[发明专利]隔板精馏塔

说明书

公开了一种隔板精馏塔，其包括：塔体；直立地设置在塔体内的隔板，该隔板的上沿和下沿之间限定了隔板段；和设置在该隔板段内的液体分布器，其特征在于所述液体分布器仅固定到塔体上而并未固定到隔板上。通过使用本发明的隔板精馏塔，能够最小化乃至避免常规隔板精馏塔中所存在的问题，即由制造工艺造成的隔板的制造缺陷和/或隔板在操作条件下的变形所导致的液体在传质元件上的不当分布。

技术领域

本发明涉及精馏塔，更具体地涉及适用于分离包含至少三种沸点不同的组分的混合物的隔板精馏塔(DWC)。

背景技术

精馏是在石化、化学和炼油工业中用于分离挥发性化合物的已充分开发的单元操作。在常规精馏塔中，通常将进料分离成两股产物流：塔顶产物(即轻产物)和塔底产物(即重产物)。但有时期望将包含多种组分或成分的进料分离成三个组分部分或馏分。当所述组分馏分具有差异较大的沸点时，如本领域已知的那样，能够通过使用串联的两个或更多个精馏塔来容易地实现分离。然而，采用多个塔需要使用相应数量的再沸器、冷凝器和控制设备以及将这两个或更多个塔串联互连的管路。因此，在一组精馏塔中实施分离不仅需要相当大的装置和设备支出，而且还需要相当大的能量输入。因此，这种多级精馏工艺的操作成本较高。

为了节省多组分料流的分离费用，现有技术中已经提出使用具有大致直立地(vertically)设置在塔内的隔板的单塔来实现三种组分馏分的分离。这种设备通常称作隔板精馏塔(Divided Wall Column，DWC)。用于精馏塔的隔板或Petlyuk构造最初是由Petlyuk等在大约60多年前提出的。如授予R.O.Wright的美国专利2,471,134号的公开内容所证实地，DWC已经被用于分离烃混合物。近来，由于更加深刻地认识到在某些情况下DWC能够提供超过常规精馏塔的益处，因而DWC的使用已逐渐推广开来。

迄今为止，已经开发出了适用于各种应用的诸多DWC。根据隔板沿隔板精馏塔的纵轴在塔中所处的位置，现有的DWC可大致分为三类。

在第一类DWC中，隔板位于塔的精馏段(即上部)中，将该精馏段分隔成两个隔开的区，使得能够使用单塔获得至少两种塔顶(顶部)产物和一种塔底产物。这类DWC的实例可参见例如美国专利5,755,933号，其通过引用并入本文。

在第二类DWC中，隔板位于塔的中部，将该塔的内部空间分割成四个区：隔板之下的汽提区、隔板之上的精馏区、隔板一侧的预分馏区和隔板另一侧的主分馏区。多组分进料被供给到预分馏区中，从精馏区取出塔顶(顶部)产物，从汽提区取出塔底产物，并从主分馏区取出中间(中部)产物。这类DWC的实例可参见例如美国专利2,471,134、4,230,533、6,551,465、7,649,108和7,521,576号和美国专利申请公开2003/0230476号，其各自通过引用并入本文。

在第三类DWC中，隔板位于塔的汽提段(即下部)中，将该汽提段分隔成两个隔开的区，使得能够使用单塔获得至少一种塔顶(顶部)产物和两种塔底产物。这类DWC的实例可参见例如美国专利5,755,933号和中国专利203494195U号，其各自通过引用并入本文。

在各类DWC中，通常在一个或多个区中设置传质元件(例如塔盘和填料)以实现分离过程。此外，为了支撑所述传质元件或进一步提高分离性能，还会设置一些塔内件，例如集液器、环形槽(ring channel)、气/液分布器和支撑元件，尤其是设置在隔板所处的段(即隔板段)中。这种塔内件通常通过使其一端固定到塔壁上且另一端固定到隔板上来安装，以实现牢靠的固定。然而，这种塔内件构造可能会造成一些问题。例如，由于隔板的制造缺陷和/或隔板在操作过程中在高温和/或高应力下的变形，固定到隔板上的塔内件可能会发生错位(misalignment)。而塔内件(例如气/液分布器)的这种错位可能会造成蒸汽或液体物料在传质元件(例如精馏塔盘和/或填料)上的分布不当(misdistribution)，进而导致塔的总体分离性能劣化。

因此，仍需要能够避免现有技术中存在的上述缺陷的新型隔板精馏塔。

发明内容