一种应用于特殊精馏的精馏塔及控制方法与流程

1.本发明涉及化工分离设备技术领域，尤其涉及一种应用于特殊精馏的精馏塔及控制方法。


背景技术：

2.精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到气相中，而气相中的重组分转移到液相中，从而实现分离的目的。目前，精馏塔主要分为板式塔和填料塔两大类，而板式塔又可根据塔板结构不同分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。
3.对于相对挥发度接近于1或等于1的体系，往往采用萃取精馏或恒沸精馏，即特殊精馏进行精馏分离。采用特殊精馏时需要加入第三种溶剂，即萃取剂或恒沸剂，在精馏过程中若第三种溶剂在精馏装置中不能与原体系充分混合，特别对于第三种溶剂与原体系不互溶的情况，则会降低特殊精馏的分离效果。例如，对于无水乙醇的生产，共沸精馏是一种较为成熟的生产方式。作为带水剂的环己烷由于与乙醇水溶液不互溶，在塔板上液相中环己烷不能与乙醇水溶液充分接触，降低了精馏塔的分离效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提供了一种应用于特殊精馏的精馏塔，包括：
5.精馏塔塔体，由若干个塔节组成，每两个相邻的所述塔节之间用螺栓紧固；
6.精馏塔搅拌组件，包括转轴、定距管和分散盘，所述转轴贯穿于整个所述精馏塔塔体内部，所述转轴外侧套有若干个定距管，每两个相邻的所述定距管之间设有一个所述分散盘，所述分散盘由相邻的两个所述定距管卡紧连接，每个所述塔节内都含有一个所述定距管和一个所述分散盘；
7.驱动部件，与所述精馏塔搅拌组件的顶端相接，用于驱动所述转轴转动，以带动所述转轴外面的所述定距管和所述分散盘转动。
8.进一步地，所述分散盘中间设有一个中空部，所述中空部包括一个圆形中空部和两个弧形中空部；
9.所述圆形中空部的直径大小等于所述转轴的直径大小；
10.两个所述弧形中空部对称设置于所述圆形中空部两侧并与所述圆形中空部相接，所述弧形中空部的弧形边所在圆的圆心与所述圆形中空部的圆心位于同一竖直线上。
11.进一步地，所述定距管的直径大小与所述弧形中空部的弧形边所在圆的直径大小相同，所述定距管的上端面和下端面分别设有一个弧形凸台；
12.两个所述弧形凸台呈中心对称设置，所述弧形凸台的形状、大小与所述弧形中空部相同；
13.相邻两个所述塔节中的所述定距管将所述分散盘的两个弧形中空部卡紧连接；若
干个所述定距管的大小相同，每节所述塔节中与所述定距管卡紧连接的所述分散盘到所述塔板的距离也相同。
14.进一步地，所述塔节两端焊接有法兰，除最顶部的所述塔节以外的其他所述塔节上端都固定焊接有一块塔板，每两个相邻的所述塔节之间以垫片密封；所述塔板类型为筛板类型，所述塔板中间开有第一圆孔，所述第一圆孔的直径大小与所述定距管的直径大小相同，以形成所述定距管和所述转轴可旋转的空间。
15.进一步地，所述塔板上焊有溢流堰，所述溢流堰的上端面高于同一个所述塔节内的所述分散盘的上端面。
16.进一步地，所述溢流堰底面将所述塔板划分为两个区域，一个区域含有所述第一圆孔，另一个区域不含有所述第一圆孔，其中，不含有所述第一圆孔的区域设有第二圆孔，所述第二圆孔下方接有降液管。
17.进一步地，所述降液管底部不与下一节所述塔节顶部的所述塔板相接，且相邻两节所述塔节里的所述降液管分别位于所述转轴的两侧，即相邻两节所述塔节中所述塔板上的所述第二圆孔的圆心不位于同一竖直线上。
18.进一步地，所述精馏塔塔体顶部设有动密封件和静密封件，所述转轴上端穿出所述精馏塔塔体顶部；所述精馏塔塔体底部设有转轴定位架，所述转轴的底部安装于所述转轴定位架中。
