双模式分隔壁塔的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双模式分隔壁塔和使用所述双模式分隔壁塔的蒸馏方法，所述双模式分隔壁塔能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间模式转换，其中，当与现有的常规塔相比，本发明可以降低设备成本和减少能源，并且提高生产率。此外，由于能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间相互转换，而无需停止进程，因此可以防止由于设备故障导致的停止进程中会发生的经济损失。
【专利说明】双模式分隔壁塔【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间模式转换的双模式分隔壁塔，和使用该双模式分隔壁塔蒸馏包含乙烯或丙烯的粗原料的方法。
【背景技术】
[0002]由于多种原料(例如原油)通常为多种化学品的混合物，通常不会将原料本身直接用于工业，而是在将原料分离成各化学品之后再使用原料。在分离混合物的化学处理工艺中代表性的工艺为蒸馏工艺。
[0003]一般而言，在蒸馏工艺中，将混合物分为两种，即，高沸点组分和低沸点组分。因此，使用比待分离的混合的组分数(η)少一个的塔(η-1)。也就是，在蒸馏工业现场，根据相关技术，两个连续的塔结构主要用于分离三组分混合物的工艺中。
[0004]根据相关技术的用于分离三组分混合物的蒸馏工艺示于图1中。例如，两塔方法，其中，第一塔11从混合物中分离最低沸点的组分D，以及第二塔21从混合物中分离中沸点组分S和高沸点组分B。在这种情况下，在第一塔11的下部通常发生中沸点组分S的再混合。具体而言，在根据相关技术的蒸馏工艺中，可以容易地控制产物的组成，然而在第一塔11中发生的中沸点组分S的再混合过程，其是降低塔的热力学效率的主要原因，并且导致额外的和不必要的能量消耗。
[0005]为了解决上述问题，对新蒸馏结构进行了许多研究。一种使用热集成结构来改善分离效率的代表性的实例为如在图2中示出的Petlyuk塔结构。在Petlyuk塔中，预分馏塔12和主塔22以热集成结构设置，使得使用预分馏塔12从混合物中主要分离低沸点组分和高沸点组分，然后预分馏塔12的塔顶部分和塔底部分被引入到主塔22的供给段，以及主塔22从混合物中分别分离低沸点组分、中沸点组分和高沸点组分。在这种结构中，Petlyuk塔中的蒸馏曲线类似于平衡蒸馏曲线，并且提`持压力平衡。为了克服Petlyuk塔的限制，已经提出了分隔壁塔(DWC)。具体而言，在热力学方面，DWC类似于Petlyuk塔；然而，在结构方面，DWC具有其中分隔壁被安装至塔中的形状，从而Petlyuk塔的预分馏塔被集成到主塔中。这种结构有益于自然地克服Petlyuk塔的预分馏塔和主塔之间压力平衡的困难，和克服由压力平衡的困难导致的运行困难，从而可以容易地进行塔的运行，两个塔被集成到一个塔，还可以显著降低研制成本。
[0006]例如，至于现有技术的DWC，韩国专利公开第2010-0105500号公开了用于制备2-乙基己醇的分隔壁塔，以及韩国专利公开第2010-0092396号公开了包括压力平衡单元的分隔壁塔。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本发明旨在提供一种能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间连续模式转换而无需停止进程的双模式分隔壁塔。
[0009]技术方案
[0010]本发明的一个方面提供了一种能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间模式转换的双模式分隔壁塔。
[0011]所述双模式分隔壁塔可以包括:塔顶区域；预分馏区域，包括上部供给区域和下部供给区域；主分离区域，包括上部流出区域和下部流出区域；和塔底区域，以及所述双模式分隔壁塔可以包括:流至安装在塔顶区域的回流装置的流出管道，从所述回流装置中流出的流入管道；用于分隔壁模式的进料供给管道，该进料供给管道安装在所述预分馏区域的上部供给区域和下部供给区域彼此接触的部位；中沸点组分的流出管道，该流出管道安装在所述主分离区域的上部流出区域和下部流出区域彼此接触的部位；和用于常规塔运行模式的进料供给管道和蒸气平衡管道，它们安装在所述塔底区域。
