CN215691779U - 一种耦合塔控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耦合塔控制系统，包括低压前塔和高压后塔，所述高压后塔的热源出口通过供热管道与前塔再沸器连接，所述前塔再沸器与低压前塔连接；所述供热管道上设置有第一热量调节阀，所述第一热量调节阀和热源出口之间的供热管道上还连接有后塔进项压力补偿管道，所述后塔进项压力补偿管道上设置有第二热量调节阀，所述后塔进项压力补偿管道顺次通过回流装置向高压后塔回流。本实用新型可以快速调节低压前塔的热量，从而解决若供热过剩时塔顶泄压、温度过高，将重组分带至高压后塔的塔顶，造成低压前塔出现热量间歇性波动，进而影响产品质量的问题。

Description

一种耦合塔控制系统

技术领域

本实用新型涉及硅料制备领域，尤其涉及一种耦合塔控制系统。

背景技术

多晶硅是一种超高纯材料，用于集成电路、电子器件和太阳能电池，是信息和新能源产业的基石，是国家鼓励优先发展的战略材料，也是国家重点鼓励发展的产品和产业。受全球经济危机和欧盟双反影响，多晶硅市场持续低迷，如何降低多晶硅生产成本，如何提升企业的核心竞争力，成为各多晶硅企业长期持续发展的首要任务。

目前国内多晶硅的主要生产方法是改良西门子法，主要包括三氯氢硅合成、精馏提纯、还原、还原尾气干法回收和氢化五个工序。其中，精馏提纯与各工序密切相关，处理各工序物料或为各工序提供原料，因此提纯系统包括处理各种物料的不同塔组，且提纯产品纯度和杂质含量要求较高，必然需要相对较高的热量消耗，提纯工序的能耗是多晶硅系统的主要能耗之一，因此降低提纯工序的能耗是降低多晶硅成本的最有效途径之一。

目前精馏提纯采用耦合塔的形式来实现，耦合塔的工作原理为两个塔之间存在压差，压差高的气相料给压差低的塔加热。虽然已采用差压热耦合降低了能耗，但耦合塔在运行过程中存在压力、温度周期性波动的问题，被后塔加热的前塔再沸器会出现供热不足与过剩的情况：如果供热不足时压力、温度下降；而若供热过剩时塔顶泄压、温度过高，将重组分带至塔顶，造成塔出现热量间歇性波动，进而影响产品质量。

因此，针对上述问题，提供一种耦合塔控制系统，是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耦合塔控制系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的第一方面，提供一种耦合塔控制系统，包括低压前塔和高压后塔，所述高压后塔的热源出口通过供热管道与前塔再沸器连接，所述前塔再沸器与低压前塔连接；

所述供热管道上设置有第一热量调节阀，所述第一热量调节阀和热源出口之间的供热管道上还连接有后塔进项压力补偿管道，所述后塔进项压力补偿管道上设置有第二热量调节阀，所述后塔进项压力补偿管道顺次通过回流装置向高压后塔回流。

进一步地，所述热源出口位于高压后塔顶部。

进一步地，所述高压后塔与后塔再沸器连接，后塔再沸器与外部上气管道连接，所述上气管道上设置有上气量调节阀。

进一步地，所述低压前塔内设置有热量监测装置。

进一步地，所述热量监测装置包括温度监测装置和或/压力监测装置。

进一步地，所述控制系统还包括控制器，所述控制器的监测输入端与热量监测装置连接，控制器的控制输出端分别与所述第一热量调节阀和第二热量调节阀连接。

进一步地，所述控制器为PLC控制器或者其他任意一种能够实现的由CPU构成的控制器均可。

进一步地，所述低压前塔和高压后塔均为精馏塔。

进一步地，所述回流装置包括顺次连接的冷凝器和回流罐。

进一步地，所述前塔再沸器还通过回流管道与所述回流装置连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)在本实用新型的一示例性实施例中，在前塔再沸器的热源进口处设置有第一热量调节阀，直接对前塔再沸器进行热量调节，当低压前塔的热量过高时，关闭第一热量调节阀并打开第二热量调节阀，从高压后塔来自多余的热通过后塔进项压力补偿管道回到回流装置，最后对高压后塔进项压力补偿。因此，采用该种方式，可以快速调节低压前塔的热量，从而解决若供热过剩时塔顶泄压、温度过高，将重组分带至高压后塔的塔顶，造成低压前塔出现热量间歇性波动，进而影响产品质量的问题。

