蒸馏装置的制造方法_3

文档序号:9792979阅读:来源:国知局
部塔板流入部132中的一个或多 个中形成相互分离的三个开口,而且所述三个开口可以各自设置在将第一蒸馏塔100的与 地面平行的横截面等量划分的三个区域(AwJidPAn)中。具体地,如图10所示,三个开口 可以以一定的间隔设置,而且可以设置为使流体物流从三个开口分别引入或排出。在一个 实施例中,当在原料流入部121、第一上部塔板流入部112、中部塔板流出部122、中部塔板流 入部123和第一下部塔板流入部132中的一个或多个中形成相互分离的三个开口时,如图11 所示,从三个开口中的任意一个延伸至蒸馏塔的中心的延长线与从另两个开口延伸至蒸馏 塔的中心的延长线形成的角度可以是例如115°至125°、117°至123°或119°至121°,而且可 以通过将角度控制在所述范围内最大程度阻止通道效应。
[0050] 图12是示例性地说明根据本申请形成四个开口的第一蒸馏塔100的与地面平行的 横截面的视图。如图12所示,例如,在第一蒸馏塔100的原料流入部121、第一上部塔板流入 部112、中部塔板流出部122、中部塔板流入部123和第一下部塔板流入部132中的一个或多 个中可以形成相互分离的四个开口,而且所述四个开口可以各自设置在将第一蒸馏塔100 的与地面平行的横截面等量划分的四个区域(Ah、^- 2、^-3和^-4)中。具体地,如图12所示, 四个开口可以以一定的间隔设置,而且可以设置为使流体物流可以从四个开口中被各自引 入或排出。在一个实施例中,当在原料流入部121、第一上部塔板流入部112、中部塔板流出 部122、中部塔板流入部123和第一下部塔板流入部132中的一个或多个中形成相互分离的 四个开口时,如图13所示,从四个开口中的任意一个延伸至蒸馏塔的中心的延长线与从另 外两个开口延伸至蒸馏塔的中心的延长线形成的角度可以是例如85°至95°、优选地87°至 93°以及更优选地89°至91°,而且可以通过将角度控制在所述范围内最大程度地阻止通道 效应。
[0051] 当将引入第一蒸馏塔100或从第一蒸馏塔100排出的流体物流在两个以上的方向 供应或排出时,可以均匀地保持液体物流滴落至设置有第一蒸馏塔100的原料流入部121、 第一上部塔板流入部112、中部塔板流出部122、中部塔板流入部123和第一下部塔板流入部 132的较下部塔板区域上,从而提高纯化效率。也就是,当形成有两个以上开口的第一蒸馏 塔100的原料流入部121、第一上部塔板流入部112、中部塔板流出部122、中部塔板流入部 123和第一下部塔板流入部132满足上述条件时,可以在引入各个物流的同时有效地阻止通 道效应发生,而且所述蒸馏装置的设计和操作便利性优异,使得原料(Fk)可以被高效率分 离。
[0052] 如图9、11和13所示,本申请的第一蒸馏塔100可以使投射至第一蒸馏塔100的平行 于地面的横截面上的流入速度的所有矢量分量(vector components)指向所述横截面的中 心。具体地,通过两个以上开口引入的流速和流入速度的维度彼此相同,而且通过将流体物 流的流速(F)与投射至横截面上的流入速度的矢量分量的乘积相加获得的值可以是0(零)。 如上所示,当流体物流的流速与通过两个以上的开口投射至横截面上的流入速度的矢量分 量的乘积的总和抵消至〇(零)时,由此可以有效地阻止两个以上的流体物流的通道效应。上 面所述的术语"流速(F)"是指通过各个流入部所引入的流速(单位时间的体积),而且所述 术语"流入速度的矢量分量"是指通过各个流入部的流入速度的矢量投射至蒸馏塔的与地 面平行的横截面上的矢量分量。
[0053] 在一个示例性实施方案中,在第一蒸馏塔100的原料流入部121中可以形成相互分 离的两个以上的开口,而且所述两个以上的开口可以各自设置在将第一蒸馏塔1〇〇的与地 面平行的横截面等量划分的两个以上的小区域上。在一个开口形成在原料流入部121上的 蒸馏塔的情况下,滴落至蒸馏塔的供应塔板的较低区域上的液体物流不能均匀地滴落,并 会发生通道效应,因此,原料(Fh)的分离效率会下降。但是,当在第一蒸馏塔100的原料流 入部121中形成两个以上开口时,通过均匀地保持滴落至第一蒸馏塔100的原料供应塔板下 部的液体物流可以抑制通道效应,使得原料(Fh)可以被有效分离。在此情况下,两个以上 的开口可以设置在第一蒸馏塔100内部的相同塔板上,优选地,在与地面平行的相同平面 上。