用于蒸餾分離三種或多種組分混合物的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于蒸溜分離H種或多種組分混合物的方法和裝置
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種將=種或多種組分的混合物蒸饋分離為其組成部分的方法，還設(shè) 及一種通過適當(dāng)使用和連接兩個或更多個蒸饋塔實施所述方法的裝置。
[0002] 為了熱分離相對揮發(fā)度不同和/或互溶物質(zhì)的混合物，在化學(xué)工程中通常使用蒸 饋方法。蒸饋是熱分離方法范圍中的一部分。
[0003] 可使用各種工藝變化對多組分混合物實施連續(xù)蒸饋分離。
[0004] 在最簡單的情況下，將一種低沸化合物和一種高沸化合物組成的混合料分饋為其 兩種組成部分。待分離的混合物被引入蒸饋塔的頂部和底部之間。進料口將塔分成提饋部 分和精饋部分。將高沸饋分從塔底部排出。所述饋分中的一些被蒸發(fā)并流回（例如通過自然 循環(huán))至塔中，W加熱該塔。低沸饋分在塔頂部W蒸汽存在并在冷凝器中被液化。一些運樣 的冷凝物循環(huán)回塔中并向下流動，作為與上升的蒸汽逆流的回流。
[0005] 然而，在將由多組分混合物組成的混合料分離為超過兩種饋分時，需要使用兩個 或更多個常規(guī)蒸饋塔。在簡單的情況中，N個組分的混合物需要N-I個蒸饋塔。
[0006] 圖1顯示了用于分離包含低沸化合物A、中沸化合物B和高沸化合物C的=組分混合 物ABC的a/c路徑。
[0007] 當(dāng)中沸化合物在進料中的比例最大時，優(yōu)選使用a/c路徑。在此情況下，所述a/c路 徑表現(xiàn)了能量最優(yōu)狀態(tài)。在第一個塔中的分離使得頂部產(chǎn)物不含有高沸化合物C，并且底部 產(chǎn)物不含有低沸化合物A。中沸化合物B同時存在于第一個塔的頂部饋分和底部饋分中。每 個饋分AB和BC在下游塔中被分饋為純產(chǎn)物A、B、C。因此該轉(zhuǎn)化需要S個分離步驟。
[000引替換連接兩個或更多個蒸饋塔的方法是提供分隔壁塔，即、通過在塔的縱向方向 設(shè)置的垂直的分隔壁來阻止該塔截面上液體和蒸汽流的橫向混合。因此，該塔包括垂直的 分隔壁，該分隔壁在塔的部分高度上延伸，并將橫截面分為分割壁的左邊和右邊兩段。
[0009] 圖3顯示了常規(guī)的分隔壁塔，其中高沸化合物從底部排出，中沸化合物通過側(cè)排口 (side化aw)排出，和低沸化合物通過頂部蒸汽排出。
[0010] 在該情況中，可將例如=種組分混合物分饋為其=種純組成部分，運通常需要兩 個常規(guī)的塔。
[00川標(biāo)號列表；
[0012] 1進料部分2出料部分 [001引 3精饋部分 [0014] 4提饋部分 [001引5分隔部分
[0016] 設(shè)置在塔的縱向方向的分隔壁5將塔內(nèi)部分為進料部分1、出料部分2、連接在一起 的頂部精饋部分33W及連接在一起的底部提饋部分43(黑色）。
[0017] 待分離的混合物的進料口一般位于進料部分1的頂部區(qū)域和底部區(qū)域之間的中屯、 區(qū)域。也可W在進料部分1的頂部區(qū)域和底部區(qū)域之間配置一個或更多個其他進料口。
[0018] 在出料部分2中，分隔壁的右邊，在頂部區(qū)域和底部區(qū)域之間設(shè)置一個或更多個側(cè) 排口。也可W在出料部分2的較低區(qū)域和最低區(qū)域之間配置其他側(cè)排口。
