本發(fā)明涉及化工分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣相分配裝置。

背景技術(shù)：

精餾技術(shù)是當(dāng)代化工生產(chǎn)中最成熟應(yīng)用最廣泛的分離技術(shù)之一?；み^程中大約40％～70％的能耗用于分離，而精餾能耗又占其中的95％。近年來，能源價(jià)格的持續(xù)上漲使得精餾過程節(jié)能技術(shù)的研究具有重要的意義。其中隔板塔作為節(jié)能技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，正在工業(yè)裝置上得到迅速應(yīng)用。隔板塔主要特征就是塔內(nèi)存在一塊或多塊兒隔板，將塔內(nèi)分成若干個(gè)獨(dú)立的氣液接觸區(qū)域或空間，每一個(gè)區(qū)域針對(duì)不同的關(guān)鍵組分完成不同的分離任務(wù)。通過隔板將隔板塔分為預(yù)分餾段，公共精餾段，公共提餾段等，相當(dāng)于將預(yù)分離塔與精餾塔在一個(gè)塔內(nèi)完成，屬于兩個(gè)塔的完全熱耦合精餾。這樣可以大大節(jié)省能耗，并減少蒸餾塔及其附屬設(shè)備，減少設(shè)備投資的同時(shí)也減少了占地面積。一般來說，與傳統(tǒng)的兩簡單塔分離序列相比，隔板塔的能耗及設(shè)備投資均可降低30％左右。

隔板塔中隔板兩側(cè)的氣液相流量分配是隔板精餾的關(guān)鍵技術(shù)。隔板兩側(cè)的氣相流量可以通過隔板兩側(cè)的壓降來調(diào)節(jié)。精餾塔的壓降包括三方面：1，干板壓降，板上無液層只有上升蒸汽時(shí)的壓降，由塔本身決定；2，液層壓力降，即上升氣體穿過板上液層時(shí)產(chǎn)生的壓力降，操作中進(jìn)料回流是影響因素；3，克服液體表面張力形成的壓力降，主要和板上的物料組成有關(guān)。目前，普遍采用氣體在隔板兩側(cè)自由分配的方式，自由分配的比值是由隔板塔內(nèi)部構(gòu)件如填料高度、塔板開孔率和塔內(nèi)的操作工況決定的，塔底的上升蒸汽將遵循左右兩側(cè)壓降相等的規(guī)律自動(dòng)地分配到隔板兩側(cè)。

隔板塔內(nèi)部互聯(lián)氣液物流的分配是影響隔板塔工業(yè)應(yīng)用的一項(xiàng)重要原因。研究表明，氣體和液體分配比存在一個(gè)優(yōu)化操作區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)操作對(duì)應(yīng)于最低能耗。如果隔板塔未在其最優(yōu)氣液分配比下運(yùn)行，則其節(jié)能優(yōu)勢(shì)就會(huì)變?nèi)跎踔镣耆珕适?。但是由于進(jìn)料組成和狀態(tài)的變化以及液體的分配比等都會(huì)成為影響氣體分配的重要因素，所以在隔板兩側(cè)自動(dòng)分配的氣體流量的比值通常不能達(dá)到隔板塔最優(yōu)的操作狀況。

中國專利cn205145640u公開了一種用于分壁精餾塔的氣體分配裝置。該裝置通過測量進(jìn)氣通道內(nèi)的氣體的實(shí)際流量，根據(jù)流量通過控制器調(diào)節(jié)裝在進(jìn)氣通道上的隔板開孔面積，最終調(diào)節(jié)氣體的流量。該裝置沒有考慮到液相流量對(duì)氣體分配的影響，且改變開孔面積的同時(shí)也改變了其壓降，壓降問題也沒有考慮到，這樣氣體沿隔板兩側(cè)的阻力也有所不同，也會(huì)影響到隔板兩側(cè)的氣體分配，進(jìn)而影響隔板塔分離效率。

中國專利cn103691144公開了一種新型隔板塔氣體分配裝置。該裝置通過流量檢測裝置檢測氣體流量值并將采集的信號(hào)傳送給控制器，控制器根據(jù)流量偏差信號(hào)通過電機(jī)帶動(dòng)閥片來調(diào)節(jié)進(jìn)氣通道內(nèi)的氣體流通面積，進(jìn)而改變氣體通道內(nèi)的氣體流量值。但是此方法受電機(jī)調(diào)控易出現(xiàn)機(jī)械故障且不好控制，并且當(dāng)液體流量有差異時(shí)氣體分配自控能力不足。