因此,各自引入两个以上的开口中的原料(Fn)可以被引入从而获得水力光滑的物流, 从而有效地阻止通道效应。例如,两个以上的原料流入部121可以设置在第一蒸馏塔100的 相同塔板上,而且在理论塔板数为30至80、40至70或45至60的第一蒸馏塔100的情况下,形 成有两个以上开口的原料流入部121可以设置在第一蒸馏塔100的第五至第三十塔板处,优 选地第五至第二十五塔板处,以及更优选地第十至第二十塔板处。此外,当以同样的流速将 原料(Fh)各自引入在其中形成有两个以上开口的原料流入部121中时,容易阻止通道效应 而且蒸馏塔的操作便利性优异,从而以高效率分离原料(Fh)。
[0054] 在一个示例性实施方案中,在第一蒸馏塔100的第一上部塔板流入部112中可以形 成相互分离的两个以上开口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第一蒸馏塔100的 水平横截面等量划分的两个以上的小区域上。在一个开口形成在第一上部塔板流入部112 上的分隔壁型蒸馏塔1 〇〇中,在第一蒸馏塔上部塔板流出物流()的回流物流以一个方向 被引入第一蒸馏塔100中的同时可以发生通道效应。因此,原料(FK)的分离效率会降低,在 此情况下,为了保持第一蒸馏塔上部塔板流出物流(Fh)中的低沸点物质的浓度需消耗额 外的能量。但是,当在第一蒸馏塔100的第一上部塔板流入部112中形成两个以上的开口时, 第一蒸馏塔上部塔板流出物流(Fh)的回流物流以两个以上的方向被引入第一蒸馏塔中, 因此,抑制通道效应,从而有效地分离原料(Fw)。在一个实施例中,两个以上的第一上部塔 板流入部112可以设置在第一蒸馏塔100的上部塔板的相同塔板上,优选地,在与地面平行 的相同平面上,而且在理论塔板数为30至80、40至70或45至60的第一蒸馏塔100的情况下, 形成有两个以上的开口的第一上部塔板流入部112可以设置在第一蒸馏塔100的最上塔板 上,例如第一塔板上。
[0055] 此外,在第一蒸馏塔100的第一下部塔板流入部132中可以形成互相分离的两个以 上的开口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第一蒸馏塔100的水平横截面等量划 分的两个以上的小区域上。在此情况下,流经重沸器102的第一蒸馏塔下部塔板流出物流 (F^)可以以两个以上的方向回流,从而提高原料(Fw)的分离效率。例如,形成有两个以上 开口的第一下部塔板流入部132可以设置在第一蒸馏塔100的下部塔板的相同塔板上,优选 地在与地面平行的相同的平面上,而且在理论塔板数为30至80、40至70或45至60的第一蒸 馏塔100的情况下,形成有两个以上开口的第一下部塔板流入部132可以设置在第一蒸馏塔 100的最下塔板上,例如第八十塔板、第七十塔板或第六十塔板上。
[0056]在一个示例性实施方案中,在第一蒸馏塔100的中部塔板流出部122中形成相互分 离的两个以上开口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第一蒸馏塔100的水平横截 面等量划分的两个以上的小区域上。在此情况下,从第一蒸馏塔100的中部塔板流出部122 中排出的中部塔板流出物流(Fn)可以以两个以上的方向排出,从而顺利地保持水力物流。 例如,形成有两个以上开口的中部塔板流出部122可以设置在第一蒸馏塔100的中部塔板的 相同塔板上,优选地在与地面平行的相同的平面上,而且还可以设置在比原料流入部121低 的一侧。例如,在理论塔板数为30至80、40至70或45至60的第一蒸馏塔100的情况下,中部塔 板流出部122可以设置在第一蒸馏塔100的第二十至第七十八塔板、第二十二至第四十五塔 板、第三十至第七十八塔板或第四十至第七十五塔板上。
[0057]在一个示例性实施方案中,在第一蒸馏塔100的中部塔板流入部123中可以形成互 相分离的两个以上开口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第一蒸馏塔100的水平 横截面等量划分的两个以上的小区域上。在此情况下,从第二蒸馏塔200引入第一蒸馏塔 100的中部塔板流入部123中第二蒸馏塔下部塔板流出物流(F 2-〇可以以两个以上的方向引 入,从而提高原料(Fh)的分离效率。例如,形成有两个以上开口的中部塔板流入部123可以 设置在第一蒸馏塔100的中部塔板的相同塔板上,优选地在与地面平行的相同平面上,而且 还可以设置在设置有上述中部塔板流出部122的塔板上。此外,在此情况下,中部塔板流入 部123可以设置在比中部塔板流出部122低的一侧。