(2)在本实用新型的又一示例性实施例中，上气量调节阀用于调节高压后塔的进气量，若低压前塔的热量不足，此时通过上气量调节阀加大后塔再沸器的上气量，给低压前塔进行供热，在此基础可以加大高压后塔的气液负荷，从而提高精馏分离效率。因此，采用该种方式，可以解决供热不足时压力、温度下降，进而影响产品质量的问题。

(3)在本实用新型的又一示例性实施例中，利用热量监测装置用于对低压前塔内的热量情况进行监测，从而方便进行相应的控制。同时，温度和压力都可以在一定程度上代表低压前塔内的热量情况，可以采用温度监测装置，也可以采用压力监测装置，还可以采用监测装置和压力监测装置的结合。

(4)在本实用新型的又一示例性实施例中，第一热量调节阀和第二热量调节阀的开启与关闭通过智能手段进行控制，即控制器根据热量监测装置的热量监测结果进行控制。

(5)在本实用新型的又一示例性实施例中，回流装置包括顺次连接的冷凝器和回流罐，冷凝器的功能为将低压前塔的气相物料冷凝为液相物料，而回流罐的功能是给高压后塔提供稳定的回流量与馏出量，稳定的回流比保证产品质量。具体地，当低压前塔在热量过多时，高压后塔的回流罐与塔顶压力下降，将低压前塔多余的气相热量通过补偿给高压后塔，维持高压后塔压力稳定。

附图说明

图1为本实用新型一示例性实施例公开的耦合塔控制系统连接示意图；

图2为本实用新型一示例性实施例公开的控制电路示意图；

图中，1-低压前塔，2-高压后塔，201-热源出口，3-供热管道，301-第一热量调节阀，4-前塔再沸器，5-后塔进项压力补偿管道，501-第二热量调节阀，6-回流装置，7-后塔再沸器，8-上气管道，801-上气量调节阀，9-热量监测装置，901-温度监测装置，902-压力监测装置，10-控制器，11-回流管道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参见图1，图1示出了本实用新型的一示例性实施例公开的一种耦合塔控制系统，包括低压前塔1和高压后塔2，所述高压后塔2的热源出口201通过供热管道3与前塔再沸器4连接，所述前塔再沸器4与低压前塔1连接；

所述供热管道3上设置有第一热量调节阀301，所述第一热量调节阀301和热源出口201之间的供热管道3上还连接有后塔进项压力补偿管道5，所述后塔进项压力补偿管道5上设置有第二热量调节阀501，所述后塔进项压力补偿管道5顺次通过回流装置6向高压后塔2回流。

具体地，在本示例性实施例中，在前塔再沸器4的热源进口处设置有第一热量调节阀301，直接对前塔再沸器301进行热量调节，当低压前塔1的热量过高时，关闭第一热量调节阀301并打开第二热量调节阀501，从高压后塔2来自多余的热通过后塔进项压力补偿管道5回到回流装置6，最后对高压后塔2进项压力补偿。因此，采用该种方式，可以快速调节低压前塔的热量，从而解决若供热过剩时塔顶泄压、温度过高，将重组分带至高压后塔2的塔顶，造成低压前塔1出现热量间歇性波动，进而影响产品质量的问题。

更优地，在一示例性实施例中，如图1所示，所述热源出口201位于高压后塔2顶部。

更优地，在一示例性实施例中，所述高压后塔2与后塔再沸器7连接，后塔再沸器7与外部上气管道8连接，所述上气管道8上设置有上气量调节阀801。

具体地，在本示例性实施例中，上气量调节阀801用于调节高压后塔2的进气量，若低压前塔1的热量不足，此时通过上气量调节阀801加大后塔再沸器7的上气量，给低压前塔1进行供热，在此基础可以加大高压后塔2的气液负荷，从而提高精馏分离效率。因此，采用该种方式，可以解决供热不足时压力、温度下降，进而影响产品质量的问题。

