隔板式精馏塔的气体分配结构及其控制方法_2

文档序号:8328530阅读:来源:国知局
上设有带筛孔的帽罩。
[0020]本发明同时提出了采用上述气体分配结构实现隔板式精馏塔的气体分配和控制的方法,本发明气体分配结构中的所述循环泵、调节阀、流量计、压力表、温度表和分布式控制系统DCS的共同协调作用实现了隔板式精馏塔的气体分配和控制,所述分布式控制系统DCS控制循环泵和调节阀,所述液体流量计、气体流量计、压力表和温度表将当前的工艺参数反馈给分布式控制系统DCS,所述分布式控制系统DCS根据设定的工艺控制目标再次发出控制循环泵和调节阀的指令,直至反馈的工艺参数满足工艺控制目标为止。整个控制过程中,每层调压降塔板的液体流量变化会控制气相流通面积和气液接触形态,进而转换成气相流动阻力降,从而实现隔板两侧区域气体分配比例的有效调控。
[0021]与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0022](I)本发明中的隔板式精馏塔的气体分配结构,采用常规的流体输送和控制的设备组合,技术成熟、易于实现;并可以实时地采集压力、流量和温度等多种信号,便于全塔控制方案和策略的实现。
[0023](2)本发明控制方法中是通过微调隔板左右两侧区域的压力降差值,小幅度改变气流流量,也可以大幅度调整两侧的阻力降差值,进而大幅度调整隔板两侧的流量,因而该方法的操作弹性很大;
[0024](3)具有本发明气体分配结构的精馏塔,工作过程中气液流动均匀,可以起到气液分布器的作用,从而节省塔内空间;
[0025](5)使用本发明气体分配结构,塔体内无动设备,不容易磨损和破坏,可以长周期运转,便于维护、拆装和检修清理。
[0026]综上,本发明是针对系统能耗指标、原料组成、进料状态、产品质量等参数的变化设计的一种全新的内件结构和外部控制工艺,降低了隔板式精馏塔的总体控制难度,增强了隔板式精馏塔及其控制系统的适应能力和可操控性能。
【附图说明】
[0027]图1是现有技术中一种隔板分馏塔的结构示意简图;
[0028]图2是现有技术中一种用于隔板塔中的气体调配装置的结构示意图;
[0029]图3-1是本发明隔板精馏塔的气体分配结构实施方案I示意图;
[0030]图3-2是本发明隔板精馏塔的气体分配结构实施方案2示意图;
[0031]图3-3是本发明隔板精馏塔的气体分配结构实施方案3示意图;
[0032]图4是本发明隔板精馏塔中经过调压降塔板的升气气流流动轨迹示意图;
[0033]图5-1是本发明中调压降塔板的升气管和帽罩组合结构外观示意图;
[0034]图5-2是图5-1所示调压降塔板的升气管和帽罩组合结构剖视图;
[0035]图6是本发明隔板式精馏塔的气流控制示意图;
[0036]1-塔壁2-烟囱式塔板 3-气体流量计
[0037]4-调压降塔板5-升气管6-帽罩
[0038]7-降液管8-隔板9-隔板左侧传质区
[0039]10-隔板右侧传质区11-压力表 12-液体流量计
[0040]13-调节阀14-循环泵 15-提馏段公用传质区
[0041]16-降液孔17-筛孔18-支撑筋板
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述,所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明,并不用以限制本发明。
[0043]如图3-1、图3-2和图3-2所示,本发明一种隔板式精馏塔的气体分配结构,该隔板式精馏塔包括塔壁1、隔板8、多段传质区、分布式控制系统DCS和至少一个采液区,所述多段传质区包括设置在所述隔板8上方的精馏段公用传质区、隔板左侧传质区9、隔板右侧传质区10及设置在隔板8下方的提馏段公用传质区15 ;所述隔板8两侧的区域内、位于相邻两段传质区之间沿塔高方向设有若干层调压降塔板组件。