[0058]形成有两个以上开口的第一上部塔板流入部112、第一下部塔板流入部132、中部 塔板流出部122以及中部塔板流入部123的具体内容与与上述两个以上的原料流入部121相 同,将省略。
[0059]在本申请的另一个示例性实施方案中,第二蒸馏塔200可以包括将水平横截面等 量划分的两个以上的小区域。此时,在第二蒸馏塔200的第二上部塔板流入部212、第二下部 塔板流出部222和第二下部塔板流入部221中的一个或多个中形成相互分离的两个以上开 口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第二蒸馏塔200的水平横截面等量划分的两 个以上的小区域上。
[0060]在一个示例性实施方案中,在第二蒸馏塔200的第二下部塔板流出部222中形成相 互分离的两个以上的开口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第二蒸馏塔200的水 平横截面等量划分的两个以上的小区域上。在此情况下,从第二蒸馏塔200的第二下部塔板 流出部222中排出的第二蒸馏塔下部塔板流出物流(Fh)可以在两个以上的方向排出,因 此,可以顺利地保持第二蒸馏塔200内部的水力物流。例如,形成有两个以上开口的第二下 部塔板流出部222可以设置在第二蒸馏塔200的下部塔板的相同塔板上,优选地在第二蒸馏 塔200的塔底上。
[0061]在第二蒸馏塔200的第二下部塔板流入部221中形成相互分离的两个以上开口,而 且这两个以上的开口可以各自设置在将第二蒸馏塔200的水平横截面等量划分的两个以上 的小区域上。在此情况下,从第一蒸馏塔100引入第二蒸馏塔200的第二下部塔板流入部221 的中部塔板流出物流(Fi-4)可以以两个以上的方向引入。因此,在将中部塔板流出物流 (Fi-4)引入第二蒸馏塔200的第二下部塔板流入部221中的同时可以抑制通道效应的发生, 从而提高分离效率。例如,形成有两个以上开口的第二下部塔板流入部221可以设置在第二 蒸馏塔200的下部塔板的相同塔板上,优选地在第二蒸馏塔200的塔底上。
[0062]在第二蒸馏塔200的第二上部塔板流入部212中可以形成相互分离的两个以上的 开口,而且这两个以上的开口可以各自设置在将第二蒸馏塔200的水平横截面等量划分的 两个以上的小区域上。在此情况下,流经第二冷凝器201的第二蒸馏塔上部塔板流出物流 (F 2-2)可以以两个以上的方向回流,从而提高原料(Fw)的分离效率。例如,形成有两个以上 开口的第二上部塔板流入部212可以设置在第二蒸馏塔200的上部塔板的相同塔板上,优选 地在与地面平行的相同平面上,而且在理论塔板数为5至40、10至30或优选地15至25的第二 蒸馏塔200的情况下,形成有两个以上开口的上部塔板流入部212可以设置在第二蒸馏塔 200的最上塔板,例如第一塔板上。
[0063]形成有两个以上开口的第二蒸馏塔200的第二下部塔板流出部222、第二下部塔板 流入部221和第二上部塔板流入部212的具体内容与上述形成有两个以上的原料流入部121 的那些相同,因此将省略。
[0064] 图14是示例性地说明根据本申请的另一个示例性实施方案的蒸馏装置的视图。
[0065] 如图14所示,所述蒸馏装置包括第一蒸馏装置和第二蒸馏装置,而且包括在第一 蒸馏装置中的第一蒸馏塔400可以是在其中包括分隔壁401的分隔壁型蒸馏塔400。所述分 隔壁型蒸馏塔400是为蒸馏包含具有低沸点、中沸点和高沸点的三组分的原料(Fw)设计的 装置,而且是从热力学角度与号称热耦合蒸馏塔(Petlyuk column)相似的装置。所述热耦 合蒸馏塔设计为主要将低沸点和高沸点物质从初步分离器中分离,然后将低沸点、中沸点 和高沸点物质从主分离器中各自分离。就此而言,所述分隔壁型蒸馏塔400是通过将分隔壁 401设置在塔的内部将初步分离器与主分离器结合在一起的类型。在本申请的蒸馏装置中, 低沸点、中沸点和高沸点物质主要从分隔壁型蒸馏塔的第一蒸馏塔400中分离,并且将包含 中沸点物质的中部塔板流出物流(Fi-4)引入第二蒸馏塔200中,然后可以纯化。