更优地，在一示例性实施例中，所述低压前塔1内设置有热量监测装置9。

其中，该热量监测装置9用于对低压前塔1内的热量情况进行监测，从而方便进行相应的控制。

更优地，在一示例性实施例中，所述热量监测装置9包括温度监测装置901和或/压力监测装置902。

在该示例性实施例中，温度和压力都可以在一定程度上代表低压前塔1内的热量情况，可以采用温度监测装置901，也可以采用压力监测装置902，还可以采用监测装置901和压力监测装置902的结合。

需要说明的是，在该示例性实施例中，所述温度监测装置901可以为温度表，压力监测装置902可以为压力表；第一热量调节阀301和第二热量调节阀501的控制方式可以为手动调节。

更优地，在一示例性实施例中，如图2所示，所述控制系统还包括控制器10，所述控制器10的监测输入端与热量监测装置9连接，控制器10的控制输出端分别与所述第一热量调节阀301和第二热量调节阀501连接。

在该示例性实施例中，第一热量调节阀301和第二热量调节阀501的开启与关闭通过智能手段进行控制，即控制器根据热量监测装置9的热量监测结果进行控制。

需要说明的是，在其中一示例性实施例中，所述温度监测装置901为温度传感器，压力监测装置902为压力传感器。

另外，在又一示例性实施例中，控制器10还可以与上气量调节阀801连接。

更优地，在一示例性实施例中，所述控制器10为PLC控制器，或者其他任意一种能够实现的由CPU构成的控制器均可，只要能实现本示例性实施例均可。并且该内容属于本领域惯用技术手段，在此不进行赘述。

更优地，在一示例性实施例中，所述低压前塔1和高压后塔2均为精馏塔。

更优地，在一示例性实施例中，所述回流装置6包括顺次连接的冷凝器601和回流罐602。

具体地，在本示例性实施例中，冷凝器601的功能为将低压前塔1的气相物料冷凝为液相物料，而回流罐602的功能是给高压后塔2提供稳定的回流量与馏出量，稳定的回流比保证产品质量。具体地，当低压前塔1在热量过多时，高压后塔2的回流罐602与塔顶压力下降，将低压前塔1多余的气相热量通过501补偿给高压后塔2，维持高压后塔2压力稳定。

更优地，在一示例性实施例中，所述前塔再沸器4还通过回流管道11与所述回流装置6连接。

具体地，在本示例性实施例中，高压后塔2的气相物料出塔后通过供热管道3给低压前塔1的再沸器进行热源提供，换热完的物料经过回流管道11回到冷凝器601进行冷凝降温后一部分回流，一部分馏出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种耦合塔控制系统，包括低压前塔和高压后塔，所述高压后塔的热源出口通过供热管道与前塔再沸器连接，所述前塔再沸器与低压前塔连接；

其特征在于：所述供热管道上设置有第一热量调节阀，所述第一热量调节阀和热源出口之间的供热管道上还连接有后塔进项压力补偿管道，所述后塔进项压力补偿管道上设置有第二热量调节阀，所述后塔进项压力补偿管道顺次通过回流装置向高压后塔回流。

2.根据权利要求1所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述热源出口位于高压后塔顶部。

3.根据权利要求1所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述高压后塔与后塔再沸器连接，后塔再沸器与外部上气管道连接，所述上气管道上设置有上气量调节阀。

4.根据权利要求1或3所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述低压前塔内设置有热量监测装置。

5.根据权利要求4所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述热量监测装置包括温度监测装置和或/压力监测装置。

6.根据权利要求4所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括控制器，所述控制器的监测输入端与热量监测装置连接，控制器的控制输出端分别与所述第一热量调节阀和第二热量调节阀连接。

7.根据权利要求6所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述控制器为PLC控制器。

8.根据权利要求1所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述低压前塔和高压后塔均为精馏塔。

9.根据权利要求1所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述回流装置包括顺次连接的冷凝器和回流罐。

10.根据权利要求1所述的一种耦合塔控制系统，其特征在于：所述前塔再沸器还通过回流管道与所述回流装置连接。

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