一种分隔板塔.pdf

使用分隔盒或隔板区分衣物种类，如衬衫区、裤子区 #生活技巧# #收纳整理技巧# #衣柜分区法#

说明书一种分隔板塔
技术领域
本发明涉及化工装置领域，具体涉及一种新型分隔板塔。
背景技术
精馏技术是化工领域中应用最为广泛的单元操作，虽有许多优点，但同时也是工业过程中能耗和投资较高的部分，在化工等行业中，其能耗占全过程总能耗的一半以上。热耦精馏是20世纪40~50年代提出的一种复杂精馏方式，它可以降低过程中的不可逆有效能损失，从而降低过程的能耗。理论和实例证明，热耦精馏塔比常规精馏方案减少能耗平均可达30%左右。热耦精馏一般是指全热耦精馏。对于三组分混合物分离或分离混合物得三产物的精馏过程，热耦精馏塔分为Petlyuk精馏塔和立式分隔板精馏塔。二者在热力学上是等价的，但立式分隔板精馏塔可进一步减少设备投资。但由于分隔板精馏塔将预分离塔和主塔集成于一个塔壳内，因此，有人把分隔板精馏塔视为是Petlyuk塔的一个特例。立式分隔板精馏塔是指在精馏塔内部设置一垂直隔板，将精馏塔分割成塔顶段、塔底段以及由隔板分开的进料段和中间侧线产品采出段四个主要部分。与传统的两个常规塔序列流程相比，可节能30-60%，节省设备投资30%左右，并且操作容量增大。虽然分壁塔具有上述显著优点，但是，从二十世纪三十年代分隔板塔概念的提出到其成功工业化应用却经历了很长一段时间，这主要是由于缺少可靠的设计方法和可行的操作和控制方案，从而影响了它的广泛应用。
美国专利US4230533中使用的液体回流是以液位差为动力，通过流量计调节；塔底上升气体通过走旁路的方式来实现分配调节，并且液体回流分配与气体分配之间没有相互关联。美国专利USPA5755933中的分壁塔是将分隔板延伸到分壁塔的顶部或底部，然后通过冷凝器或再沸分别回流。美国专利US7267746中介绍了一种分隔板塔的控制方法，该方法是将含有不同组分的物流分别在塔的不同部位加入，以形成液体回流控制，并以塔顶的温度为调节指标，对进塔的物流流量进行调整。但是上述技术中，均存在，塔顶回流液体与塔底上升气体不能实现独立控制的缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有立式分隔板塔在分离多组分的分离过程中，塔顶回流液体与塔底上升气体不能实现独立控制的缺点，提供一种新型分隔板塔。
本发明涉及一种分隔板塔，包括沿所述分隔板塔轴向设置的分隔板，且在所述分隔板下方设置有沿所述分隔板塔的径向方向的第一轴以及一端固定连接于所述第一轴的第一分流板，所述第一分流板围绕第一轴进行枢轴转动，以控制来自所述第一分流板下方的物流在所述分隔板两侧的空间中的分配。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第一轴能够驱动第一分流板的转动。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第一分流板设置为使得所述第一分流板在能够阻挡来自所述第一分流板下方的物流进入所述分隔板一侧空间的第一位置和能够阻挡来自所述第一分流板下方的物流进入所述分隔板另一侧空间的第二位置之间转动。具体可描述为所述第一分流板的转动角度为90°～-90°，优选为80°～-80°（以分隔板塔的轴线为基准）。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板和第一轴处于所述分隔板塔的同一个轴平面上。即，处于分隔板塔的中心轴线所处的平面上。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板塔的横截面为圆形，且所述第一分流板为圆冠形。具体可描述为，所述第一分流板的直边与分隔板平行，直边长度与塔体内径相同，第一分流板的弧形边顶点与分流板直边中点的距离为1/8D～1/2D，优选为1/3D～1/2D（D为塔内径）。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板两侧空间的横截面积相同，且所述第一分流板的圆冠弦长与所述分隔板塔的内径相同，所述第一分流板的圆冠顶部与弦的距离小于所述分隔板塔的中心至所述分隔板塔内壁的距离。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第一分流板和与第一轴固定连接，且所述第一轴能够转动并在第一轴的转动的带动下转动所述第一分流板；所述第一轴和所述分隔板通过挡板连接，所述第一轴、挡板和所述分隔板处于同一平面；且所述第一轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器连接。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第一分流板和与第一轴固定连接，且所述第一轴能够转动并在第一轴的转动的带动下转动所述第一分流板，所述第一轴在分隔板底部放置，并与分隔板顶部实现无缝滚动接触，且所述第一轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器连接。
