CN208911498U - 一种带中间再沸器的变塔径精馏塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带中间再沸器的变塔径精馏塔，包括大直径的第一塔体与小直径的第二塔体，第一塔体设置有中间再沸器，第二塔体设置有塔釜再沸器，第一塔体的塔顶有塔顶气相出口，侧壁有塔顶回流口、物料进口，第二塔体的底部有塔釜物料出口，物料进口的下部塔板为提馏段，第二塔体直接插入所在第一塔体的底部，第二塔体中部塔壁与第一塔体底部封头连接在一起，形成一体式变塔径精馏塔。本实用新型在处理重组分质量含量较小且轻重组分标准沸点差较大的均相液体混合物时，其节能和经济效果更为显著。

Description

一种带中间再沸器的变塔径精馏塔

技术领域

本实用新型涉及涉及热耦合精馏技术领域，具体涉及一种带中间再沸器的变塔径精馏塔。

背景技术

在石油化工生产装置中，精馏是应用广泛的化工分离单元操作,是分离均相液体混合物的最有效方法之一。同时精馏也是能耗高、设备投资大的化工单元操作。因此，精馏过程的节能与设备优化在石油化工节能中具有非常重要的意义。为了减少精馏操作的能耗，以及为了利用品味和价格较低的热源，一些精馏塔的提馏段设置了中间再沸器。其原理为，对于塔顶、塔底温差较大的精馏塔，如果在提馏段设置中间加热器，就可用温度比塔底再沸器稍低而价格低廉的热剂作热源，从而达到节能的目的。一般在这些常规设计中仅考虑了低品位热源的利用，而对增加中间再沸器后提馏段的塔径变化以及不同尺寸塔板间连接型式的优化研究相对较少。

目前，常规带中间再沸器精馏塔的提馏段大多采用单一尺寸。通常，当精馏塔提馏段增加中间再沸器后，提馏段中间再沸器以下塔板的汽液相负荷会显著减少。当提馏段仍采用同一尺寸的塔板时，再沸器以下塔板会存在气液相操作负荷过低，进而会引发塔板漏液以及塔板分离效率显著降低的不利后果。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷以及针对目前工业污盐处理方法的不足，而提供一种带中间再沸器的变塔径精馏塔。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种带中间再沸器的变塔径精馏塔，包括：

大直径的第一塔体与小直径的第二塔体，所述第一塔体设置有中间再沸器，所述第二塔体设置有塔釜再沸器，第一塔体的塔顶有塔顶气相出口，侧壁有塔顶回流口、物料进口，第二塔体的底部有塔釜物料出口，物料进口的下部塔板为提馏段，提馏段的塔板包括在第一塔体内的大直径的第一塔板与在第二塔体的小直径的第二塔板，第二塔体直接插入所在第一塔体的底部并通过中部塔壁与第一塔体底部封头连接在一起，形成一体式变塔径精馏塔，第二塔体外壁与第一塔体内壁间围成的区域为集液区，第二塔体的顶部设有应急降液区和降液区，应急降液区用于当液相操作负荷波动过大时将集液区中的液相物料排入第二塔体；

所述降液区的下部为第二塔体的顶部塔板的受液盘区，降液区用于正常工况下将集液区中的液相物料排入第二塔体顶部塔板的受液盘区；

所述应急降液区低于第二塔体的顶部，所述降液区低于应急降液区顶部，降液区设有锯齿形孔；其中，所述的降液区的锯齿形孔可随着集液区的液位高低自动调节进入第二塔体的顶部塔板的液相物料量。

第二塔体的顶部塔壁通过支撑角钢与第一塔体的内壁固定。

第一塔体的塔径为第二塔体的塔径的1.5-2.5倍。

第二塔体的顶部设置有盖板，盖板边缘设置有45°的倒角，盖板用于防止中间再沸器的出口连接的气体分布器下降的液相物料直接落入第二塔体内的塔板上。

盖板通过不同高度的盖板支撑条与第二塔体的顶部塔壁连接。

所述的应急降液区低于第二塔体的顶部50mm，应急降液区的径向尺寸为第二塔体的塔径的1/4；所述降液区低于应急降液区顶部50mm，降液区设有深度50mm、夹角为60°的锯齿形孔；降液区靠近第二塔体的顶部一侧，其径向尺寸为第二塔体的塔径的1/4。

所述第一塔体的底部封头设有中间再沸器的进口，塔壁上有中间再沸器的出口。

第二塔体的塔壁与第一塔体的连接点的上部设有泪孔，用于精馏塔停车时排出集液区内的物料。

第二塔体的底部封头有塔釜再沸器的进口，塔壁上有塔釜再沸器的出口。

本实用新型带中间再沸器的变塔径精馏塔，具有经济合理、结构简单、操作弹性大的特点，中间再沸器可以利用上游气体物料或品味较低蒸气为热源，实现热耦合或节能的目的，同时采用较小塔径的小塔体也可以降低塔的设备成本。

