[实用新型]一种热耦合喷射并流塔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气液传质设备，尤其是一种热耦合喷射并流塔，用于化工、炼油、石化、环保等领域的传质过程。

背景技术

在石油化工过程中，精馏过程是应用最为广泛的单元操作之一，也是石油化工领域中能耗最大的操作单元。在传统的精馏塔中，引入精馏塔再沸器的热量通过精馏塔之后由冷凝器处排出，大部分的能量损失在塔的压降和通过换热器的温差上，而只有部分能量被用来减少精馏塔产品的墒，其热力学效率一般只有5~10%，能量损失十分巨大。因此，开发并使用新型节能设备会带来巨大的经济效益和社会效益。

精馏塔内部热耦合技术是一种理想节能方法。从20世纪末起，内部热耦合精馏塔的研究逐渐开展和深入。2005年，英国开发出一种塔板内部传热式内部热耦合精馏塔，欧盟开发出一种热交换屏(Heat transfer panel，简称HTP)式内部热耦合精馏塔，但是，由于塔内部热耦合传热面积较小，因而未获得应用性进展。从1995年至2007年，日本先后开发了同心圆柱式和多同心圆柱捆绑式热耦合精馏塔；但是，同心圆柱式热耦合精馏塔结构较为简单，但仍未解决原有的内部热耦合传热面积小的问题，多同心圆柱捆绑式内部热耦合蒸馏塔虽然具有更大的传热面积，但结构复杂，成本很高，难以在实际中推广应用。

2009年，中国专利CN200910087709.9设计了一种内部热耦合蒸馏塔，通过三个外部换热器实现精馏段与提馏段之间的热耦合，一个外部换热器进行精馏段顶部与提馏段顶部之间的热量交换，从而实现了内部热耦合蒸馏塔的无外部回热操作；但是，该内部热耦合蒸馏塔包括有四个外部换热器和两个塔体，设备体积大、成本高。

中国专利CN201010195101.0公开了一种液体并流复合塔，实现了塔板上液体呈同方向流动，增加了有效传质面积。其结构如图1所示，液体并流复合塔包括圆柱形塔体1和设置在塔体1内的多层连续传质塔板。塔体1分为圆柱形内塔8和环形外塔9，内塔8套装在外塔9内，内塔结构如图2所示；内塔中的塔板Ⅰ与内塔横截面相应，且平行设置，外塔中也平行设置有与外塔横截面相应的环形塔板Ⅱ。在外塔9的塔板和内塔8的塔板上均设置有升气孔，升气孔上方设置帽罩。所述内塔和外塔中分别设置有使每层塔板上的液体呈同方向流动的降液系统。

该专利产品消除了传统塔板上的液体滞留区，增加了有效传质面积，增大了处理能力，提高了塔板的传质效率。但是，该液体并流复合塔的热量均由塔底的再沸器提供，能耗也较高，热量利用率低，而且为了达到较好的精馏效果，塔高通常较高，安装施工难度大，不易维护检修。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种传质面积大、塔板效率高、热量利用率高、能耗小的热耦合喷射并流塔。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种热耦合喷射并流塔，包括塔体和多层连续传质塔板，塔体包括内塔和外塔，每层连续传质塔板包括设置有升气孔的塔板、帽罩和降液系统；所述内塔和外塔之间通过内塔的外壁隔离形成精馏段和提馏段；当内塔是精馏段时，外塔为提馏段；当内塔为提馏段时，外塔为精馏段；所述塔底设置有与提馏段相连通的再沸器，塔顶设置有与精馏段相连通的冷凝器；

提馏段顶部为原料入口，提馏段底部的液相出口与再沸器相连通，再沸器的液体出口连通重组分采出管道，再沸器的气体出口连通提馏段底部的气体入口；提馏段顶部气相出口通过管道与精馏段底部的气体入口相连，精馏段顶部的气体出口与冷凝器相连通，冷凝器的出口一方面与轻组分采出管道直接相连，另一方面通过回流泵与精馏段顶部的液体入口相连通；精馏段底部的液体出口通过管道连通提馏段顶部的原料入口。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述冷凝器的出口上连通有储液罐。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型提供了一种热耦合喷射并流塔，该塔将精馏段和提馏段设置为内塔外塔套装的形式，有效利用提馏段和精馏段的温差在内塔塔壁处进行换热、回收热量，增大了换热面积，有效减少了散热量，强化了提馏段对精馏段的热量传递，从而达到节能降耗的目的。与常规的精馏装置能耗相比可节能20%以上，可以极大地节省操作费用，因此具有很大的经济效益和应用前景。同时，由于精馏段和提馏段为同心圆柱型，可大大减小塔高，易于安装维护和生产操作。