19.进一步地，所述驱动部件包括驱动电机和联轴器，所述联轴器将所述驱动电机与所述转轴上端进行连接，所述转轴在所述驱动电器驱动下转动并带动所述转轴上安装的分散盘转动。
20.进一步地，所述精馏塔塔体上还设有回流口，带水剂口，取样口，进料口和玻璃视筒，所述回流口用于将从塔顶冷凝后的蒸汽回流至所述精馏塔塔体内；所述带水剂口用于往所述精馏塔塔体内添加可进一步带出水的带水剂；所述取样口用于取样检测所述精馏塔塔体内分离出液体的浓度，所述进料口用于往所述精馏塔塔体内填入待分离的混合物，所述玻璃视筒用于观测所述精馏塔塔体内的精馏进程。
21.本发明还提供了一种基于上述任意一项所述的一种应用于特殊精馏的精馏塔的控制方法，以环己烷恒沸萃取分离乙醇和水体系为例，包括：
22.从所述进料口填入乙醇和水混合溶液，运行精馏塔，塔釜产生的蒸汽从最底下的所述塔节上升，蒸汽通过所述塔板上的筛孔逐级向上，到达塔顶后从汽相管引出，经塔顶冷凝后从所述回流口返回至所述精馏塔塔体内，在所述塔板上与上升蒸汽进行汽液接触，轻组分向上，重组分向下；
23.当乙醇与水形成共沸物，无法再进一步提纯时，从所述带水剂口引入环已烷，以在所述塔板上形成一种新共沸物进一步带出水；
24.启动所述驱动部件，使所述转轴带动所述分散盘转动，将不互溶的水与环己烷进行搅拌分散，充分接触以进一步分离水和乙醇。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.1、本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔设有贯穿精馏塔的转轴，转轴上设有分散盘，转轴转动时会带动分散盘转动，达到搅拌的作用，使不相融的两种液体接触更充分。
27.2、本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔设有带转轴孔的筛板类型塔板，可以实现
汽液接触的同时紧固转轴。
28.3、本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔的转轴上包裹有定距管，定距管能将分散盘固定在每节塔节中的相应位置、且能可靠传动，使得转轴转动时，能带动定距管和分散盘转动工作。
附图说明
29.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
30.在附图中：
31.图1为本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔的总装图；
32.图2为本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔的各塔板图纸；
33.图3为本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔的定距管图纸；
34.图4为本发明一种应用于特殊精馏的精馏塔的分散盘图纸；
35.图5为本发明一种应用于特殊精馏的对比实验效果图。
36.附图标记
37.1：精馏塔塔体；
38.11：塔节；12：塔板；
39.2：精馏塔搅拌组件；
40.21：转轴；22：定距管；23：分散盘；
41.221：弧形凸台；
42.231：中空部；
43.3：溢流堰；
44.4：驱动部件；
45.41：驱动电机；42：联轴器；
46.5：回流口；
47.6：带水剂口；
48.7：取样口；
49.8：进料口；
50.9：玻璃视筒；
51.10：降液管。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
53.实施例1
54.请参阅图1-5，本实施例提供的一种应用于特殊精馏的精馏塔的技术方案如下包括：