中國專利cn106310696a公開了一種隔板塔的氣體分配裝置。該裝置讓氣體只在隔板塔一側(cè)進(jìn)入，通過在中間的隔板開孔來讓氣體進(jìn)入另一側(cè)，隔板的開孔面積由液位高度決定，隔板兩側(cè)的塔板的開孔面積不同來使進(jìn)而氣體進(jìn)入隔板兩側(cè)的時(shí)壓降基本相同。但是此方法需要對(duì)中間隔板的開孔做好計(jì)算，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)有時(shí)還會(huì)進(jìn)行修改，在工業(yè)應(yīng)用中很不方便，并且壓降較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有隔板塔氣體分配難以控制以及隔板兩側(cè)自動(dòng)分配的氣體流量比值常常不能達(dá)到隔板塔最優(yōu)操作狀況的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種氣體分配裝置，該裝置可以自動(dòng)控制進(jìn)入隔板塔兩側(cè)的氣體的量，解決了氣體自控進(jìn)入隔板塔分布不均的問題，且使用維修方便、隔板兩側(cè)壓降較小，更適于工業(yè)應(yīng)用。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提供一種氣相分配裝置，其特征在于該裝置包括壓降調(diào)節(jié)板、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)、升氣管道塔板和壓降調(diào)節(jié)管道；所述升氣管道塔板安裝在公共提餾段與主塔段的交界處，升氣管道塔板的邊緣與隔板塔的塔壁封閉連接，且升氣管道塔板上部通過隔板分成左右對(duì)稱兩部分，且左右兩部分上設(shè)有數(shù)量及分布相同的若干數(shù)量的升氣開孔，每個(gè)升氣開孔上都加裝有升氣管道；所述壓降調(diào)節(jié)板的邊緣與隔板塔的塔壁封閉連接，通過隔板也分成左右對(duì)稱的兩部分，壓降調(diào)節(jié)板的左右兩部分上設(shè)有數(shù)量及分布相同的壓降開孔，每個(gè)壓降開孔上連接壓降調(diào)節(jié)管道的上部，所述壓降調(diào)節(jié)管道的下部垂直封閉連接在升氣管道塔板上；每個(gè)壓降調(diào)節(jié)管道上均設(shè)有長孔，且長孔下部距離升氣管道塔板的高度小于升氣管道的高度；在壓降調(diào)節(jié)板和升氣管道塔板之間、且位于塔板外圍設(shè)置兩個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，一個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝在主塔段，另一個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝在預(yù)分餾塔段。

一種隔板塔，該隔板塔安裝有上述的氣相分配裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1.當(dāng)前的隔板塔普遍采用氣相在隔板兩側(cè)自由分配的方式，這種分配方式主要取決于塔板兩側(cè)的壓降，而當(dāng)塔頂、側(cè)線采出量或者液相分配比發(fā)生變化而導(dǎo)致隔板兩側(cè)壓降發(fā)生變化時(shí)，氣體只能自由分配，而本發(fā)明裝置可以自動(dòng)控制隔板塔兩側(cè)氣體量的分配，可以根據(jù)液體的變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)氣體的分配狀況，從而最大限度的節(jié)能，并使隔板塔長期保持最優(yōu)操作狀況。

3.本發(fā)明裝置具有比較大操作彈性，既可以通過改變液位高度調(diào)整進(jìn)氣口面積，可以較大幅度的改變隔板兩側(cè)的流量，且裝置簡單，可操作性大，對(duì)現(xiàn)有隔板塔安裝改動(dòng)方便。

4.在以往隔板塔氣相分配方式中，機(jī)械式、電動(dòng)式等裝置易發(fā)生機(jī)械故障而導(dǎo)致操作失靈，并且更新需要拆塔更新，這在工業(yè)應(yīng)用中很不方便。而本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單有效，并且所有的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)都設(shè)置在塔外，通過液位自動(dòng)控制系統(tǒng)可以精確控制液位高低，通過控制液位高低來對(duì)隔板兩側(cè)的氣體流量進(jìn)行精確分配，并且對(duì)上升氣體進(jìn)行了預(yù)分布，操控簡單，氣體分配效果顯著。

