控温式分离塔及分离方法
【专利摘要】本发明涉及控温式分离塔及方法，包括分离塔塔体，所述分离塔塔体的上部设有冷凝器，下部设有蒸发器，所述冷凝器下部设有收集器，所述分离塔塔体外设有循环管，所述循环管中设有冷媒或热媒，使得分离塔塔体中的待分离组分与循环管中的冷媒或热媒进行热交换。本发明的有益效果是：在分离塔塔体外设置含有媒介物的循环管，实现对分离塔塔体的温度控制，控温分离塔取消了精馏塔的塔板、填料，直接通过控温来实现双组份、多组分的分离，从而达到造价低，操作简便，开停车方便，极大简化了现有的分离设备。
【专利说明】控温式分离塔及分离方法 [0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及化学工程分离设备及分离方法，尤其涉及一种可替代传统精馏塔的控温式分离塔及方法。
[0003]【背景技术】
[0004]精馏塔是化工、炼油等广泛使用的设备，一般用于精馏分馏的有机混合物分离，精馏的原理是在有限的空间中，尽可能的增大液相混合物的热交换面积。具体的说，蒸气由塔底进入，蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。精馏塔的塔身成为精馏柱，若采用填料塔，柱内堆着不规则的填料，使气液两相达到良好传质填料层的高度即为精馏柱的有效分离长度，
精馏塔按结构不同分为填料塔和板式塔。板式塔是在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若干层塔板，液体靠重力作用自上而下流经各层板后从塔底排除，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液在塔内逐板接触进行质、热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。填料塔是在圆柱形壳体内填装一定高度的填料，液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料层顶部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流经填料层后自塔底排出；气体则在压强差的推动下，穿过填料层的空隙，由塔的一端流向另一端，气液在填料表面接触进行质、热交换，两相的组成沿塔高连续变化。
[0005]然而，无论是填料塔还是板式塔，都存在这样或那样的问题。比如，存在结构复杂，造价高，生产能力低，安装检修困难等问题。长期以来许多科研人员虽然先后对精馏塔的构件、塔板、填料进行了改进，但是也没能够完全解决上述问题。
[0006]控温分离塔取消了精馏塔的塔板、填料，直接通过控温来实现双组份、多组分的分离，从而达到造价低，操作简便，开停车方便，极大简化了现有的分离设备。
【发明内容】
[0007]本发明针对如何提高分离塔的分离能力，避免使用结构复杂的精馏塔，实现多组分混合物的精确分离，提供一种控温式分离塔。
[0008]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:控温式分离塔，包括分离塔塔体，所述分离塔塔体的上部设有冷凝器，下部设有蒸发器，所述冷凝器下部设有收集器，所述分离塔塔体外设有循环管，所述循环管中设有循环液，使得分离塔塔体中的待分离组分与循环液实现热交换。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述循环管的两端分别与热换器相连通。
[0011]进一步，所述循环管中的冷媒或热媒由循环管的下端向上端流动。
[0012]进一步，所述循环管的层数为至少一层。
[0013]进一步，所述循环管为单层循环管或双层循环管。
[0014]进一步，所述分离塔塔体由至少一个管组成。
[0015]进一步，所述分离塔塔体为列管形式，且所述列管之间设有折流板。
[0016]进一步，所述管内设有至少一块折流板或至少一块导流板或至少一个圆盘与圆环的组合体。
[0017]进一步，所述折流板或导流板或圆盘与圆环的组合体设在管的上部或中部或下部或整个管。
[0018]本发明还提供一种控温式分离方法，将待分离物料放入蒸发器中受热，蒸发器中产生的上升蒸汽在分离塔塔体壁与循环管中的循环液进行热量交换，循环液吸收热量部分汽化后进入换热器，经换热器进入分离塔塔体下部重复使用；分离塔塔体内的重组分液化回蒸发器，轻组分上升提浓后分至塔顶泠凝器并液化，进入收集器。
[0019]有益效果
本发明的有益效果是:在分离塔塔体外设置含有媒介物的循环管，实现对分离塔塔体的温度控制，控温分离塔取消了精馏塔的塔板、填料，直接通过控温来实现双组份、多组分的分离，从而达到造价低，操作简便，开停车方便，极大简化了现有的分离设备。
[0020]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明控温分离塔的结构示意图；
图2为本发明单管式分离塔塔体的结构示意图；
图3为本发明多管式分离塔塔体的结构示意图；
图4为本发明列管式分离塔塔体的结构示意图；
图5为本发明控温分离塔中管的结构示意图；
图6为本发明控温分离塔中管的结构示意图；
图7为本发明控温分离塔中管的结构示意图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:
实施例1
