CN220758024U - 一种耦合精馏分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种耦合精馏分离系统。耦合精馏分离系统，包括第一精馏塔、第二精馏塔、再沸器、回流罐、液相输送管、液相控制阀、气相输送管、气相控制阀；其中，所述第一精馏塔的出料口与所述第二精馏塔的进料口连通，所述再沸器设置于所述第一精馏塔的塔釜，所述再沸器的液相出口与所述回流罐的液相入口通过所述液相输送管连通，所述再沸器的气相入口与所述第二精馏塔的塔顶连通，所述再沸器的气相出口与所述回流罐的气相出口通过气相输送管连通；所述液相控制阀设置于所述液相输送管上，所述气相控制阀设置于所述气相输送管上。该分离系统能够精确调整第二精馏塔的塔顶压力。

Description

一种耦合精馏分离系统

技术领域

本实用新型涉及一种耦合精馏分离系统，属于化工分离技术领域。

背景技术

化工生产中，通常使用多个精馏塔串联以分离多组分混合物，或者通过多个精馏塔串联以提高产物的分离精度。图1为现有技术中的耦合精馏分离系统。如图1所示，以任意两个相互连接的精馏塔为例，现有技术中的耦合精馏分离系统包括第一精馏塔1、第二精馏塔2、再沸器3、回流罐7、释压单元、液相控制阀4、增压单元、液相输送管10以及气相输送管8；其中，第一精馏塔1的塔釜液相出口与再沸器3的液相入口连通，第二精馏塔2的塔顶气相出口与再沸器3的气相入口连通，再沸器3的第一液相出口与回流罐7的液相入口通过液相输送管10连通，液相控制阀4设置于液相输送管10之上，再沸器3和回流罐7还通过气相输送管8连通，释压单元和增压单元分别与回流罐7连通，释压单元与回流罐7的连通管路上设置有不凝气阀5，增压单元与回流罐7的连通管路上设置有氢气阀6。在实际的运行过程中，一方面液相控制阀4的开闭情况，以控制再沸器3的换热面积进而起到对第二精馏塔2的塔顶压力的调节；另一方面通过分别控制液相控制阀4、不凝气阀5以及氢气阀6的开闭情况，实现对第二精馏塔2的塔顶压力的调节。

然而在实际的应用中，通过不凝气阀5、液相控制阀4以及氢气阀6调节第二精馏塔2塔顶压力，存在延迟性以及干扰性，调节灵敏性低，操作不当容易造成第二精馏塔2塔顶压力难以调节或第二精馏塔2塔顶压力大幅度波动，不仅不利于原料的分离，而且会引发安全问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种耦合精馏分离系统，该分离系统能够精确调整第二精馏塔的塔顶压力。

本实用新型提供一种耦合精馏分离系统，其中，包括第一精馏塔、第二精馏塔、再沸器、回流罐、液相输送管、液相控制阀、气相输送管、气相控制阀；

其中，所述第一精馏塔的出料口与所述第二精馏塔的进料口连通，

所述再沸器设置于所述第一精馏塔的塔釜，所述再沸器的液相出口与所述回流罐的液相入口通过所述液相输送管连通，所述再沸器的气相入口与所述第二精馏塔的塔顶连通，所述再沸器的气相出口与所述回流罐的气相出口通过气相输送管连通；

所述液相控制阀设置于所述液相输送管上，所述气相控制阀设置于所述气相输送管上。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，还包括增压单元，所述增压单元与所述回流罐连通。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，所述增压单元包括氢气增压单元。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，所述氢气增压单元包括氢气输送管路以及氢气阀；

所述氢气输送管路与所述回流罐连通，所述氢气阀设置于所述氢气输送管路之上。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，所述增压单元还包括氮气增压单元。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，所述氮气增压单元包括氮气输送管路以及氮气阀；

所述氮气输送管路与所述回流罐连通，所述氮气阀设置于所述氮气输送管路之上。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，还包括释压单元，所述释压单元与所述回流罐连通。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，所述释压单元包括不凝气输送管路以及不凝气阀；

所述不凝气阀设置于所述不凝气输送管路之上。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，还包括塔顶连通管以及塔顶控制阀；

所述回流罐与所述第二精馏塔的塔顶通过所述塔顶连通管连通，所述塔顶控制阀设置于所述塔顶连通管之上。

如上所述的耦合精馏分离系统，其中，所述再沸器与所述回流罐位于同一平面。

本实用新型提供一种耦合精馏分离系统，该分离系统实行第二精馏塔塔顶压力与回流罐压力的分别控制，消除了控制过程中的延迟性，提高了控制灵敏性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或相关技术中的技术方案，下面对本实用新型实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的耦合精馏分离系统；