5.在隔板塔中氣相分配涉及到左右壓降的匹配，人們往往只注意到氣體的分配，但是忽略了在隔板塔中液相分配對(duì)氣相的影響；在本發(fā)明中，將氣相分配與液體流量有效的聯(lián)系起來，通過控制液位高度來控制氣相分配的大小，控制精度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明氣相分配裝置安裝在隔板塔中的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2為本發(fā)明氣相分配裝置一種實(shí)施例的升氣管道塔板4的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明氣相分配裝置一種實(shí)施例的壓降調(diào)節(jié)板1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明氣相分配裝置一種實(shí)施例的壓降調(diào)節(jié)管道6的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1—壓降調(diào)節(jié)板；2—?dú)怏w分布器；3—液位自動(dòng)控制系統(tǒng)；4—升氣管道塔板；5—隔板；6—壓降調(diào)節(jié)管道；7—升氣管道；8—降液管；41-升氣開孔；11-壓降開孔；61-長孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明。但并不以此作為對(duì)本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。

本發(fā)明氣相分配裝置(簡稱裝置，參見圖1-4)包括壓降調(diào)節(jié)板1、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)3、升氣管道塔板4和壓降調(diào)節(jié)管道6；所述升氣管道塔板4安裝在公共提餾段與主塔段的交界處，升氣管道塔板4的邊緣與隔板塔的塔壁封閉連接，且升氣管道塔板4上部通過隔板5分成左右對(duì)稱兩部分，且左右兩部分上設(shè)有數(shù)量及分布相同的若干數(shù)量的升氣開孔41，每個(gè)升氣開孔上都加裝有升氣管道7；所述壓降調(diào)節(jié)板1的邊緣與隔板塔的塔壁封閉連接，通過隔板5也分成左右對(duì)稱的兩部分，壓降調(diào)節(jié)板1的左右兩部分上設(shè)有數(shù)量及分布相同的壓降開孔11，每個(gè)壓降開孔11上連接壓降調(diào)節(jié)管道6的上部，所述壓降調(diào)節(jié)管道的下部垂直封閉連接在升氣管道塔板4上，壓降調(diào)節(jié)板1兩側(cè)安裝有降液管及受液盤，即上升氣體只能通過升氣管道7進(jìn)入升氣管道塔板4，下降液體只能通過降液管進(jìn)入升氣管道塔板；每個(gè)壓降調(diào)節(jié)管道6上均設(shè)有長孔61，且長孔下部距離升氣管道塔板4的高度小于升氣管道7的高度；在壓降調(diào)節(jié)板1和升氣管道塔板4之間、且位于塔板外圍設(shè)置兩個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，一個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝在主塔段，另一個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝在預(yù)分餾塔段。

本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述液位自動(dòng)控制系統(tǒng)3采用rhfa液位控制儀，利用連通器的原理，隔板兩側(cè)各有一個(gè)液位計(jì)以記錄液位高度，靠上的液位測量點(diǎn)應(yīng)高于液位可能的最大高度，比如高于升氣管道的高度，靠下的液位點(diǎn)應(yīng)盡可能低，略高于升氣管道塔板即可。

本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述壓降調(diào)節(jié)管道6上還設(shè)有除霧沫裝置。

本發(fā)明還保護(hù)一種安裝有上述的氣相分配裝置的隔板塔。

本發(fā)明氣相分配裝置的工作原理及過程是：通過液位自動(dòng)控制系統(tǒng)3對(duì)回流到塔內(nèi)的流量進(jìn)行控制，進(jìn)而控制著升氣管道塔板4上的液位高度，液位高度決定著壓降調(diào)節(jié)管道6上長孔的開孔面積(壓降調(diào)節(jié)管道詳見附圖4，管道上的長孔面積在初始設(shè)計(jì)時(shí)即已設(shè)定)，通過開孔面積的大小來控制進(jìn)氣量的多少；液位高低由液位自動(dòng)控制系統(tǒng)3調(diào)節(jié)，液體通過液位自動(dòng)控制系統(tǒng)3回流到公共提餾段進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)隔板5左右兩側(cè)液體分配發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)主塔段和預(yù)分餾塔段液位高度差可以使進(jìn)氣量隨之發(fā)生變化，保持兩側(cè)壓降一樣；在壓降調(diào)節(jié)管道6的長孔處安裝有除霧沫裝置，防止霧沫夾帶的情況出現(xiàn)。此升氣管道塔板4和壓降調(diào)節(jié)管道6起到氣體分布器的作用，可以使氣體分布更加均勻，如圖1隔板塔運(yùn)行后氣液接觸更加完全。

