一種精餾塔及精餾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種精餾塔及精餾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，資源能源消耗逐漸增大，環(huán)境漸趨惡劣，資源節(jié)約和環(huán)境友好的低碳綠色環(huán)保發(fā)展成為必然方向。目前，石油化工行業(yè)廣泛使用塔盤和填料傳質(zhì)氣、液分離技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品切割分離和精餾。傳統(tǒng)的塔盤傳質(zhì)方法從篩孔塔盤逐漸發(fā)展至泡冒、蛇孔到今天各種形式的浮閥，傳質(zhì)效率逐漸提高，但其核心技術(shù)仍然是氣泡與連續(xù)相液流兩相間的傳質(zhì)方法，簡(jiǎn)稱氣泡傳質(zhì)方法?，F(xiàn)有技術(shù)如下圖2所示。其工作原理為上升氣相3穿過浮閥6，并以氣泡的形式穿過塔盤2上的液相，氣液接觸為氣泡表面，氣泡中心的氣體與氣泡表面外的液相沒有接觸。現(xiàn)有技術(shù)液相在塔盤2上從降液管4橫向流至液流堰5時(shí)，與穿過浮閥6上升的氣相反復(fù)接觸，即先進(jìn)行過氣液接觸的液相橫向流動(dòng)至降液管4的途中又反復(fù)與之后上升的氣相接觸，存在返混，降低了傳質(zhì)效率。
[0003]這種傳統(tǒng)的塔盤傳質(zhì)方法存在三大不足:一是氣、液傳質(zhì)不夠充分；二是經(jīng)常出現(xiàn)返混現(xiàn)象，影響傳質(zhì)效果；三是氣、液傳質(zhì)后不能即時(shí)分離。這三點(diǎn)不足導(dǎo)致目前的塔盤傳質(zhì)效率得不到大幅度的提高，分離設(shè)備尺寸過大，能耗過高。填料塔雖然氣、液接觸比較充分，但存在操作彈性小，特別是塔徑大時(shí)液流分布不勻，傳質(zhì)效率大大下降，檢修也不方便等問題，因而在石油化工行業(yè)應(yīng)用極少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種精餾塔及精餾方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明提供了一種精餾塔，該精餾塔包括:塔體，平行設(shè)置于所述塔體內(nèi)的多個(gè)雙層塔盤，且所述多個(gè)雙層塔盤之間通過降液管順次導(dǎo)通；其中，每個(gè)雙層塔盤上設(shè)置有多個(gè)傳質(zhì)立柱，所述傳質(zhì)立柱的底部設(shè)置有氣相進(jìn)口，所述傳質(zhì)立柱的頂部設(shè)置有出口，且雙層塔盤之間設(shè)置有與所述多個(gè)傳質(zhì)立柱連通的液流分配器。
[0007]優(yōu)選的，所述傳質(zhì)立柱的橫截面為圓形、矩形或三角形，且所述橫截面積介于10mm2 ?200000mm2 之間。
[0008]優(yōu)選的，所述傳質(zhì)立柱的出口設(shè)置有彈射離心分離器。
[0009]本發(fā)明還提供了一種利用上述精餾塔的精餾方法，該方法包括以下步驟:
[0010]氣相通過設(shè)定壓力進(jìn)入到傳質(zhì)立柱內(nèi)；
[0011]液相通過液流分配器進(jìn)入到傳質(zhì)立柱內(nèi)，并在傳質(zhì)立柱內(nèi)形成Imm的液膜；
[0012]氣相和液相經(jīng)傳質(zhì)立柱的頂部出口流出后分離；
[0013]流出的液相經(jīng)降液管流入到低層的液流分流器內(nèi)重復(fù)上述步驟，并最終通過降液管流出。
[0014]優(yōu)選的，所述氣相和液相經(jīng)傳質(zhì)立柱的頂部出口流出后分離具體為:所述氣相和液相通過設(shè)置在所述出口處的彈射分射器分離。
[0015]優(yōu)選的，所述液相以設(shè)定流量進(jìn)入到傳質(zhì)立柱內(nèi)。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明中涉及的精餾高效傳質(zhì)方法和傳質(zhì)塔盤構(gòu)造采用針對(duì)精餾塔盤特殊設(shè)計(jì)的氣、液兩相流動(dòng)傳質(zhì)工藝方法和特殊構(gòu)造的塔內(nèi)件，分別解決了上述傳統(tǒng)傳質(zhì)方法的各點(diǎn)不足，氣、液兩相傳質(zhì)效率大幅提高，精餾塔直徑從3?4米減小到2?3米，塔高從20?35米降低至15?20米，散熱損失減小降低30%。采用本發(fā)明的工藝和新構(gòu)造后，精餾塔的造價(jià)將從當(dāng)前的500?600萬元降低至400萬元以內(nèi)，從而大大降低項(xiàng)目建設(shè)成本，在運(yùn)行中能耗降低約30%。
【附圖說明】