55.精馏塔塔体1，由若干个塔节11组成，每两个相邻的所述塔节11之间用螺栓紧固；
56.精馏塔搅拌组件2，包括转轴21、定距管22和分散盘23，所述转轴21贯穿于整个所述精馏塔塔体1内部，所述转轴21外侧套有若干个定距管22，每两个相邻的所述定距管22之间设有一个所述分散盘23，所述分散盘23由相邻的两个所述定距管22卡紧连接，每个所述塔节11内都含有一个所述定距管22和一个所述分散盘23；
57.驱动部件4，与所述精馏塔搅拌组件2的顶端相接，用于驱动所述转轴21转动，以带动所述转轴21外面的所述定距管22和所述分散盘23转动。
58.在具体实施中，以乙醇和水的分离为例，在一定程度后乙醇与水形成共沸物，无法再进一步提纯。在此条件下为进一步提高乙醇浓度从带水剂口6引入环已烷，在塔板12上形成一种新共沸物，水可以进一步被带出。同时由于环己烷与水不溶，带出后又可通过分层把环己烷循环回流使用。现有技术中只能让上升的蒸汽与上一塔板12下降的液体在塔板12上进行自然汽液接触，由于水与环己烷不溶，塔板12上会形成液液两相，恒沸剂不能与乙醇水溶液充分接触，降低传质效率。本方案针对这个问题设置了精馏塔搅拌组件2，在转轴21和分散盘23的带动下把塔板12上的液相进行分散，达到搅拌的作用，让水与环己烷可以更加充分的接触，提升传质效率。
59.具体地，如图4所示，所述分散盘23中间设有一个中空部231，所述中空部231包括一个圆形中空部和两个弧形中空部；
60.所述圆形中空部的直径大小等于所述转轴21的直径大小；
61.两个所述弧形中空部对称设置于所述圆形中空部两侧并与所述圆形中空部相接，所述弧形中空部的弧形边所在圆的圆心与所述圆形中空部的圆心位于同一竖直线上。
62.具体地，如图3所示，所述定距管22的直径大小与所述弧形中空部的弧形边所在圆的直径大小相同，所述定距管22的上端面和下端面分别设有一个弧形凸台221；
63.两个所述弧形凸台221呈中心对称设置，所述弧形凸台221的形状、大小与所述弧形中空部相同；
64.相邻两个所述塔节11中的所述定距管22将所述分散盘23的两个弧形中空部卡紧连接；若干个所述定距管22的大小相同，每节所述塔节11中与所述定距管22卡紧连接的所述分散盘23到所述塔板12的距离也相同。
65.在具体实施中，每一个定距管22的尾端和顶端都卡紧连接有一个分散盘23的弧形中空部，且每个定距管22的大小，长短相同，因此，在此条件下，每节塔节11中的定距管22都能将分散盘23托举到同一标准高度。
66.具体地，所述塔节11两端焊接有法兰，除最顶部的所述塔节11以外的其他所述塔节11上端都固定焊接有一块塔板12，每两个相邻的所述塔节11之间以垫片密封；所述塔板12类型为筛板类型，所述塔板12中间开有第一圆孔，所述第一圆孔的直径大小与所述定距管22的直径大小相同，以形成所述定距管22和所述转轴21可旋转的空间。
67.具体地，所述塔板12上焊有溢流堰3，所述溢流堰3的上端面高于同一个所述塔节11内的所述分散盘23的上端面。
68.具体地，所述溢流堰3底面将所述塔板12划分为两个区域，一个区域含有所述第一圆孔，另一个区域不含有所述第一圆孔，其中，不含有所述第一圆孔的区域设有第二圆孔，所述第二圆孔下方接有降液管10。
69.具体地，所述降液管10底部不与下一节所述塔节11顶部的所述塔板12相接，且相
邻两节所述塔节11里的所述降液管10分别位于所述转轴21的两侧，即相邻两节所述塔节11中所述塔板12上的所述第二圆孔的圆心不位于同一竖直线上。
70.再具体实施中，上一节塔节11的液体超出溢流堰3后会从降液管10流至下一塔节11内。
71.具体地，所述精馏塔塔体1顶部设有动密封件和静密封件，所述转轴21上端穿出所述精馏塔塔体1顶部；所述精馏塔塔体1底部设有转轴21定位架，所述转轴21的底部安装于所述转轴21定位架中。