图2为本实用新型一些实施方式中的耦合精馏分离系统。

附图标记说明：

1：第一精馏塔；

2：第二精馏塔；

3：再沸器；

4：液相控制阀；

5：不凝气阀；

6：氢气阀；

7：回流罐；

8:气相输送管；

9:压力检测单元；

10：液相输送管；

11：氮气阀；

12：气相控制阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2为本实用新型一些实施方式中的耦合精馏分离系统。如图2所示，本实用新型提供一种耦合精馏分离系统，包括第一精馏塔1、第二精馏塔2、再沸器3、回流罐7、液相输送管10、液相控制阀4、气相输送管8、气相控制阀12；

其中，第一精馏塔1的出料口与第二精馏塔2的进料口连通，

再沸器3设置于第一精馏塔1的塔釜，再沸器3的液相出口与回流罐7的液相入口通过液相输送管10连通，再沸器3的气相入口与第二精馏塔2的塔顶连通，再沸器3的气相出口与回流罐7的气相出口通过气相输送管8连通；

液相控制阀4设置于液相输送管10上，气相控制阀12设置于气相输送管8上。

在具体的实施方式中，原料经第一精馏塔1的进料口进入第一精馏塔1进行第一精馏处理，在第一精馏处理中，原料中的轻组分(第一组分)从第一精馏塔1的塔顶输出，原料中的重组分(第二组分)经第一精馏塔1的塔釜输出，原料中的中间组分从第一精馏塔1的出料口输出经第二精馏塔2的进料口进入第二精馏塔2中；中间组分在第二精馏塔2中进行第二精馏处理，在第二精馏处理中，中间组分中的轻组分一部分经第二精馏塔2的塔顶输出，经外界的冷源冷凝转化为液相，液相进入回流罐7中储存，其中一部分液相经回流罐7输出获得第三组分，另一部分液相从回流罐7输出经第二精馏塔2的塔顶进入第二精馏塔2中回流，中间组分中的重组分经第二精馏塔2的塔釜采出，得到第四组分，所获得的产物经第二精馏塔2的出料口输出。

本实用新型中，第一精馏塔1的塔釜设置有再沸器3，第一精馏塔1塔釜输出的一部分第三组分进入再沸器3，为第一精馏塔1塔釜提供能量，第一精馏塔1塔釜产生的第三组分中的另一部分经过再沸器3的液相入口进入再沸器3中，第二精馏塔2塔顶产生的轻组分中的一部分经再沸器3的气相入口进入再沸器3中，在再沸器3中，第一精馏塔1塔釜的第三组分与第二精馏塔2塔顶产生的轻组分进行换热处理，一方面，第一精馏塔1塔釜的第三组分会将第二精馏塔2塔顶产生的轻组分冷凝为液相，液相经再沸器3的液相出口输出，经液相输送管10进入回流罐7中；另一方面，第二精馏塔2塔顶的气相会为第一精馏塔1塔釜的第三组分提供能量，进而为第一精馏塔1塔釜提供能量，通过此设置能够在不使用冷凝设备以及外界的冷源的情况下，实现第二精馏塔2塔顶气相的冷凝回流，并且利用第二精馏塔2塔顶气相的热量为第一精馏塔1的塔釜补充热量，有助于节约设备费用以及节约能耗。

第二精馏塔2的塔顶气相与第一精馏塔1的塔釜第三组分在再沸器3中进行换热后，第一精馏塔1的塔釜第三组分会转化为气相，气相包括一部分不凝气，不凝气经再沸器3的气相出口输出，经气相输送管8进入回流罐7。

本实用新型的液相输送管10上设置有液相控制阀4，气相输送管8上设置有气相控制阀12。当第二精馏塔2的塔顶压力过高时，可以打开液相控制阀4，增大再沸器3的换热面积以实现泄压，进而实现第二精馏塔2塔顶压力的降低；若液相控制阀4打开后第二精馏塔2的塔顶压力依然比较高，可以打开气相控制阀12，释放出再沸器3中的部分气体，进而降低第二精馏塔2的塔顶压力。反之，当第二精馏塔2的塔顶压力过低时，关闭液相控制阀4，通过再沸器3中液位上升降低再沸器3的换热面积进行憋压，并且关闭气相控制阀12，从而实现第二精馏塔2塔顶压力的降低。