在本发明的一个具体实施例中，所述分隔板塔可以包括塔体、分隔板，所述分隔板将塔体分成塔顶段、塔底段、进料段和中间侧线产品采出段四个部分，所述分隔板塔还包括用于气体分流的第一分流板和转动轴，所述第一分流板呈圆冠形，第一分流板的直边和转动轴固定连接并能够在转动轴的带动下在塔底段转动，所述转动轴在分隔板底部放置，并与分隔板底部实现无缝滚动接触，转动轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器连接。所述分隔板沿塔体中心线垂直放置，分隔板的中心与塔体的中心一致；分隔板的长度为0.3H～0.9H，优选为0.4H～0.8H（H为塔高）所述转动控制器可以采用电动或气动控制，可以实现连续转动调节，调节精度为0.3°～0.5°。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板塔还包括设置在所述分隔板下方和所述第一轴上方的空间的分隔板塔的内壁上的一个或多个折流板。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板塔还包括设置在所述分隔板两侧空间内且靠近分隔板底端的分隔板塔的内壁上的一个或多个折流板。
在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于，所述折流板呈圆冠形，且以所述分隔板塔的周向平面为基准，所述折流板的倾斜角为5°～20°。
在本发明的一个优选实施方式中，以分隔板所在的面为对称面对称设置所述折流板。
在本发明的一个优选实施方式中，所述折流板弧形边顶点与分隔板底端的垂直距离为50mm～400mm。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板塔还包括测速探头，其分别安装在气体分流板两侧的分隔板塔的内壁上，且在所述折流板的下方和第一轴上方的空间内。
本发明一种新型分隔板塔中，所述转动控制器可以采用电动或气动控制，可以实现连续转动调节，调节精度为0.3°～0.5°。
在本发明的一个具体实施例中，所述折流板呈圆冠形，以分隔板为对称面对称倾斜放置在塔底段的两侧，倾角为5°～20°，优选为5°～15°（以水平面为基准），折流板弧形边同塔内壁无缝焊接为一体。折流板弧形边顶点与分隔板底端的垂直距离为50mm～400mm，优选为80mm～300mm，折流板的直边与分隔板的底边平行，折流板的弧形边顶点与折流板直边中点的距离为1/8D～1/2D，优选为1/4D～3/8D（D为塔内径）。在折流板的下方区域内，气体分流板的两侧形成两个纯气相流体的空间；流速检测仪的测速探头分别安装在气体分流板两侧形成的两个纯气相流体空间内，测速探头水平插入隔板塔内，测速探头在塔体内部的长度为50mm～300mm，优选为80mm～200mm，测速探头距折流板的垂直距离为100mm～600mm，优选为150mm～500mm。
在本发明的一个优选实施方式中，在所述分隔板上方设置有沿所述分隔板塔的径向方向的第二轴以及一端固定连接于所述第二轴的第二分流板，所述第二分流板围绕第二轴进行枢轴转动，以控制来自所述第二分流板上方的物流在所述分隔板两侧的空间中的分配。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二轴能够驱动第二分流板的转动。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二分流板设置为使得所述第二分流板在能够阻挡来自所述第二分流板上方的物流进入分隔板一侧空间的第三位置和能够阻挡来自所述第二分流板上方的物流进入分隔板的另一侧空间的第四位置之间转动。具体可描述为所述第二分流板的转动角度为90°～-90°，优选为80°～-80°（以分隔板塔的轴线为基准）。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板和第二轴处于所述分隔板塔的同一轴平面上。即，处于分隔板塔的中心轴线所处的平面上。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板塔的横截面为圆形，且第二分流板为圆冠形。具体可描述为，所述第二分流板的直边与分隔板平行，直边长度与塔体内径相同，第二分流板的弧形边顶点与分流板直边中点的距离为1/8D～1/2D，优选为1/4D～1/2D（D为塔内径）。
在本发明的一个优选实施方式中，所述分隔板两侧空间的横截面积相同，且所述第二分流板的圆冠弦长与所述分隔板塔的内径相同，所述第二分流板的圆冠顶部与圆冠弦的距离小于所述分隔板塔的中心至所述分隔板塔内壁的距离。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二分流板和与第二轴固定连接，且所述第二轴能够转动并在第二轴的转动的带动下转动所述第二分流板，所述第二轴在分隔板顶部放置，并与分隔板顶部实现无缝滚动接触，且所述第二轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器连接。