如图1所示，所述控温式分离塔，包括分离塔塔体I，所述分离塔塔体I的上部设有冷凝器2，下部设有蒸发器3，所述冷凝器2下部设有收集器4。
[0023]所述分离塔塔体I外设有循环管5，循环管5为单层循环管或双层循环管或多层循环管，所述循环管5中设有循环液，循环液为冷媒或热媒，使得分离塔塔体I中的待分离组分能够与循环液进行热交换，所述循环管5的两端分别与热换器6相连通，
根据分离塔塔体I中分离管7结构的不同，所述分离塔塔体I包括单管式分离塔塔体(图2)、多管式分离塔塔体(图3)、列管式分离塔塔体(图4)，所述列管式分离塔塔体的分离管之间设有折流板。
[0024]所述分离管7中设有至少一块折流板71或至少一块圆盘和圆环组合体72或至少一个螺旋板73，且设在分离管7的上部或中部或下部或整个管，如图5-7所示。
[0025]实施例2
待分离物料乙醇:水=1:2放置在蒸发器I中加热，待分离物料产生的上升蒸汽分至分离塔塔体I中，轻组分乙醇向上经冷凝器2液化进收集器4收集轻组分，待分离物料的上升蒸汽分至分离塔，重组分水不断被液化流入蒸发器1，循环管5内的循环液乙醇:水:甲醇=1:0.02?0.08:0.005?0.02从分离管7得到热量，被部分汽化上升到循环管上部，与分离管上部的上升组分进行热交换，保持分离管上部恒温，继续上升进入到换热器6，液化后回到循环管下部。从而分离得到乙醇:水=1:0.0526的组分。其中蒸发器温度为99-100°C，分离塔上部温度为78.3°C，分离过程为连续操作。
[0026]实施例3
待分离物料乙醇:水=1:4放置在蒸发器I中加热，待分离物料产生的上升蒸汽分至分离塔塔体I中，轻组分乙醇向上经冷凝器2液化进收集器4收集轻组分，待分离物料的上升蒸汽分至分离塔，重组分水不断被液化流入蒸发器1，循环管5内的循环液乙醇:水:甲醇=1:0.02?0.08:0.005?0.02从分离管7得到热量，被部分汽化上升到循环管上部，进入到换热器6，液化后回到循环管下部。从而分离得到乙醇:水=1:0.0526的组分。其中蒸发器温度为99-100°C，分离塔上部温度为78.3°C，分离过程为间隙操作。
[0027]实施例4
待分离物料乙醇:水=1:9放置在蒸发器I中加热，待分离物料产生的上升蒸汽分至分离塔塔体I中，轻组分乙醇向上经冷凝器2液化进收集器4收集轻组分，待分离物料的上升蒸汽分至分离塔，重组分水不断被液化流入蒸发器1，循环管5内的循环液乙醇:水 =1:0.02?0.08从分离管7得到热量，被部分汽化上升到循环管上部，进入到换热器6，液化后回到循环管下部。从而分离得到乙醇:水=1:0.07526的组分。其中蒸发器温度为99-100°C，分离塔上部温度为78.5°C，分离过程为连续操作。
[0028]本发明控温分离塔，可连续也可间隙操作，与蒸馏塔比，操作简便，操作弹性大，抗干扰能力极强，开停车简便自如，安全。投资低，可将精馏塔高度大幅度降低。要得到不同沸点的组分，只需调节循环液的组成即可。用不同的循环液可得到乙醇浓度95%、93%等，且塔釜乙醇浓度〈1%。
[0029]本发明空温式分离塔的工作原理为，塔釜产生的上升蒸汽在分离塔塔体壁与循环液发生热量交换，分离塔内的重组分液化，轻组分上升，重组分回塔釜，轻组分提浓后分至塔顶泠凝器液化后，到轻组分收集器，循环管内的循环液在分离塔传出的热量使之沸腾，这样传热效果大大提高，同时达到了一个恒温效果，循环液从分离塔下部进入到循环管，经加热部分汽化后进入循环系统的换热器，经换热器后循环液进入分离塔下部重复使用。
[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.控温式分离塔，包括分离塔塔体，所述分离塔塔体的上部设有冷凝器，下部设有蒸发器，所述冷凝器下部设有收集器，其特征在于，所述分离塔塔体外设有循环管，所述循环管中设有循环液，使得分离塔塔体中的待分离组分与循环液实现热交换。
2.根据权利要求1所述的控温式分离塔，其特征在于，所述循环管的两端分别与热换器相连通。
3.根据权利要求1或2所述的控温式分离塔，其特征在于，所述循环管中的冷媒或热媒由循环管的下端向上端流动。
4.根据权利要求1或2所述的控温式分离塔，其特征在于，所述循环管的层数为至少一层。
5.根据权利要求1或2所述的控温式分离塔，其特征在于，所述循环管为单层循环管或双层循环管。
6.根据权利要求1所述的控温式分离塔，其特征在于，所述分离塔塔体由至少一个管组成。
7.根据权利要求1或6所述的控温式分离塔，其特征在于，所述分离塔塔体为列管形式，且所述列管之间设有折流板。
8.根据权利要求6所述的控温式分离塔，其特征在于，所述管内设有至少一块折流板或至少一块导流板或至少一个圆盘与圆环的组合体。
9.根据权利要求8所述的控温式分离塔，其特征在于，所述折流板或导流板或圆盘与圆环的组合体设在管的上部或中部或下部或整个管。
10.空温式分离方法，其特征在于，将待分离物料放入蒸发器(3)中受热，蒸发器(2)中产生的上升蒸汽在分离塔塔体与循环管(5)中的循环液进行热量交换，循环液吸收热量部分汽化后进入换热器(6)，经换热器(6)进入分离塔塔体(I)下部重复使用；分离塔塔体(I)内的重组分液化回蒸发器(3)，轻组分上升提浓后分至塔顶泠凝器(2)并液化，进入收集器(4)。
【文档编号】B01D1/06GK103611327SQ201310685705
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】张家庭 申请人:张家庭