[發明專利]分壁精餾塔的操作及控制方法

有效

• 申請號: 201610831227.X
• 申請日: 2016-09-19
• 公開（公告）號: CN107837552B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 郭艷姿;陳亮;蔡立鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/32;B01D3/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種分壁精餾塔的操作及控制方法，主要解決以往分壁精餾塔操作控制困難、穩定性不佳及產品質量及收率不易控制的技術問題。本發明通過采用對分壁精餾塔五個控制區域：原料進料控制區域、塔頂回流及采出控制區域、液體收集及分配控制區域、側線采出控制區域以及塔釜采出控制區域內的溫度、流量及液位進行控制的技術方案較好地解決了上述技術問題，可用于分壁精餾塔的工業生產中。

技術領域

本發明涉及一種分壁精餾塔的操作及控制方法，可用于分壁精餾塔的工業生產中。

背景技術

精餾是石油化工生產中最成熟、應用最廣泛的一種分離技術，但精餾過程能耗巨大，據估計，化工過程中40～70％的能耗用于分離，而精餾能耗占其中的95％。為了降低精餾過程的能耗，國內外的研究者都進行了廣泛的研究，分壁精餾塔作為一種典型的精餾節能設備或過程強化節能技術受到了廣泛的關注。

分壁精餾塔是通過在一座精餾塔內安裝一塊或多塊一定長度的垂直隔板或帶傾斜角度的隔板，采用一套汽化冷凝系統，同時分離得到三種或三種以上的產品。由于僅有一套汽化冷凝系統，并且避免了采用多塔精餾時中間組分的再混合，因此分壁精餾技術比傳統的精餾技術節約投資20～30％，能耗降低20～40％。

實際上，最早在1930年，Eeic W.Luster(US1915681)就因裂解氣的分離提出了分壁精餾塔的概念，但直到1985年第一座分壁精餾塔(BASF)才投入工業生產，至今也僅有200多座分壁精餾塔在工業應用中，難以得到廣泛推廣，其中的根本原因除了缺乏可靠的結構設計外，分壁精餾塔在操作和控制方面存在較大的難度也是不容忽視的至關重要的一點。

以最常見的用于三組分分離的分壁精餾塔為例，隔板沿塔軸向放置，將分壁精餾塔分為隔板以上的公共精餾段、隔板以下的公共提餾段，以及隔板所在的分壁段，根據進料與中間組分采出的不同，分壁段又分為進料側和產品側。因此，與常規精餾塔相比，分壁精餾塔由于其結構的特殊性，自由度更多，除了與常規精餾塔相同的工藝參數，如操作壓力、冷熱負荷、回流比、產品采出量等，分壁精餾塔還包括側線產品的采出以及隔板兩側氣相和液相的分配情況，并且，上述工藝參數間高度耦合，改變其中的任何一個均會對其他參數的操作帶來直接的影響，例如塔頂回流液量的改變不僅影響塔頂產品質量，還直接改變公共精餾段底部餾出液體的總量，在固定兩側液相分配比的情況下，直接影響分隔板兩側的分配液量，而兩側分配液量的改變，又將直接影響分壁段進料側的預分離效果及產品側的側線產品質量；若是在兩側分配液量固定的情況下，則塔頂回流液量的改變將直接破壞塔內的物料平衡，影響傳質、傳熱及氣液平衡過程，因此，分壁精餾塔內工藝參數間的高度耦合及連鎖反應會顯著影響分壁精餾塔的產品質量及穩定操作控制，而這也正是分壁精餾塔難以實現穩定控制的直接原因，是分壁精餾塔開發過程的一個研究重點及難點。

目前，關于分壁精餾塔操作控制方面的公開專利較少，CN102631791A中公開了一種分壁精餾塔的控制方法，主要是在E.A.Wolff等人三點控制法(Operation ofintegrated three-product (Petlyuk)distillation columns,E.A.Wolff,S.Skogestad,Ind.Eng.Chem.Res.,1995,34(6):2094–2103)的基礎上，新增了一個控制回路，即在調節塔頂回流量控制塔頂產品純度、調節側線采出量控制側線產品純度、調節塔釜蒸汽量控制塔釜產品純度的基礎上，增加了通過調節分壁精餾塔隔板兩側的液相分配比來控制進料側頂部上升氣相中的重組分含量。盡管其對產品質量都進行了相應的控制，但塔頂及塔釜產品的出料量未做控制、包括側線產品在內的各產品收率均無法保證，同時，塔內多個區域的液位，如塔頂回流區域、公共精餾段底部液體收集及分配區域，以及塔釜區域均未做控制說明，難以保證分壁精餾塔的物料平衡和穩定控制。

顯然，現有技術中的控制方法無法保證產品質量的同時保證產品收率，無法實現穩定運行，因此，需要開發更為有效的操作及控制方法，對分壁精餾塔的眾多工藝參數或操作變量進行全面的控制，實現分壁塔的穩定運行，同時保證各產品的質量及收率。