含带隔板塔的蒸馏系统技术方案

一种蒸馏系统，特别适用于低温精馏原料空气，采用第一塔和带隔板的第二塔，借此可从带隔板的第二塔中采出三股单独的产物物流。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及蒸馏过程，并特别适用于进行低温蒸馏过程，如将原料空气蒸馏为产物氮、氧和粗氩的过程。用蒸馏方法将原料分离为产物的过程中，蒸馏塔的投资是一大开支。在常规的低温蒸馏原料空气生产产物氮、氧和粗氩的过程中，采用三个塔第一个塔在较高压力下操作，在此进行初步分离;第二个塔在较低压力下操作，在此产生产物氮和氧;第三个塔产生产物粗氩。希望有一种仅用两个塔就能产生三种产物的一种蒸馏系统，以此可以显著降低蒸馏系统的投资。在空气低温分离时，希望能直接从较低压力的塔中制得粗氩，从而无须第三个塔。因此，本专利技术的目的之一就是提供只包括两个塔的蒸馏塔系统，产物可从其中第二个塔的中间点以及从第二个塔的顶部或底部制得。本专利技术的另一个目的为提供一种仅采用两个塔的低温精馏方法，用于处理原料空气，制备粗氩。本专利技术所要达到的上述目的和其他目的，本领域技术人员通过阅读本说明书就会清楚地知道。本专利技术的其中一个方面为一种蒸馏塔系统，该系统包括第一塔和第二塔、向第一塔供料的设备、将采自第一塔的回流液送至第二塔的设备、从第二塔的分隔段采出废料的设备和从第二塔的分隔段采出产物的设备。本专利技术的另一方面为包括下述步骤的低温精馏方法(A)将原料空气送入第一塔，在第一塔中经低温精馏将原料空气分离为富氮流体和富氧流体;(B)将富氮流体以回流形式由第一塔送入第二塔，所述第二塔含有至少贯穿第二塔的一段的轴向隔板，以定出分隔段;(C)将富氧流体从第一塔送入第二塔的分隔段;(D)由第二塔的分隔段采出废流体;和(E)由第二塔的分隔段采出氩浓度至少为70%(摩尔)的流体。在此所用的术语“塔”指蒸馏塔或区或分馏塔或区，即接触塔或区，液相和气相在其中逆流接触进行流体混合物的分离，例如在气一液接触装置(如一系列安装在塔内的竖向间隔一定空间的塔板或塔盘和/或有一定结构的填料和/或随机堆积的填料)上使气相和液相接触。关于蒸馏塔的进一步论述，见Chemical Engineer's Handbook，第五版(R.H.Perry和C.H.Chilton编，McGraw-Hill BookCompany，New York)第十三部分，“Distillation”，B.D.Smith等，13-3页。The Continuous Distillation Process.术语“双塔”(double column)意指较高压力的塔的顶端与较低压力塔的底端存在热交换。关于双塔的详细论述，参见Ruheman“The Separation of Gases”(Oxford University press，1949)第三章，Commercial Air Separation。气液接触分离过程取决于各组分间蒸汽压的差别。蒸汽压高(或挥发性高或沸点低)的组分倾向于在蒸汽相聚集，而蒸汽压低(或挥发性低或沸点高)的组分倾向于在液相聚集。蒸馏就是这样一种分离过程，它通过加热液体混合物而在蒸汽相聚集挥发性高的组分，而在液相聚集挥发性差的组分。部分冷凝则是这样一种分离过程，它通过冷却汽相混合物，在蒸汽相聚集挥发性高的组分，而在液相聚集挥发性差的组分。精馏或连续蒸馏就是将经汽相和液体的逆流处理而实现的部分汽化和冷凝过程依次结合在一起组成的分离系统。汽相和液相的逆流接触为绝热的，并可包括相与相间的积分接触或微分接触。采用精馏原理分离混合物的分离过程所用的设备可通称作精馏塔、蒸馏塔或分馏塔。低温精馏为至少部分在低温(如150K或更低)下操作的精馏过程。在此采用的术语“间接换热”指在流体之间无直接接触和互相混合的情况下使两股液体物流进行热交换。在此采用的术语“原料空气”指主要含有氮、氧和氩的混合物，如空气。在此采用的术语“上部”和“下部”指分别高于和低于塔的中间点的塔段。在此采用的术语“轴向的”指沿塔的主轴方向的。