国内外分隔壁精馏塔..

第17卷第1期2005年3月江　苏　工　业　学　院　学　报

JOURNALOFJIANGSUPOLYTECHNICUNIVERSITYVol117No11Mar12005

文章编号:1005-8893(2005)01-0058-04

Ξ

国内外分隔壁精馏塔现状与发展趋势

裘兆蓉1,叶　青1,李成益2

(11江苏工业学院化学工程系,江苏常州213016;21扬子石油化工股份有限公司计划部,江苏南京210048)摘要:分隔壁精馏塔(DWC)在工厂已有20年历史。BASF有40台DWC应用,前景看好。DWC可省投资30%,节能30%。在石油化工领域内已有33篇美国专利,5篇中国专利。对DWC从原理、结构、节能和关键技术等方面进行了综述。同时介绍了DWC的应用现状及其可能的应用领域,对DWC的应用前景进行了展望。关键词:分隔壁式精馏塔;关键技术;应用中图分类号:TE624　　　　文献标识码:A

　[3～9]

1　DWC的特点

点,,[1];(吸附-精馏耦合、结晶-精馏耦合[2]等);精馏-精馏耦合的塔:热耦精馏塔(PetlyukColumn);内部热耦合精馏塔(ITCDIC)[3];分隔壁精馏塔(Dividingwallcol2umn简称DWC)[4,5])。

国内已有高校研究并有文章关于节能型的精馏耦合塔,但尚未发现DWC研究机构和应用单位。DWC是在精馏塔内部设一垂直隔板,将精馏塔分成上段、下段、及由隔板分开的精馏进料段及中间采出段四部分。由于DWC与热耦精馏分离的原理及计算方法是一致的,DWC在热力学上等同于一个Petlyuk塔,比传统的两塔系统节约了30%的投资费用。因此有人把DWC归为耦精馏塔的特例,但因DWC比热耦精馏塔少一台精馏塔及相应管路,因此投资及占地面积比热耦精馏塔少[6～8]。DWC与热耦精馏分离及其传统精塔的流程比较见表1。

1threebycanbedoneina

withoneortwotowers[3～9]

流程

传统精馏塔分离3组分

2个塔、2个重沸器、2个冷凝器、2个回流分配器

100%100%

热耦精馏塔内部热耦精馏分隔壁蒸馏塔分离3组分

2个塔、1个再沸器、1个冷凝器、1个回流分配器

85%70%

塔分离3组分

4个塔、2台

分离3组分

1个塔、1个再沸器、1个冷凝器、1个回流分配器

70%70%

设备压缩机、2台热交换器

120%52%

投资

能耗

　　DWC分离3组分混合物时,只需1个精馏塔就可得到3个纯组分,这就节省了1个精馏塔及其附属设备,如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道。虽然DWC比原有2塔流程的每个精馏塔大,但总的设备投资会降低许多。

DWC是热力学上最理想的系统结构,在分离3组分混合物时,用相同的理论板数,完成同样的分离任务,采用DWC比传统的两塔流程需更少的再沸热量和冷凝量,Lestak[9]指出,对于某些给定的物料,分隔壁式精馏塔和常规精馏塔相比需更小的回流比,故操作容量增大,节能最高可达到60%以上,可能省设备投资30%。DWC能广泛地

应用于石油精制、石油化工、化学品及气体精制。

在DWC中,物料在再沸器中只被加热1次,

Ξ

收稿日期:2004-08-28

基金项目:江苏省自然科学基金资助(BK2001093;BK2004035)

作者简介:裘兆蓉(1945-),女,浙江嵊州崇仁人,教授,院学术带头人,硕士、博士生导师。

裘兆蓉等1国内外分隔壁精馏塔现状与发展趋势 59

哪种方法都需要非常精确的压降关联式。

分隔壁两侧的液体流量分布成为此类塔设计及优化操作的一个关健。一般在分隔壁的上方可设计一个流量分配器来控制液体流量;在分隔壁的下方可设计一个流量分配器来控制气体流量使进入隔板两侧的流量不同,从而达到所需的中间产品、塔顶及塔釜的分离要求。

