一種熱耦合噴射并流塔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種氣液傳質(zhì)設(shè)備，尤其是一種熱耦合噴射并流塔，用于化工、煉油、石化、環(huán)保等領(lǐng)域的傳質(zhì)過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油化工過(guò)程中，精餾過(guò)程是應(yīng)用最為廣泛的單元操作之一，也是石油化工領(lǐng)域中能耗最大的操作單元。在傳統(tǒng)的精餾塔中，引入精餾塔再沸器的熱量通過(guò)精餾塔之后由冷凝器處排出，大部分的能量損失在塔的壓降和通過(guò)換熱器的溫差上，而只有部分能量被用來(lái)減少精餾塔產(chǎn)品的墑，其熱力學(xué)效率一般只有5~10%，能量損失十分巨大。因此，開(kāi)發(fā)并使用新型節(jié)能設(shè)備會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]精餾塔內(nèi)部熱耦合技術(shù)是一種理想節(jié)能方法。從20世紀(jì)末起，內(nèi)部熱耦合精餾塔的研宄逐漸開(kāi)展和深入。2005年，英國(guó)開(kāi)發(fā)出一種塔板內(nèi)部傳熱式內(nèi)部熱耦合精餾塔，歐盟開(kāi)發(fā)出一種熱交換屏(Heat transfer panel，簡(jiǎn)稱(chēng)HTP)式內(nèi)部熱親合精飽塔，但是，由于塔內(nèi)部熱耦合傳熱面積較小，因而未獲得應(yīng)用性進(jìn)展。從1995年至2007年，日本先后開(kāi)發(fā)了同心圓柱式和多同心圓柱捆綁式熱耦合精餾塔；但是，同心圓柱式熱耦合精餾塔結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但仍未解決原有的內(nèi)部熱耦合傳熱面積小的問(wèn)題，多同心圓柱捆綁式內(nèi)部熱耦合蒸餾塔雖然具有更大的傳熱面積，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，難以在實(shí)際中推廣應(yīng)用。
[0004]2009年，中國(guó)專(zhuān)利CN200910087709.9設(shè)計(jì)了一種內(nèi)部熱耦合蒸餾塔，通過(guò)三個(gè)外部換熱器實(shí)現(xiàn)精餾段與提餾段之間的熱耦合，一個(gè)外部換熱器進(jìn)行精餾段頂部與提餾段頂部之間的熱量交換，從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部熱耦合蒸餾塔的無(wú)外部回?zé)岵僮鳎坏?，該?nèi)部熱耦合蒸餾塔包括有四個(gè)外部換熱器和兩個(gè)塔體，設(shè)備體積大、成本高。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利CN201010195101.0公開(kāi)了一種液體并流復(fù)合塔，實(shí)現(xiàn)了塔板上液體呈同方向流動(dòng)，增加了有效傳質(zhì)面積。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，液體并流復(fù)合塔包括圓柱形塔體I和設(shè)置在塔體I內(nèi)的多層連續(xù)傳質(zhì)塔板。塔體I分為圓柱形內(nèi)塔8和環(huán)形外塔9，內(nèi)塔8套裝在外塔9內(nèi)，內(nèi)塔結(jié)構(gòu)如圖2所示；內(nèi)塔中的塔板I與內(nèi)塔橫截面相應(yīng)，且平行設(shè)置，外塔中也平行設(shè)置有與外塔橫截面相應(yīng)的環(huán)形塔板II。在外塔9的塔板和內(nèi)塔8的塔板上均設(shè)置有升氣孔，升氣孔上方設(shè)置帽罩。所述內(nèi)塔和外塔中分別設(shè)置有使每層塔板上的液體呈同方向流動(dòng)的降液系統(tǒng)。
[0006]該專(zhuān)利產(chǎn)品消除了傳統(tǒng)塔板上的液體滯留區(qū)，增加了有效傳質(zhì)面積，增大了處理能力，提高了塔板的傳質(zhì)效率。但是，該液體并流復(fù)合塔的熱量均由塔底的再沸器提供，能耗也較高，熱量利用率低，而且為了達(dá)到較好的精餾效果，塔高通常較高，安裝施工難度大，不易維護(hù)檢修。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種傳質(zhì)面積大、塔板效率高、熱量利用率高、能耗小的熱耦合噴射并流塔。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種熱耦合噴射并流塔，包括塔體和多層連續(xù)傳質(zhì)塔板，塔體包括內(nèi)塔和外塔，每層連續(xù)傳質(zhì)塔板包括設(shè)置有升氣孔的塔板、帽罩和降液系統(tǒng)；所述內(nèi)塔和外塔之間通過(guò)內(nèi)塔的外壁隔離形成精餾段和提餾段；當(dāng)內(nèi)塔是精餾段時(shí)，外塔為提餾段；當(dāng)內(nèi)塔為提餾段時(shí)，外塔為精餾段；所述塔底設(shè)置有與提餾段相連通的再沸器，塔頂設(shè)置有與精餾段相連通的冷凝器；