[0017]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的精餾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的精餾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是圖2中的A-A處的剖視圖。
[0021]圖中:
[0022]1、液相；2、塔盤；3、氣相；4、降液管；5、溢流堰；6、浮閥；7、降液管；8、液流分配器；9、傳質(zhì)立柱；10、彈射離心分離器；11、雙層塔盤；12、塔體。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖2和圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種精餾塔，該精餾塔包括:塔體12，平行設(shè)置于所述塔體12內(nèi)的多個(gè)雙層塔盤11，且所述多個(gè)雙層塔盤11之間通過降液管7順次導(dǎo)通；其中，每個(gè)雙層塔盤11上設(shè)置有多個(gè)傳質(zhì)立柱9，所述傳質(zhì)立柱9的底部設(shè)置有氣相進(jìn)口，所述傳質(zhì)立柱9的項(xiàng)部設(shè)置有出口，且雙層塔盤11之間設(shè)置有與所述多個(gè)傳質(zhì)立柱9連通的液流分配器8。
[0024]優(yōu)選的，所述傳質(zhì)立柱9的橫截面為圓形、矩形或三角形，且所述橫截面積介于10mm2 ?200000mm2 之間。
[0025]優(yōu)選的，所述傳質(zhì)立柱9的出口設(shè)置有彈射離心分離器10。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例在使用時(shí)，在120?400°C溫度和0.1?1.5MPa壓力的操作條件下進(jìn)行操作，流量因各廠處理量不同而有所不同。本發(fā)明所用的雙層塔盤11為雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，夾層為液流分配器8，上方為液相收集區(qū)，下方為蒸汽區(qū)，穿過雙層塔盤11的傳質(zhì)立柱9為傳質(zhì)區(qū)。液流分配器8中的液相進(jìn)入傳質(zhì)立柱9后，在傳質(zhì)立柱9內(nèi)表面形成一層液膜，通過液膜與下方上升的氣相進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，增大了氣液兩相的傳熱傳質(zhì)面積。在傳質(zhì)立柱9內(nèi)傳熱傳質(zhì)后，離開傳質(zhì)立柱9上方氣液混合項(xiàng)經(jīng)彈射離心分離器10快速分離成氣項(xiàng)和液相，氣相通過傳質(zhì)立柱9上方特殊設(shè)計(jì)的彈射分離器下部向上排出，液相落在雙層塔盤11上方，經(jīng)降液管7流至下層雙層塔盤11上的液流分配器8中。本發(fā)明傳質(zhì)是在傳質(zhì)立柱9內(nèi)進(jìn)行的。
[0027]具體的，在120?400°C溫度和0.1?1.5MPa壓力條件下，氣、液兩相流體在傳質(zhì)立柱9進(jìn)行液膜式的接觸交換傳熱和傳質(zhì)，離開傳質(zhì)立柱9出口后經(jīng)彈射離心分離器10立即進(jìn)行彈射，以每秒10?15秒離心分離成氣相和液相。整體穿越雙層塔盤11的傳質(zhì)立柱9作為氣、液傳質(zhì)的主要場(chǎng)所，雙層塔盤11只是液相分布和輸送的通道，不作為氣、液傳熱和傳質(zhì)的主要場(chǎng)所。該工藝有效解決了傳統(tǒng)工藝中塔盤和填料在傳熱和傳質(zhì)過程中存在的三點(diǎn)不足，具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，
[0028]1、液相在傳質(zhì)立柱9內(nèi)被上升氣相提升,在傳質(zhì)立柱9內(nèi)壁形成一層液膜,擴(kuò)大了氣液接觸面，從而使氣液接觸充分。
[0029]2、雙層塔盤11下來的液相經(jīng)液流分布器進(jìn)入傳質(zhì)立柱9與上升的氣相在傳質(zhì)立柱9內(nèi)接觸，出傳質(zhì)立柱9后經(jīng)彈射離心分離器10分離成氣相和液相，先進(jìn)行過氣液接觸過的液相橫向流過雙層塔盤11時(shí)不再與之后上升的氣相接觸，沒有返混。
[0030]3、液相在傳質(zhì)立柱9內(nèi)已經(jīng)接觸過的氣液，經(jīng)出口彈射離心分離器10快速分離成氣相和液相，傳質(zhì)后氣液兩相分離及時(shí)。本發(fā)明采用200?300根立柱傳質(zhì)，氣流液流均勻分配至各個(gè)傳質(zhì)立柱9，且采用雙層塔盤11形式，從而克服了填料塔氣液分配不均、操作彈性小和檢修不便的問題。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用上述精餾塔的精餾方法，該方法包括以下步驟:
