本發(fā)明涉及一種分隔板精餾塔。

技術(shù)背景

精餾技術(shù)是化工領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的單元操作，雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也是工業(yè)過程中能耗和投資較高的部分，在化工等行業(yè)中，其能耗占全過程總能耗的一半以上。熱耦精餾是20世紀(jì)40~50年代提出的一種復(fù)雜精餾方式，它可以降低過程中的不可逆有效能損失，從而降低過程的能耗。理論和實(shí)例證明，熱耦精餾塔比常規(guī)精餾方案減少能耗平均可達(dá)30%左右。熱耦精餾一般是指全熱耦精餾。對(duì)于三組分混合物分離或分離混合物得三產(chǎn)物的精餾過程，熱耦精餾塔分為Petlyuk精餾塔和立式分隔板精餾塔。二者在熱力學(xué)上是等價(jià)的，但立式分隔板精餾塔可進(jìn)一步減少設(shè)備投資。但由于分隔板精餾塔將預(yù)分離塔和主塔集成于一個(gè)塔殼內(nèi)，因此，有人把分隔板精餾塔視為是Petlyuk塔的一個(gè)特例。立式分隔板精餾塔是指在精餾塔內(nèi)部設(shè)置一垂直隔板，將精餾塔分割成塔頂段、塔底段以及由隔板分開的進(jìn)料段和中間側(cè)線產(chǎn)品采出段四個(gè)主要部分。與傳統(tǒng)的兩個(gè)常規(guī)塔序列流程相比，可節(jié)能30-60%，節(jié)省設(shè)備投資30%左右， 并且操作容量增大。雖然分壁塔具有上述顯著優(yōu)點(diǎn)，但是，從二十世紀(jì)三十年代分隔板精餾塔概念的提出到其成功工業(yè)化應(yīng)用卻經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段時(shí)間，這主要是由于缺少可靠的設(shè)計(jì)方法和可行的操作和控制方案，從而影響了它的廣泛應(yīng)用。

美國(guó)專利US4230533中使用的液體回流是以液位差為動(dòng)力，通過流量計(jì)調(diào)節(jié)；塔底上升氣體通過走旁路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)分配調(diào)節(jié)，并且液體回流分配與氣體分配之間沒有相互關(guān)聯(lián)。美國(guó)專利USPA5755933中的分壁塔是將分隔板延伸到分壁塔的頂部或底部，然后通過冷凝器或再沸分別回流。美國(guó)專利US7267746中介紹了一種分隔板精餾塔的控制方法，該方法是將含有不同組分的物流分別在塔的不同部位加入，以形成液體回流控制，并以塔頂?shù)臏囟葹檎{(diào)節(jié)指標(biāo)，對(duì)進(jìn)塔的物流流量進(jìn)行調(diào)整。但是上述技術(shù)中，均存在，塔頂回流液體與塔底上升氣體不能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有立式分隔板精餾塔在分離過程中，分隔板區(qū)域的底部上升氣體與上部回流液體不能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制的缺點(diǎn)，提供一種外置降液管式新型分隔板精餾塔。

