一种隔壁塔气相分配比调节装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隔壁塔气相分配比调节装置及控制方法，其特征在于该装置包括上部分、中间部分和下部分，上部分、中间部分和下部分为一体结构，上部分、中间部分和下部分的纵切面分别为矩形、直角梯形和半椭圆形，上、中、下三部分长度相等，且三部分均为空心结构；上部分、中间部分和下部分的高度比为1：3：0.5～2.5；中间部分的高度为所需调节的隔壁塔直径D的一半；直角梯形的锐角底角c为30～80°，在中间部分的沿长度方向的竖直侧面上设有侧面圆孔。该控制方法一方面根据液相分配比调节气相分配比，可以实现气相分配比按照液相分配比的改变实现自动调节；另一方面根据工艺需要实现气相定量比的调节，可以实现气相分配比的灵活调节功能。

Gas distribution ratio regulating device and control method for adjacent tower

The invention relates to a door gas distribution ratio adjusting device and control method, which is characterized in that the device comprises an upper part, the middle part and the lower part, an upper part and a middle part and the lower part is an integral structure, part, middle part and the lower part of the longitudinal section were rectangular, right angled trapezoid and semi oval, and the three parts of equal length, and the three parts are hollow structure; on the part, the middle part and the lower part of the high ratio of 1:3:0.5 to 2.5; the middle part is half of the height of the desired adjustment next to a D diameter column; rectangular trapezoid angle corner C is 30 to 80 degrees. In the middle part along the length direction of the vertical side surface is provided with a side hole. On the one hand, according to the control method of liquid phase distribution ratio adjustable phase ratio can achieve solar term, gas phase distribution ratio in accordance with the distribution ratio of liquid phase change automatic adjustment; on the other hand, according to the implementation of the gas phase quantitative ratio adjusting technology, can realize the gas phase ratio of the flexible adjustment function.

【技术实现步骤摘要】
一种隔壁塔气相分配比调节装置及控制方法
本专利技术涉及化学工程精馏分离
，具体为一种隔壁塔的气相分配比调节装置及控制方法。
技术介绍
在化工生产过程中，分离是非常重要的一个过程单元，工业生产中占据着主导地位的分离方法就是精馏，精馏是利用混合物中各组分挥发度的不同进行分离的操作单元，具有独特的优势。据统计，化工过程中40％～70％的能耗用于分离，而精馏能耗又占据其中的95％，精馏过程的节能研究有着十分重要的意义。隔壁塔作为一种新型精馏塔，对于多组分精馏具有低能耗和低成本的巨大优势。在精馏塔的中部，沿塔的纵向设置一块隔板5，由隔板将精馏塔中部分成预分馏塔段3和主塔段2，上部为公共精馏塔段1，下部为公共提馏段4，公共精馏塔段1、预分馏塔段3、主塔段2和公共提馏段4构成隔壁塔(参见图1)。在隔壁塔的设计中，液相分配比(即预分馏塔段3下降的液体流量与公共精馏段1下降的液体流量的比值)和气相分配比(即预分馏塔段3上升的气体流量与公共提馏段4上升的气体流量的比值)对隔壁塔处于最佳操作区域，即发挥最佳节能优势具有重要意义。目前，由于隔板两侧气体分配调节存在复杂性，现有研究和工业生产中常采用气体在隔板两侧自由分配的方式，自由分配的比值是由隔壁塔内部构件和塔内的操作条件决定的，即忽略气相分配比的控制。这就造成隔壁塔的节能优势大大削弱，稳态模型、动态模型与实际操作无法较好对应等一系列问题。