以控制第二精馏塔2的塔顶压力稳定在0.52MPaG左右，回流罐7的压力稳定在0.42MPaG为例示例性地说明本实用新型的方案，当第二精馏塔2的塔顶压力高于0.54MPaG时，打开液相控制阀4，增大再沸器3的换热面积实现再沸器3的泄压，若打开液相控制阀4之后第二精馏塔2的塔顶压力依然较高，打开气相控制阀12，释放出再沸器3中的部分气体，进而降低第二精馏塔2的塔压；当第二精馏塔2的塔顶压力低于0.5MPaG时，可以关闭液相控制阀4，通过再沸器3中液位上升以降低再沸器3的换热面积进行憋压，并且关闭气相控制阀12，从而实现第二精馏塔2塔顶压力的控制。

本实用新型的耦合精馏分离系统，通过液相控制阀4以及气相控制阀12对第二精馏塔2的塔顶压力以及回流罐7的压力进行分别控制，消除了控制过程中的延迟性，提高了控制灵敏性。并且气相控制阀12的设置，有利于排出再沸器3运行中不断累计的不凝气，直接提高了再沸器3的换热面积，从而极大的减小了第二精馏塔2塔顶气相大量排放到后续系统的可能，减少了物料浪费，降低后续废气系统的压力。

可以理解，本实用新型的耦合精馏分离系统中，物料输出的精馏塔为第一精馏塔1，物料输入的精馏塔为第二精馏塔2。本实用新型中，第一精馏塔1和第二精馏塔2可以为本领域常用的任何精馏塔，例如，第一精馏塔1和第二精馏塔2各自独立的选自隔板塔或填料塔。本实用新型的耦合精馏分离系统可以适用于二级及其以上的耦合精馏，例如，可以为二级耦合精馏、三级耦合精馏或四级耦合精馏。

本实用新型对耦合精馏分离系统的应用体系不做特别限定，例如，可以用于分离氯硅烷混合物。在用于对硅烷混合物进行分离时，包含二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅以及杂质的粗氯硅烷原料可以经第一精馏塔1的进料口进入第一精馏塔1中进行第一精馏处理，经第一精馏处理后，粗氯硅烷原料中的高沸物(第二组分)一部分经第一精馏塔1的塔釜采出进入下游单元，粗氯硅烷原料中的低沸物(第一组分)经第一精馏塔1的塔顶采出，粗氯硅烷原料中的三氯氢硅粗产物(中间组分)从第一精馏塔1的出料口采出，经第二精馏塔2的进料口进入第二精馏塔2中；三氯氢硅粗产物中的低沸物经第二精馏塔2的塔顶采出进入回流罐7中，粗氯硅烷原料中的高沸物(第二组分)另一部分经第一精馏塔1的塔釜采出进入再沸器3中，来自第二精馏塔2的低沸物与来自第一精馏塔1的第二组分在再沸器3中进行热量交换，在再沸器3中，第二精馏塔2塔顶的轻组分会将第一精馏塔1的第二组分气化并产生热量，产生的经再沸器3输出进入第一精馏塔1的塔釜，在再沸器3中，来自第二精馏塔2的低沸物被第二组分冷凝成液相得到第三组分，第三组分经再沸器3的液相出口输出进入回流罐7，一部分第三组分从回流罐7输出进入下游单元，另一部分第三组分作为第二精馏塔2的塔顶回流液，三氯氢硅粗产物中的高沸物(第四组分)经第二精馏塔2的塔釜采出，纯净的三氯氢硅(产物)经第二精馏塔2的出料口采出。

在本实用新型的一些实施方式中，耦合精馏分离系统还可以包括增压单元，增压单元与回流罐7连通。

在具体的实施方式中，若通过憋压难以使第二精馏塔2的塔顶压力符合操作要求，还可以利用增压单元为回流罐7增压，进而通过气相控制阀12以及液相控制阀4增加第二精馏塔2的塔顶压力。

在本实用新型的一些实施方式中，增压单元包括氢气增压单元。

进一步地，当增压单元包括氢气增压单元时，氢气增压单元包括氢气输送管以及氢气阀6；

氢气输送管路与回流罐7连通，氢气阀6设置于氢气输送管路之上。

具体地，若第二精馏塔2的塔顶压力过低时，可以开启氢气阀6，为回流罐7补压，进而提高第二精馏塔2的塔顶压力。

在本实用新型的一些实施方式中，增压单元还包括氮气增压单元。

进一步地，当增压单元包括氮气增压单元时，氮气增压单元包括氮气输送管路以及氮气阀11；

氮气输送管路与回流罐7连通，氮气阀11设置于氮气输送管路之上。

具体地，若第二精馏塔2的塔顶压力过低时，可以开启氮气阀11，为回流罐7补压，进而提高第二精馏塔2的塔顶压力，当增压单元包括氮气增压单元时，氮气还可以用于对回流罐7中的气体进行吹扫置换。