一種分隔板精餾塔，包括沿所述分隔板精餾塔軸向設(shè)置的分隔板，且在所述分隔板下方設(shè)置有沿所述分隔板精餾塔的徑向方向的氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸及一端固定連接于所述驅(qū)動(dòng)軸的氣體分流板，所述氣體分流板圍繞所述氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制來(lái)自所述氣體分流板下方的物流在所述分隔板兩側(cè)的空間中的分配，在分隔板兩側(cè)設(shè)置集液板，在集液板上布置升氣筒以及與集液板相聯(lián)通的外置降液管，外置降液管用于將液體引回精餾塔，所述升氣筒內(nèi)設(shè)置用于測(cè)定氣體流速的測(cè)速探頭。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，在分隔板兩側(cè)距分隔板底端垂直距離為0.1～0.5米，優(yōu)選為0.1～0.3米處設(shè)置集液板。所述集液板沿塔的徑向水平放置，集液板沿周向與塔體內(nèi)壁及分隔板焊接在一起。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述升氣筒為圓形，并以分隔板為對(duì)稱面分布于兩側(cè)的集液板上。在每一側(cè)半圓形的集液板上設(shè)置若干個(gè)升氣筒，升氣筒上部設(shè)置人字形帽罩，底部與集液板焊接在一起，并可與集液板下部的塔內(nèi)空間貫通。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，外置降液管用于將液體引回精餾塔內(nèi)，引入位置距分隔板底端垂直距離為1/2D～3/4D，優(yōu)選為1/2D～2/3D（D為塔內(nèi)徑）。所述外置降液管由引液管、縱向降液管和回流返回管三部分焊接而成。引液管橫向放置，引液管的橫向中心軸線與分隔板縱向中心軸線垂直相交，引液管外壁的下緣與集液板的上緣在同一水平面上，引液管與塔體貫通焊接在一起?；亓鞣祷毓軝M向水平放置，并且在橫向部分設(shè)置下凹式“U”型彎，回流返回管與塔體貫通焊接在一起。所述外置降液管共設(shè)兩路，并以分隔板為對(duì)稱面縱向放置在塔的兩側(cè)。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，測(cè)速探頭從升氣筒縱向中間位置水平插入升氣筒內(nèi)，測(cè)速探頭位于升氣筒內(nèi)部中心軸線位置處。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸能夠驅(qū)動(dòng)氣體分流板的轉(zhuǎn)動(dòng)。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述氣體分流板設(shè)置為使得所述氣體分流板在能夠阻擋來(lái)自所述氣體流板下方的物流進(jìn)入所述分隔板一側(cè)空間的氣體位置和能夠阻擋來(lái)自所述氣體分流板下方的物流進(jìn)入所述分隔板另一側(cè)空間的第二位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)。具體可描述為所述氣體分流板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90°～-90°，優(yōu)選為80°～-80°（以分隔板精餾塔的軸線為基準(zhǔn)）。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述分隔板和氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸處于所述分隔板精餾塔的同一個(gè)軸平面上。即，處于分隔板精餾塔的中心軸線所處的平面上。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述分隔板精餾塔的橫截面為圓形，且所述氣體分流板為圓冠形。具體可描述為，所述氣體分流板的直邊與分隔板平行，直邊長(zhǎng)度與塔體內(nèi)徑相同，氣體分流板的弧形邊頂點(diǎn)與分流板直邊中點(diǎn)的距離為1/8D～1/2D，優(yōu)選為1/3D～1/2D（D為塔內(nèi)徑）。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述分隔板兩側(cè)空間的橫截面積相同，且所述氣體分流板的圓冠弦長(zhǎng)與所述分隔板精餾塔的內(nèi)徑相同，所述氣體分流板的圓冠頂部與弦的距離小于所述分隔板精餾塔的中心至所述分隔板精餾塔內(nèi)壁的距離。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述氣體分流板與氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸固定連接，且所述氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并在氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)所述氣體分流板，所述氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸在分隔板底部放置，并與分隔板底部實(shí)現(xiàn)無(wú)縫滾動(dòng)接觸，且所述氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸的一端承載于塔體內(nèi)壁，另一端穿過塔體與轉(zhuǎn)動(dòng)控制器連接。