在目前公开的专利中，US20120103013A介绍了一种控制分壁精馏塔中隔板两侧上升气量的方法，该方法将进入隔板两侧的气体分别引至塔外的旁路管道，通过旁路管道上的阀门进行流量调节，然后使气体再分别返回隔板两侧。该方法中旁路管道带有多处弯头以及阀门，气体的流动阻力大，并且当旁路管道流动阻力过大时，隔板下部的空腔内会出现憋压，导致降液管中液体不能流下，使塔板形成积液。CN103691144A中公开了一种用于隔板塔中的气体调配装置，该装置在隔板底部两侧各设置一套方形阀片调节机构，将流量检测装置测得的流量信号传送给控制器，由控制器控制电机，并带动转轴转动，进而带动方形阀片调节机构，调节进气通道内的气体流量。通过在隔板底部设置两个独立的阀片结构，控制调节阀片开度调节，改变通过某一侧气体的量，导致该装置所占体积大且结构复杂，在调节气体的量的同时，大大增加了装置上下两侧的压降，对传质极其不利。因此，开发一种应用在隔壁塔中可以灵活调配公共提馏段上升气体，并且具有压降小、体积小、结构简单等优点的气相分配比调节装置是非常重要的。
技术实现思路
针对目前工业生产中隔壁塔气体分配难以控制以及隔板两侧自动分配的气体流量比值常常不能达到隔壁塔最优操作状况的问题，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种隔壁塔气相分配比调节装置及控制方法。该装置安装在隔壁塔的公共提馏段内，能控制进入隔壁塔两侧气体量，很好地解决隔壁塔的气体调配的问题。该控制方法一方面根据液相分配比调节气相分配比，可以实现气相分配比按照液相分配比的改变实现自动调节，依据的是隔板两侧压降相同的原则，比如当液相分配比降低后，即主塔段从公共精馏段分配获得的液相流量升高，会造成主塔段压降提高，为了保持隔板两侧压降相同，气相分配比会自动降低，实现主塔段从公共提馏段分配获得的气相流量升高；另一方面根据工艺需要实现气相定量比的调节，可以实现气相分配比的灵活调节功能，例如根据工艺需求，可以监测当气相分配比等于0-1的任何一个数值时的隔壁塔的一些塔参数的变化(所述塔参数指的是产品纯度、温度、压强等。温度、压强等参数是通过安装塔附件测得，产品纯度等参数通过对产品进行分析检测得到)，通过调节气相分配比得到数据无论在实验中还是工业中都非常重要。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：一种隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于该装置包括上部分、中间部分和下部分，上部分、中间部分和下部分为一体结构，上部分、中间部分和下部分的纵切面分别为矩形、直角梯形和半椭圆形，上、中、下三部分长度相等，且三部分均为空心结构；上部分、中间部分和下部分的高度比为1：3：0.5～2.5；中间部分的高度为所需调节的隔壁塔直径D的一半；直角梯形的锐角底角c为30～80°，在中间部分的沿长度方向的竖直侧面上设有侧面圆孔，侧面圆孔处安装不锈钢直管，该侧面圆孔的中心到上部分的下表面的距离H为1/12D，侧面圆孔的直径g为1/12D，所述不锈钢直管另一端通过法兰与外部转移气体管道连接；下部分为空心半椭圆柱体，空心半椭圆柱体的两个底面封口，空心半椭圆柱体的侧面记为第一曲面，在空心半椭圆柱体内距离第一曲面距离为h处设有第二曲面，该第二曲面沿长度方向的两端与空心半椭圆柱体的两个底面连接在一起，第二曲面沿长度方向的一侧与第一曲面的最低点在同一竖直高度，高度差为h，另一侧与中间部分的沿长度方向的倾斜侧面连接，第一曲面远离第二曲面的沿长度方向的一侧与中间部分的沿长度方向的竖直侧面连接，第一曲面和第二曲面之间形成装置气体出口；所述上部分的上表面均匀分布有若干数量的装置上表面圆孔，通过该装置上表面圆孔与隔壁塔的隔板下端钢板连接。一种隔壁塔，该隔壁塔安装有上述的隔壁塔气相分配比调节装置。一种隔壁塔气相分配比控制方法，该控制方法使用上述的气相分配调节装置，该方法的步骤为：1)设置测压点，将测压点的压力作为被控变量：在隔壁塔的预分馏塔段和主塔段的第一块塔板上方和最后一块塔板上方均分别开有压力检测口，压力检测装置(PT001)用于检测预分馏塔段的两个压力检测口的压力，压力控制器(PIC001)得到预分馏塔段的两个压力检测口的压力差△P1，压力检测装置(PT002)用于检测主塔段的两个压力检测口的压力，压力控制器(PIC002)得到主塔段的两个压力检测口的压力差△P2；可编程PLC控制器置于隔壁塔的外部，通过信号线分别与两个压力控制器连接，采集预分馏塔段的两个压力检测口的压力差△P1和主塔段的两个压力检测口的压力差△P2；2)设置流速测量点：气相分配比调节装置安装在隔壁塔中后，在装置气体出口一侧形成前负压区，与前负压区相反的一侧形成后负压区，在位于前负压区和后负压区的上部隔壁塔上分别设置有流速检测口；在每个流速检测口处均安装有一个皮托管，相应的皮托管用于测定前负压区和后负压区的流速，前负压区处的流速记为V1，后负压区处的流速记为V2；可编程PLC控制器同时与两个皮托管和与气相分配比调节装置进风口连接的管道上的流量调节阀门连接，采集前负压区和后负压区的流速，并控制流量调节阀门的开度；3)根据液相分配比调节气相分配比：当步骤1)中预分馏塔段的两个压力检测口的压力差△P1和主塔段的两个压力检测口的压力差△P2的差值相等时，隔壁塔塔内系统正常运行；当预分馏塔段下降的液体流量与公共精馏段下降