在本实用新型的一些实施方式中，耦合精馏分离系统还包括释压单元，释压单元与回流罐7连通。

进一步地，释压单元包括不凝气输送管路以及不凝气阀5；

不凝气阀5设置于不凝气输送管路之上。

在具体的实施方式中，若回流罐7中的压力过高时，可以打开不凝气阀5，释放回流罐7中的不凝气，进而降低回流罐7中的压力，提高操作的安全性。

在本实用新型的一些实施方式中，耦合精馏分离系统，还包括塔顶连通管以及塔顶控制阀；

回流罐7与第二精馏塔2的塔顶通过塔顶连通管连通，塔顶控制阀设置于塔顶连通管之上。

本实用新型中，第二精馏塔2塔顶输出的轻组分还通过塔顶连通管13进入回流罐7，并且第二精馏塔2塔顶的轻组分进入回流罐7中的量通过设置在塔顶连通管13上的塔顶控制阀14调控，进而可以调节第二精馏塔2的塔顶压力。具体包括，若第二精馏塔2的塔顶压力过高，打开塔顶控制阀14，使第二精馏塔2的塔顶轻组分更多的进入回流罐7中，随着第二精馏塔2塔顶轻组分的输出，第二精馏塔2的塔顶压力也逐渐降低；若第二精馏塔2塔顶压力较低，则关闭塔顶控制阀14，使第二精馏塔2的塔顶憋压，从而提高第二精馏塔2的塔顶压力，若通过憋压仍然难以使第二精馏塔2的塔顶压力符合操作要求，则可以使回流罐7中的气相再返回至第二精馏塔2的塔顶，从而为第二精馏塔2的塔顶增压。

本实用新型的耦合精馏分离系统，回流罐7与第二精馏塔2的塔顶通过塔顶连通管13连通，并且塔顶连通管13上还设置有塔顶控制阀14，可以利用塔顶控制阀14实时控制第二精馏塔2的塔顶压力，消除了控制过程中的延迟性，提高了控制灵敏性。

在本实用新型的一些实施方式中，可以使再沸器3与回流罐7位于同一平面。

本实用新型中，气相控制阀12能够控制再沸器3中的气相是否进入回流罐7(气相控制阀12能够实现再沸器3和回流罐7的连通与否)，当回流罐7和再沸器3不连通时，可以分别控制回流罐7的压力和第二精馏塔2塔顶的压力，因此，可以使回流罐7内的压力低于第二精馏塔2的塔顶压力，当再沸器3与回流罐7位于同一平面时，可以打开液相控制阀4，根据连通器原理，利用第二精馏塔2的塔顶压力和回流罐7内的压力差将再沸器3中的液相压入至回流罐7中。

本实用新型通过上述设置，可以使再沸器3和回流罐7位于同一平面上，节约了管路费用以及土建费用。

示例性地，现有的耦合精馏系统中，如果将同样尺寸的回流罐7和再沸器3放置在同一平面(二层)，回流罐7中的液位将比再沸器3壳层的液位高4.5米(回流罐在二层的基础高度为1.1米)，因此，再沸器3壳层中的液相将难以流入回流罐7中。为了克服这一缺陷，如图1所示，现有技术通常使再沸器3位于二层，回流罐7位于一层(回流罐在一层的基础高度为2.4米)，二层层高一般为9米，再沸器3内壳层的液面位置比回流罐7内的液面位置高3米，这样再沸器3壳层内的液相便可以流入回流罐7中。而本实用新型的方案，使回流罐7的压力降低0.1MPaG，便能够满足再沸器3中的液体通过自压流状态进入回流罐7中，因此可以使再沸器3与回流罐7设置在同一层中，不仅结构费用节省约5～10％，而且大大节省一楼的空间，便于人员操作和检修设备。同时再沸器3与回流罐7设置在同一层中，会使回流泵的进口压力增大，使机泵的汽蚀余量增大，不仅可以节省相应的费用，而且机泵运行也更加安全稳定。

