[发明专利]一种隔板塔的气相分配装置

说明书

技术领域

本发明涉及化学工程精馏分离领域，具体为一种隔板塔的气相分配装置。

背景技术

精馏是化工生产中一项能耗很高的单元操作，据统计资料显示，其能耗占到石化行业生产总能耗的一半左右。因此精馏过程的节能研究有着十分重要的意义。近几十年来基于完全热耦合蒸馏原理开发的隔板塔已成功获得工业应用。隔板塔的主要特征是塔内存在一块或多块隔板，将塔内分成若干个独立的气液接触区域或空间，每一个区域针对不同的关键组分完成不同的分离任务(主要控制本区域内最容易分离开的轻重组分浓度而中间组分浓度则允许在本区域顶部和底部有一定自由度的分配)，通过层层分离、逐步细化，最终得到纯度很高的多个产品。故隔板塔可看作是传统多组分分离的多塔序列借助于隔板而集成在一个塔内。这样，不仅能耗大大节省，而且可以节省蒸馏塔及其附属设备，如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道，占地面积也相应减少。

隔板塔从其概念提出到工业应用，经历很长一段发展时期，究其原因主要是热耦合引起的系统复杂度增加，给其设计、操作和控制等方面带来严重困难。其中隔板塔内部互联气液流股的分配及实现就是一个非常重要的影响因素。研究表明，液体和气体分配比存在一个优化操作区，在该区域内操作对应于最低能耗。如果隔板塔未在其最优气液分配比下运行，则其节能优势就会变弱甚至完全丧失。

目前，普遍采用气体在隔板两侧自由分配的方式，自由分配的比值是由隔板塔内部构件如填料高度、塔板层数、流动通道面积等和塔内的操作工况决定的，塔底的上升气体将遵循左右两侧压降相等的规律自动地分配到隔板两侧。由于进料组成和状态的变化以及液体的分配比例等都会成为影响气体分配的重要因素，因而在隔板两侧自动分配的气体流量比值常常不能达到隔板塔最优的操作状况。

中国专利CN105498268A公开了一种隔板塔气相流量控制方案，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，通过控制隔板塔两侧压降的不同，对隔板两侧气相流量进行相应的控制。该装置只是通过控制压降来调节气相流量，也是相当于在隔板两侧自由分配，自由分配的比值并不能精确控制。

中国专利CN205145640U公开了一种用于分壁精馏塔的气体分配装置，该装置通过流量测量装置测量进气通道内气体的实际流量，然后根据流量通过控制器调节装在进气通道上的隔板开孔面积，最终调节气体的流量。该装置只是调节隔板两侧的气体流量，而气体的波动情况很容易影响到流量的测量从而影响气体的分配。同时该装置并未考虑到压降问题，压降是影响隔板塔分离效率的最重要因素之一。

发明内容

针对目前工业生产中隔板塔气体分配难以控制以及隔板两侧自动分配的气体流量比值常常不能达到隔板塔最优操作状况的问题，本发明拟解决的技术问题是，提供一种隔板塔的气相分配装置，该装置可以控制进入隔板塔两侧气体的量，同时可以很好地解决隔板塔的气体调配以及气体分布问题。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种隔板塔的气相分配装置，其特征在于该装置包括液位自动控制系统、气体分布器、压降调节板和带有升气管道塔板，所述带有升气管道塔板设置在隔板塔内，且位于塔内填料下方，压降调节板位于带有升气管道塔板上方，带有升气管道塔板的边缘与隔板塔的塔壁封闭连接，气体分布器和压降调节板与隔板塔塔壁之间在两侧均设有间隙，在压降调节板和带有升气管道塔板之间、且位于隔板塔外部设置液位自动控制系统；在位于压降调节板和带有升气管道塔板之间的隔板上设置长孔。

所述带有升气管道塔板位于隔板塔预分馏段的区域设有若干数量的开孔，每个开孔上都加有升气管道；所述压降调节板位于预分馏段与主分馏塔段的区域内均设有开孔，且位于预分馏段的区域的总开孔面积小于位于主分馏段的区域的总开孔面积，使得气体通过分配装置以后隔板两侧压差保持一致。

一种隔板塔，该隔板塔安装有上述的气相分配装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明装置结构简单、操作灵活、经济实用，同时易于控制与安装。当前的隔板塔普遍采用气体在隔板两侧自由分配的方式，而本发明装置可以自动控制隔板塔两侧气体量的分配；由于进料组成和状态的变化以及液体的分配比例等都会影响气体分配，当隔板两侧液体的分配比例发生变化时，此装置可以根据液体的变化情况自动调节气体的分配状况，从而使隔板两侧一直处于隔板塔最优操作状况，节省了原料以及能源的浪费。