[發明專利]一種管殼式主動型壓差調控隔壁塔系統

有效

• 申請號: 202011435603.6
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112774238B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 劉宏;鄒雄;董宏光;朱煒玄
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/42
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于石油、化工精餾分離工藝以及裝備技術領域，提供了一種管殼式主動型壓差調控隔壁塔系統，包括公共精餾段、管殼式隔壁段、公共提餾段。隔壁段由主塔、預分塔以及主動型氣相分配器組成；隔壁段由N個管殼式塔節同軸密封連接；塔節內部氣密分割形成主塔和預分塔的空間。管殼式主動型壓差調控的隔壁塔通過主動型氣相分配器內外塔盤上的開孔率和氣相分配管的液位的雙重作用來協同調節主預分塔的氣相負荷和壓差，氣體分配比的調節范圍增大為0.05～1。新型管殼式主動型隔壁塔換熱面積大且靈活，可實現主預分塔節氣液兩相的逐級調節，安全有效，節省能量，易于操控，適用于常壓和加壓等多種精餾過程。

技術領域

本發明專利涉及一種管殼式主動型壓差調控隔壁塔系統，屬于石油、化工精餾分離工藝以及裝備技術領域。

背景技術

精餾技術廣泛應用于化工、醫藥、精細化工等行業，精餾占到分離過程的 90％以上，而熱力學效率僅在5～20％的范圍內，投資和能耗較高。為了提高精餾效率，實現能源的可持續利用，深入探索和研究精餾技術對我國化工發展具有重要的意義。近年來隔壁精餾等精餾節能技術的研究與工業應用越來越受到關注。

隔壁塔作為一種新型的內部熱耦合的精餾塔，對于三組分或者以上組分物系的分離具有低耗能低成本的潛力，傳統的隔壁塔分為三個部分，底部是公共的提餾段，上部是公共的精餾段，中間部分為主塔和預分餾塔。傳統的隔壁塔主塔和預分餾塔之間用隔板分為兩個部分，隔板作為傳熱壁面，提高了精餾塔內部熱量的利用率，提高了精餾的效率。隔壁塔分離過程中，A、B、C三組分混合物進料，A為輕組分，B為中間組分，C為重組分，在預分餾塔內初步分離為兩組，A、B組分進入主塔上部精餾段，B、C組分進入主塔下部提餾段。在主塔頂部收集到A產品，主塔側線采出B產品，塔底采出C產品。相對于三組分物系傳統的兩塔精餾分離過程，隔壁塔節省了再沸器和冷凝器，投資和能耗降低30％左右。

隔壁塔的應用前景廣闊，但在設計時也存在局限性，傳統隔壁塔中間設置隔板，主塔和預分餾塔之間的傳熱面積受到限制，而且無法靈活分配換熱面積。此外，隔壁塔的汽液相分配尤其是氣相分配器的設計和控制是難點。隔壁塔氣液相分配器的優化設計使得塔內汽液分配更加合理有效，有利于精餾過程節省能耗。目前，在工業應用和研究設計中，隔壁塔主塔和預分餾塔之間用隔板分為兩個部分，全塔壓力串通，該結構限制了其性能，汽液的分配過程依靠隔壁塔內部結構和全塔的壓力調節自適應調節，氣相的分配比較困難，分配比的范圍窄而且不靈活，不利于壓敏性物系的分離。傳統隔壁塔調節變量和控制變量之間交互作用復雜，氣液耦合作用較強，使得適應進料波動的調整周期較長，減弱了隔壁塔工業應用中的節能和經濟性。

專利CN102657949A公開了一種提高隔壁塔熱力學的方法，通過優化隔壁塔中間的傳熱面積提高了熱力學效率。該方法雖然優化了傳熱面積，但是隔壁塔隔板式傳熱面積受限，無法靈活調配，并且在增大傳熱面積的同時塔體內部空間變化，氣體流動阻力變化，整個隔壁塔的分離受到影響。

專利CN108126366A公開了一種隔壁塔氣體調節的裝置及控制方法。該裝置利用了科恩達原理及文丘里效應，對隔壁塔側采段的上升氣體及回流液體流量的進行調配。該發明利用氣流引起的壓力變化來調節主預分塔的壓差，壓力調節范圍小而且受到限制，另外引入了動設備，增加了總設備投資。

專利CN111434367A公開了一種隔壁精餾塔，隔壁兩側配置了移動氣相通道調節板，通過調節兩個分離區的流量，實現從下向上通過兩個分離區的氣相的流量和比例調節。該隔壁精餾過程氣體調節范圍有限，靈活性差，控制過程復雜，難以工業化應用。

本發明提出了一種管殼式主動型壓差調控隔壁塔的配套裝置及方法，通過公共精餾段內部和外部液相分配管調節回流液相，通過新型差壓氣相分配器內外塔盤上的開孔率和主預分塔分配器分配管的液位的協同作用來調節主預分餾塔的氣相，增大了隔壁式氣相分配的均勻程度和氣相分配比的調節范圍，解決了現有工程中隔壁塔氣相與回流液相分配的技術難題。此外，本發明主預分餾塔的塔節采用熱集成的管殼式結構，有效的解決了換熱面積無法靈活分配的問題，強化了傳熱過程，節省了能耗。

發明內容