一种精馏塔及精馏方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油化工技术领域，特别涉及到一种精馏塔及精馏方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济快速发展，资源能源消耗逐渐增大，环境渐趋恶劣，资源节约和环境友好的低碳绿色环保发展成为必然方向。目前，石油化工行业广泛使用塔盘和填料传质气、液分离技术进行产品切割分离和精馏。传统的塔盘传质方法从筛孔塔盘逐渐发展至泡冒、蛇孔到今天各种形式的浮阀，传质效率逐渐提高，但其核心技术仍然是气泡与连续相液流两相间的传质方法，简称气泡传质方法。现有技术如下图2所示。其工作原理为上升气相3穿过浮阀6，并以气泡的形式穿过塔盘2上的液相，气液接触为气泡表面，气泡中心的气体与气泡表面外的液相没有接触。现有技术液相在塔盘2上从降液管4横向流至液流堰5时，与穿过浮阀6上升的气相反复接触，即先进行过气液接触的液相横向流动至降液管4的途中又反复与之后上升的气相接触，存在返混，降低了传质效率。
[0003]这种传统的塔盘传质方法存在三大不足:一是气、液传质不够充分；二是经常出现返混现象，影响传质效果；三是气、液传质后不能即时分离。这三点不足导致目前的塔盘传质效率得不到大幅度的提高，分离设备尺寸过大，能耗过高。填料塔虽然气、液接触比较充分，但存在操作弹性小，特别是塔径大时液流分布不匀，传质效率大大下降，检修也不方便等问题，因而在石油化工行业应用极少。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种精馏塔及精馏方法，以解决现有技术的上述不足。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0006]本发明提供了一种精馏塔，该精馏塔包括:塔体，平行设置于所述塔体内的多个双层塔盘，且所述多个双层塔盘之间通过降液管顺次导通；其中，每个双层塔盘上设置有多个传质立柱，所述传质立柱的底部设置有气相进口，所述传质立柱的顶部设置有出口，且双层塔盘之间设置有与所述多个传质立柱连通的液流分配器。
[0007]优选的，所述传质立柱的横截面为圆形、矩形或三角形，且所述横截面积介于10mm2 ?200000mm2 之间。
[0008]优选的，所述传质立柱的出口设置有弹射离心分离器。
[0009]本发明还提供了一种利用上述精馏塔的精馏方法，该方法包括以下步骤:
[0010]气相通过设定压力进入到传质立柱内；
[0011]液相通过液流分配器进入到传质立柱内，并在传质立柱内形成Imm的液膜；
[0012]气相和液相经传质立柱的顶部出口流出后分离；
[0013]流出的液相经降液管流入到低层的液流分流器内重复上述步骤，并最终通过降液管流出。
[0014]优选的，所述气相和液相经传质立柱的顶部出口流出后分离具体为:所述气相和液相通过设置在所述出口处的弹射分射器分离。
[0015]优选的，所述液相以设定流量进入到传质立柱内。
[0016]本发明的有益效果为:本发明中涉及的精馏高效传质方法和传质塔盘构造采用针对精馏塔盘特殊设计的气、液两相流动传质工艺方法和特殊构造的塔内件，分别解决了上述传统传质方法的各点不足，气、液两相传质效率大幅提高，精馏塔直径从3?4米减小到2?3米，塔高从20?35米降低至15?20米，散热损失减小降低30%。采用本发明的工艺和新构造后，精馏塔的造价将从当前的500?600万元降低至400万元以内，从而大大降低项目建设成本，在运行中能耗降低约30%。
【附图说明】
[0017]下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
[0018]图1为现有技术中的精馏装置的结构示意图；
[0019]图2是本发明实施例所述的精馏系统结构示意图；
[0020]图3是图2中的A-A处的剖视图。
[0021]图中:
[0022]1、液相；2、塔盘；3、气相；4、降液管；5、溢流堰；6、浮阀；7、降液管；8、液流分配器；9、传质立柱；10、弹射离心分离器；11、双层塔盘；12、塔体。
【具体实施方式】
[0023]如图2和图3所示，本发明实施例所述的一种精馏塔，该精馏塔包括:塔体12，平行设置于所述塔体12内的多个双层塔盘11，且所述多个双层塔盘11之间通过降液管7顺次导通；其中，每个双层塔盘11上设置有多个传质立柱9，所述传质立柱9的底部设置有气相进口，所述传质立柱9的项部设置有出口，且双层塔盘11之间设置有与所述多个传质立柱9连通的液流分配器8。
[0024]优选的，所述传质立柱9的横截面为圆形、矩形或三角形，且所述横截面积介于10mm2 ?200000mm2 之间。
[0025]优选的，所述传质立柱9的出口设置有弹射离心分离器10。
[0026]本发明实施例在使用时，在120?400°C温度和0.1?1.5MPa压力的操作条件下进行操作，流量因各厂处理量不同而有所不同。本发明所用的双层塔盘11为双层复合结构，夹层为液流分配器8，上方为液相收集区，下方为蒸汽区，穿过双层塔盘11的传质立柱9为传质区。液流分配器8中的液相进入传质立柱9后，在传质立柱9内表面形成一层液膜，通过液膜与下方上升的气相进行传热和传质，增大了气液两相的传热传质面积。在传质立柱9内传热传质后，离开传质立柱9上方气液混合项经弹射离心分离器10快速分离成气项和液相，气相通过传质立柱9上方特殊设计的弹射分离器下部向上排出，液相落在双层塔盘11上方，经降液管7流至下层双层塔盘11上的液流分配器8中。本发明传质是在传质立柱9内进行的。
