产品，所述第一回流槽H1中未冷凝的气体与不凝气体经过第一放空冷凝器K1冷凝后，液化的液体回至第一回流槽H1中，不凝气体进入尾气系统W1排出；所述第二回流槽H2中未冷凝的气体与不凝气体经过第二放空冷凝器K2冷凝后，在真空缓冲罐Z1中进行分离，液化的液体回至第二回流槽H2中，进入真空机组Y1的不凝气通过尾气系统W1排出。

所述第一出气口C11上还设置有一条带常压塔冷凝器L1的管路直接与所述第一回流槽H1连接，所述减压塔塔体J1上还设置有第三进气口J14B，所述第三进气口J14B以及第二塔釜出料泵T2之间设置有一条带减压塔再沸器F3的管路，当常压塔或减压塔损坏时，分别通过带常压塔冷凝器L1的管路和带减压塔再沸器F3的管路完成单独的工作循环，不会影响生产，所述常压塔塔体C1和所述减压塔塔体J1底部均采用可拆式U型管结构，采用可拆式U型管结构方便清理，不仅减少清理成本，而且可以提高清理效率，所述再沸冷凝器为泡点冷凝，无需过冷，减少再冷凝器的换热面积，降低设备投资。

本实用新型涉及装置还适用于常压塔塔顶与减压塔塔釜温差大于20℃以上的物系，且不含固体颗料、不易自聚的物系，常压塔塔顶气相发生相变时放出的热量大于等于减压塔塔釜再沸器所需的热负荷。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种差压式热耦合精馏装置，包括常压塔设备组和减压塔设备组，其特征在于，所述常压塔设备组包括常压塔塔体(C1)以及通过管道连接的各常压设备组，所述常压塔塔体(C1)内壁设置有多块可伸缩的挡板，所述挡板伸缩通过设置在常压塔体内的流量计控制，所述常压塔塔体(C1)上设置有第一进料口(C13)、第一出料口(C16)和第一进液口(C12)、第一出液口(C15)以及第一进气口(C14)、第一出气口(C11)，所述常压设备组包括再沸器(F1)、第一塔釜出料泵(T1)、第一回流泵(B1)以及具有第一放空冷凝器(K1)的第一回流槽(H1)，所述第一放空冷凝器(K1)与尾气系统(W1)连接；所述减压塔设备组包括减压塔塔体(J1)和与所述减压塔塔体(J1)连接的各减压设备组，所述减压塔塔体(J1)内壁设置有液体分布器，所述减压塔塔体(J1)上设置有第二进料口(J13)、第二出料口(J16)和第二进液口(J12)、第二出液口(J15)以及第二进气口(J14A)、第二出气口(J11)，所述减压设备组包括冷凝器(L2)、再沸冷凝器(F2)、第二塔釜出料泵(T2)、第二回流泵(B2)以及具有第二放空冷凝器(K2)的第二回流槽(H2)，所述第二放空冷凝器(K2)与真空缓冲罐(Z1)和真空机组(Y1)连接，所述真空机组(Y1)与尾气系统(W1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种差压式热耦合精馏装置，其特征在于，所述第一出气口(C11)上还设置有一条带常压塔冷凝器(L1)的管路直接与所述第一回流槽(H1)连接，所述常压塔冷凝器(L1)包括常压塔冷凝进气口（L11）和常压塔冷凝出液口（L12）。

3.根据权利要求1所述的一种差压式热耦合精馏装置，其特征在于，所述减压塔塔体(J1)上还设置有第三进气口(J14B)，所述第三进气口(J14B)以及第二塔釜出料泵(T2)之间设置有一条带减压塔再沸器(F3)的管路，所述减压塔再沸器(F3)包括减压塔再沸器进液口（F32）和减压塔再沸器出气口（F31），所述减压塔再沸器出气口（F31）与所述第三进气口(J14B)连接，所述减压塔再沸器进液口（F32）设置在所述第三进气口(J14B)以及第二塔釜出料泵(T2)之间。

4.根据权利要求1或3所述的一种差压式热耦合精馏装置，其特征在于，所述再沸器(F1)包括与第一出液口(C15)连接的再沸器进液口（F11）和与第一进气口连接的再沸器出气口（F12）；所述第一塔釜出料泵(T1)包括与所述第一出液口(C15)和再沸器进液口（F11）中段连接的第一塔釜出料泵进液口（T11）以及设置在所述第一塔釜出料泵(T1)另一侧的第一塔釜出料泵出液口（T12）；所述第一回流槽(H1)包括第一回流槽进液A口（H11）、第一回流槽进液B口（H13）和第一回流槽进液C口（H14）、第一回流槽出液口（H15）以及第一回流槽出气口（H12）；所述第一回流泵(B1)包括与第一回流槽出液口（H15）连接的第一回流泵进液口（B11），与第一进液口(C12)连接的第一回流泵出液口（B12）；所述第一放空冷凝器(K1)包括与尾气系统（W1）连接的第一放空冷凝进气口（K11），与所述第一回流槽进液A口（H11）连接的第一放空冷凝出液口（K12）以及与第一回流槽出气口（H12）连接的第一放空冷凝出气口（K13）；所述再沸冷凝器(F2)包括与所述第一出气口(C11)连接的再沸冷凝进气口（F24），与所述第二进气口(J14A)连接的再沸冷凝出气口（F21）以及与所述第二出液口(J15)连接的再沸冷凝进液口（F22），与第一回流槽进液C口（H14）连接的再沸冷凝出液口（F23）；所述第二回流槽(H2)包括第二回流槽进液A口（H21）、第二回流槽进液B口（H23）和第二回流槽进液C口(H24）、第二回流槽出液口（H25）以及第二回流槽出气口（H22）；所述第二塔釜出料泵(T2)包括与所述第二出液口(J15)连接的第二塔釜出料泵进液口（T21）和第二塔釜出料泵出液口（T22）；所述第二回流泵(B2)包括与所述第二回流槽出液口（H25）连接的第二回流泵进液口（B21）以及与第二进液口(J12)连接的所述第二回流泵出液口（B22）；所述第二放空冷凝器(K2)包括与第二回流槽出气口（H22）连接的第二放空冷凝进气口（K23）、与所述第二回流槽进液A口（H21）连接的第二放空冷凝出液口（K22）以及与所述真空缓冲罐（Z1）连接的第二放空冷凝出气口（K21）；所述冷凝器(L2)包括与所述第二出气口（J11）连接的冷凝器进气口（L21）以及与所述第二回流槽进液B口（H23）连接的冷凝器出液口（L22）。

5.根据权利要求1所述的一种差压式热耦合精馏装置，其特征在于，所述常压塔塔体(C1)和所述减压塔塔体(J1)的第一进料口(C13)和第二进料口(J13)分别与不同的四氯乙烯混合物供给装置相连。

6.根据权利要求1所述的一种差压式热耦合精馏装置，其特征在于，所述常压塔塔体(C1)和所述减压塔塔体(J1)底部均采用可拆式U型管结构。

7.根据权利要求1所述的一种差压式热耦合精馏装置，其特征在于，所述再沸冷凝器(F2)为泡点冷凝器。