在此采用的术语“粗氩”指氩浓度至少为70%(摩尔)的流体。在此采用的术语“回流”指在连续蒸馏过程中用于与汽相逆流接触的流体。在此采用的术语“废料”指由第二塔的上部采出的富氮汽。附图说明图1为本专利技术的一个优选实施方案的剖面示意图。图2为本专利技术实际使用的一种隔板形状的简化俯视图。图3为本专利技术实际使用的另一种隔板形状的简化俯视图。图4为本专利技术采用分配器的一个优选实施方案的剖面示意图。图5为本专利技术采用分配器的另一个优选实施方案的剖面示意图。图6为本专利技术采用分配器的另一个优选实施方案的剖面示意图。图7为本专利技术采用第三塔的一种实施方案的剖面示意图。本专利技术将参照图进行详细说明。图中各标号对于相同的部件都相同。图1为包括第一塔1和第二塔2的蒸馏塔系统。第二塔2含有至少贯穿第二塔2的一段的轴向隔板3，以定出第二塔的分隔段4。原料由导管5供入塔1。塔1的顶部蒸汽由塔1的上部采出，沿管线6送入主冷凝器7，并由主冷凝器7以回流形式沿管线8送入塔2上部。回流的一部分沿管线9送入塔1上部。画有交叉阴影线的区域表示有传质设备如塔盘或填料。如果使用填料，则填料可堆积成一定结构或随意堆置。隔板可用任何适宜材质制成，只要在隔板两侧实质上无传质发生即可。在隔板两侧间可有热传递。塔的截面不一定为隔板均分。隔板可具有任何适宜形状，如图2所示的隔板或图3所示的内圆筒壳形。在图1所示的实施方案中，隔板为如图2所示的隔板。由塔1下部来的流体沿导管10送入塔2的分隔段。在操作时，下降流体由分配器11收集，混合并分配到分隔段的每一侧。送至分隔段每一侧的液体的比率取决于分配器的结构，例如，如果采用筛孔型分配器，则在隔板各侧的孔数和孔径不同。由主冷凝器产生的蒸汽经过一系列塔盘或填料，然后再分开流向隔板的两侧。蒸汽的分配仅由下述物理上的要求控制即由隔板的底部至项部的压力降在隔板的两侧是相同的。在设计阶段，不同型式的填料或不同型式的塔盘和填料的组合都可用于隔板每一侧，以改变流经隔板每一侧的蒸汽的分数。产物流体由塔2的分隔段中隔板一侧沿管线12采出，而废料流体由分隔段中隔板的另一侧沿管线13采出。而其他产物可分别由塔2上部和下部由管线14和15采出，优选由高于分隔段4或低于分隔段4的部位采出。本专利技术的操作将参照图1并结合原料空气低温精馏制产物氮、氧和粗氩的过程进行详细描述。在低温精制原料空气时，原料空气沿管线5送入第一塔1，第一塔1在70至100磅/平方英寸(绝对压力范围)进行操作。在塔1内，原料空气经低温精馏作用分离为富氮蒸汽和富氧液体。富氧液体由塔1的下部沿管线10送入塔2的分隔段4。第二塔在低于塔1操作压力的条件并一般在16至25磅/平方英寸(绝对压力)范围操作。富氮气体由塔1的下部沿管线10送入塔2的分隔段4。第二塔在低于塔1操作压力的条件并一般在16至25磅/平方英寸(绝对压力)范围操作。富氮气体由塔1的上部送入主冷凝器7，在其中与塔2塔底物间接换热冷凝，产生塔2上升气流。所得富氮流体以回流形式由管线8进入塔2上部。而一部分富氮流体以回流形式由管线9进入塔1上部。引入塔2的流体在塔2中分离为氮浓度至少为99%(摩尔)的富氮流体和氧浓度至少为98%(摩尔)的富氧流体，富氮流体经管线14由塔2顶部采出，富氧流体经管线15由塔2底部采出，而且如果需要，它们可分别作为产品回收。氩浓度至少为70%(摩尔)的粗氩产物流12由塔2中分隔段中本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括第一塔和第二塔［所述第二塔含有至少贯穿所述第二塔的一段的轴向隔板以定出分隔段］、向第一塔供料的设备、将采自第一塔的回流液送至第二塔的设备、从第二塔的分隔段采出废料的设备和从第二塔的分隔段采出产物的设备的蒸馏塔系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MJ洛克特，DP邦纳奎斯特，RA维克托，
申请(专利权)人：普拉塞尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]