[发明专利]一种隔板塔气相流量控制方案

说明书

技术领域

本发明属于化学工程领域，涉及隔板塔的一种控制方案。

背景技术

精馏是化工上分离液液均相混合物的一种重要单元操作，它是现代化工工业中最为成熟 并且应用最为广泛的分离技术。但是，精馏过程能耗巨大，在工业中，精馏耗能大约占总能 耗的40％。精馏能耗巨大的重要原因是精馏过程的热效率非常低。常规精馏一般采用高品位 蒸汽加热再沸器(热阱)，将低品位热量释放至冷凝器(热源)。

精馏过程耗能巨大，提高精馏过程的节能对整个化工工业节能具有重要意义。目前，精 馏过程节能技术的研究主要分为两类：第一类是将精馏与其他化工过程进行耦合，比如反应 与精馏耦合成为反应精馏。除此以外，还有萃取精馏、精馏-膜分离耦合等等。第二类是对精 馏过程自身的改进，比如采用热耦合精馏或隔板塔。

隔板塔(DividingWallColumn,DWC)设计是一种重要的精馏热耦合方案，早在上世纪 六十年代就已经提出。虽然从提出隔板塔概念至今已有半个多世纪，但目前真正成熟应用到 工业实际中的隔板塔案例依然很少。隔板塔的主要特点是：通过在精馏塔内设置一隔板，将 整个塔分成多个部分，即：隔板上方公共精馏段，隔板下方公共提馏段，以及由隔板隔开的 精馏进料段和中间侧线采出段。研究发现当利用隔板塔分离三组分混合物时，由于各组分分 离过程中无返混现象发生，因此分离效率提高，热力学效率也大幅提高。所以与常规精馏过 程相比，节能可以达到30％以上。除此之外，在制造成本上，隔板塔比常规精馏塔低。

虽然隔板塔具有热力学效率高，能耗低，设备投资少等优点。但隔板塔并未在工业界得 到广泛的应用。其中一个重要的原因是隔板两侧气相流量控制困难。

发明内容

本发明针对目前工业生产中隔板塔控制方案的中的不足之处，设计一种结构紧凑，投资 量较少，便于工厂安装改造的隔板塔气相流量控制方案，通过采用该控制方案，实现隔板塔 隔板两侧气相流量分布的控制问题。本发明的技术方案如下：

一种隔板塔气相流量控制方案，所述的隔板塔通过在精馏塔内设置一隔板，将整个塔分 成多个部分，即：隔板上方公共精馏段，隔板下方公共提馏段，以及由隔板隔开的精馏进料 段和中间侧线采出段，其特征在于，在中间侧线采出段下方的塔板(4)处固定安装自循环泵 系统，通过泵(1)对液相流体流量控制，以实现对塔板(4)上方液位高度的控制。塔板(4) 采用筛板或浮阀，泵(1)的出口端分成两股物流，一股物流回到隔板塔内，用作气相流量控 制，另一股物流进缓冲罐(2)，作为待补充流体，因塔板(4)上液位高度的改变，气相流经 过塔板(4)时压降会相应改变，从而导致相应气相流量的变化。

所述的塔板(4)为浮阀时，其出口堰为矩形缺口堰。

本发明利用一台自循环泵控制隔板塔一侧塔板上的液位，制造隔板两侧不同的压力降， 以实现隔板两侧塔盘上压力的不同。因气相流体经过塔板时会产生相应的压降，而此压降随 塔板液位高度的增加而变大。控制隔板塔两侧压降的不同，可以对隔板两侧气相流量进行相 应的控制。另外，在新工厂设计和旧工厂改造时，塔板应采用筛板或浮阀，并且出口堰设计 成矩形缺口堰，这样有利于提高塔板上液层高度对液体流量的敏感性。从而有利于气相流量 的控制。该控制方案具有投资量较小，操作简便，并且有助于隔板塔实现气相流量控制等优 点。

附图说明：

图1：本发明的隔板塔气相控制方案简图(1—自循环泵；2—缓冲罐；3—隔板；4—塔 板)

图2：一种典型筛板

图3：一种典型浮阀塔板(5—浮阀安装位置；6—出口堰安装位置)

图4：矩形缺口堰

具体实施方式：

该新型隔板塔气相流量控制方案的简图如图1所示。在隔板塔隔板3一侧塔板4上安装 自循环泵系统，通过泵1对液相流体流量控制，实现对塔板4上液位高度的控制。因塔板4 上液位高度的改变，气相流经过塔板4时压降会相应改变。从而导致相应气相流量的变化。

塔板4采用筛板图2或浮阀图3。以浮阀式塔板为例，如图3所示，图3中标示5处为浮 阀安装位置，标示6处为出口堰安装位置，在应用本发明描述的控制方案中，出口堰6应设 计成矩形缺口堰图4用于提高塔板4上液层高度对于液体流量的敏感性。