在本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述分隔板精餾塔可以包括塔體、分隔板，所述分隔板將塔體分成塔頂段、塔底段、進(jìn)料段和中間側(cè)線產(chǎn)品采出段四個(gè)部分，所述分隔板精餾塔還包括用于氣體分流的氣體分流板和驅(qū)動(dòng)軸，所述氣體分流板呈圓冠形，氣體分流板的直邊和驅(qū)動(dòng)軸固定連接并能夠在驅(qū)動(dòng)軸的帶動(dòng)下在塔底段轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)軸在分隔板底部放置，并與分隔板底部實(shí)現(xiàn)無(wú)縫滾動(dòng)接觸，驅(qū)動(dòng)軸的一端承載于塔體內(nèi)壁，另一端穿過塔體與轉(zhuǎn)動(dòng)控制器連接。所述分隔板沿塔體中心線垂直放置，分隔板的中心與塔體的中心一致；分隔板的長(zhǎng)度為0.3H～0.9H，優(yōu)選為0.4H～0.8H（H為塔高）所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制器可以采用電動(dòng)或氣動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.3°～0.5°。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制器可以采用電動(dòng)或氣動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.3°～0.5°。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，在所述分隔板上方設(shè)置有沿所述分隔板精餾塔的徑向方向的第二軸以及一端固定連接于所述第二軸的第二分流板，所述第二分流板圍繞第二軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制來(lái)自所述第二分流板上方的物流在所述分隔板兩側(cè)的空間中的分配。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述第二軸能夠驅(qū)動(dòng)第二分流板的轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述第二分流板設(shè)置為使得所述第二分流板在能夠阻擋來(lái)自所述第二分流板上方的物流進(jìn)入分隔板一側(cè)空間的第三位置和能夠阻擋來(lái)自所述第二分流板上方的物流進(jìn)入分隔板的另一側(cè)空間的第四位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)。具體可描述為所述第二分流板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90°～-90°，優(yōu)選為80°～-80°（以分隔板精餾塔的軸線為基準(zhǔn)）。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述分隔板和第二軸處于所述分隔板精餾塔的同一軸平面上。即，處于分隔板精餾塔的中心軸線所處的平面上。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述分隔板精餾塔的橫截面為圓形，且第二分流板為圓冠形。具體可描述為，所述第二分流板的直邊與分隔板平行，直邊長(zhǎng)度與塔體內(nèi)徑相同，第二分流板的弧形邊頂點(diǎn)與分流板直邊中點(diǎn)的距離為1/8D～1/2D，優(yōu)選為1/4D～1/2D（D為塔內(nèi)徑）。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述分隔板兩側(cè)空間的橫截面積相同，且所述第二分流板的圓冠弦長(zhǎng)與所述分隔板精餾塔的內(nèi)徑相同，所述第二分流板的圓冠頂部與圓冠弦的距離小于所述分隔板精餾塔的中心至所述分隔板精餾塔內(nèi)壁的距離。

本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔中，所述第二分流板和與第二軸固定連接，且所述第二軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并在第二軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二分流板，所述第二軸在分隔板頂部放置，并與分隔板頂部實(shí)現(xiàn)無(wú)縫滾動(dòng)接觸，且所述第二軸的一端承載于塔體內(nèi)壁，另一端穿過塔體與轉(zhuǎn)動(dòng)控制器連接。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述分隔板精餾塔可以包括塔體、分隔板，所述分隔板將塔體分成塔頂段、塔底段、進(jìn)料段和中間側(cè)線產(chǎn)品采出段四個(gè)部分，所述分隔板精餾塔還包括用于液體分流的第二分流板和第二軸，所述第二分流板呈圓冠形，第二分流板的直邊和第二軸固定連接并能夠在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的帶動(dòng)下在塔頂段轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸在分隔板頂部放置，并與分隔板頂部實(shí)現(xiàn)無(wú)縫滾動(dòng)接觸，第二軸的一端承載于塔體內(nèi)壁，另一端穿過塔體與轉(zhuǎn)動(dòng)控制器連接。所述分隔板沿塔體中心線垂直放置，分隔板的中心與塔體的中心一致；分隔板的長(zhǎng)度為0.3H～0.9H，優(yōu)選為0.4H～0.8H（H為塔高）。所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制器可以采用電動(dòng)或氣動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.3°～0.5°。

