CN213221004U - 一种用于间壁塔的自动分离控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于间壁塔的自动分离控制系统，属于多晶硅生产中精馏单元技术领域。本技术方案通过进料侧液相管、出料侧液相管、对应调节阀、对应流量计和液位计的设置，实现对间壁塔内物料分离自动化控制，即控制系数根据工艺情况和产品质量自由调整，完成液位自动控制、流量自动控制、预分离塔流量和主塔流量的自由分配。

Description

一种用于间壁塔的自动分离控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于精馏工序的分离控制系统，尤其涉及一种用于间壁塔的自动分离控制系统，属于多晶硅生产中精馏单元技术领域。

背景技术

在多晶硅生产中，精馏是基于精馏塔的必不可少的分离纯化工序，其中，间壁塔被逐渐的应用于该精馏工序。间壁塔为一种分离多组分物料的设备，通过在精馏塔内部设置隔板，将整个塔分为不同的区域，完成不同组分的清晰分割，即在塔的不同位置可以得到不同的产品。间壁塔的使用能大幅度的提高热力学效率，既能降低能耗，又能减少设备投资。但在已有的间壁塔设备中，未设置有进料控制系统，使得物料流量不能精确控制，进而导致物料进料混乱；同时，使得气液两相不能充分有效传质传热，导致分离效率较低。

现有技术“CN201220064702.2超纯三氯氢硅分离的热泵精馏间壁塔装置”中公开：间壁塔内的隔板将塔分为进料段、塔顶段、塔底段以及侧线产品段，在合适的控制参数下，在侧线段的合适位置能得到超高纯度的三氯氢硅产品；集合热泵精馏以及间壁塔的特点，在一塔内完成不同杂质的脱除，得到超纯三氯氢硅产品的同时大幅度降低能耗，减少设备投资。

现有技术“CN201820171870.9间壁塔分离装置”中公开：包括间壁塔，间壁塔顶部通过管线依次连接塔顶冷凝器、塔顶回流罐及塔顶回流泵，塔顶回流泵出口管线分两路，一路为连通间壁塔顶部的塔顶回流管线，另一路为塔顶采出管线，间壁塔采用填料塔，填料共分三段，中间段填料设置竖向分隔板，分隔板一侧为入口侧，另一侧为出口侧，间壁塔底部设置塔釜再沸器和塔底出料泵，塔釜再沸器和塔底出料泵通过管线与间壁塔连通。

现有技术“CN201210046023.7一种三氯氢硅提纯的双热泵精馏装置及操作方法”中公开：为了得到多晶硅生产所需的高纯度三氯氢硅，需要经过多塔的分离才能将原料中的轻重杂质除去，同时需要外界提供大量的能量。而采用双热泵精馏塔装置，在一个精馏塔内设置两块隔板，将一个精馏塔分为不同的三个区域，就可以实现单塔内多种轻重杂质的完全脱除，得到高纯度的三氯氢硅，并且通过热泵精馏技术达到降低能耗的目标。精馏塔内的隔板将塔分为预分离塔、脱轻塔和脱重塔，在合适的控制参数下，在脱轻塔的塔底和脱重塔的塔顶同时得到高纯度的三氯氢硅产品。该发明集合了热泵精馏技术以及间壁塔的特点，在一塔内完成不同杂质的脱除，得到高纯度三氯氢硅产品(＞99.9999％)，同时降低能耗，减少设备投资。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，而提出了一种用于间壁塔的自动分离控制系统。在本技术方案中，通过进料侧液相管、出料侧液相管、对应调节阀、对应流量计和液位计的设置，实现对间壁塔内进料自动化控制，即控制系数根据工艺情况和产品质量自由调整，完成液位自动控制、流量自动控制、预分离塔流量和主塔流量的自由分配。

为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：

一种用于间壁塔的自动分离控制系统，包括塔体及与塔体连接的控制装置，包括塔体及与塔体连接的控制装置，塔体内包括由下至上依次设置的公共提馏段、隔壁段和公共精馏段，隔壁段内设有呈竖向分布的隔壁板，隔壁板一侧塔体形成预分离塔，隔壁板另一侧塔体、公共精馏段及公共提馏段形成主分离塔；

