控溫式分離塔及分離方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及控溫式分離塔及方法，包括分離塔塔體，所述分離塔塔體的上部設(shè)有冷凝器，下部設(shè)有蒸發(fā)器，所述冷凝器下部設(shè)有收集器，所述分離塔塔體外設(shè)有循環(huán)管，所述循環(huán)管中設(shè)有冷媒或熱媒，使得分離塔塔體中的待分離組分與循環(huán)管中的冷媒或熱媒進行熱交換。本發(fā)明的有益效果是：在分離塔塔體外設(shè)置含有媒介物的循環(huán)管，實現(xiàn)對分離塔塔體的溫度控制，控溫分離塔取消了精餾塔的塔板、填料，直接通過控溫來實現(xiàn)雙組份、多組分的分離，從而達到造價低，操作簡便，開停車方便，極大簡化了現(xiàn)有的分離設(shè)備。
【專利說明】控溫式分離塔及分離方法 [0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及化學(xué)工程分離設(shè)備及分離方法，尤其涉及一種可替代傳統(tǒng)精餾塔的控溫式分離塔及方法。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]精餾塔是化工、煉油等廣泛使用的設(shè)備，一般用于精餾分餾的有機混合物分離，精餾的原理是在有限的空間中，盡可能的增大液相混合物的熱交換面積。具體的說，蒸氣由塔底進入，蒸發(fā)出的氣相與下降液進行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)組分不斷地向氣相中轉(zhuǎn)移，氣相中的難揮發(fā)組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，氣相愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，從而達到組分分離的目的。由塔頂上升的氣相進入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，加熱蒸發(fā)成氣相返回塔中，另一部分液體作為釜殘液取出。精餾塔的塔身成為精餾柱，若采用填料塔，柱內(nèi)堆著不規(guī)則的填料，使氣液兩相達到良好傳質(zhì)填料層的高度即為精餾柱的有效分離長度，
精餾塔按結(jié)構(gòu)不同分為填料塔和板式塔。板式塔是在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排除，各層塔板上保持有一定厚度的流動液層；氣體則在壓強差的推動下，自塔底向上依次穿過各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進行質(zhì)、熱交換，故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。填料塔是在圓柱形殼體內(nèi)填裝一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體則在壓強差的推動下，穿過填料層的空隙，由塔的一端流向另一端，氣液在填料表面接觸進行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。
[0005]然而，無論是填料塔還是板式塔，都存在這樣或那樣的問題。比如，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，生產(chǎn)能力低，安裝檢修困難等問題。長期以來許多科研人員雖然先后對精餾塔的構(gòu)件、塔板、填料進行了改進，但是也沒能夠完全解決上述問題。
[0006]控溫分離塔取消了精餾塔的塔板、填料，直接通過控溫來實現(xiàn)雙組份、多組分的分離，從而達到造價低，操作簡便，開停車方便，極大簡化了現(xiàn)有的分離設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對如何提高分離塔的分離能力，避免使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精餾塔，實現(xiàn)多組分混合物的精確分離，提供一種控溫式分離塔。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:控溫式分離塔，包括分離塔塔體，所述分離塔塔體的上部設(shè)有冷凝器，下部設(shè)有蒸發(fā)器，所述冷凝器下部設(shè)有收集器，所述分離塔塔體外設(shè)有循環(huán)管，所述循環(huán)管中設(shè)有循環(huán)液，使得分離塔塔體中的待分離組分與循環(huán)液實現(xiàn)熱交換。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0010]進一步，所述循環(huán)管的兩端分別與熱換器相連通。
[0011]進一步，所述循環(huán)管中的冷媒或熱媒由循環(huán)管的下端向上端流動。