在本發(fā)明的分隔板精餾塔中，用于氣體分流的氣體分流板的工作過程為：首先流速檢測(cè)儀檢測(cè)分隔板兩側(cè)升氣筒中的氣體流速，并將測(cè)得的流速信號(hào)傳送給轉(zhuǎn)動(dòng)控制器，轉(zhuǎn)動(dòng)控制器根據(jù)設(shè)定的計(jì)算程序計(jì)算得出分隔板兩側(cè)的氣體分配比，并將之與設(shè)定的氣體分配比進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值，進(jìn)行邏輯分析，并作出調(diào)節(jié)指令，由轉(zhuǎn)動(dòng)控制器調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)軸，并由此調(diào)整氣體分流板轉(zhuǎn)動(dòng)到所需的位置上即可。

在同時(shí)包括上述氣體分流板和第二分流板的分隔板精餾塔中，上述氣體分流板和第二分流板可同時(shí)工作，同時(shí)進(jìn)行對(duì)來(lái)自分隔板下方的物流和來(lái)自分隔板上方的物流的分流。

具體地說(shuō)，本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明所提供的分隔板精餾塔可以使得塔內(nèi)分隔板兩側(cè)的氣相分配和液相分配實(shí)現(xiàn)獨(dú)立調(diào)節(jié)控制，并可以對(duì)分隔板兩側(cè)的氣相分配和液相分配實(shí)現(xiàn)精確控制；

（2）本發(fā)明所設(shè)計(jì)采用的方法解決了在塔內(nèi)部環(huán)境下無(wú)法單獨(dú)檢測(cè)氣相流量的難題，實(shí)現(xiàn)了在對(duì)氣相流速的檢測(cè)控制；

（3）本發(fā)明提供的控制方法操作簡(jiǎn)單，便于調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種新型分隔板精餾塔具體結(jié)構(gòu)示意圖；

10-分隔板精餾塔；11-分隔板；12-氣液分配盤；13-轉(zhuǎn)動(dòng)軸；14-氣液分配盤；15-氣液分配盤；16-第二分流板；17-氣液分配盤；18-升氣筒；19-流速檢查儀；20-氣體分流板驅(qū)動(dòng)軸；21-外置降液管；22-氣液分配盤；23-氣體分流板；24-外置降液管；25-集液板；26-流速檢查儀；27-升氣筒；28-轉(zhuǎn)動(dòng)控制器；29-轉(zhuǎn)動(dòng)控制器；

圖2為分隔板精餾塔側(cè)視圖

圖3為氣體分配控制系統(tǒng)圖；

圖4為液體分配控制系統(tǒng)圖；

圖5為升氣筒布置圖；

圖6為氣體分流板圖；

圖7為第二分流板圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述分隔板精餾塔的工作過程做詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明中進(jìn)入分隔板精餾塔的待分離物流1含有三種或三種以上的組分，在一定的條件下進(jìn)入到分隔板精餾塔10中，在Ⅱ區(qū)內(nèi)進(jìn)料物流首先進(jìn)行閃蒸分離，分離出的氣相在Ⅱ區(qū)內(nèi)上升與從Ⅲ區(qū)內(nèi)上升的氣體在第二分流板16的上部匯合，經(jīng)氣液分配盤14分布均勻后上升進(jìn)入到Ⅰ區(qū)內(nèi)，在Ⅰ區(qū)內(nèi)上升的氣體與塔頂回流的液體逆流接觸分離后，氣相由塔頂管道引出，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后，一部分作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)由管道2采出，一部分作為塔頂回流返回塔內(nèi)，并經(jīng)氣液分配盤15進(jìn)行均布后作為Ⅰ區(qū)的回流。從Ⅰ區(qū)內(nèi)回流的液體經(jīng)液體分流控制系統(tǒng)分流后，按照一定的分配比例，分別流入分隔板11頂部的兩側(cè)，從分隔板頂部?jī)蓚?cè)回流的液體經(jīng)過氣液分配盤12進(jìn)行均勻分布之后，與上升的氣相物流進(jìn)行接觸分離。在分隔板精餾塔的側(cè)線采出側(cè)，側(cè)線產(chǎn)品經(jīng)管道3抽出送出裝置。從分隔板兩側(cè)回流的液體在經(jīng)分隔板底部?jī)蓚?cè)的集液板25收集后，經(jīng)兩側(cè)的外置降液管21、24返回塔內(nèi)，匯集后的液體經(jīng)氣液分配盤22均布后進(jìn)入Ⅳ區(qū)，而在分隔板兩側(cè)升氣筒內(nèi)部的兩個(gè)純氣相流體的空間，設(shè)置兩處氣體流速檢測(cè)儀19和26，用于測(cè)量從塔釜上升的氣體流速，氣體流速檢測(cè)儀的檢測(cè)信號(hào)傳輸給轉(zhuǎn)動(dòng)控制器29，經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)控制器進(jìn)行邏輯分析后，做出控制指令并執(zhí)行。從塔釜上升的氣體經(jīng)過氣體分配控制系統(tǒng)按照一定的分配比例進(jìn)行分配后，分別上升進(jìn)入分隔板的兩側(cè)，與從塔頂部分割板兩側(cè)回流的液體進(jìn)行接觸分離。塔釜物料一部分經(jīng)循環(huán)加熱后返回塔內(nèi)，另一部分經(jīng)管道4抽出作為塔底產(chǎn)品。