[0066]例如,第一蒸馏塔400的内部被分隔壁401分隔,而且如图中通过虚拟虚线所划分 的,第一蒸馏塔400的内部可以被分成由分隔壁401分隔的中部区域以及未设置分隔壁的上 部区域410和下部区域440。此外,所述中部区域可以分成由分隔壁401分隔的第一中部区域 420和第二中部区域430,而且所述第二中部区域430可以被分成在纵向将第一蒸馏塔400等 量划分成两个部分的第三中部区域431和第四中部区域432。具体地,所述第三中部区域431 与上部区域410接触,而第四中部区域432与下部区域440接触。因此,第一蒸馏塔400的内部 可以分成上部区域410、下部区域440和中部区域,且所述中部区域又分成第一中部区域420 和第二中部区域430,而所述第二中部区域可以再分成第三中部区域431和第四中部区域 432。在本申请的分隔壁型蒸馏塔中,第一蒸馏塔400中的第一中部区域420和第二中部区域 430通过分隔壁401相互分离或分隔。因此,可以阻止第一中部区域420的内部物流和第二中 部区域430的内部物流互相混合。本说明书中的术语"分离或分隔"是指各个区域内的物流 在分隔壁401分隔的区域独立地流动或存在。
[0067]在一个实施例中,设置在第一蒸馏塔400内部的分隔壁401可以设置在中部区域。 具体地,当基于第一蒸馏塔400的理论塔板数计算时,所述分隔壁401的长度可以是对应于 理论塔板数的总数的40%以上,优选地50%以上,以及更优选地60%的塔板数的长度。第一 蒸馏塔400的分隔壁401可以以所述范围内的长度设置在第一蒸馏塔400的内部,从而有效 地阻止第一中部区域420内部的物流与第二中部区域430内部的物流混合。此外,当从中部 塔板流出部433排出的物流被引入至第二蒸馏塔200的第二下部塔板流入部221中时,可以 阻止从中部塔板流出部433排出的流体中的低沸点组分被混合和排出。
[0068]在一个实施例中,第一蒸馏塔400的原料流入部421可以设置在第一蒸馏塔400的 第一中部区域420中。此外,第一上部塔板流出部411和第一上部塔板流入部412可以设置在 第一蒸馏塔400的上部区域410中,而第一上部塔板流出部411可以优选地设置在第一蒸馏 塔400的上部区域410内部的塔顶上。此外,第一下部塔板流出部441和第一下部塔板流入部 442可以设置在第一蒸馏塔400的下部区域440中,而第一下部塔板流出部441可以优选地设 置在第一蒸馏塔400的下部区域440内部的塔底上。此外,第一蒸馏塔400的中部塔板流出部 433和中部塔板流入部434可以设置在第一蒸馏塔400的第二中部区域430中,且优选地设置 在第二中部区域430中包括的第四中部区域432中。此时,中部塔板流出部433可以设置在第 二中部区域430内部的相对较低侧的部位的第四中部区域432中,从而阻止低沸点组分包含 在从第一蒸馏塔400的中部塔板流出部433排出的物流中。
[0069]在所述蒸馏装置中,中部塔板流出部433可以设置在比原料流入部421低的部位, 而中部塔板流入部434可以设置在比中部塔板流出部433低的部位。如上所述,中部塔板流 入部434可以设置在比中部塔板流出部433低的部位,而且可以使气体/液体顺利地彼此接 触,从而保持分离性能。在一个实施例中,中部塔板流出部433和中部塔板流入部434可以设 置在相同塔板上。例如,中部塔板流出部433和中部塔板流入部434可以设置在分隔壁型蒸 馏塔400的第二中部区域430内部的相同塔板上,而且在此情况下,中部塔板流入部434可以 设置在相同塔板内的比中部塔板流出部433低的一侧上。因此,从第一蒸馏塔400的中部塔 板流出部433中排出的中部塔板流出物流(Fh)和引入第一蒸馏塔400的中部塔板流入部 434中的第二蒸馏塔下部塔板流出物流(Fh)可以从第一蒸馏塔400的相同塔板上排出或引 入。当中部塔板流出部433和中部塔板流入部434设置在相同的塔板上时,引入和排出发生 在相同塔板上,因此可以顺利地使气体/液体彼此接触,而且水力流体可以顺利地发生。 [0070]在一个实施例中,为了进行将具有低沸点、中沸点和高沸点的三组分从包含所述 三组分的原料(Fh)中分别分离的工艺,如图14所示,可以将原料(Fh)引入第一蒸馏塔400
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