內置降膜式重沸器精餾塔及其精餾方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工設備，特別是涉及內置降膜式重沸器精餾塔及其精餾方法。
【背景技術】
[0002]降膜重沸器的工作原理是:將料液經上管箱成膜分配器均勻分配至各換熱管內，料液在重力和氣流作用下呈均勻膜狀自上而下流動，受換熱管外側加熱介質加熱不斷汽化，并從換熱管下管箱以氣液兩相的形式流出。降膜重沸器具有壓降極小、傳熱系數高、要求傳熱溫差低等一系列優點，特別適用于熱敏性及高真空工況，廣泛應用于化工、醫藥、食品等彳丁業。
[0003]傳統的精餾塔，降膜重沸器設置在塔體外側，多采用強制循環形式，需采用栗來增壓，勢必增加相應的設備投資與操作成本。同時，由于降膜重沸器的關鍵在于換熱管內成膜效果，而栗送出重沸器物料不可避免具有一定不連續性和波動性，操作不穩定導致成膜效果較差，或需采用設計復雜的成膜分配器以滿足其成膜效果，勢必也將增加投資成本。

【發明內容】

[0004]基于此，有必要針對傳統的精餾塔，降膜式重沸器設置在塔體外側，需采用栗增壓，操作不穩定導致成膜效果較差、投資操作成本高的問題，提供一種操作穩定、成膜效果好、投資操作成本低的內置降膜式重沸器精餾塔。
[0005]本發明還提供一種內置降膜式重沸器精餾塔的精餾方法。
[0006]—種內置降膜式重沸器精餾塔，包括塔釜和設置在所述塔釜內的降膜重沸器，所述降膜重沸器包括上管板、下管板、至少一根升氣管結構和至少兩根換熱管結構，所述上管板水平設置在所述塔釜內遠離底部的一端，所述下管板水平設置在所述塔釜內靠近底部的一端，每根所述升氣管結構豎直設置在所述上管板和下管板之間，且每根所述升氣管結構的一端穿過所述上管板固定，另一端穿過所述下管板固定，每根所述換熱管結構豎直設置在所述上管板和下管板之間，且每根所述換熱管結構的一端穿過所述上管板固定，另一端穿過所述下管板固定，每根所述升氣管結構穿過所述上管板的一端高于每根所述換熱管結構穿過所述上管板的一端。
[0007]在其中一個實施例中，所述至少一根升氣管結構和所述至少兩根換熱管結構交錯均勻分布在所述上管板和下管板之間。
[0008]在其中一個實施例中，每根所述升氣管結構包括升氣管、筋條和蓋板，所述升氣管豎直設置在所述上管板和下管板之間，且所述升氣管的一端穿過所述上管板固定，另一端穿過所述下管板固定，所述升氣管穿過所述上管板的一端通過所述筋條與所述蓋板相連。
[0009]在其中一個實施例中，每根所述換熱管結構包括換熱管、導流管和蓋帽，所述換熱管豎直設置在所述上管板和下管板之間，且所述換熱管的一端穿過所述上管板固定，另一端穿過所述下管板固定，所述換熱管穿過所述上管板的一端設有鋸齒狀開口，所述導流管的一端與蓋帽相連，另一端通過所述鋸齒狀開口伸進所述換熱管內。
[0010]在其中一個實施例中，所述導流管的中心線與所述換熱管的中心線在同一直線上，所述導流管的外壁與所述換熱管的內壁之間留有空隙。
[0011]在其中一個實施例中，所述空隙的間距為
[0012]在其中一個實施例中，所述鋸齒狀開口中每個鋸齒的深度與寬度比多1。
[0013]—種內置降膜式重沸器精餾塔的精餾方法，包括以下步驟:
待分離物料進入所述內置降膜式重沸器精餾塔內，由于精餾租用，含大部分重組分的物料下降；
所述含大部分重組分的物料下降，經所述上管板收集，在所述換熱管結構穿過所述上管板的一端與所述升氣管結構穿過所述上管板的一端之間形成均勻的液層；
所述液層在所述換熱管結構內形成穩定向下流動的膜狀液層；
所述膜狀液層在所述換熱管結構內不斷汽化，在重力與氣相壓力推定下，在所述換熱管結構內加速形成均勻并逐漸減薄的液膜，所述換熱管結構內從上至下傳熱系數不斷增大，在所述換熱管結構的底部形成氣相流和液相流；
所述氣相流上升進入所述升氣管結構；
所述液相流作為塔釜產品采出。
[0014]在其中一個實施例中，所述換熱管結構包括換熱管、導流管和蓋帽，所述換熱管豎直設置在所述上管板和下管板之間，且所述換熱管的一端穿過所述上管板固定，另一端穿過所述下管板固定，所述換熱管穿過所述上管板的一端設有鋸齒狀開口，所述導流管的一端與蓋帽相連，另一端通過所述鋸齒狀開口伸進所述換熱管內；
所述液層在所述換熱管結構內形成穩定向下流動的膜狀液層的步驟具體為:
