一种无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔制造技术

本发明专利技术涉及一种无气相分割的四产品隔板精馏塔，装置包含两块竖直隔板：第一隔板I

【技术实现步骤摘要】
一种无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔


[0001]本专利技术涉及化工分离过程强化领域，具体为一种无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔。

技术介绍

[0002]精馏广泛应用于化工产品的分离过程，但是精馏过程存在能耗高、热力学效率低、设备投资高的特点。针对多组分混合物分离为三个产品，隔板精馏塔因能消除中间组分的“返混”而实现降低设备投资与能耗，近年来受到广泛关注，隔板精馏塔的典型特征为在隔板两侧存在气相分割与液相分割，三产品的隔板精馏塔中具有一块隔板，已经成功工业应用。将隔板精馏塔推广至四产品的高效分离(称之为四产品隔板精馏塔)成为隔板塔进一步发展的趋势。
[0003]针对多组分混合物分离为四个产品，传统的精馏序列需要三个精馏塔，分别在各个精馏塔中实现产品的有效切割，但是传统精馏序列存在中间组分的“返混”而存在能耗高、设备投资高的特点。全热耦合形式的四产品隔板精馏塔能够最大限度降低四产品隔板精馏塔分离过程的能耗，但全热耦合形式的四产品隔板精馏塔存在三块隔板，与之相对应三个气相分割与三个液相分割，在隔板精馏塔中液相流股在隔板两侧的分配可以实现精准调节，气相在隔板两侧的流股分配由隔板的位置与隔板两侧的流动阻力共同决定，在操作过程中为不可调节参数。多个气相分割的不可调控增加了精馏装置的控制难度，降低了设备的稳定性，成为制约具有多块隔板的四产品隔板精馏塔工业应用的“瓶颈”。虽然气相分割的调控装置已有部分专利技术，如专利ZL201310689401.8，ZL201510086163.0，ZL201610927107.X，WO2017200179A1，但是目前尚未有报道的工业应用装置。