本实用新型在处理重组分质量含量较小且轻重组分标准沸点差较大的均相液体混合物时，其节能和经济效果更为显著。

附图说明

图1是带中间再沸器的变塔径精馏塔的示意图；

图2是图1的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型是针对常规带中间再沸器精馏塔的提馏段塔板未进行尺寸优化，以及未充分考虑不同尺寸塔板间连接型式的缺点，而开发一种经济合理、结构简单、操作弹性大的带中间再沸器的变塔径精馏塔，适用于重组分质量含量小于15％，且塔顶塔底温差较大的均相液体混合物的精馏分离过程。

参见图1-2所示，带中间再沸器的变塔径精馏塔，包括：

大塔体1(第一塔体)、小塔体2(第二塔体)，所述大塔体设置有中间再沸器3，所述小塔体设置有塔釜再沸器4，大塔体1的塔顶有塔顶气相出口5，侧壁有塔顶回流口6、物料进口7，小塔体的底部有塔釜物料出口8，大塔体支撑在裙座9上，物料进口7的下部塔板为提馏段，提馏段由两种不同尺寸的塔板组成，包括在小塔体(第一塔体)内的小直径塔板24与大塔体的大直径塔板23，所在小塔体直接插入中间再沸器所在大塔体的底部，小塔体中部塔壁与大塔体底部封头连接在一起，形成一体式变塔径精馏塔。

由于塔板是精馏塔的常规技术，对此塔板的详细结构不再图中示出，本领域普通技术人员是可以理解的。

大塔体1与小塔体2的连接型式，如图2所示，小塔体1的塔壁中部与大塔体2的底部封头通过焊接连接点17焊接连为一体，小塔体1的塔壁中部焊接连接点17的位置可根据中间再沸器3所要求的液位高度调整。

小塔体2的顶部塔壁通过支撑角钢10与大塔体2内壁固定，以加强大塔体1与小塔体2的连接强度，大塔体2的塔径为小塔体1塔径的1.5-2.5倍，小塔体1外壁与大塔体2内壁间围成的区域为集液区19。大塔体2的底部封头设有中间再沸器的物料进口18，塔壁上有中间再沸器的物料出口30，与大塔体内的气体分布器21连接。小塔体2塔壁的焊接连接点17上部设有泪孔16，泪孔直径为6mm，作用为精馏塔停车时排出集液区19内的物料，小塔体的底部封头有塔釜再沸器的物料进口41，塔壁上有塔釜再沸器的物料出口42，与小塔体内的气体分布器22连接。

小塔体2顶部的结构如图2所示。小塔体2顶部设置有盖板11，盖板11的直径为小塔体2塔径的1.1倍，盖板边缘设置有45°的倒角12，盖板11的作用为防止中间再沸器3的物料入口连接的气体分布器21下降的液相物料直接落入小塔内的塔板上。盖板11通过盖板支撑条13与小塔体2顶部塔壁连接。小塔体2顶部设有应急降液区14和降液区15。

所述的应急降液区14低于小塔2顶部50mm，应急降液区14的径向尺寸为小塔2塔径的1/4。应急降液区14为起到当液相操作负荷波动过大时将集液区19中的液相物料排入小塔2。

具体的，所述降液区15低于应急降液区14顶部50mm，降液区15设有深度50mm、夹角为60°的锯齿形孔。降液区15靠近小塔2顶部一侧，其径向尺寸为小塔2塔径的1/4。

所述降液区15下部为小塔体2顶部塔板的受液盘区，降液区15起到正常工况下将集液区19中的液相物料排入小塔2顶部塔板的受液盘区。

其中，所述的降液区15的锯齿形孔可以随着集液区19的液位高低自动调节进入小塔2顶部塔板的液相物料量。所述降液区15可以使变塔径精馏塔具有较大的操作弹性。

带中间再沸器的变塔径精馏塔的工作过程如下：

待分离的均相液体混合物通过物料进口7进入变塔径精馏塔。中间再沸器3利用上游气体物料或品味较低蒸气为热源，塔釜再沸器4利用品味较高蒸气为热源。在中间再沸器3和塔釜再沸器4的加热作用下，物料在塔内经过多次部分液相气化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分浓度随着塔板的上升不断升高，最终从塔顶气相出口5得到纯度较高的轻组分。而液相中的重组分浓度随着塔板的下降不断升高，最终从塔釜物料出口8得到纯度较高的重组分。

中间再沸器3所在大塔体1的集液区19中的液相物料通过降液区15锯齿形孔进入小塔2顶部塔板的受液盘区，从而实现液相物料在大塔体1的塔板和小塔2的塔板间流动。同时气相物料可以通过小塔体2顶部和盖板11间的空间升入大塔1。通过大塔体1与小塔体2间的特殊连接型式，实现这一带中间再沸器的变塔径精馏塔变的连续操作工作过程。