所述液層從所述蓋帽與所述鋸齒狀開口之間的孔隙均勻流入所述換熱管內，在所述導流管外壁與所述換熱管內壁之間形成均勻穩定向下流動的膜狀液層。
[0015]在其中一個實施例中，所述膜狀液層在所述換熱管結構內不斷汽化，在重力與氣相壓力推動下，在所述換熱管結構內加速形成均勻并逐漸減薄的液膜，所述換熱管結構內從上至下傳熱系數不斷增大，在所述換熱管結構的底部形成氣相流和液相流的步驟具體為:
所述膜狀液層在所述換熱管外加熱介質的作用下不斷汽化，在重力與氣相壓力推動下，在所述換熱管內加速形成均勻并逐漸減薄的液膜，所述換熱管內從上至下傳熱系數不斷增大，在所述換熱管的底部形成氣相流和液相流。
[0016]上述內置降膜式重沸器精餾塔及其精餾方法，將降膜重沸器集成在塔釜內，大大減少了設備投資與操作成本并增加了操作穩定性。
[0017]此外，通過上管板收集含大部分重組分的物料并形成均勻的液層，避免了液面波動，大大增強了換熱管的成膜效果。
【附圖說明】
[0018]圖1為一實施方式的內置降膜式重沸器精餾塔的結構示意圖。
[0019]圖2為圖1中升氣管結構的局部放大圖。
[0020]圖3為圖1中換熱管結構的局部放大剖視圖。
[0021]圖4為圖1中換熱管結構的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0023]需要說明的是，本發明中內置降膜式重沸器精餾塔除了塔釜和降膜重沸器以外，塔內的結構可以是現有的任一精餾塔內的結構。
[0024]請參閱圖1，一種內置降膜式重沸器精餾塔，包括塔釜10和設置在塔釜10內的降膜重沸器20。
[0025]其中，降膜重沸器20包括上管板22、下管板24、至少一根升氣管結構26和至少兩根換熱管結構28。
[0026]上管板22設置在塔釜10內遠離底部的一端。下管板24設置在塔釜10內靠近底部的一端。
[0027]每根升氣管結構26豎直設置在上管板22和下管板24之間，且每根升氣管結構26的一端穿過上管板22固定，另一端穿過下管板24固定。
[0028]每根換熱管結構28豎直設置在上管板22和下管板24之間，且每根換熱管結構28的一端穿過上管板22固定，另一端穿過下管板24固定。
[0029]其中，每根升氣管結構26穿過上管板22的一端高于每根換熱管結構28穿過上管板22的一端。
[0030]待分離物料進入內置降膜式重沸器精餾塔內，由于精餾作用，含大部分重組分的物料下降，經最后一層塔板或填料均勻收集進上管板22。
[0031]可以理解，取決于降膜重沸器20的尺寸與汽化量，由此產生的壓降將使上管板22上方的液位維持在升氣管結構26穿過上管板22的一端與換熱管結構28穿過上管板22的一端之間，滿足換熱管結構28穿過上管板22的一端處于液封狀態。
[0032]升氣管結構26高出上管板22的高度由換熱管結構28高出上管板22的高度與壓降計算共同決定。
[0033]為了防止偏流，上述至少一根升氣管結構26和至少兩根換熱管結構28交錯均勻分布在上管板和下管板之間。
[0034]例如，在本實施方式中，只有一根升氣管結構26和多根換熱管結構28時，該升氣管結構26的中心線與精餾塔的中心線在同一直線上，多根換熱管結構28則以該升氣管結構26為中心線呈放射狀均勻分布。
[0035]請參閱圖2，每根升氣管結構26包括升氣管262、筋條264和蓋板266。
[0036]具體的，升氣管262豎直設置在上管板22和下管板24之間，且升氣管262的一端穿過上管板22固定，另一端穿過下管板24固定。
[0037]升氣管262穿過上管板22的一端通過筋條264與蓋板266相連。
[0038]升氣管262的頂部設置蓋板266，用于防止上管板22上的液相通過升氣管262直接進入塔釜10的底部，
需要說明的是，升氣管262的尺寸由工況決定，升氣管262的截面積不小于精餾塔塔體截面積的8%。
[0039]請參閱圖3~4，每根換熱管結構28包括換熱管282、導流管284和蓋帽286。
[0040]具體的，換熱管282豎直設置在上管板22和下管板24之間，且換熱管282的一端穿過上管板22固定，另一端穿過下管板24固定。
[0041]其中，換熱管282穿過上管板22的一端設有鋸齒狀開口 288。
[0042]導流管284的一端與蓋帽286相連，另一端通過該鋸齒狀開口 288伸進換熱管282內。
[0043]為了防止偏流，導流管284的中心線與換