[发明专利]可控汽相分配比的分离四组分混合物的隔板塔

说明书

技术领域

本发明涉及化工石油精馏分离领域，具体为一种可控汽相分配比的分离四组分混合物的隔板塔。

背景技术

在炼油、煤化工、石化、精细化工等行业的分离过程中，精馏能耗占整个过程能耗的50-70％，存在着热力学效率低、能耗高、投资费用高等关键问题，因此使用先进的过程强化技术来降低能耗、降低碳排放极其重要。隔壁精馏塔是对传统的多塔工艺进行升级改造，能够大幅度(30％-55％)降低能耗和设备投资，实现化工行业的绿色制造和碳减排。目前国内外对于使用隔板塔分离三组分混合物的研究已经相对成熟，越来越多的眼光投入到利用隔板塔分离四组分混合物，进一步提高隔板塔的节能应用。

分离三组分的隔板塔是在塔内部放置一块竖直隔板，分为预分馏段、公共精馏段、主塔段、公共提馏段。公共精馏段的下降液相在隔板顶部的两侧按照一定的比例进行分配(分配的比值称为液相分配比)，分别进入预分馏塔和主塔；公共提馏段的上升汽相在隔板底部的两侧按照一定的比例进行分配(分配的比值称为汽相分配比)，分别进入预分馏塔和主塔；预分馏塔和主塔内的气液相进行逆向接触，实现传质分离过程。隔板塔的汽相分配比和液相分配比的取值对精馏过程的产品纯度和能耗有着显著的影响。目前工业上通过液相的流量控制能够很好地实现隔板塔的液相分配控制，但汽相分配控制比较复杂，多是通过隔板塔内部构件和汽相的流通截面积决定。

传统分离四组分混合物是将三塔串联，轻组分、中间组分一、中间组分二依次分别从三塔的塔顶分离出，重组分从第三个塔的塔底分离出。此流程不仅存在着严重的返混问题，而且塔设备数多需要三套再沸器冷凝器，因此分离能耗高、设备投资高、占地面积大。

从Kaibel隔板塔(Kaibel D I G.Distillation columns with vertical partitions[J].Chemical Engineering&Technology,1987,10(1):92–98.)的塔结构可以看出，Kaibel隔板塔分离中间组分B、C的主塔段是竖直对接的，因此主塔段需要较高的高度；另外Kaibel隔板塔无法实现灵活独立的汽相分配比的控制，需要对塔内件进行详细设计，通过调节隔板两侧的压降实现工艺要求的汽相分配比。

发明内容

针对传统三塔流程分离四组分混合物能耗高、设备费高、占地面积大，以及Kaibel隔板塔汽相分配比控制难度大、主塔段高等问题，本发明拟解决的技术问题是，提供一种可控汽相分配比的分离四组分混合物的隔板塔。该隔板塔不仅解决了传统三塔流程分离四组分混合物时能耗高、设备费用高、占地面积大的问题，还显著降低了Kaibel塔结构的总高度,克服了塔顶回流液体与塔底上升气体不能实现独立控制的缺点。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种可控汽相分配比的分离四组分 混合物的隔板塔，包括公共精馏段和公共提馏段，其中公共精馏段位于塔顶，塔顶接第一冷凝器，公共提馏段位于塔底，塔底接第一再沸器；其特征在于在公共精馏段和公共提馏段之间被第一隔板、第二隔板及第三隔板沿塔径方向分割为三个区域，包括预分馏段、主塔段一和主塔段二，所述预分馏段由第一隔板、第三隔板和隔板塔外壁包围而成，设有进料口；主塔段一由第二隔板、第三隔板和隔板塔外壁包围而成，主塔段一塔底密封，接第二再沸器；主塔段二由第一隔板、第二隔板和隔板塔外壁包围而成，主塔段二塔顶密封，接第二冷凝器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明隔板塔结构简单、操作灵活、经济实用，适用于分离多种四组分混合物物系，可以针对混合物中不同组分的量调整分隔板的角度以实现混合物中不同组分的分离，且分离效果显著，在相同的分离任务下，本发明的隔板塔与传统分离四组分的三塔流程相比较，能耗节省可达20％左右。

隔板塔能耗的高低对汽相分配比的取值比较敏感，常规隔板塔需要专门配置一台汽相分配器，但目前隔板塔汽相分配器的研究应用相对不成熟，而本发明的隔板塔直接利用内部结构特点，通过主塔段二顶部冷凝器冷却介质的用量有效地控制隔板两侧的汽相分配比，通过设置不同的隔板结构，克服了以往隔板塔(DWC)汽相分配比难以控制的问题。