所述预分离塔连接有进料管，主分离塔连接有出料管；

所述公共精馏段底部设有液相收集机构；

所述控制装置包括进料侧液相管和出料侧液相管，进料侧液相管一端与液相收集机构连接，进料侧液相管另一端与隔壁段进料侧顶部连接，进料侧液相管使公共精馏段与隔壁段进料侧形成液相通路；出料侧液相管一端与液相收集机构连接，出料侧液相管另一端与隔壁段出料侧顶部连接，出料侧液相管使公共精馏段与隔壁段出料侧形成液相通路；

所述进料管、进料侧液相管和出料侧液相管上均设置有调节阀和流量计；

所述公共精馏段上设置有液位计。

进一步的，所述液位计设置在液相收集机构上。

进一步的，所述塔体内设置有填料；或者，塔体内设置有踏板，其中，预分离塔的理论板数在60-80块，进料位置在20-30块理论板，主分离塔的理论板数在120-140块，侧线采出的位置在100-120块理论板。

在本技术方案中，涉及的间壁塔工作原理包括：

先将物料自进料管进入至预分离塔内进行初步分离和纯化，其中分离的重组分浓度及纯度较高，且向塔底方向移动，而塔顶方向移动的轻组分中含有少量的重组分；基于隔壁板、填料及踏板的设置，初步处理的物料自预分离塔进入至主分离塔时，轻组分从塔顶与主分离塔传质传热，重组分从塔底与主分离塔传质传热，进而实现物料的最终分离和纯化；

此外，在塔体内，控制分离纯化的的因素主要包括：蒸汽用量、回流量、塔压力、物料进料量及左右侧物料流量，其中，蒸汽用量、回流量及压力均根据现有成熟技术进行调控（比如：蒸汽由与塔体连接的再沸器提供，回流量由塔顶回流调节阀控制，塔压力由塔顶压力调节阀控制。），而物料进料量由进料管上的调节阀控制，左右侧物料流量由进料侧液相管和出料侧液相管上的调节阀控制，最终实现间壁塔内分离纯化控制，提高分离纯化效率和质量，降低能耗，提高间壁塔设备的利用率。

本技术方案中，涉及“由下至上”、“竖向分布”、“一侧”、“另一侧”、“一端”及“另一端”等位置关系，是根据实际使用状态下的情况而定义的，为本技术领域内的常规用语，也是本领域术人员在实际使用过程中的常规用语。

采用本技术方案，带来的有益技术效果为：

1）将本实用新型用于基于间壁塔的物料分离，实现对间壁塔内物料自动化分离控制，即控制系数根据工艺情况和产品质量自由调整，完成液位自动控制、流量自动控制、预分离塔流量和主塔流量的自由分配；有效提高分离效率，降低设备成本，同时，可减少蒸汽和冷却水用量；

2）在本实用新型的间壁塔塔体内，进料管的液相氯硅烷物料自公共精馏段进入预分离塔和主分离塔中的量将影响间壁塔的隔壁板效率和分离效果，控制装置设置在公共精馏段，控制装置包括进料侧液相管、出料侧液相管、调节阀、流量计及液位计，结合进料和测线采出需要，设置自动控制系数将流量与调节阀连锁，实现自动控制，直接热交换提高热量利用率，提高设备利用率，实现自动化控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2中的结构示意图；

图中：1、塔体，2、进料管，3、出料管，4、隔壁板，5、公共提馏段，6、隔壁段，7、公共精馏段，8、进料侧液相管，9、出料侧液相管，10、调节阀，11、流量计，12、液位计，13、填料，14、液相收集机构。

具体实施方式

下面通过对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示：一种用于间壁塔的自动分离控制系统，包括塔体1及与塔体1连接的控制装置，塔体1内包括由下至上依次设置的公共提馏段5、隔壁段6和公共精馏段7，隔壁段6内设有呈竖向分布的隔壁板4，隔壁板4一侧塔体1形成预分离塔，隔壁板4另一侧塔体1、公共精馏段7及公共提馏段5形成主分离塔；

预分离塔连接有进料管2，主分离塔连接有出料管3；

公共精馏段7底部设有液相收集机构14；

控制装置包括进料侧液相管8和出料侧液相管9，进料侧液相管8一端与液相收集机构14连接，进料侧液相管8另一端与隔壁段6进料侧顶部连接，进料侧液相管8使公共精馏段7与隔壁段进料侧形成液相通路；出料侧液相管9一端与液相收集机构14连接，出料侧液相管9另一端与隔壁段6出料侧顶部连接，出料侧液相管9使公共精馏段7与隔壁段出料侧形成液相通路；

