专利名称：温度梯度型精馏塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精馏塔，具体地说涉及一种可在精馏塔内强制产生温度梯度的精馏塔。
背景技术：
现有的公知精馏塔，汽液两相在塔板或填料上进行传质，塔外壁保温。塔底有再沸器，将塔底流出的一部分液体汽化再送回塔体，另一部分从塔底出料；塔顶有冷凝器，将塔顶流出的气体液化，一部分回流到塔内，一部分出料。由公知的精馏技术可知，在精馏段设置中间冷凝器或在提馏段设置中间再沸器可以节省能量。但设备和操作会复杂化，因此不可能设置太多的中间冷凝器、中间再沸器。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、分离能力高、传质效率高的温度梯度型精馏塔，以克服现有的精馏塔设备和操作复杂，传质效率低，浪费能量的缺陷。
本实用新型解决技术问题的技术方案如下本实用新型温度梯度型精馏塔，包括提馏段、精馏段、加料口。精馏段内部设置若干纵向平行排列的精馏列管，精馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在精馏段壳体上，精馏列管中间段设有若干分隔挡板，精馏列管外部设有用于冷却的冷却装置。冷却装置为设置于精馏列管外部充有冷却液的壳程通道，壳程通道设置与冷却液管道相连通的冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口位于冷却液出口的上方，冷却液出口连接有液封管，液封管的液封高度超过冷却液入口的高度以使冷载体充满壳程；冷却装置提供比列管内温度充分低的冷载体循环系统，冷载体从精馏段的上部冷却液入口进入，从下部冷却液出口流出。这些冷载体在列管外壁构成温度梯度，温度值沿塔高而减少。冷却装置也可以采用电子制冷元件，如半导体制冷片，使列管外壁构成温度梯度，从而省去了在精馏段外壳设置冷却液出入口。这样以构成精馏段列管上的每一个微元都是一个中间冷凝器。
提馏段内部设置若干纵向平行排列的提馏列管，提馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在提馏段壳体上，提馏列管中间段设有若干分隔挡板，提馏列管外部设有加热装置。加热装置为设于提馏列管外部的热载体管道，相应的在提馏段设置与热载体管道相连通的热载体出口和热载体入口，热载体出口位于热载体入口的上方。加热装置提供比列管内温度高的热载体流动系统，热载体是从提馏段的下部进入，从上部流出。同样，加热装置也可采用电子加热元件。这些热载体或电加热元件在列管外壁构成温度梯度，温度值沿塔高而减小。从而提馏段列管上的每一个微元都是一个中间再沸器。
在精馏段由于列管外部不断地移出热量，列管内的汽体被不断冷凝成液体。因此在精馏段，液体量和汽体量都是上半部少，下半部多。在提馏段由于不断地从列管外输入热量，列管内的液体被不断汽化成汽体。因此在提馏段，液体量和汽体量都是上半部多，下半部少。从全塔来说就是在列管内，塔中部的液体量和汽体量多；塔两端的液体量和汽体量少。控制塔中部的气速为接近泛点的气速，传质效率可以达到超高水平。当汽体上升到精馏段的上半部时汽体量和液体量都减小了，气速减小为正常值，自动处于稳定工作状态。同理，在提馏段的上部气速接近泛点的气速，在下部气速减小为正常值，自动处于稳定工作状态。也就是说本实用新型的精馏塔中部的气速是接近泛点的气速，上部和下部的气速是正常值。原料从塔中部进入后，在接近泛点的气速下传质，效率高。而到达出口处时气速减小为正常值，工作稳定。达到效率高又稳定的目的。
当精馏段的汽液流量变化很大时，设置直径不同的列管塔体。上段直径小于下段。或者在精馏段每一个管道内都设一个锥型杆，锥尖向下。锥型杆用来调节管道内的流通截面积，增加表面积和造成一些扰动，促进传质。
当提馏段的汽液流量变化很大时，设置直径不同的列管塔体。下段直径小于上段。或者在提馏段每一个管道内也都设一个锥型杆，锥尖向上。锥型杆用来调节管道内的流通截面积，增加表面积和造成一些扰动，促进传质。
列管和壳体采用同样的材料，以防止热膨胀损坏设备。
本实用新型的有益效果如下(1)提高了分离能力。因为精馏塔塔顶和塔底的温差越大分离能力越大。本实用新型在精馏段输出了热量、在提馏段输入了热量，强化了温度梯度，塔顶和塔底的温差增大故分离能力增大。
(2)提高了传质效率。本实用新型精馏塔中部的气速是接近泛点的气速，上部和下部的气速是正常值。泛点附近传质效率最高。所以本发明的总传质效率超过公知的精馏塔的传质效率。
(3)传热推动力大。提馏段的上部温度比下部低，与加热的热载体的温度差大，所以传热推动力大。同理，精馏段的下部温度比上部高，与冷载体的温度差大，所以传热推动力大。
(4)有利于节能。由于采用了列管塔体结构，就可以利用列管外侧进行冷却或加热，对列管内的汽液传质进行强化。这种结构实质上是将中间冷凝器和中间再沸器移到了塔内部，相当于多个中间冷凝器和中间再沸器的节能效果。
(5)造价低。节省了塔板或塔填料，结构简单。另外，在塔上半部和塔下半部由于汽液量都减少了，塔直径相应减小。又可节省一部分材料费。塔顶全凝器和再沸器的负荷比公知的精馏塔的小，又节省一部分材料。