[0012]進一步，所述循環(huán)管的層數(shù)為至少一層。
[0013]進一步，所述循環(huán)管為單層循環(huán)管或雙層循環(huán)管。
[0014]進一步，所述分離塔塔體由至少一個管組成。
[0015]進一步，所述分離塔塔體為列管形式，且所述列管之間設(shè)有折流板。
[0016]進一步，所述管內(nèi)設(shè)有至少一塊折流板或至少一塊導(dǎo)流板或至少一個圓盤與圓環(huán)的組合體。
[0017]進一步，所述折流板或?qū)Я靼寤驁A盤與圓環(huán)的組合體設(shè)在管的上部或中部或下部或整個管。
[0018]本發(fā)明還提供一種控溫式分離方法，將待分離物料放入蒸發(fā)器中受熱，蒸發(fā)器中產(chǎn)生的上升蒸汽在分離塔塔體壁與循環(huán)管中的循環(huán)液進行熱量交換，循環(huán)液吸收熱量部分汽化后進入換熱器，經(jīng)換熱器進入分離塔塔體下部重復(fù)使用；分離塔塔體內(nèi)的重組分液化回蒸發(fā)器，輕組分上升提濃后分至塔頂泠凝器并液化，進入收集器。
[0019]有益效果
本發(fā)明的有益效果是:在分離塔塔體外設(shè)置含有媒介物的循環(huán)管，實現(xiàn)對分離塔塔體的溫度控制，控溫分離塔取消了精餾塔的塔板、填料，直接通過控溫來實現(xiàn)雙組份、多組分的分離，從而達到造價低，操作簡便，開停車方便，極大簡化了現(xiàn)有的分離設(shè)備。
[0020]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明控溫分離塔的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明單管式分離塔塔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明多管式分離塔塔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明列管式分離塔塔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明控溫分離塔中管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明控溫分離塔中管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明控溫分離塔中管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達成的功效有更進一步的了解與認(rèn)識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下:
實施例1
如圖1所示，所述控溫式分離塔，包括分離塔塔體I，所述分離塔塔體I的上部設(shè)有冷凝器2，下部設(shè)有蒸發(fā)器3，所述冷凝器2下部設(shè)有收集器4。
[0023]所述分離塔塔體I外設(shè)有循環(huán)管5，循環(huán)管5為單層循環(huán)管或雙層循環(huán)管或多層循環(huán)管，所述循環(huán)管5中設(shè)有循環(huán)液，循環(huán)液為冷媒或熱媒，使得分離塔塔體I中的待分離組分能夠與循環(huán)液進行熱交換，所述循環(huán)管5的兩端分別與熱換器6相連通，
根據(jù)分離塔塔體I中分離管7結(jié)構(gòu)的不同，所述分離塔塔體I包括單管式分離塔塔體(圖2)、多管式分離塔塔體(圖3)、列管式分離塔塔體(圖4)，所述列管式分離塔塔體的分離管之間設(shè)有折流板。
[0024]所述分離管7中設(shè)有至少一塊折流板71或至少一塊圓盤和圓環(huán)組合體72或至少一個螺旋板73，且設(shè)在分離管7的上部或中部或下部或整個管，如圖5-7所示。
[0025]實施例2
待分離物料乙醇:水=1:2放置在蒸發(fā)器I中加熱，待分離物料產(chǎn)生的上升蒸汽分至分離塔塔體I中，輕組分乙醇向上經(jīng)冷凝器2液化進收集器4收集輕組分，待分離物料的上升蒸汽分至分離塔，重組分水不斷被液化流入蒸發(fā)器1，循環(huán)管5內(nèi)的循環(huán)液乙醇:水:甲醇=1:0.02?0.08:0.005?0.02從分離管7得到熱量，被部分汽化上升到循環(huán)管上部，與分離管上部的上升組分進行熱交換，保持分離管上部恒溫，繼續(xù)上升進入到換熱器6，液化后回到循環(huán)管下部。從而分離得到乙醇:水=1:0.0526的組分。其中蒸發(fā)器溫度為99-100°C，分離塔上部溫度為78.3°C，分離過程為連續(xù)操作。
[0026]實施例3