进料管2、进料侧液相管8和出料侧液相管9上均设置有调节阀10和流量计11；

公共精馏段7上设置有液位计12，液位计12设置在液相收集机构14上。

实施例2

基于实施例1，本实施例更进一步的，

塔体1内设置有填料13和踏板，其中，设定预分离塔的理论板数在80块，进料位置在20块理论板，主分离塔的理论板数在140块，侧线采出的位置在120块理论板，其中，预分离塔、主分离塔、侧线采出和进料位置主要由原料组成和分离纯度要求决定，其使气液相充分接触传质和传热；

在使用基于本分离控制系统的间壁塔时，先将物料自进料管2进入至预分离塔内进行初步分离和纯化，其中分离的重组分浓度及纯度较高，且向塔底方向移动，而塔顶方向移动的轻组分中含有少量的重组分；基于隔壁板4及填料13的设置，再经预分离后的物料自预分离塔进入至主分离塔时，轻组分从预分离塔塔顶与主分离塔传质传热，重组分从预分离塔塔底与主分离传质传热，主分离塔内各填料13段不断冷凝及汽化，分别在侧线和塔顶采出高纯的各组分物料，进而实现物料的最终纯化和分离；

此外，在塔体1内，控制分离纯化的的因素主要包括：蒸汽用量、回流量、塔压力、物料进料量及左右侧物料流量，其中，蒸汽用量、回流量及压力均根据现有成熟技术进行调控（比如：蒸汽由与塔连接的再沸器提供，回流量由塔顶回流调节阀10控制，塔压力由塔顶压力调节阀10控制。），而物料进料量由进料管2上的调节阀10控制，左右侧物料流量由进料侧液相管8和出料侧液相管9上的调节阀10控制，最终实现间壁塔内自动化控制，提高分离纯化效率和质量，降低能耗，提高间壁塔设备的利用率。

如图2所示：在进料侧液相管8上，调节阀10记为FV002，流量计11记为FT002；在间壁塔塔体1上，液位计12记为LT001；在出料侧液相管9上，调节阀10记为FV001，流量计11记为FT001；在进料管2上，调节阀10记为FV003，流量计11记为FT003；

根据实际需求，首先，FT001、FT002与FV001、FV002分别组成控制回路的自动控制流量，系统涉及的控制逻辑包括如下：

控制系数=FT002+FT003-FT001（控制系数根据工艺情况和产品质量自由调整），FV001、FV002同步控制液位 LT001，FT003由与调节阀10FV003组成的控制回路自动控制；

最终实现：液位自动控制，流量自动控制，隔壁板4左右两侧流量自由分配。

Claims (3)

1.一种用于间壁塔的自动分离控制系统，其特征在于：包括塔体（1）及与塔体（1）连接的控制装置，塔体（1）内包括由下至上依次设置的公共提馏段（5）、隔壁段（6）和公共精馏段（7），隔壁段（6）内设有呈竖向分布的隔壁板（4），隔壁板（4）一侧塔体（1）形成预分离塔，隔壁板（4）另一侧塔体（1）、公共精馏段（7）及公共提馏段（5）形成主分离塔；

所述预分离塔连接有进料管（2），主分离塔连接有出料管（3）；

所述公共精馏段（7）底部设有液相收集机构（14）；

所述控制装置包括进料侧液相管（8）和出料侧液相管（9），进料侧液相管（8）一端与液相收集机构（14）连接，进料侧液相管（8）另一端与隔壁段（6）进料侧顶部连接，进料侧液相管（8）使公共精馏段（7）与隔壁段（6）进料侧形成液相通路；出料侧液相管（9）一端与液相收集机构（14）连接，出料侧液相管（9）另一端与隔壁段（6）出料侧顶部连接，出料侧液相管（9）使公共精馏段（7）与隔壁段（6）出料侧形成液相通路；

所述进料管（2）、进料侧液相管（8）和出料侧液相管（9）上均设置有调节阀（10）和流量计（11）；

所述公共精馏段（7）上设置有液位计（12）。

2.根据权利要求1所述的用于间壁塔的自动分离控制系统，其特征在于：所述液位计（12）设置在液相收集机构（14）上。

3.根据权利要求1或2所述的用于间壁塔的自动分离控制系统，其特征在于：所述塔体（1）内设置有填料（13）。

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