一種熱耦合噴射并流塔的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氣液傳質設備，尤其是一種熱耦合噴射并流塔，用于化工、煉油、石化、環保等領域的傳質過程。
【背景技術】
[0002]在石油化工過程中，精餾過程是應用最為廣泛的單元操作之一，也是石油化工領域中能耗最大的操作單元。在傳統的精餾塔中，引入精餾塔再沸器的熱量通過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換熱器的溫差上，而只有部分能量被用來減少精餾塔產品的墑，其熱力學效率一般只有5~10%，能量損失十分巨大。因此，開發并使用新型節能設備會帶來巨大的經濟效益和社會效益。
[0003]精餾塔內部熱耦合技術是一種理想節能方法。從20世紀末起，內部熱耦合精餾塔的研宄逐漸開展和深入。2005年，英國開發出一種塔板內部傳熱式內部熱耦合精餾塔，歐盟開發出一種熱交換屏(Heat transfer panel，簡稱HTP)式內部熱親合精飽塔，但是，由于塔內部熱耦合傳熱面積較小，因而未獲得應用性進展。從1995年至2007年，日本先后開發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構較為簡單，但仍未解決原有的內部熱耦合傳熱面積小的問題，多同心圓柱捆綁式內部熱耦合蒸餾塔雖然具有更大的傳熱面積，但結構復雜，成本很高，難以在實際中推廣應用。
[0004]2009年，中國專利CN200910087709.9設計了一種內部熱耦合蒸餾塔，通過三個外部換熱器實現精餾段與提餾段之間的熱耦合，一個外部換熱器進行精餾段頂部與提餾段頂部之間的熱量交換，從而實現了內部熱耦合蒸餾塔的無外部回熱操作；但是，該內部熱耦合蒸餾塔包括有四個外部換熱器和兩個塔體，設備體積大、成本高。
[0005]中國專利CN201010195101.0公開了一種液體并流復合塔，實現了塔板上液體呈同方向流動，增加了有效傳質面積。其結構如圖1所示，液體并流復合塔包括圓柱形塔體I和設置在塔體I內的多層連續傳質塔板。塔體I分為圓柱形內塔8和環形外塔9，內塔8套裝在外塔9內，內塔結構如圖2所示；內塔中的塔板I與內塔橫截面相應，且平行設置，外塔中也平行設置有與外塔橫截面相應的環形塔板II。在外塔9的塔板和內塔8的塔板上均設置有升氣孔，升氣孔上方設置帽罩。所述內塔和外塔中分別設置有使每層塔板上的液體呈同方向流動的降液系統。
[0006]該專利產品消除了傳統塔板上的液體滯留區，增加了有效傳質面積，增大了處理能力，提高了塔板的傳質效率。但是，該液體并流復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，不易維護檢修。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型需要解決的技術問題是提供一種傳質面積大、塔板效率高、熱量利用率高、能耗小的熱耦合噴射并流塔。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:
[0009]一種熱耦合噴射并流塔，包括塔體和多層連續傳質塔板，塔體包括內塔和外塔，每層連續傳質塔板包括設置有升氣孔的塔板、帽罩和降液系統；所述內塔和外塔之間通過內塔的外壁隔離形成精餾段和提餾段；當內塔是精餾段時，外塔為提餾段；當內塔為提餾段時，外塔為精餾段；所述塔底設置有與提餾段相連通的再沸器，塔頂設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管道連通提餾段頂部的原料入口。
[0011]本實用新型技術方案的進一步改進在于:所述冷凝器的出口上連通有儲液罐。
[0012]由于采用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步是:
[0013]本實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置為內塔外塔套裝的形式，有效利用提餾段和精餾段的溫差在內塔塔壁處進行換熱、回收熱量，增大了換熱面積，有效減少了散熱量，強化了提餾段對精餾段的熱量傳遞，從而達到節能降耗的目的。與常規的精餾裝置能耗相比可節能20%以上，可以極大地節省操作費用，因此具有很大的經濟效益和應用前景。同時，由于精餾段和提餾段為同心圓柱型，可大大減小塔高，易于安裝維護和生產操作。
[0014]本實用新型塔體采用內外套塔的結構，通過外部管道的設置，將原料液由提餾段頂部進料，經傳質換熱后，到達提餾段底部的液相經再沸器進一步加熱后采出，再沸器中分離出的氣體作為提餾段的氣相使用；到達提餾段頂部的氣相被送入精餾段底部，經多層塔板傳質傳熱后，到達精餾段頂部的氣相中輕組分的純度很高、經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入精餾塔頂部，經過傳質傳熱后從精餾塔底排除、并經管道重新回到提餾段頂部作為提餾段的回流液相。這樣就實現了原料液的精餾，重組分和輕組分經過足夠數量的塔板傳質分離，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。
【附圖說明】
[0015]圖1是中國專利CN201010195101.0公開的液體并流復合塔結構示意圖；
[0016]圖2是中國專利CN201010195101.0液體并流復合塔中的內塔結構示意圖；
[0017]圖3是本實用新型內塔為精餾段、外塔為提餾段時的物料流向示意圖；
[0018]圖4是本實用新型內塔為提餾段、外塔為精餾段時的物料流向示意圖；
[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，38、環形受液盤，39、導流管，4、溢流堰，5、帽罩，6、降液通道，7、進口堰，8、內塔，9、外塔，14、再沸器，15、冷凝器，16、儲液罐，17、回流泵，18、原料液進液管道，19、重組分采出管道，20、輕組分采出管道。
[0020]圖3、圖4中的實心箭頭表示液體流向，空心箭頭表示氣體流向。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例和附圖對本實用新型做進一步詳細說明:
[0022]一種熱耦合噴射并流塔，包括圓柱形塔體I ;塔體I包括圓柱形的內塔8和環形的外塔9，內塔8套裝在外塔9內；內塔8與外塔9之間通過內塔8的外壁隔離成精餾段和提餾段。當以內塔8為精餾段時，外塔9即為提餾段；當以內塔8為提餾段時，外塔9即為精餾段。在塔底設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；在精餾段的塔頂設置有冷凝器15和回流泵17，到達精餾段塔頂的高純度氣體經冷凝器冷凝、一部分冷凝液被回流泵重新送回