[0032]步驟一、氣相通過設(shè)定壓力進(jìn)入到傳質(zhì)立柱9內(nèi)；
[0033]步驟二、液相通過液流分配器8進(jìn)入到傳質(zhì)立柱9內(nèi)，并在傳質(zhì)立柱9內(nèi)形成Imm的液膜；
[0034]具體的，所述液相以設(shè)定流量進(jìn)入到傳質(zhì)立柱9內(nèi)。具體速度根據(jù)各廠的實(shí)際要求為準(zhǔn)。
[0035]步驟三、氣相和液相經(jīng)傳質(zhì)立柱9的頂部出口流出后分離；
[0036]具體的，所述氣相和液相通過設(shè)置在所述出口處的彈射分射器分離。
[0037]步驟四、流出的液相經(jīng)降液管7流入到低層的液流分流器內(nèi)重復(fù)上述步驟，并最終通過降液管7流出。
[0038]通過上述方法可以看出，本發(fā)明中涉及的精餾高效傳質(zhì)方法和傳質(zhì)塔盤構(gòu)造采用針對(duì)精餾塔盤特殊設(shè)計(jì)的氣、液兩相流動(dòng)傳質(zhì)工藝方法和特殊構(gòu)造的塔內(nèi)件，分別解決了上述傳統(tǒng)傳質(zhì)方法的各點(diǎn)不足，氣、液兩相傳質(zhì)效率大幅提聞，精懼塔直徑從3?4米減小到2?3米，塔高從20?35米降低至15?20米，散熱損失減小降低30%。采用本發(fā)明的工藝和新構(gòu)造后，精餾塔的造價(jià)將從當(dāng)前的500?600萬元降低至400萬元以內(nèi)，從而大大降低項(xiàng)目建設(shè)成本，在運(yùn)行中能耗降低約30%。
[0039]本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種精餾塔，其特征在于，包括:塔體，平行設(shè)置于所述塔體內(nèi)的多個(gè)雙層塔盤，且所述多個(gè)雙層塔盤之間通過降液管順次導(dǎo)通；其中，每個(gè)雙層塔盤上設(shè)置有多個(gè)傳質(zhì)立柱，所述傳質(zhì)立柱的底部設(shè)置有氣相進(jìn)口，所述傳質(zhì)立柱的頂部設(shè)置有出口，且雙層塔盤之間設(shè)置有與所述多個(gè)傳質(zhì)立柱連通的液流分配器。2.如權(quán)利要求1所述的精餾塔，其特征在于，所述傳質(zhì)立柱的橫截面為圓形、矩形或三角形，且所述橫截面積介于10mm2?200000mm2之間。3.如權(quán)利要求1所述的精餾塔，其特征在于，所述傳質(zhì)立柱的出口設(shè)置有彈射離心分離器。4.一種利用如權(quán)利要求1所述的精餾塔的精餾方法，其特征在于，包括以下步驟: 氣相通過設(shè)定壓力進(jìn)入到傳質(zhì)立柱內(nèi)； 液相通過液流分配器進(jìn)入到傳質(zhì)立柱內(nèi)，并在傳質(zhì)立柱內(nèi)形成Imm的液膜； 氣相和液相經(jīng)傳質(zhì)立柱的頂部出口流出后分離； 流出的液相經(jīng)降液管流入到低層的液流分流器內(nèi)重復(fù)上述步驟，并最終通過降液管流出。5.如權(quán)利要求4所述的精餾方法，其特征在于，所述氣相和液相經(jīng)傳質(zhì)立柱的頂部出口流出后分離具體為:所述氣相和液相通過設(shè)置在所述出口處的彈射分射器分離。6.如權(quán)利要求4所述的精餾方法，其特征在于，所述液相以設(shè)定流量進(jìn)入到傳質(zhì)立柱內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種精餾塔及精餾方法，該精餾塔包括塔體，平行設(shè)置于塔體內(nèi)的多個(gè)雙層塔盤，且多個(gè)雙層塔盤之間通過降液管順次導(dǎo)通；其中，每個(gè)雙層塔盤上設(shè)置有多個(gè)傳質(zhì)立柱，傳質(zhì)立柱的底部設(shè)置有氣相進(jìn)口，傳質(zhì)立柱的頂部設(shè)置有出口，且雙層塔盤之間設(shè)置有與多個(gè)傳質(zhì)立柱連通的液流分配器。本發(fā)明的有益效果為：解決了上述傳統(tǒng)傳質(zhì)方法的各點(diǎn)不足，氣、液兩相傳質(zhì)效率大幅提高，精餾塔直徑從3～4米減小到2～3米，塔高從20～35米降低至15～20米，散熱損失減小降低30％。采用本發(fā)明的工藝和新構(gòu)造后，精餾塔的造價(jià)將從當(dāng)前的500～600萬元降低至400萬元以內(nèi)，從而大大降低項(xiàng)目建設(shè)成本，在運(yùn)行中能耗降低約30％。
【IPC分類】B01D3/14
【公開號(hào)】CN104888486
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410079721
【發(fā)明人】朱莫惠
【申請(qǐng)人】朱莫惠
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2014年3月6日