本發(fā)明的隔板塔可以為板式塔也可以為填料塔，如果該隔板塔為板式塔則升氣管道塔板4安裝在交界處塔板的下方，壓降調(diào)節(jié)板1位于安裝降液管8的塔板下部，壓降調(diào)節(jié)板1的下表面兩側(cè)都安裝有受液盤及降液管8；如果該隔板塔為填料塔則升氣管道塔板4安裝在填料段的下方，壓降調(diào)節(jié)板1則安裝在液體收集器下部，液體收集器連接降液管，降液管穿過壓降調(diào)節(jié)板的兩側(cè)，液體收集器將收集到的液體也通過降液管進(jìn)入升氣管道塔板。

本發(fā)明的氣體分配裝置的上升氣體自升氣管道上升，下降液體通過降液管及受液盤向下流動(dòng)，上升氣體與下降液體有各自獨(dú)立的通道，避免了汽、液相接觸后產(chǎn)生的霧沫夾帶等不良影響。

本發(fā)明通過對(duì)隔板兩側(cè)升氣管道上的液位高度進(jìn)行控制，進(jìn)而控制壓降調(diào)節(jié)管道6上的開孔面積，從而對(duì)隔板兩側(cè)的氣體做到人為控制，同時(shí)當(dāng)公共精餾段上的液體分布器的液體流量發(fā)生變化時(shí)，氣體的量也可以隨之發(fā)生變化，使得隔板兩側(cè)的壓降保持一致，可以使隔板塔一直處于高效運(yùn)行的狀態(tài)。

本發(fā)明的升氣管道塔板4只是一塊兒普通的塔板，塔板與壓降調(diào)節(jié)管道6連接處不開孔，此時(shí)該塔板只是起到固定壓降調(diào)節(jié)管道6的作用。升氣管道塔板4的升氣管道的高度要盡量高一些，至少要高于升氣管道塔板4的液位高度，防止液體從升氣管道向下流出，壓降調(diào)節(jié)管道6上的長孔的下部要低于升氣管道的高度，以達(dá)到調(diào)節(jié)長孔開孔面積的目的。

實(shí)施例1

將本實(shí)施例氣相分配裝置安裝在一直徑為570mm的冷膜隔板塔中，升氣管道塔板4的上的升氣開孔有24個(gè)，每個(gè)均為直徑50mm的圓形孔，每個(gè)升氣開孔上的升氣管道由直徑為50mm，高度為300mm的圓管構(gòu)成，升氣管道焊接在對(duì)應(yīng)的開孔處；在隔板兩側(cè)分別焊接直徑為100mm，高度與升氣管道塔板4和壓降調(diào)節(jié)板1間距等高的壓降調(diào)節(jié)管道6，壓降調(diào)節(jié)管道6的下部與升氣管道塔板4封閉連接，上部與壓降調(diào)節(jié)板1通過壓降開孔11連接；壓降調(diào)節(jié)管道的長孔的長為60mm，高為220mm，開孔率在10％左右(長孔的面積為壓降調(diào)節(jié)管道6側(cè)面表面積的10％)，長孔底部距離升氣管道塔板4的距離為50mm。

本實(shí)施例所要分配的物料為空氣和水的混合物，下面是本實(shí)施例在空塔氣速為1m/s時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(液位高度差＝主塔段液位高度-預(yù)分餾塔段液位高度)：

通過以上數(shù)據(jù)，可以更加直觀的看到氣體流量在兩側(cè)的分配比，空塔氣速1m/s時(shí)，隨著液位差的升高，氣相流量通過主塔段的流量越來越少，分配比由0.7減少到0.3，而預(yù)分餾塔段的氣相流量則從0.3上升到0.7；故而本實(shí)施例裝置可以對(duì)隔板塔兩側(cè)氣相流量的分配進(jìn)行精確控制。

本發(fā)明氣體分配裝置通過液位高度控制通過隔板的氣體量，使得隔板兩側(cè)的氣體量比值由0.7:0.3可以轉(zhuǎn)變?yōu)?.3:0.7，而在工業(yè)生產(chǎn)中，隔板兩側(cè)的氣體量比值變化不會(huì)有這么大，故此裝置的操作彈性完全可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的氣體分配要求，可以嚴(yán)格的控制隔板兩側(cè)的氣體量。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。