的液体流量的比值发生变化时，隔板两侧的压强差也会相应发生变化，两个压力检测装置通过将压力差转变为电信号传输给可编程PLC控制器，可编程PLC控制器实时调节与气相分配比调节装置进风口连接的管道上的流量调节阀的开度，控制抽取出的气体的量来改变预分馏塔段下方气体转移至主塔段下方气体的量或主塔段下方气体转移至预分馏塔段下方气体的量，实现隔板两侧压降相等，从而实现根据液相分配比调节气相分配比的目的；4)气相定量比的调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于该装置包括上部分、中间部分和下部分，上部分、中间部分和下部分为一体结构，上部分、中间部分和下部分的纵切面分别为矩形、直角梯形和半椭圆形，上、中、下三部分长度相等，且三部分均为空心结构；上部分、中间部分和下部分的高度比为1：3：0.5～2.5；中间部分的高度为所需调节的隔壁塔直径D的一半；直角梯形的锐角底角c为30～80°，在中间部分的沿长度方向的竖直侧面上设有侧面圆孔，侧面圆孔处安装不锈钢直管，该侧面圆孔的中心到上部分的下表面的距离H为1/12D，侧面圆孔的直径g为1/12D，所述不锈钢直管另一端通过法兰与外部转移气体管道连接；下部分为空心半椭圆柱体，空心半椭圆柱体的两个底面封口，空心半椭圆柱体的侧面记为第一曲面，在空心半椭圆柱体内距离第一曲面距离为h处设有第二曲面，该第二曲面沿长度方向的两端与空心半椭圆柱体的两个底面连接在一起，第二曲面沿长度方向的一侧与第一曲面的最低点在同一竖直高度，高度差为h，另一侧与中间部分的沿长度方向的倾斜侧面连接，第一曲面远离第二曲面的沿长度方向的一侧与中间部分的沿长度方向的竖直侧面连接，第一曲面和第二曲面之间形成装置气体出口；所述上部分的上表面均匀分布有若干数量的装置上表面圆孔，通过该装置上表面圆孔与隔壁塔的隔板下端钢板连接。...

【技术特征摘要】
1.一种隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于该装置包括上部分、中间部分和下部分，上部分、中间部分和下部分为一体结构，上部分、中间部分和下部分的纵切面分别为矩形、直角梯形和半椭圆形，上、中、下三部分长度相等，且三部分均为空心结构；上部分、中间部分和下部分的高度比为1：3：0.5～2.5；中间部分的高度为所需调节的隔壁塔直径D的一半；直角梯形的锐角底角c为30～80°，在中间部分的沿长度方向的竖直侧面上设有侧面圆孔，侧面圆孔处安装不锈钢直管，该侧面圆孔的中心到上部分的下表面的距离H为1/12D，侧面圆孔的直径g为1/12D，所述不锈钢直管另一端通过法兰与外部转移气体管道连接；下部分为空心半椭圆柱体，空心半椭圆柱体的两个底面封口，空心半椭圆柱体的侧面记为第一曲面，在空心半椭圆柱体内距离第一曲面距离为h处设有第二曲面，该第二曲面沿长度方向的两端与空心半椭圆柱体的两个底面连接在一起，第二曲面沿长度方向的一侧与第一曲面的最低点在同一竖直高度，高度差为h，另一侧与中间部分的沿长度方向的倾斜侧面连接，第一曲面远离第二曲面的沿长度方向的一侧与中间部分的沿长度方向的竖直侧面连接，第一曲面和第二曲面之间形成装置气体出口；所述上部分的上表面均匀分布有若干数量的装置上表面圆孔，通过该装置上表面圆孔与隔壁塔的隔板下端钢板连接。2.根据权利要求1所述的隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于第二曲面到第一曲面之间的距离h为1～10mm。3.根据权利要求1所述的隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于该装置的长度e为所需调节的隔壁塔直径D的1/2-2/3，不锈钢直管的长度L为所需调节的隔壁塔直径D的一半；装置上表面圆孔的直径k为所需调节的隔壁塔直径D的1/20。4.根据权利要求1所述的隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于所述装置上表面圆孔的数量为8个。5.根据权利要求1所述的隔壁塔气相分配比调节装置，其特征在于所需调节的隔壁塔的直径D为600～2000mm。6.一种隔壁塔，其特征在于该隔壁塔安装有权利要求1-5任一所述的隔壁塔气相分配比调节装置。7.根据权利要求1所述的隔壁塔，其特征在于该装置安装在隔壁塔上时，隔板的下端连接与气相分配比调节装置的上表面结构尺寸相匹配的钢板，气相分配比调节装置的上表面和钢板通过螺栓连接固定；气相分配比调节装置上的不锈钢直管与转移气体管道连接，并在隔壁塔一侧引出气相分配比调节装置进风口，气相分配比调节装置进风口通过管道与风机的出口连接，在与气相分配比调节装置进风口连接的管道上设置有流量调节阀门；在隔壁塔上，且正对装置的上部分，设置有隔壁塔的气体出口，隔壁塔的气体出口通过管道与风机的进口连接；在隔壁塔的预分馏塔段和主塔段的第一块塔板上方和最后一块塔板上方均分别开有压力检测口；气相分配比调节装置安装在隔壁塔中后，在装置下方的左右两侧的隔壁塔上分别设置有流速检测口，在每个流速检测口处均安装有一个皮托管，可编程PLC...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雨奇，陈爽，李春利，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12