在一个具体的实施例中，所述分隔板塔可以包括塔体、分隔板，所述分隔板将塔体分成塔顶段、塔底段、进料段和中间侧线产品采出段四个部分，所述分隔板塔还包括用于液体分流的第二分流板和转动轴，所述第二分流板呈圆冠形，第二分流板的直边和转动轴固定连接并能够在转动轴的带动下在塔顶段转动，所述转动轴在分隔板顶部放置，并与分隔板顶部实现无缝滚动接触，转动轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器连接。所述分隔板沿塔体中心线垂直放置，分隔板的中心与塔体的中心一致；分隔板的长度为0.3H～0.9H，优选为0.4H～0.8H（H为塔高）。所述转动控制器可以采用电动或气动控制，可以实现连续转动调节，调节精度为0.3°～0.5°。
在本发明的分隔板塔中，用于气体分流的第一分流板的工作过程为：首先流速检测仪检测分流板两侧的气体流速，并将测得的流速信号传送给转动控制器，转动控制器根据设定的计算程序计算得出分隔板两侧的气体分配比，并将之与设定的气体分配比进行比较，根据两者的差值，进行逻辑分析，并作出调节指令，由转动控制器调整转动轴，并由此调整气体分流板转动到所需的位置上即可。
本发明一种分隔板塔中，用于液体分流的第二分流板的工作过程为：转动控制器根据工艺操作所提出的隔板塔内分隔板两侧液体分配比的要求，经过内部定义的计算程序，分析计算出为了达到所给定的液体分配比所需调整的液体分流板的转动角度，并发出执行指令，由转动控制器调整转动轴，并由此调整液体分流板转动到所需的位置上即可。
在本发明的一个具体实施例中，本发明所述分隔板塔的操作过程如下：使待分离物流进料至所述分隔板塔，首先进行闪蒸分离，闪蒸出的气相物流沿塔上升，与从塔顶回流的液体进行接触分离；在进料板处闪蒸出的液相物流沿塔向下，与从塔底上升的气体进行逆流接触分离。从分隔板上部两侧上升的气体混合后经塔顶管道引出塔外，经塔顶冷凝器冷凝后，一部分作为塔顶产品采出，一部分作为塔顶回流返回塔内。返回塔内的回流液体经分隔板顶部的第二分流板，通过控制系统按照规定的分配比例进行分配后，分别流入分隔板顶部两侧，从分隔板顶部两侧回流的液体经过液体分布器进行均匀分布之后，与上升的气相物流进行接触分离。在分隔板塔的侧线采出侧的某一合适位置处设置侧线出料，用于抽出侧线产品。
另外，从分隔板两侧回流的液体在经分隔板底部两侧的折流板后，液体向塔体中心汇集，在折流板底部的区域内，分流板的两侧形成两个纯气相流体的空间，在该气相流体空间内设置两处气体流速检测仪，用于测量从塔釜上升的气体流速，气体流速检测仪的检测信号传输给气体分配控系统，如本发明的第一分流板，经气体分配控制系统进行逻辑分析后，做出控制指令并执行。从塔釜上升的气体经过气体分配控制系统按照一定的分配比例进行分配后，分别上升进入分隔板的两侧，与从塔顶部分割板两侧回流的液体进行接触分离。塔釜物料经由塔底抽出，作为塔底产品。
在同时包括上述第一分流板和第二分流板的分隔板塔中，上述第一分流板和第二分流板可同时工作，同时进行对来自分隔板下方的物流和来自分隔板上方的物流的分流。
具体地说，本发明一种新型分隔板塔具有如下优点：
（1）本发明所提供的方法将塔内部的气相分配与检测工作集成在分隔板塔的内部完成，简化了塔体的外部附属结构，简化了塔的设计，降低了设备投资；
（2）本发明所提供的方法解决了在塔内部气液两相环境下无法单独检测气相流量的难题，实现了在气液两相共存的情况下对气相流速的检测；
（3）本发明所提供的分隔板塔可以使得塔内分隔板两侧的气相分配和液相分配实现独立调节控制，并可以对分隔板两侧的气相分配和液相分配实现精确控制；
（4）本发明提供的控制方法操作简单，便于调节。
具体实施方式
图1为本发明一种新型分隔板塔具体结构示意图；
图2为分隔板塔侧视图；
图3为液体分配控制系统图；
图4为液体分流板图；
图5为气体分配控制系统图；
图6为气体分流板图；
图7为折流板图。
附图标记：
10-分隔板塔；11-分隔板；12-液体分布器；13-第二轴；14-气体分布器；15-液体分布器；16-塔顶冷凝器；17-塔顶缓冲罐；18-回流控制阀；19-塔顶回流泵；20-液体分流板（第二分流板）；21-折流板；22-第一轴；23-气体分流板（第一分流板）；24-流速检测仪；25-侧线采出泵；26-流量调节阀；27-流量计；28-塔底采出泵；29-液位调节阀；30-塔釜再沸器；31-液体分布器；32-流速检测仪；33-折流板；34-气体分布器；35，36-转动控制器；
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图1-7所示，所述分隔板塔包括分隔板11、液体分布器12、液体分布器15、气体分布器14、液体分布器31、气体分布器34、液体分流板（第二分流板）20、气体分流板（第一分流板）23等。上述结构将所述分隔板塔主要分为I区、II区、III区和VI区。其中气体分布器14和液体分布器15之间的空间为I区，分隔板11分隔开的两侧空间分别为II区（进料段）和III取（测线采出段），液体分布器31的下方为IV区。
