[发明专利]分壁精馏塔的质量控制方法

说明书

本发明涉及一种分壁精馏塔的质量控制方法，主要解决以往分壁精馏塔操作控制困难、稳定性不佳及产品质量及收率不易控制的技术问题。本发明通过采用对分壁精馏塔五个控制区域：原料进料控制区域、塔顶回流及采出控制区域、液体收集及分配控制区域、侧线采出控制区域以及塔釜采出控制区域内的温度、流量及液位进行控制的技术方案较好地解决了上述技术问题，可用于分壁精馏塔的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种分壁精馏塔的质量控制方法，可用于分壁精馏塔的工业生产中。

背景技术

精馏是石油化工生产中最成熟、应用最广泛的一种分离技术，但精馏过程能耗巨大，据估计，化工过程中40～70％的能耗用于分离，而精馏能耗占其中的95％。为了降低精馏过程的能耗，国内外的研究者都进行了广泛的研究，分壁精馏塔作为一种典型的精馏节能设备或过程强化节能技术受到了广泛的关注。

分壁精馏塔是通过在一座精馏塔内安装一块或多块一定长度的垂直隔板或带倾斜角度的隔板，采用一套汽化冷凝系统，同时分离得到三种或三种以上的产品。由于仅有一套汽化冷凝系统，并且避免了采用多塔精馏时中间组分的再混合，因此分壁精馏技术比传统的精馏技术节约投资20～30％，能耗降低20～40％。

实际上，最早在1930年，Eeic W.Luster(US1915681)就因裂解气的分离提出了分壁精馏塔的概念，但直到1985年第一座分壁精馏塔(BASF)才投入工业生产，至今也仅有200多座分壁精馏塔在工业应用中，难以得到广泛推广，其中的根本原因除了缺乏可靠的结构设计外，分壁精馏塔在操作和控制方面存在较大的难度也是不容忽视的至关重要的一点。

以最常见的用于三组分分离的分壁精馏塔为例，隔板沿塔轴向放置，将分壁精馏塔分为隔板以上的公共精馏段、隔板以下的公共提馏段，以及隔板所在的分壁段，根据进料与中间组分采出的不同，分壁段又分为进料侧和产品侧。因此，与常规精馏塔相比，分壁精馏塔由于其结构的特殊性，自由度更多，除了与常规精馏塔相同的工艺参数，如操作压力、冷热负荷、回流比、产品采出量等，分壁精馏塔还包括侧线产品的采出以及隔板两侧气相和液相的分配情况，并且，上述工艺参数间高度耦合，改变其中的任何一个均会对其他参数的操作带来直接的影响，例如塔顶回流液量的改变不仅影响塔顶产品质量，还直接改变公共精馏段底部馏出液体的总量，在固定两侧液相分配比的情况下，直接影响分隔板两侧的分配液量，而两侧分配液量的改变，又将直接影响分壁段进料侧的预分离效果及产品侧的侧线产品质量；若是在两侧分配液量固定的情况下，则塔顶回流液量的改变将直接破坏塔内的物料平衡，影响传质、传热及气液平衡过程，因此，分壁精馏塔内工艺参数间的高度耦合及连锁反应会显著影响分壁精馏塔的产品质量及稳定操作控制，而这也正是分壁精馏塔难以实现稳定控制的直接原因，是分壁精馏塔开发过程的一个研究重点及难点。

目前，关于分壁精馏塔操作及质量控制方面的公开专利较少，CN102631791A中公开了一种分壁精馏塔的控制方法，主要是在E.A.Wolff等人三点控制法(Operation ofintegrated three-product(Petlyuk)distillation columns,E.A.Wolff,S.Skogestad,Ind.Eng.Chem.Res.,1995,34(6):2094–2103)的基础上，新增了一个控制回路，即在调节塔顶回流量控制塔顶产品纯度、调节侧线采出量控制侧线产品纯度、调节塔釜蒸汽量控制塔釜产品纯度的基础上，增加了通过调节分壁精馏塔隔板两侧的液相分配比来控制进料侧顶部上升气相中的重组分含量。尽管其对产品质量都进行了相应的控制，但塔顶及塔釜产品的出料量未做控制、包括侧线产品在内的各产品收率均无法保证，同时，塔内多个区域的液位，如塔顶回流区域、公共精馏段底部液体收集及分配区域，以及塔釜区域均未做控制说明，难以保证分壁精馏塔的物料平衡和稳定控制。

显然，现有技术中的控制方法无法保证产品质量的同时保证产品收率，无法实现稳定运行，因此，需要开发更为有效的质量控制方法，对分壁精馏塔的众多工艺参数或操作变量进行全面的控制，实现分壁塔的稳定运行，同时保证各产品的质量及收率。

发明内容