72.具体地，所述驱动部件4包括驱动电机41和联轴器42，所述联轴器42将所述驱动电机41与所述转轴21上端进行连接，所述转轴21在所述驱动电器驱动下转动并带动所述转轴21上安装的分散盘23转动。
73.具体地，所述精馏塔塔体1上还设有回流口5，带水剂口6，取样口7，进料口8和玻璃视筒9，所述回流口5用于将从塔顶冷凝后的蒸汽回流至所述精馏塔塔体1内；所述带水剂口6用于往所述精馏塔塔体1内添加可进一步带出水的带水剂；所述取样口7用于取样检测所述精馏塔塔体1内分离出液体的浓度，所述进料口8用于往所述精馏塔塔体1内填入待分离的混合物，所述玻璃视筒9用于观测所述精馏塔塔体1内的精馏进程。
74.实施例2
75.本发明还提供了一种基于上述任意一项所述的一种应用于特殊精馏的精馏塔的控制方法，以环己烷恒沸萃取分离乙醇和水体系为例，包括：
76.从所述进料口8填入乙醇和水混合溶液，运行精馏塔，塔釜产生的蒸汽从最底下的所述塔节11上升，蒸汽通过所述塔板上12的筛孔逐级向上，到达塔顶后从汽相管引出，经塔顶冷凝后从所述回流口5返回至所述精馏塔塔体1内，在所述塔板12上与上升蒸汽进行汽液接触，轻组分向上，重组分向下；
77.当乙醇与水形成共沸物，无法再进一步提纯时，从所述带水剂口6引入环已烷，以在所述塔板12上形成一种新共沸物进一步带出水；
78.启动所述驱动部件4，使所述转轴21带动所述分散盘23转动，将不互溶的水与环己烷进行搅拌分散，充分接触以进一步分离水和乙醇。
79.实施例3
80.如图5所示，图五为不搅拌和搅拌两种状态下乙醇水比例指数对比图，上层的曲线为搅拌实现下的乙醇水比例指数，下层曲线为常规实验下，即不搅拌情况下乙醇水比例指数，由图中可知，在搅拌状态下，乙醇水比例指数普遍比不搅拌情况下乙醇水比例指数高，因此本发明设计的一种应用于特殊精馏的精馏塔让水与环己烷可以更加充分的接触，提升了传质效率。
81.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于，包括：精馏塔塔体，由若干个塔节组成，每两个相邻的所述塔节之间用螺栓紧固；精馏塔搅拌组件，包括转轴、定距管和分散盘，所述转轴贯穿于整个所述精馏塔塔体内部，所述转轴外侧套有若干个定距管，每两个相邻的所述定距管之间设有一个所述分散盘，所述分散盘由相邻的两个所述定距管卡紧连接，每个所述塔节内都含有一个所述定距管和一个所述分散盘；驱动部件，与所述精馏塔搅拌组件的顶端相接，用于驱动所述转轴转动，以带动所述转轴外面的所述定距管和所述分散盘转动。2.根据权利要求1所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述分散盘中间设有一个中空部，所述中空部包括一个圆形中空部和两个弧形中空部；所述圆形中空部的直径大小等于所述转轴的直径大小；两个所述弧形中空部对称设置于所述圆形中空部两侧并与所述圆形中空部相接，所述弧形中空部的弧形边所在圆的圆心与所述圆形中空部的圆心位于同一竖直线上。3.根据权利要求2所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述定距管的直径大小与所述弧形中空部的弧形边所在圆的直径大小相同，所述定距管的上端面和下端面分别设有一个弧形凸台；两个所述弧形凸台呈中心对称设置，所述弧形凸台的形状、大小与所述弧形中空部相同；相邻两个所述塔节中的所述定距管将所述分散盘的两个弧形中空部卡紧连接；若干个所述定距管的大小相同，每节所述塔节中与所述定距管卡紧连接的所述分散盘到所述塔板的距离相同。4.