所述分隔板沿塔体中心线垂直放置，分隔板11的中心与塔体的中心一致；分隔板11的长度为0.3H～0.9H，优选为0.4H～0.8H（H为塔高）。所述液体分流板20的转动角度为90°～-90°，优选为80°～-80°（以分隔板塔的轴线为基准）。所述气体分流板23的转动角度为90°～-90°，优选为80°～-80°（以分隔板塔的轴线为基准）。
所述液体分流板20的直边和第二轴13固定连接并能够在转动轴的带动下在塔顶段转动，所述转动轴在分隔板顶部放置，并与分隔板11顶部实现无缝滚动接触，转动轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器35连接。所述分隔板11沿塔体中心线垂直放置，分隔板的中心与塔体的中心一致；分隔板11的长度为0.3H～0.9H，优选为0.4H～0.8H（H为塔高）。所述转动控制器35可以采用电动或气动控制，可以实现连续转动调节，调节精度为0.3°～0.5°。
所述气体分流板23的直边和第一轴22固定连接并能够在转动轴的带动下在塔底段转动，所述转动轴在分隔板11底部放置，并与分隔板11底部实现无缝滚动接触，转动轴的一端承载于塔体内壁，另一端穿过塔体与转动控制器36连接。所述分隔板11沿塔体中心线垂直放置，分隔板11的中心与塔体的中心一致；分隔板11的长度为0.3H～0.9H，优选为0.4H～0.8H（H为塔高）所述转动控制器36可以采用电动或气动控制，可以实现连续转动调节，调节精度为0.3°～0.5°。
本发明中进入分隔板塔的待分离物流1含有三种或三种以上的组分，在一定的条件下进入到分隔板塔10中，在Ⅱ区内进料物流首先进行闪蒸分离，分离出的气相在Ⅱ区内上升与从Ⅲ区内上升的气体在液体分流板20的上部汇合，经气体分布器14分布均匀后上升进入到Ⅰ区内，在Ⅰ区内上升的气体与塔顶回流的液体逆流接触分离后，气相由塔顶管道2引出，经塔顶冷凝器16冷凝后，经由管道3进入塔顶缓冲罐17，塔顶缓冲罐17内的液体由塔顶回流泵19抽出后，一部分作为塔顶产品经由管道5采出，一部分作为塔顶回流，在回流控制阀18的调节下经由管道4返回塔内，并经液体分布器15进行均布后作为Ⅰ区的回流。从Ⅰ区内回流的液体经液体分流控制系统分流后，按照控制系统规定的分配比例，分别流入分隔板11顶部的两侧，从分隔板11顶部两侧回流的液体经过液体分布器12进行均匀分布之后，与上升的气相物流进行接触分离。在分隔板塔的侧线采出侧，侧线产品经管道6由侧线采出泵25抽出，并在流量调节阀26调节下，经流量计27计量后，按照规定的流量经由管道7送出装置。从分隔板11两侧回流的液体在经分隔板11底部两侧对称分布的折流板21和33后，液体向塔体中心汇集，汇集后的液体经液体分布器31均布后进入Ⅳ区，而在折流板底部的区域内，分流板的两侧形成两个纯气相流体的空间，在该气相流体空间内设置两处气体流速检测仪24和32，用于测量从塔釜上升的气体流速，气体流速检测仪的检测信号传输给转动控制器36，经转动控制器进行逻辑分析后，做出控制指令并执行。从塔釜上升的气体经过气体分配控制系统按照规定的分配比例进行分配后，分别上升进入分隔板11的两侧，经气体分布器34进行均布后，与从塔顶部分隔板两侧回流的液体进行接触分离。塔釜物料一部分经由再沸器30加热后返回塔内，另一部分经管道8，由塔底泵28抽出，在液位调节阀29的调节下，经由管道9抽出作为塔底产品。
在本发明中，分隔板11顶部两侧的液体分配比由分隔板顶部的液体分流控制系统来进行调整。首先由转动控制器35根据工艺操作所提出的隔板塔内分隔板两侧液体分配比的要求，经过内部定义的计算程序，分析计算出为了达到所给定的液体分配比所需调整的液体分流板20的转动角度，并发出执行指令，由转动控制器调整第二轴13，并由此调整液体分流板转动到所需的位置上即可。
在本发明中，分隔板底部两侧的气体分配比由分隔板底部的气体分配控制系统来进行调整。首先由流速检测仪24和32分别检测出分流板两侧的气体流速，并将测得的流速信号传送给转动控制器36，转动控制器根据设定的计算程序计算得出分隔板两侧的气体分配比，并将之与设定的气体分配比进行比较，根据两者的差值，进行逻辑分析，并作出调节指令，由转动控制器调整第一轴22，并由此调整气体分流板23转动到所需的位置上即可。
下面通过实施例进一步说明本发明的方案和效果。在实施例中，如图1-7所示分隔板塔的直径为0.4m，液体分流板为半圆形，半径为0.2m，液体分流板的面积为0.063m2；气体分流板的弧形边顶点与气体分流板直边中点的距离为0.14m，气体分流板的面积为0.04m2；折流板倾角为10°，折流板弧形边与分隔板底端的垂直距离为0.1m，折流板的弧形边顶点与折流板直边中点的距离为0.1m；流速检测仪的测速探头分别安装在气体分流板两侧形成的两个纯气相流体空间内，测速探头水平插入隔板塔内，测速探头在塔体内部的长度为0.05m，测速探头距折流板的垂直距离为0.2m。
实施例1
以正戊烷(A)、正己烷(B)和正庚烷(C)混合物为分离物系，基本操作参数如表1所示：
表1 基本操作参数