[0012]使用双模式分隔壁塔可以实现分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间的模式转换。例如，在分隔壁塔运行模式下可以关闭用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道，在常规塔运行模式下可以打开用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道。
[0013]本发明的另一方面提供了使用所述双模式分隔壁塔的蒸馏方法。
[0014]有益效果
[0015]在根据本发明的一个以上的实施方案的双模式分隔壁塔(DWC)中，当与现有的常规塔运行模式相比，可以降低装置成本和能源消耗，并且可以提高生产率，特别是，可以进行分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间的模式转换，而无需停止进程，从而可以避免在关闭装置过程中可能产生的经济损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为现有的常规塔运行模式的示意图。
[0017]图2为示出了 Petlyuk塔的结构的示意图。
[0018]图3为示出了根据本发明的实施方案的双模式分隔壁塔的结构的示意图。
[0019]图4为根据本发明另一实施方案的双模式分隔壁塔的结构的示意图，其中安装了与双模式分隔壁塔模式转换有关的喷嘴。
[0020]图5为根据本发明的实施方案用于纯化2-乙基己醇的塔的工艺流程图，具体而言，(a)为示出了现有的间接顺序塔(existing indirect sequence column)的工艺的示意图；(b)为示出了当以间接顺序使用分隔壁塔时的工艺的示意图；(c)为示出了现有的直接顺序塔的工艺的示意图；以及(d)为示出了当以直接顺序使用分隔壁塔时的工艺的示意图。
[0021]图6为示意地示出生产和纯化2-乙基己醇的工艺的流程图。
[0022]图7为显示在分隔壁塔运行模式和在常规塔运行模式下的温度曲线的图。
【具体实施方式】
[0023]本发明涉及一种能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间模式转换的双模式分隔壁塔。具体而言，当根据本发明的双模式分隔壁塔以分隔壁模式运行并发生装置故障时，该双模式分隔壁塔可以转换为常规塔运行模式，而无需停止进程。
[0024]在本发明中，常规塔运行模式是指现有的塔的运行模式，并且在常规塔运行模式下在与在图1中示出的塔基本相同的路径上进行蒸馏步骤。相反地，分隔壁模式是指如下的塔运行模式，其中，在塔中形成分隔壁塔运行，使得使用一个塔可以集成地进行根据相关技术的由两个塔进行的蒸馏步骤。在本发明中，常规塔运行模式和分隔壁塔运行模式用来确认待蒸馏的物质的蒸馏步骤，而与分隔壁是否实际安装在塔中无关。
[0025]在本发明的实施方案中，根据本发明的双模式分隔壁塔控制待蒸馏的物质的流体流动，由此在常规塔运行模式和分隔壁运行模式之间进行模式转换。
[0026]在本发明的实施方案中，双模式分隔壁塔可以包括:塔顶区域；预分馏区域，该预分馏区域包括上部供给区域和下部供给区域；主分离区域，该主分离区域包括上部流出区域和下部流出区域；和塔底区域，以及所述双模式分隔壁塔可以包括:流至安装在塔顶区域中的回流装置的流出管道，从所述回流装置中流出的流入管道；用于分隔壁塔运行模式的进料供给管道，该进料供给管道安装在预分馏区域的上部供给区域和下部供给区域彼此接触的部位；中沸点组分的流出管道，该流出管道安装在主分离区域的上部流出区域和下部流出区域彼此接触的部位；和用于常规塔运行模式的进料供给管道和蒸气平衡管道，它们安装在塔底区域。
[0027]当使用双模式分隔壁塔进行常规塔运行模式和分隔壁塔运行模式之间的模式转换时，例如，在分隔壁塔运行模式下可以关闭用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道，在常规塔运行模式下可以打开用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道。