需要说明的是，对于不同的物料，变径精馏塔的尺寸可以相应调整，应急降液区14和降液区15与小塔2顶部间的高度差也可以根据需要进行改变，急降液区14和降液区15的尺寸也可以相应的变化，以及可以根据需要改变降液区15锯齿形孔的尺寸，同样可取得类似的技术效果。

实验：一种主要由环己烷、环己酮和环己醇组成的均相液体混合物采用带中间再沸器的变塔径精馏塔进行物料分离。

均相液体混合物的进料量为188.4t/h，进料温度为112.1℃，进料压力0.4MPaG，进料组成为环己烷89.48wt％、环己酮4.61wt％和环己醇5.91wt％。变塔径精馏塔中大塔直径为5200mm，高度为28000mm，内含28层浮阀塔盘。小塔直径为3000mm，高9000mm，内含9层浮阀塔盘。塔顶操作压力为10KPaG，塔顶操作温度为86.4℃，塔釜操作温度为142℃。中间再沸器采用上游送来的压力为0.2MPaG和温度为122℃的工艺气相物料为热源，热负荷为12.7Mkcal/hr。塔釜再沸器采用1.6MPaG中压饱和蒸汽为热源，热负荷为4.3Mkcal/hr。经这一带中间再沸器的变塔径精馏塔处理后，塔顶物料中环己烷的质量含量达到以上99.9％，塔釜环己酮和环己醇的质量含量达到99.0％以上。可以看出采用带中间再沸器的变塔径精馏塔后，精馏塔总热负荷的74.7％可采用上游气体物料为热源来提供，节能效果显著。同时以全塔等壁厚初步核算，采用变塔径精馏塔后可设备重量减少12％，经济效果也较为显著。

本实用新型具有经济合理、结构简单、操作弹性大的特点，中间再沸器可以利用上游气体物料或品味较低蒸气为热源，实现热耦合或节能的目的。同时采用较小塔径的小塔也可以降低塔的设备成本。

本实用新型在处理重组分质量含量较小且轻重组分标准沸点差较大的均相液体混合物时，其节能和经济效果更为显著。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，包括大直径的第一塔体与小直径的第二塔体，所述第一塔体设置有中间再沸器，所述第二塔体设置有塔釜再沸器，第一塔体的塔顶有塔顶气相出口，侧壁有塔顶回流口、物料进口，第二塔体的底部有塔釜物料出口，物料进口的下部塔板为提馏段，提馏段的塔板包括在第一塔体内的大直径的第一塔板与在第二塔体的小直径的第二塔板，第二塔体直接插入所在第一塔体的底部并通过中部塔壁与第一塔体底部封头连接在一起，形成一体式变塔径精馏塔，第二塔体外壁与第一塔体内壁间围成的区域为集液区，第二塔体的顶部设有应急降液区和降液区，应急降液区用于当液相操作负荷波动过大时将集液区中的液相物料排入第二塔体；

所述降液区的下部为第二塔体的顶部塔板的受液盘区，降液区用于正常工况下将集液区中的液相物料排入第二塔体顶部塔板的受液盘区；

所述应急降液区低于第二塔体的顶部，所述降液区低于应急降液区顶部，降液区设有锯齿形孔；其中，所述的降液区的锯齿形孔可随着集液区的液位高低自动调节进入第二塔体的顶部塔板的液相物料量。

2.如权利要求1所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，第二塔体的顶部塔壁通过支撑角钢与第一塔体的内壁固定。

3.如权利要求2所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，第一塔体的塔径为第二塔体的塔径的1.5-2.5倍。

4.如权利要求1所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，第二塔体的顶部设置有盖板，盖板边缘设置有45°的倒角，盖板用于防止中间再沸器的出口连接的气体分布器下降的液相物料直接落入第二塔体内的塔板上。

5.如权利要求4所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，盖板通过不同高度的盖板支撑条与第二塔体的顶部塔壁连接。

6.如权利要求1所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，所述的应急降液区低于第二塔体的顶部50mm，应急降液区的径向尺寸为第二塔体的塔径的1/4；所述降液区低于应急降液区顶部50mm，降液区设有深度50mm、夹角为60°的锯齿形孔；降液区靠近第二塔体的顶部一侧，其径向尺寸为第二塔体的塔径的1/4。

7.如权利要求1所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，所述第一塔体的底部封头设有中间再沸器的进口，塔壁上有中间再沸器的出口。

8.如权利要求1所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，第二塔体的塔壁与第一塔体的连接点的上部设有泪孔，用于精馏塔停车时排出集液区内的物料。

9.如权利要求1所述带中间再沸器的变塔径精馏塔，其特征在于，第二塔体的底部封头有塔釜再沸器的进口，塔壁上有塔釜再沸器的出口。