待分離物料乙醇:水=1:4放置在蒸發(fā)器I中加熱，待分離物料產(chǎn)生的上升蒸汽分至分離塔塔體I中，輕組分乙醇向上經(jīng)冷凝器2液化進收集器4收集輕組分，待分離物料的上升蒸汽分至分離塔，重組分水不斷被液化流入蒸發(fā)器1，循環(huán)管5內(nèi)的循環(huán)液乙醇:水:甲醇=1:0.02?0.08:0.005?0.02從分離管7得到熱量，被部分汽化上升到循環(huán)管上部，進入到換熱器6，液化后回到循環(huán)管下部。從而分離得到乙醇:水=1:0.0526的組分。其中蒸發(fā)器溫度為99-100°C，分離塔上部溫度為78.3°C，分離過程為間隙操作。
[0027]實施例4
待分離物料乙醇:水=1:9放置在蒸發(fā)器I中加熱，待分離物料產(chǎn)生的上升蒸汽分至分離塔塔體I中，輕組分乙醇向上經(jīng)冷凝器2液化進收集器4收集輕組分，待分離物料的上升蒸汽分至分離塔，重組分水不斷被液化流入蒸發(fā)器1，循環(huán)管5內(nèi)的循環(huán)液乙醇:水 =1:0.02?0.08從分離管7得到熱量，被部分汽化上升到循環(huán)管上部，進入到換熱器6，液化后回到循環(huán)管下部。從而分離得到乙醇:水=1:0.07526的組分。其中蒸發(fā)器溫度為99-100°C，分離塔上部溫度為78.5°C，分離過程為連續(xù)操作。
[0028]本發(fā)明控溫分離塔，可連續(xù)也可間隙操作，與蒸餾塔比，操作簡便，操作彈性大，抗干擾能力極強，開停車簡便自如，安全。投資低，可將精餾塔高度大幅度降低。要得到不同沸點的組分，只需調(diào)節(jié)循環(huán)液的組成即可。用不同的循環(huán)液可得到乙醇濃度95%、93%等，且塔釜乙醇濃度〈1%。
[0029]本發(fā)明空溫式分離塔的工作原理為，塔釜產(chǎn)生的上升蒸汽在分離塔塔體壁與循環(huán)液發(fā)生熱量交換，分離塔內(nèi)的重組分液化，輕組分上升，重組分回塔釜，輕組分提濃后分至塔頂泠凝器液化后，到輕組分收集器，循環(huán)管內(nèi)的循環(huán)液在分離塔傳出的熱量使之沸騰，這樣傳熱效果大大提高，同時達到了一個恒溫效果，循環(huán)液從分離塔下部進入到循環(huán)管，經(jīng)加熱部分汽化后進入循環(huán)系統(tǒng)的換熱器，經(jīng)換熱器后循環(huán)液進入分離塔下部重復(fù)使用。
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【權(quán)利要求】
1.控溫式分離塔，包括分離塔塔體，所述分離塔塔體的上部設(shè)有冷凝器，下部設(shè)有蒸發(fā)器，所述冷凝器下部設(shè)有收集器，其特征在于，所述分離塔塔體外設(shè)有循環(huán)管，所述循環(huán)管中設(shè)有循環(huán)液，使得分離塔塔體中的待分離組分與循環(huán)液實現(xiàn)熱交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述循環(huán)管的兩端分別與熱換器相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述循環(huán)管中的冷媒或熱媒由循環(huán)管的下端向上端流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述循環(huán)管的層數(shù)為至少一層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述循環(huán)管為單層循環(huán)管或雙層循環(huán)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述分離塔塔體由至少一個管組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述分離塔塔體為列管形式，且所述列管之間設(shè)有折流板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述管內(nèi)設(shè)有至少一塊折流板或至少一塊導(dǎo)流板或至少一個圓盤與圓環(huán)的組合體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控溫式分離塔，其特征在于，所述折流板或?qū)Я靼寤驁A盤與圓環(huán)的組合體設(shè)在管的上部或中部或下部或整個管。
10.空溫式分離方法，其特征在于，將待分離物料放入蒸發(fā)器(3)中受熱，蒸發(fā)器(2)中產(chǎn)生的上升蒸汽在分離塔塔體與循環(huán)管(5)中的循環(huán)液進行熱量交換，循環(huán)液吸收熱量部分汽化后進入換熱器(6)，經(jīng)換熱器(6)進入分離塔塔體(I)下部重復(fù)使用；分離塔塔體(I)內(nèi)的重組分液化回蒸發(fā)器(3)，輕組分上升提濃后分至塔頂泠凝器(2)并液化，進入收集器(4)。
【文檔編號】B01D1/06GK103611327SQ201310685705
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】張家庭 申請人:張家庭