[0044]所述调压降塔板组件包括调压降塔板4,所述调压降塔板4上贯穿地固定有若干个降液管7和若干个升气管5,根据塔径的大小及其气量的大小,所述升气管5的内径为30mm-300mm,根据液量的大小所述升气管5的顶部至调压降塔板4上平面的高度为50mm-250mm。降液管7和升气管5按照所述降液管7顶部高于升气管5顶部来布置;降液管7的管壁上设有多排降液孔16,所述降液管7嵌装在调压降塔板4上,所述降液孔16的直径为0.5-10mm,每排降液孔16的个数为1_5个,所述降液管7的形状为方管,圆管和椭圆管中的一种。每个升气管5上设有带筛孔17的帽罩6,该帽罩6的底部设有多个支撑筋板18,如图5-1和图5-2所示,所述帽罩6与所在的升气管5为同轴设置,所述帽罩6与所述调压降塔板4通过支撑筋板18焊接固定,焊接时,最好在所述帽罩6的底部与调压降塔板4之间留有缝隙,该间隙为5-30_ ;所述帽罩6的顶部与所述升气管5的顶部之间具有10-50mm的间隙,所述筛孔17的形状为圆形、方形、菱形和椭圆形中的一种。所述隔板的两侧区域内各设有一个气体流量计3,所述气体流量计3位于一升气管5的管内,该气体流量计根据温度和压力补偿,即时传输气体流量信号给分布式控制系统DCS,如图4所示。
[0045]塔壁I上、且位于每层调压降塔板组件的调压降塔板4的上方处均分别设有一进料口,所述采液区内设有烟囱式升气帽塔板2,所述烟囱式升气帽塔板2的侧面与所述塔壁I之间设有积液式降液槽,塔壁I上、且位于所述积液式降液槽的上方处设有一采液口,所述积液式降液槽的槽板高度为300-800mm。
[0046]所述采液区的位置包括以下情形中的一种或多种:
[0047]I)采液区位于所述提馏段公用传质区与最下层的调压降塔板组件之间,此时,所述采液口外接有一台循环泵14,所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵14 ;如图3-1所不。
[0048]2)采液区位于相邻传质区间的最下层调压降塔板组件的下方,此时,所述采液口外接有一台循环泵14,该相邻传质区间内的所有进料口分别通过一循环管路连接至所述循环泵14;如图3-2所示。
[0049]3)采液区位于调压降塔板组件的调压降塔板4的下方,此时,所述调压降塔板4下方的采液口外接有一台循环泵14,位于该调压降塔板4上方的进料口通过一循环管路连接至所述循环泵14 ;如图3-3所示。
[0050]每条循环管路上自循环泵14至进料口依次设有液体流量计12和调节阀13 ;相邻调压降塔板4之间形成的区域内均设有压力表11 ;所述隔板左侧传质区9和隔板右侧传质区10的灵敏板位置处均分别设有温度表;上述所有气体流量计3、液体流量计12、压力表11和温度表将信号传输至所述分布式控制系统DCS,所述循环泵14和调节阀13均由所述分布式控制系统DCS控制。
[0051]本发明中提出了采用上述气体分配结构实现隔板式精馏塔的气体分配和控制的方法,如图6所示,本发明气体分配结构中的所述循环泵14、调节阀13、流量计、压力表11、温度表和分布式控制系统DCS的共同协调作用实现了隔板式精馏塔的气体分配和控制,所述分布式控制系统DCS控制循环泵14和调节阀13,所述液体流量计12、气体流量计3、压力表11和温度表将当前的工艺参数反馈给分布式控制系统DCS,所述分布式控制系统DCS根据设定的工艺控制目标再次发出控制循环泵14和调节阀13的指令,直至反馈的工艺参数满足工艺控制目标为止。整个控制过程中,每层调压降塔板4的液体流量变化会控制气相流通面积和气液接触形态,进而转换成气相流动阻力降,从而实现隔板8两侧区域气体分配比例的有效调控。
[0052]本发明气体分配结构的压降调节控制的工作过程,如图4所示,降液管7的降液能力取决于设置在降液管7上的降液孔16的大小、个数、位置以及液层高度,因此,在降液管7的尺寸和结构确定的情况下,主要是依靠液层高度影响降液管7的降液能力。由气体流量计3实时地将气体流量信号传输给分布式控制系统DCS,分布式控制系统DCS控制调节阀13和循环泵14。当调节阀13控制的液体流量变大,从进料口流到调压降塔板4上的液体流量就会增加,调压降塔板4上的液层高度H就会增加。液层高度增加后,帽罩6侧壁上的一部分筛孔17就被液体淹没,从而,可供气体流通
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