在一些实施方式中，本实用新型的耦合分离系统还可以包括压力检测单元9，压力检测单元9设置于第二精馏塔2的塔顶，不凝气阀5、氢气阀6、氮气阀11、气相控制阀12、液相控制阀4以及塔顶控制阀14为开关阀，可以根据压力检测单元9的数据，手动调控不凝气阀5、氢气阀6、氮气阀11、气相控制阀12、液相控制阀4以及塔顶控制阀14的开闭。

在一些实施方式中，本实用新型的耦合分离系统还可以包括控制单元，不凝气阀5、氢气阀6、氮气阀11、气相控制阀12、液相控制阀4、塔顶控制阀14以及压力检测单元9可以与控制单元电连接，控制单元根据压力检测单元9反馈的数据实时调控不凝气阀5、氢气阀6、氮气阀11、气相控制阀12、液相控制阀4以及塔顶控制阀14的开闭。

本实用新型的第二方面提供一种耦合精馏分离方法，其中，使用上述的耦合精馏分离系统进行。

本实用新型的耦合精馏分离方法，由于使用上述的耦合精馏分离系统进行，因此能够实时控制第二精馏塔2的塔顶压力，并且操作简单，适用于广泛推广应用。

以下，结合具体的实施例对本实用新型的方案进行进一步的说明。

实施例1

如图2所示，本实施例的耦合分离系统包括：

第一精馏塔1、第二精馏塔2、回流罐7、塔顶连通管13、塔顶控制阀14、增压单元、释压单元、再沸器3、液相输送管10、液相控制阀4、气相输送管8以及气相控制阀12；

其中，第一精馏塔1的出料口与第二精馏塔2的进料口连通；

再沸器3设置于第一精馏塔1的塔釜，再沸器3的液相出口与回流罐7的液相入口通过液相输送管10连通，再沸器3的气相入口与第二精馏塔2的塔顶连通，再沸器3的气相出口与回流罐7的气相出口通过气相输送管8连通；

液相控制阀4设置于液相输送管10上，气相控制阀12设置于气相输送管8上；

回流罐7与第二精馏塔2的塔顶通过塔顶连通管13连通，塔顶控制阀14设置于塔顶连通管13之上；

增压单元与回流罐7连通，增压单元包括氢气增压单元和氮气增压单元，氢气增压单元和回流罐7通过氢气输送管路连通，氢气输送管路上设置有氢气阀6，氮气增压单元和回流罐7通过氮气输送管路连通，氮气输送管路上设置有氮气阀11；

释压单元与回流罐7连通，释压单元与回流罐7通过不凝气输送管路连通，不凝气管路上设置有不凝气阀5；

再沸器3与回流罐7位于同一平面。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耦合精馏分离系统，其特征在于，包括第一精馏塔、第二精馏塔、再沸器、回流罐、液相输送管、液相控制阀、气相输送管、气相控制阀；

其中，所述第一精馏塔的出料口与所述第二精馏塔的进料口连通，

所述再沸器设置于所述第一精馏塔的塔釜，所述再沸器的液相出口与所述回流罐的液相入口通过所述液相输送管连通，所述再沸器的气相入口与所述第二精馏塔的塔顶连通，所述再沸器的气相出口与所述回流罐的气相出口通过气相输送管连通；

所述液相控制阀设置于所述液相输送管上，所述气相控制阀设置于所述气相输送管上。

2.根据权利要求1所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，还包括增压单元，所述增压单元与所述回流罐连通。

3.根据权利要求2所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，所述增压单元包括氢气增压单元。

4.根据权利要求3所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，所述氢气增压单元包括氢气输送管路以及氢气阀；

所述氢气输送管路与所述回流罐连通，所述氢气阀设置于所述氢气输送管路之上。

5.根据权利要求2-4任一项所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，所述增压单元还包括氮气增压单元。

6.根据权利要求5所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，所述氮气增压单元包括氮气输送管路以及氮气阀；

所述氮气输送管路与所述回流罐连通，所述氮气阀设置于所述氮气输送管路之上。

7.根据权利要求1或2所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，还包括释压单元，所述释压单元与所述回流罐连通。

8.根据权利要求7所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，所述释压单元包括不凝气输送管路以及不凝气阀；

所述不凝气阀设置于所述不凝气输送管路之上。

9.根据权利要求1所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，还包括塔顶连通管以及塔顶控制阀；

所述回流罐与所述第二精馏塔的塔顶通过所述塔顶连通管连通，所述塔顶控制阀设置于所述塔顶连通管之上。

10.根据权利要求1所述的耦合精馏分离系统，其特征在于，所述再沸器与所述回流罐位于同一平面。