它在高温区的停留时间相应较短。故该塔型既适于多组分物系中轻组分为热敏物系的分离,又适于重组分为热敏物系的分离,同时还适于挥发度居中的热敏物系的分离。

DWC所采出的中间产品的纯度比普通精馏塔侧线出料的纯度大,因此,当希望得到高纯度的中间产品时,应先考虑使用DWC。

若分离A、B和C3个组分,且相对挥发度依次递增时,进料混合物中组分B的量最多时,采用DWC的分离效果将最好,且能耗最小。采用DWC具有的节能优势最明显。

3　国外的应用与研究

311　国外的现状

EricW.Luster于1933年因裂解气分离已提出DWC的概念,并报有美国专利US1915681[10]。

由于采用DWC时,分离3组分混合物是在1

个塔内完成的,故整个分离过程的压力不能改变。当需要改变压力时,只能用常规的双塔精馏流程。

2　DWC的关键技术

211　分隔壁的位置

在DWC中分离3组分混合物时,设置1块垂直的隔板-,塔的分离效果分离3组分混合物时,若将分隔壁向精馏塔的底部延长,则可有效的阻止轻组分从分隔壁下部进入该塔的中间出料一侧,但中间组分从下端进入中间出料一侧也变得困难起来。这样会使更多的中间组分从分隔壁的上端进入中间出料一侧或者需要增加塔的下部(分隔壁下部的提馏段)的分离能力来分离中间组分和重组分。同样的,若将分隔壁向精馏塔的上部延伸,阻止了重组分从分隔壁的上端进入中间出料一则,但同时也增加了中间组分从上端进入中间出料一侧的困难。

　　国外的DWC研究自能源危机后开始活跃。在能源危机前的科技条件下,由于两个精馏塔的控制条件被并到了1个DWC中,塔的控制条件增加了,,DWC无法。DWC回路控但精馏的节能却成为。故而,国外的DWC研究自能源危机后益越活跃。

1985年以来,BASF公司、Kellogg公司、Ky2owaYuka公司、Sumitomo重工等几大公司已开始使用DWC。世界上已有40座以上DWC进行了商业运行。大部分属于德国的BASF公司。主要用于分离中间产物含量高的3元混合物。Kellogg公司也和BP公司合作设计建造DWC[11]。其中一座用于改进一条原先间歇操作的烷基重整流程,中间产物为航空汽油,塔顶产物和塔釜产物返回汽油贮槽。改进后塔的操作能力增加了一倍,中间产物的产量比原先简单的中间采出流程增加了50%。Sumitomo重工设计了至少6座DWC[11],其中和KyowaYuka公司合作开发了乙酸乙酯的装置,乙酸乙酯为中间产物,其纯度可达99199%,塔顶为低沸点的不纯物如乙醛等,塔底为高沸点的不纯物如巴豆醛等。Sumitomo重工认为:采用了单塔流程后除了减小了设备体积,还节约了30%～40

%的设备费用和能量。LindeAG公司刚为南非的Sosol公司建造了世界上最大的分隔壁式精馏塔[12],塔高107m,直径5m。Krupp公司为Ve2baOel公司设计的塔能将苯从热解汽油中分离出

212　经过分隔壁两边的汽液相流量分配

采用DWC分离3组分混合物时,从塔底上升的蒸汽在分隔壁两侧分为两部分,若蒸汽在分隔壁的两侧分配量不相等时,根据进料及中间出料情况,在某种情况下具有热力学优势。要想使分隔壁两侧的汽相流量不相等,一般有两种方法:①分隔壁不放置在塔的中间;②通过内部设置使分隔壁一侧的压降大于另一侧。控制分隔壁两侧的汽相流量主要通过两侧的压降完成的,要使两边的压降不同可以通过设计一些特殊可控制大小的节气阀来实现,或者使分隔壁两侧的结构不同[9]。不管采用

来。另一个相似的塔是为Cherron公司设计的,不久将投入生产。当然,以上的研究都报了专利。

国外除了已工业化的应用DWC外,对DWC

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的结构也进行了广泛的研究。现在的DWC设备已

从一开始将隔板焊在塔上发展到可移动的隔板,对大直径的塔,垂直隔板可变为特殊设计的易于安装的人孔大小的部件。还有适用于特殊需要的偏离中心位置的垂直隔板。对塔的安装方式、塔板放置位置及角度 …… 此处隐藏：7039字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……