本發(fā)明中，分隔板底部?jī)蓚?cè)的氣體分配比由分隔板底部的氣體分配控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)整。首先由流速檢測(cè)儀19和26分別檢測(cè)出分流板兩側(cè)的氣體流速，并將測(cè)得的流速信號(hào)傳送給轉(zhuǎn)動(dòng)控制器29，轉(zhuǎn)動(dòng)控制器根據(jù)設(shè)定的計(jì)算程序計(jì)算得出分隔板兩側(cè)的氣體分配比，并將之與設(shè)定的氣體分配比進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值，進(jìn)行邏輯分析，并作出調(diào)節(jié)指令，由轉(zhuǎn)動(dòng)控制器調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)軸20，并由此調(diào)整氣體分流板23轉(zhuǎn)動(dòng)到所需的位置上即可。

在本發(fā)明中，分隔板頂部?jī)蓚?cè)的液體分配比由分隔板頂部的液體分流控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)整。首先由轉(zhuǎn)動(dòng)控制器28根據(jù)工藝操作所提出的分隔板精餾塔內(nèi)分隔板兩側(cè)液體分配比的要求，經(jīng)過內(nèi)部定義的計(jì)算程序，分析計(jì)算出為了達(dá)到所給定的液體分配比所需調(diào)整的第二分流板16的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并發(fā)出執(zhí)行指令，由轉(zhuǎn)動(dòng)控制器調(diào)整第二軸13，并由此調(diào)整液體分流板轉(zhuǎn)動(dòng)到所需的位置上即可。

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方案和效果。在實(shí)施例中，分隔板精餾塔的直徑為0.4m，第二分流板為半圓形，半徑為0.2m，第二分流板的面積為0.063m²；氣體分流板的弧形邊頂點(diǎn)與氣體分流板直邊中點(diǎn)的距離為0.14m，氣體分流板的面積為0.04m²；升氣筒高度為0.1m，升氣筒內(nèi)徑為0.05m；流速檢測(cè)儀的測(cè)速探頭分別安裝在分隔板板兩側(cè)的升氣筒內(nèi)，測(cè)速探頭水平插入升氣筒內(nèi)部，測(cè)速探頭在升氣筒內(nèi)部的長(zhǎng)度為0.02m，測(cè)速探頭距集液板的距離為0.05m 。

實(shí)施例1

以正戊烷(A)、正己烷(B)和正庚烷(C)混合物為分離物系，基本操作參數(shù)如表1所示：

表1 基本操作參數(shù)

物流分配控制系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)如表2所示：

表2 物流分配控制系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)

分離效果如表3所示：

表3 分離效果

實(shí)施例2

以直餾汽油作為分離物系，油品性質(zhì)如表4所示。

表4 直餾汽油性質(zhì)

基本操作參數(shù)如表5所示：

表5 基本操作參數(shù)

物流分配控制系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)如表6所示：

表6 物流分配控制系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)

分離效果如表7所示：

表7 分離效果