图1是本实用新型一个实施例总体结构示意图图2是本实用新型精馏段结构示意图图3是冷却装置的一种实施方式图4是加热装置的一种实施方式本实用新型提馏段结构示意图为图2转180度。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型。参见图1，本实用新型包括加料口1，第一精馏段2、第二精馏段3、第一提馏段4、第二提馏段5。第二精馏段3位于第一精馏段2上部，直径比第一精馏段2小。精馏段设置冷却液入口6和冷却液出口10，冷却液入口6位于冷却液出口10的上方，冷却液出口10处连接有液封管9，液封管9的液封高度超过冷却液入口6的高度；第一提馏段4位于第二提馏段8上部，直径比第二提馏段2大，提馏段设置热载体出口7和热载体入口8，热载体出口7位于热载体入口8的上方。精馏段和提馏段根据汽液相流量多少的变化可设置为三节、四节或多节。
参见图2精馏段内部设置若干纵向平行排列的精馏列管11，每个精馏列管管道内设有一个锥型杆15，锥尖向下。精馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板12上，封头板固定在精馏段壳体上，精馏列管中间段设有若干分隔挡板13，精馏列管外部设有冷却装置，冷却装置为设置于列管外部的充有冷却液的壳程通道14，冷却液入口6和冷却液出口10分别从精馏段上下两端与壳程通道14连通，冷却液从冷却液入口6流入，冷却液出口10流出。提馏段内部列管结构与精馏段相似，每个提馏列管管道内设有一个锥型杆，锥尖向上，提馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在提馏段壳体上，提馏列管中间段设有若干分隔挡板，提馏列管外部设有加热装置，加热装置为设置于列管外部的热载体管道，热载体出口8和热载体入口7分别从上下两端与热载体管道连通，热载体液从热载体入口7流入热载体出口8流出。根据需要在塔体的顶部和底部分别设置温度调节器，塔顶设置冷凝器和馏出液出口，塔底设置塔底液出口，则整个精馏塔即可组装完成。
参见图3、图4，可以根据需要把精馏段的冷却装置可采用半导体制冷片16电子冷却方式，或者采用散热片等空气冷却方式；相应的提馏段加热装置可采用电感加热片17，或者采用电热丝、红外等加热方式。
权利要求1.一种温度梯度型精馏塔，包括提馏段、精馏段、加料口，其特征在于，所述的精馏段内部设置若干纵向平行排列的精馏列管，精馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在精馏段壳体上，精馏列管中间段设有若干分隔挡板，所述精馏列管外部设有用于冷却的冷却装置；所述的提馏段内部设置若干纵向平行排列的提馏列管，提馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在提馏段壳体上，提馏列管中间段设有若干分隔挡板，所述提馏列管外部设有用于加热的加热装置。
2.根据权利要求1所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，所述冷却装置为设置于精馏列管外部充有冷却液的壳程通道，壳程通道设置与冷却液管道相连通的冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口位于冷却液出口的上方，冷却液出口连接有液封管，液封管的液封高度超过冷却液入口的高度。
3.根据权利要求1所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，所述加热装置为设于提馏列管外部的热载体管道，提馏段设置与热载体管道相连通的热载体出口和热载体入口，热载体出口位于热载体入口的上方。
4.根据权利要求1所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，所述冷却装置为设置于精馏列管外部的半导体制冷片，所述加热装置为设置于提馏列管外部的电感加热片。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，每个精馏列管管道内设有一个锥型杆，锥尖向下。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，每个提馏列管管道内设有一个锥型杆，锥尖向上。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，所述的精馏段可以有多段变径，上部外壳直径小于下部的外壳直径。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的温度梯度型精馏塔，其特征在于，所述的提馏段可以有多段变径，下部外壳直径小于上部的外壳直径。
专利摘要本实用新型公开了一种温度梯度型精馏塔，包括提馏段、精馏段、加料口。精馏段内部设置若干纵向平行排列的精馏列管，精馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在精馏段壳体上，精馏列管中间段设有若干分隔挡板，精馏列管外部设有辅助装置。提馏段内部设置若干纵向平行排列的提馏列管，提馏列管上下两端分别穿过且固定在封头板上，封头板固定在提馏段壳体上，提馏列管中间段设有若干分隔挡板，提馏列管外部设有辅助装置。本实用新型具有结构简单，分离能力高，传质效率高，操作简便，造价低等优点。
文档编号B01D3/14GK2745629SQ20042008126
公开日2005年12月14日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者谷里鹏, 王耀斌 申请人:上海工程技术大学