[0019] WO 2009092682 Al公開了一種蒸饋處理I，5,9-環(huán)十二碳S締(CDT)的方法W及實 施該方法的裝置。完成所述目的要從蒸饋處理通過下二締的S聚得到的粗CDT的方法開始。 用分隔壁塔蒸饋分離作為多組分混合物的粗CDT。所述的分隔壁可由一個板或兩個或更多 個連接的單個板組成，將塔從中屯、部分縱向分隔為進料部分和出料部分。對于可用于分割 壁塔中的分隔內(nèi)部構(gòu)件，可W使用散堆填料和整裝填料或分離塔板。分隔壁可由松散嵌入 的片段形成。
[0020] US 6884324 B2公開了一種用于濃縮鄰苯二甲酸酢(PA)的塔，所述塔具有兩個蒸 饋段，其中在第一蒸饋段從粗PA中蒸饋去除低沸化合物，并且在第二蒸饋段從純PA中去除 高沸化合物，運兩個蒸饋段被并排布置并通過垂直壁完全彼此分隔，其中第一蒸饋段的底 部與第二蒸饋段的底部連接。第一蒸饋段的底部可通過溢流管連接至第二蒸饋段的底部。 同樣地，第一蒸饋段的底部可通過累連接至第二蒸饋段的底部。
[0021] 因此，現(xiàn)有技術(shù)公開了在一個完整系統(tǒng)中使用兩個或更多個具有不同分離功能的 蒸饋塔或分隔壁塔，W分離多組分混合物。
[0022] 與常規(guī)的兩個串聯(lián)的塔相比，使用所述分隔壁塔在運行成本和投資成本上可實現(xiàn) 總計節(jié)省大約30%。因此與常規(guī)的互相連接的蒸饋塔相比，分隔壁塔是優(yōu)選的。
[0023] 然而，分隔壁塔通常需要比其對應(yīng)取代的單個裝置具有更大的尺寸。分隔壁塔的 結(jié)構(gòu)高度通常至少等于單個裝置中的一個的結(jié)構(gòu)高度并且不高于運些單個裝置的結(jié)構(gòu)高 度之和。
[0024] 隨著液壓載荷的變化，分隔壁塔的直徑至少等于單個裝置的最小直徑并且不超過 運些單個裝置中的較大直徑。
[0025] 根據(jù)分離任務(wù)(多組分混合物），結(jié)果可能是極端的結(jié)構(gòu)高度、高的塔直徑、W及由 此不利的高資本投資。
[0026] 運些問題引出本發(fā)明的目的。
[0027] 本發(fā)明的目的是通過蒸饋分離=種或更多種組分的混合物的方法來實現(xiàn)的，所述 混合物包括至少一種低沸化合物、至少一種中沸化合物和至少一種高沸化合物;其中=種 或更多種組分的混合物被供給第一蒸饋塔中，所述第一蒸饋塔連接第二蒸饋塔W便于傳 質(zhì)，其中第二蒸饋塔包括將第二蒸饋塔分為提饋部分和精饋部分的水平分隔壁，其中第二 蒸饋塔連接第=蒸饋塔W便于傳質(zhì)，其中包括至少一種高沸化合物的底部饋分和包括至少 一種低沸化合物的頂部饋分被從第二蒸饋塔中去除，其中至少一種中沸化合物被從第=蒸 饋塔的側(cè)排口去除。
[0028] 對于本發(fā)明的目的，連接W便于傳質(zhì)被理解為是指在各種情況下塔之間有適當(dāng)進 料和回料管。
[0029] 將=個塔(其中一個包括將該塔分隔為提饋部分和精饋部分的水平分隔壁)連接 W便于傳質(zhì)，其中兩個沒有分隔壁的塔可被有效地認(rèn)為是分隔壁塔的左手部分和右手部 分。
[0030] =種或更多種組分的混合物被供給第一塔，該第一塔可被認(rèn)為是分隔壁塔的左手 部分。
[0031] 第一塔的蒸汽進入第二塔，該第二塔通過水平分隔壁(例如分隔板)被分隔為提饋 部分和精饋部分。
[0032] 在所述的第二塔中去除包括至少一種低沸化合物的頂部產(chǎn)物W及包括至少一種 高沸化合物的底部產(chǎn)物。
[0033] 在可被認(rèn)為分隔壁塔的右手部分的第=塔中，通過側(cè)排口排出包括至少一種中沸 化合物的目標(biāo)產(chǎn)物。