[0028]具体而言，在分隔壁塔运行模式下和在常规塔运行模式下，在各模式中，除了用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道之外的管道可以关闭或打开，与用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道的打开或关闭相反。例如，流至回流装置中的流出管道，从回流装置流出的流入管道，中沸点组分的流出管道和用于分隔壁塔运行模式的进料供给管道在分隔壁模式中可以打开，而流至回流装置的流出管道，从所述回流装置中流出的流入管道，中沸点组分的流出管道，和用于分隔壁模式的进料供给管道在常规塔运行模式下可以关闭。
[0029]根据本发明的实施方案的双模式分隔壁塔的示意结构示于图3中。参照图3，除了分隔壁塔I之外，根据本发明的实施方案的双模式分隔壁塔可以包括冷凝器31和/或再沸器41。所述冷凝器31为从气态的混合物中带走蒸发热并冷凝该混合物的装置，可以以非限制性的方式使用用于相关技术的化工装置的冷凝器。所述再沸器41为向液态混合物提供蒸发热并蒸发该混合物的装置，可以以非限制性的方式使用用于相关技术的化工装置的再沸器。此外，分隔壁塔I可以为包括填料的填料塔。在填料塔中，多孔板或网状支撑塔盘被固定在塔体上，作为具有适当高度的层的填料被填充在多孔板上或网状支撑塔盘上，从而可以形成填充床(packing bed),液体分配器通常设置在填充床之间。填料为具有宽表面积和透气性的固体，在填料层中发生蒸气-液体接触，从而进行蒸馏操作，用于形成填料的材料可以为陶瓷、石墨或金属。
[0030]所述分隔壁塔I可以主要分隔成六个区域。
[0031]具体而言，塔顶区域100为没有分隔壁51的主塔I的顶部区域。[0032]上部供给区域200为表面被分隔壁51分隔的区域，并且是位于流入物质(进料)的流的上部的子区域。
[0033]上部流出区域300为表面被分隔壁51分隔的区域，并且是位于流出物质的流的上部的子区域。
[0034]下部供给区域400为表面被分隔壁51分隔的区域，并且是位于流入物质(进料)的流的下部的子区域。
[0035]下部流出区域500为表面被分隔壁51分隔的区域，并且是位于流出物质的流的下部的子区域。
[0036]塔底区域600为没有分隔壁51的主塔I的底部区域。
[0037]此外，分隔壁塔I可以大致分为两个区域，即，预分离区域和主分离区域。预分馏区域可以指上部供给区域200和下部供给区域400，因为上部供给区域200和下部供给区域400起到与现有的常规塔运行模式(其中连续使用两个塔的工艺)中的预分馏相似的作用，以及主分离区域可以指上部流出区域300和下部流出区域500，因为上部流出区域300和下部流出区域500起到与现有的常规塔运行模式(其中连续使用两个塔的工艺)中的主塔相似的作用。
[0038]分隔壁塔I可以包括至少一个流入点和至少三个流出点。
[0039]进料F可以流入流入中间段NRl，在NRl处分隔壁塔I的上部供给区域200和下部供给区域400彼此接触，低沸点组分D可以从塔顶区域100中流出，高沸点组分B可以从塔底区域600中流出，中沸点组分S可以流出至上部流出区域300和下部流出区域500彼此接触的流出中间段NR2。
[0040]在分隔壁蒸馏工艺中消耗比根据相关技术的两个连续蒸馏工艺更少的能源的原因可以解释为结构差异。在分隔壁塔中，被分隔壁分隔的空间起到预分馏塔的作用。因此，由于高沸点组分和低沸点组分的分离，液体的组成几乎与平衡蒸馏曲线一致，抑制了再混合的效果，可以提高分离的热力学效率。
[0041]包括上部供给区域200和下部供给区域400的预分馏区域可以起到与根据相关技术的工艺的预分馏塔类似的作用。流入到预分馏区域的三种组分可以分为低沸点组分和高沸点组分，在预分馏区域中分离的部分的低沸点组分和部分的高沸点组分可以流入到塔顶区域100和塔底区域600中，其它部分可以流入到上部流出区域300和下部流出区域500中，并且被再蒸馏。
[0042]包括上部流出区域300和下部流出区域500的主分离区域可以起到相关技术的工艺中主分离器的作用。低沸点组分和中沸点组分主要在主分离区域的分隔壁的上部中分离，而中沸点组分和高沸点组分主要在主分离区域的分隔壁的下部中分离。
[0043]低沸点组分可以经过主塔I的塔顶区域100和冷凝器31，然后，可以产出部分的低沸点组分作为低沸点产品D，而低沸点组分的其它部分可以在分隔壁塔I的塔顶区域100中以液流LD再次回流。高沸点组分可以经过分隔壁塔I的塔底区域600和冷凝器41，然后，可以产出部分的高沸点组分作为高沸点产品B，而高沸点组分的其它部分可以在分隔壁塔I的塔底区域600中以蒸气流VB再次回流。