[0027]具体的，在120?400°C温度和0.1?1.5MPa压力条件下，气、液两相流体在传质立柱9进行液膜式的接触交换传热和传质，离开传质立柱9出口后经弹射离心分离器10立即进行弹射，以每秒10?15秒离心分离成气相和液相。整体穿越双层塔盘11的传质立柱9作为气、液传质的主要场所，双层塔盘11只是液相分布和输送的通道，不作为气、液传热和传质的主要场所。该工艺有效解决了传统工艺中塔盘和填料在传热和传质过程中存在的三点不足，具有良好的技术和经济效益，
[0028]1、液相在传质立柱9内被上升气相提升,在传质立柱9内壁形成一层液膜,扩大了气液接触面，从而使气液接触充分。
[0029]2、双层塔盘11下来的液相经液流分布器进入传质立柱9与上升的气相在传质立柱9内接触，出传质立柱9后经弹射离心分离器10分离成气相和液相，先进行过气液接触过的液相横向流过双层塔盘11时不再与之后上升的气相接触，没有返混。
[0030]3、液相在传质立柱9内已经接触过的气液，经出口弹射离心分离器10快速分离成气相和液相，传质后气液两相分离及时。本发明采用200?300根立柱传质，气流液流均匀分配至各个传质立柱9，且采用双层塔盘11形式，从而克服了填料塔气液分配不均、操作弹性小和检修不便的问题。
[0031]本发明实施例还提供了一种利用上述精馏塔的精馏方法，该方法包括以下步骤:
[0032]步骤一、气相通过设定压力进入到传质立柱9内；
[0033]步骤二、液相通过液流分配器8进入到传质立柱9内，并在传质立柱9内形成Imm的液膜；
[0034]具体的，所述液相以设定流量进入到传质立柱9内。具体速度根据各厂的实际要求为准。
[0035]步骤三、气相和液相经传质立柱9的顶部出口流出后分离；
[0036]具体的，所述气相和液相通过设置在所述出口处的弹射分射器分离。
[0037]步骤四、流出的液相经降液管7流入到低层的液流分流器内重复上述步骤，并最终通过降液管7流出。
[0038]通过上述方法可以看出，本发明中涉及的精馏高效传质方法和传质塔盘构造采用针对精馏塔盘特殊设计的气、液两相流动传质工艺方法和特殊构造的塔内件，分别解决了上述传统传质方法的各点不足，气、液两相传质效率大幅提闻，精懼塔直径从3?4米减小到2?3米，塔高从20?35米降低至15?20米，散热损失减小降低30%。采用本发明的工艺和新构造后，精馏塔的造价将从当前的500?600万元降低至400万元以内，从而大大降低项目建设成本，在运行中能耗降低约30%。
[0039]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种精馏塔，其特征在于，包括:塔体，平行设置于所述塔体内的多个双层塔盘，且所述多个双层塔盘之间通过降液管顺次导通；其中，每个双层塔盘上设置有多个传质立柱，所述传质立柱的底部设置有气相进口，所述传质立柱的顶部设置有出口，且双层塔盘之间设置有与所述多个传质立柱连通的液流分配器。2.如权利要求1所述的精馏塔，其特征在于，所述传质立柱的横截面为圆形、矩形或三角形，且所述横截面积介于10mm2?200000mm2之间。3.如权利要求1所述的精馏塔，其特征在于，所述传质立柱的出口设置有弹射离心分离器。4.一种利用如权利要求1所述的精馏塔的精馏方法，其特征在于，包括以下步骤: 气相通过设定压力进入到传质立柱内； 液相通过液流分配器进入到传质立柱内，并在传质立柱内形成Imm的液膜； 气相和液相经传质立柱的顶部出口流出后分离； 流出的液相经降液管流入到低层的液流分流器内重复上述步骤，并最终通过降液管流出。5.如权利要求4所述的精馏方法，其特征在于，所述气相和液相经传质立柱的顶部出口流出后分离具体为:所述气相和液相通过设置在所述出口处的弹射分射器分离。6.如权利要求4所述的精馏方法，其特征在于，所述液相以设定流量进入到传质立柱内。
【专利摘要】本发明涉及一种精馏塔及精馏方法，该精馏塔包括塔体，平行设置于塔体内的多个双层塔盘，且多个双层塔盘之间通过降液管顺次导通；其中，每个双层塔盘上设置有多个传质立柱，传质立柱的底部设置有气相进口，传质立柱的顶部设置有出口，且双层塔盘之间设置有与多个传质立柱连通的液流分配器。本发明的有益效果为：解决了上述传统传质方法的各点不足，气、液两相传质效率大幅提高，精馏塔直径从3～4米减小到2～3米，塔高从20～35米降低至15～20米，散热损失减小降低30％。采用本发明的工艺和新构造后，精馏塔的造价将从当前的500～600万元降低至400万元以内，从而大大降低项目建设成本，在运行中能耗降低约30％。
【IPC分类】B01D3/14
【公开号】CN104888486
【申请号】CN201410079721
【发明人】朱莫惠
【申请人】朱莫惠
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月6日