[0034] 本發(fā)明目的還通過蒸饋分離=種或更多種組分的混合物的裝置來實現(xiàn)，其包括彼 此連接W便于傳質(zhì)的=個蒸饋塔，其中蒸汽從第一蒸饋塔流通連接第二蒸饋塔的精饋部 分，并且第二蒸饋塔的精饋部分流通連接第=蒸饋塔的蒸汽，并且來自第一蒸饋塔的底部 排出物流通連接第二蒸饋塔的提饋部分，并且第二蒸饋塔的提饋部分流通連接第=蒸饋塔 的底部，其中第二蒸饋塔包括水平分隔板，其中第=蒸饋塔包括一個或更多個在頂部排出 口之下并在底部排出口之上的側(cè)排口。
[0035] 對于本發(fā)明的目的，流通連接被理解為是指在各種情況下在塔之間有適當(dāng)進料和 回料管。
[0036] 因此，本發(fā)明設(shè)及一種裝置構(gòu)造，其中附加塔與兩個現(xiàn)有的塔互相連接從而使實 現(xiàn)連接，W便于傳熱和傳質(zhì)。
[0037] 在第二蒸饋塔的內(nèi)部，精饋部分優(yōu)選通過水平不滲透板從提饋部分分離。
[0038] 關(guān)于操作模式，本發(fā)明可與分隔壁塔的原理相比較，然而其裝置的設(shè)計不同，特別 是由于當(dāng)使用了具有水平分隔板的插入塔，塔中不需要垂直分隔板。
[0039] 每個塔在空間分離的位置上具有至少兩個與另一個塔連接的連通裝置，由此完成 兩個塔的連接，W便于傳質(zhì)。運樣的塔配置就能量需要而言和具有相同塔板數(shù)的單個分隔 壁塔是相等的。
[0040] 用該配置可實現(xiàn)大量能量的節(jié)??；而且與新開發(fā)的常規(guī)單個分隔壁塔相比，所述 配置的投資成本更低，因為可使用現(xiàn)有的塔，且只需要獲得一個其他的塔(其尺寸和新的分 割壁塔相比較相當(dāng)?。?。其原因是分隔壁塔的提饋部分和精饋部分一般具有較少的塔板。
[0041] 此外，在所述配置中意圖相應(yīng)于所述分隔壁部分的兩個塔在所述配置中保留完整 的直徑。與分隔壁塔相比，運明顯提高了設(shè)備能力，所述分隔壁塔的直徑僅等于兩個單個塔 中的一個。
[0042] 因此在很多情況下，所述配置的投資成本比具有相同的分離性能和能力的相等的 分隔壁塔的投資支出更低。運使得本發(fā)明對改進有吸引力，其中在設(shè)備能力被提高的同時， 所需的具體能量被降低。
[0043] 低沸化合物饋分和高沸化合物饋分被從具有水平分隔壁的蒸饋塔中取出。
[0044] 具有水平分隔壁的第二分離塔優(yōu)選配置專用蒸發(fā)器和冷凝器。調(diào)節(jié)塔的操作壓力 W保持預(yù)定的流動方向。
[0045] =種或更多種組分的混合物優(yōu)選為包括氯硅烷的混合物，或包括甲基氯硅烷的混 合物。
[0046] 優(yōu)選的混合物來自TCS或MCS (TCS = S氯硅烷，MCS =甲基氯硅烷)的合成或來自多 晶娃的沉積。
[0047] 優(yōu)選的混合物由包括TCS、STC、DCS和微量其他雜質(zhì)（甲基氯硅烷、控、高沸化合物） 的氯硅烷類化合物組成的混合物，其通過可商購得到的冶金娃與HCl在流化床反應(yīng)器中在 350-400°C下反應(yīng)獲得。
[004引在制備多晶娃的完整系統(tǒng)中，TCS作為粗硅烷在流化床反應(yīng)器中由冶金娃和肥1產(chǎn) 生，或者由冶金娃與STC/此（STC=四氯化娃)產(chǎn)生。所述的粗硅烷隨后通過蒸饋/提純被純 化形成TCS。從純化的TCS沉積得到多晶娃，W便形成特別是STC。通常，所述的STC隨后被使 用(例如通過加氨形成=氯硅烷，或通過燃燒形成細微分散的二氧化娃或娃酸醋）。
[0049]在由氯硅烷(特別是TCS)和氨的混合物沉積多晶娃期間，除了STC，還會形成高沸 氯硅烷的饋分。此處術(shù)語"高沸氯硅烷"指的是由娃、氯組成的化合物，在一些情況下還可W 有氨、氧和碳，并且其沸點比