[0044]根据本发明的另一个实施方案的双模式分隔壁塔可以示于图4中。图4示出了安装了与双模式分隔壁塔的模式转换有关的喷嘴的结构。具体而言，可以安装:至回流装置的流出管道A、从回流装置流出的流入管道BI和B2，中沸点组分的流出管道C、用于分隔壁模式的进料供给管道D、用于常规塔模式的进料供给管道Fl和F2以及蒸气平衡管道El和E2。
[0045]在根据本发明的双模式分隔壁塔中，可以连续地进行分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式的相互转换。具体而言，通过打开或关闭至回流装置的流出管道A、从回流装置中流出的流入管道BI和B2、中沸点组分的流出管道C、用于分隔壁塔运行模式的进料供给管道D、用于常规塔运行模式的进料供给管道Fl和F2以及蒸气平衡管线El和E2，可以控制分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间的模式转换。例如，使用下面表1可以进行在分隔壁塔运行模式下和在常规塔运行模式下各管道的打开或关闭。
[0046][表 I]
[0047]
【权利要求】
1.一种双模式分隔壁塔，能够在分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间模式转换。
2.根据权利要求1所述的双模式分隔壁塔，包括: 塔顶区域； 预分馏区域，该预分馏区域包括上部供给区域和下部供给区域； 主分离区域，该主分离区域包括上部流出区域和下部流出区域；和 塔底区域，以及 所述双模式分隔壁塔包括: 流至安装在所述塔顶区域中的回流装置的流出管道，和从所述回流装置中流出的流入管道； 用于分隔壁塔运行模式的进料供给管道，该进料供给管道安装在所述预分馏区域的上部供给区域和下部供给区域彼此接触的部位； 中沸点组分的流出管道，该流出管道安装在所述主分离区域的上部流出区域和下部流出区域彼此接触的部位；和 用于常规塔运行模式的进料供给管道和蒸气平衡管道，它们安装在所述塔底区域。
3.根据权利要求2所述的双模式分隔壁塔，其中，在分隔壁塔运行模式下关闭用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道，以及 在常规塔运行模式下打开用于常规塔运行模式的进料供给管道和所述蒸气平衡管道。
4.根据权利要求2所述的双模式分隔壁塔，其中，在分隔壁塔运行模式下打开流至所述回流装置的流出管道、从所述回流装置中流出的流入管道、中沸点组分的流出管道和用于分隔壁塔运行模式的进料供给管道，以及 在常规塔运行模式下关闭流至所述回流装置的流出管道、从所述回流装置中流出的流入管道、中沸点组分的流出管道和用于分隔壁塔运行模式的进料供给管道。
5.根据权利要求1所述的双模式分隔壁塔，其中，能够进行分隔壁塔运行模式和常规塔运行模式之间的连续模式转换。
6.根据权利要求2所述的双模式分隔壁塔，其中，在分隔壁塔运行模式下，所述预分馏区域和所述主分离区域的温度差为3°C至10°C。
7.根据权利要求2所述的双模式分隔壁塔，进一步包括在所述预分馏区域和所述主分离区域中控制液体分配的液体分配器。
8.根据权利要求7所述的双模式分隔壁塔，其中，所述预分馏区域和所述主分离区域之间的压力降的差为小于或等于1mmHg。
9.根据权利要求1所述的双模式分隔壁塔，其中，所述双模式分隔壁塔与附加的常规塔运行模式下的塔流体连接。
10.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的双模式分隔壁塔的蒸馏方法。
11.根据权利要求10所述的蒸馏方法，其中，粗原料流入所述上部供给区域和下部供给区域彼此接触的供给中间段， 低沸点组分从所述塔顶区域流出，高沸点组分从所述塔底区域流出，中沸点组分从所述上部流出区域和下部流出区域彼此接触的流出中间段流出，以及所述中沸点组分为待蒸馏的物质。
12.根据权利要求11所述的蒸馏方法，其中，所述待蒸馏的物质为通过纯化包含一种具有2至8个碳原子的有机化合物的粗原料而被分离的物质。
13.根据权利要求12所述的蒸馏方法，其中，基于100重量份的粗原料，在粗原料中包含的待蒸馏的物质以40重量份以上的量使用。
14.根据权利 要求11所述的蒸馏方法，其中，所述粗原料在预热后被供给。
【文档编号】B01D3/32GK103813841SQ201280045671
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2011年9月19日
【发明者】李成圭, 申俊浩, 李钟求 申请人:Lg化学株式会社