[0010]提餾段頂部為原料入口，提餾段底部的液相出口與再沸器相連通，再沸器的液體出口連通重組分采出管道，再沸器的氣體出口連通提餾段底部的氣體入口 ；提餾段頂部氣相出口通過(guò)管道與精餾段底部的氣體入口相連，精餾段頂部的氣體出口與冷凝器相連通，冷凝器的出口一方面與輕組分采出管道直接相連，另一方面通過(guò)回流泵與精餾段頂部的液體入口相連通；精餾段底部的液體出口通過(guò)管道連通提餾段頂部的原料入口。
[0011]本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述冷凝器的出口上連通有儲(chǔ)液罐。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是:
[0013]本實(shí)用新型提供了一種熱耦合噴射并流塔，該塔將精餾段和提餾段設(shè)置為內(nèi)塔外塔套裝的形式，有效利用提餾段和精餾段的溫差在內(nèi)塔塔壁處進(jìn)行換熱、回收熱量，增大了換熱面積，有效減少了散熱量，強(qiáng)化了提餾段對(duì)精餾段的熱量傳遞，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。與常規(guī)的精餾裝置能耗相比可節(jié)能20%以上，可以極大地節(jié)省操作費(fèi)用，因此具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。同時(shí)，由于精餾段和提餾段為同心圓柱型，可大大減小塔高，易于安裝維護(hù)和生產(chǎn)操作。
[0014]本實(shí)用新型塔體采用內(nèi)外套塔的結(jié)構(gòu)，通過(guò)外部管道的設(shè)置，將原料液由提餾段頂部進(jìn)料，經(jīng)傳質(zhì)換熱后，到達(dá)提餾段底部的液相經(jīng)再沸器進(jìn)一步加熱后采出，再沸器中分離出的氣體作為提餾段的氣相使用；到達(dá)提餾段頂部的氣相被送入精餾段底部，經(jīng)多層塔板傳質(zhì)傳熱后，到達(dá)精餾段頂部的氣相中輕組分的純度很高、經(jīng)冷凝器冷凝后獲得高純度的輕組分；其中一部分高純度輕組分在回流泵的作用下作為液相重新進(jìn)入精餾塔頂部，經(jīng)過(guò)傳質(zhì)傳熱后從精餾塔底排除、并經(jīng)管道重新回到提餾段頂部作為提餾段的回流液相。這樣就實(shí)現(xiàn)了原料液的精餾，重組分和輕組分經(jīng)過(guò)足夠數(shù)量的塔板傳質(zhì)分離，塔頂采出輕組分和塔底采出重組分的純度都很高，分離效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是中國(guó)專(zhuān)利CN201010195101.0公開(kāi)的液體并流復(fù)合塔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是中國(guó)專(zhuān)利CN201010195101.0液體并流復(fù)合塔中的內(nèi)塔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型內(nèi)塔為精餾段、外塔為提餾段時(shí)的物料流向示意圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型內(nèi)塔為提餾段、外塔為精餾段時(shí)的物料流向示意圖；
[0019]其中，1、塔體，2、塔板I，31、降液板I，32、降液板II，33、降液擋板，34、中心降液管，35、液體流出通道，36、中間受液盤(pán)，38、環(huán)形受液盤(pán)，39、導(dǎo)流管，4、溢流堰，5、帽罩，6、降液通道，7、進(jìn)口堰，8、內(nèi)塔，9、外塔，14、再沸器，15、冷凝器，16、儲(chǔ)液罐，17、回流泵，18、原料液進(jìn)液管道，19、重組分采出管道，20、輕組分采出管道。
[0020]圖3、圖4中的實(shí)心箭頭表示液體流向，空心箭頭表示氣體流向。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0022]一種熱耦合噴射并流塔，包括圓柱形塔體I ;塔體I包括圓柱形的內(nèi)塔8和環(huán)形的外塔9，內(nèi)塔8套裝在外塔9內(nèi)；內(nèi)塔8與外塔9之間通過(guò)內(nèi)塔8的外壁隔離成精餾段和提餾段。當(dāng)以?xún)?nèi)塔8為精餾段時(shí)，外塔9即為提餾段；當(dāng)以?xún)?nèi)塔8為提餾段時(shí)，外塔9即為精餾段。在塔底設(shè)置有為塔體提供熱量的再沸器14，再沸器14與提餾段底部相連通；在精餾段的塔頂設(shè)置有冷凝器15和回流泵17，到達(dá)精餾段塔頂?shù)母呒兌葰怏w經(jīng)冷凝器冷凝、一部分冷凝液被回流泵重新送回