技术实现思路

[0004]针对四产品分离，为了解决传统精馏序列能耗高、投资大的缺点，以及全热耦合形式的四产品隔板精馏塔中气相分割数量多且难以调控的问题，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种无气相分割的四产品隔板精馏塔。该隔板精馏塔能够不仅能够有效降低多产品分离过程的高能耗、高投资问题，而且消除了不可调控的气相分割，增加了设备操作的稳定性，降低了过程的控制难度，在设备内部存在两块隔板，显著降低了设备内部结构的复杂程度。
[0005]本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案为：
[0006]以四产品全热耦合塔基准结构代替传统的三塔精馏分离序列，并通过将中间塔的部分分离任务移到预分塔中，以此得到简化形式的四产品全热耦合精馏塔，此简化形式的四产品全热耦合精馏塔由主塔、中间塔、预分塔组成，具有一个冷凝器与一个再沸器。
[0007]在中间塔增加与主塔塔段4、5、6相平行的塔段4x、5x、6x与第二再沸器，并将气液相耦合流股以液相流股代替，实现主塔与中间塔相连接的气相分割消除，在中间塔中增加的平行塔段4x、5x、6x与主塔段塔4、5、6中气相流量/液相流量相同。
[0008]通过在预分塔中增加与主塔塔段6、中间塔塔段6x相平行的塔段6xx与第三再沸器并将气液相耦合流股以液相流股代替，实现主塔与预分塔相连接的气相分割消除，在预分塔中增加的平行塔段6xx与主塔塔段6、中间塔塔段6x气相流量/液相流量相同。
[0009]将增加塔段的主塔、中间塔、预分塔通过在塔壳中设置隔板集成为无气相分割的四产品隔板精馏塔。
[0010]本专利技术具有以下有益效果：
[0011]本专利技术将四产品的精馏分离通过设置两块竖直隔板在一个塔壳中实现，相对于传统三塔分离序列，能耗降低50％左右。针对不同的分离物系，可通过调整两个竖直隔板在径向上方向的位置与竖直隔板长度实现四产品的有效分离。
[0012]本专利技术中两块竖直隔板的底部延伸至塔壳的底部并与塔壳密封，通过增加平行塔段，以易于调节的液相分割代替工业装置中难以控制的气相分割，通过液相分割的调节四产品隔板精馏塔能耗与产品纯度，易于稳定操作与控制。
[0013]本专利技术中塔底的产品从三个再沸器中采出，通过改变第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器的加热量，可以实现具有不同产品纯度的塔底产品采出。
附图说明
[0014]图1是本专利技术无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔一种实施例的结构示意图。
[0015]图2是本专利技术无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔的技术方案实施图。
[0016]图3是本专利技术无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔的两块隔板在径向上的相对位置示意图。
[0017]图4是全热耦合形式的四产品隔板精馏塔形式。
[0018]图中，C-101-第一冷凝器，R101-第一再沸器，R102-第二再沸器，R103-第三再沸器，I-第一隔板，II-第二隔板
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例及附图进一步介绍本专利技术，但是并不以此作为本申请专利要求保护范围的限定。
[0020]本专利技术无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔包括包含两块竖直隔板：第一隔板与第二隔板，14个塔段以及第一冷凝器、第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器。两块竖直隔板延伸至塔壳底部，两块竖直隔板沿塔径方向将塔壳下侧分割为三个独立的区域：第一区域由第一隔板、塔外壁包围而成，包含塔段9，10，6xx；第二区域由第一隔板、第二隔板与塔外壁包围而成，包含塔段8、4x、5x与6x；第三区域由第二隔板与塔外壁包围而成，包含塔段2、3、4、5、6。三个区域之间有液相流股的交换。原料自塔段9与塔段10中间位置进入，塔顶产品从第一冷凝器采出，第一中间产品从塔段2与3之间采出，第二中间产品自两个位置采出：塔段4与塔段5之间，塔段4x与塔段5x之间，塔底产品从第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器采出。
[0021]本专利技术中第一隔板距离中心距的范围为0-d/2，第二隔板距离中心距的范围为0-d/2，两块隔板的距离范围为0-d，第一隔板与第二隔板的位置与分离物系，进料组成、进料热状态有关。
本专利技术中所述第一隔板在第二隔板的左侧，两块隔板的底部延伸至塔壳底部并与塔壳密封，且第一隔板的长度小于第二隔板。
[0022]本专利技术中分离四产品的分离过程是：根据分离原料的组分切割分为塔顶产品、第一中间产品、第二中间产品、塔底产品，产品的平均相对挥发度定义为α1＞α2＞α2＞α4。原料自塔段9和塔段10之间进入，经塔段9与塔段10实现第一中间产品与塔底产品的非清晰分割，塔段9的顶部流股组成为塔顶产品、第一中间产品、第二中间产品，塔段10的底部流股由第二中间产品与塔底产品组成，塔段10的底部液相流股分为分支为三股液相流股：第一部分自塔段6xx顶部进入后塔底产品自第一再沸器得到，第二部分经塔段5x与塔段6x之间进入第二区域，在塔段5x与塔段6x中实现第二中间产品与塔底产品之间的清晰分割，塔底产品自第二再沸器得到，第二中间产品自塔段5x顶部得到，第三部分经塔段5与塔段6之间进入第三区域，在塔段5与塔段6中实现第二中间产品与塔底产品之间的清晰分割，塔底产品自第三再沸器得到，第二中间产品自塔段5顶部得到；塔段9的顶部流股经塔段7与塔段8实现塔顶产品与第二中间产品的非清晰分割，塔段7的顶部流股组成主要为塔顶产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种无气相分割的四产品隔板精馏塔，装置包含两块竖直隔板：第一隔板与第二隔板，14个塔段以及第一冷凝器、第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器。两块竖直隔板延伸至塔壳底部，两块竖直隔板沿塔径方向将塔壳下侧分割为三个独立的区域：第一区域由第一隔板、塔外壁包围而成，包含塔段9，10，6xx；第二区域由第一隔板、第二隔板与塔外壁包围而成，包含塔段8、4x、5x与6x；第三区域由第二隔板与塔外壁包围而成，包含塔段2、3、4、5、6。三个区域之间有液相流股的交换。原料自塔段9与塔段10中间位置进入，塔顶产品从第一冷凝器采出，第一中间产品从塔段2与3之间采出，第二中间产品自两个位置采出：塔段4与塔段5之间，塔段4x与塔段5x之间，塔底产品从第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器采出。2.根据权利要求1所述的无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔，其特征在于第一隔板中心距的范围为0-d/2。3.根据权利要求1所述的无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔，其特征在于第二隔板中心距的范围为0-d/2。4.根据权利要求1所述的无气相分割的分离四产品的隔板精馏塔，其特征在于第一隔板在第二隔板的左侧，且两块隔板的距离范围为0-d。...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖晓龙，刘柏彤，杨新创，王贝贝，潘雨，刘伯潭，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：