物流分配控制系统的状态参数如表2所示：
表2 物流分配控制系统状态参数

分离效果如表3所示：
表3 分离效果

实施例2
以直馏汽油作为分离物系，油品性质如表4所示。
表4 直馏汽油性质

基本操作参数如表5所示：
表5 基本操作参数

物流分配控制系统的状态参数如表6所示：
表6 物流分配控制系统状态参数

分离效果如表7所示：
表7 分离效果

表中IBP和FBP分别表示组成（D86）为0%和100%（下同）。
实施例3
以直馏汽油作为分离物系，油品性质如表4所示。
基本操作参数如表8所示：
表8 基本操作参数

物流分配控制系统的状态参数如表9所示：
表9 物流分配控制系统状态参数

分离效果如表10所示：
表10 分离效果

实施例4
以石脑油作为分离物系，油品性质如表11所示。
表11 石脑油性质

基本操作参数如表12所示：
表12 基本操作参数

物流分配控制系统的状态参数如表13所示：
表13 物流分配控制系统状态参数

分离效果如表14所示：
表14 分离效果

比较例1
将实施例4的物料采用US4230533所述的方法进行分离，其操作参数和分离效果如表15，表16所示：
表15 基本操作参数

表16 分离效果

网址：一种分隔板塔.pdf https://www.yuejiaxmz.com/news/view/215173

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