根据权利要求1所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述塔节两端焊接有法兰，除最顶部的所述塔节以外的其他所述塔节上端都固定焊接有一块塔板，每两个相邻的所述塔节之间以垫片密封；所述塔板类型为筛板类型，所述塔板中间开有第一圆孔，所述第一圆孔的直径大小与所述定距管的直径大小相同，以形成所述定距管和所述转轴可旋转的空间。5.根据权利要求4所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述塔板上焊有溢流堰，所述溢流堰的上端面高于同一个所述塔节内的所述分散盘的上端面。6.根据权利要求5所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述溢流堰底面将所述塔板划分为两个区域，一个区域含有所述第一圆孔，另一个区域不含有所述第一圆孔，其中，不含有所述第一圆孔的区域设有第二圆孔，所述第二圆孔下方接有降液管。7.根据权利要求6所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述降液管底部不与下一节所述塔节顶部的所述塔板相接，且相邻两节所述塔节里的所述降液管分别位于所述转轴的两侧，即相邻两节所述塔节中所述塔板上的所述第二圆孔的圆心不位于同一竖直线上。8.根据权利要求1所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述精馏塔塔体顶部设有动密封件和静密封件，所述转轴上端穿出所述精馏塔塔体顶部；所述精馏塔塔体底部设有转轴定位架，所述转轴的底部安装于所述转轴定位架中。
9.根据权利要求2所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述驱动部件包括驱动电机和联轴器，所述联轴器将所述驱动电机与所述转轴上端进行连接，所述转轴在所述驱动电器驱动下转动并带动所述转轴上安装的分散盘转动。10.根据权利要求1所述的应用于特殊精馏的精馏塔，其特征在于：所述精馏塔塔体上还设有回流口，带水剂口，取样口，进料口和玻璃视筒，所述回流口用于将从塔顶冷凝后的蒸汽回流至所述精馏塔塔体内；所述带水剂口用于往所述精馏塔塔体内添加可进一步带出水的带水剂；所述取样口用于取样检测所述精馏塔塔体内分离出液体的浓度，所述进料口用于往所述精馏塔塔体内填入待分离的混合物，所述玻璃视筒用于观测所述精馏塔塔体内的精馏进程。11.一种基于如权利要求1-10任意一项所述的应用于特殊精馏的精馏塔的控制方法，包括：从所述进料口填入乙醇和水混合溶液，运行精馏塔，塔釜产生的蒸汽从最底下的所述塔节上升，蒸汽通过所述塔板上的筛孔逐级向上，到达塔顶后从汽相管引出，经塔顶冷凝后从所述回流口返回至所述精馏塔塔体内，在所述塔板上与上升蒸汽进行汽液接触，轻组分向上，重组分向下；当乙醇与水形成共沸物，无法再进一步提纯时，从所述带水剂口引入环已烷，以在所述塔板上形成一种新共沸物进一步带出水；启动所述驱动部件，使所述转轴带动所述分散盘转动，将不互溶的水与环己烷进行搅拌分散，充分接触以进一步分离水和乙醇。

技术总结
本发明涉及化工分离设备技术领域，尤其涉及一种应用于特殊精馏的精馏塔，包括：精馏塔塔体，由若干个塔节组成，每两个相邻的所述塔节之间用螺栓紧固；精馏塔搅拌组件，包括转轴、定距管和分散盘，所述转轴贯穿于整个所述精馏塔塔体内部，所述转轴外侧套有若干个定距管，每两个相邻的所述定距管之间设有一个所述分散盘，所述分散盘由相邻的两个所述定距管卡紧连接，每个所述塔节内都含有一个所述定距管和一个所述分散盘；驱动部件，与所述精馏塔搅拌组件的顶端相接，用于驱动所述转轴转动，以带动所述转轴外面的所述定距管和所述分散盘转动。动。动。


技术研发人员：袁继军 南碎飞 何应坚 蔡亮斌 吴昙 章海峰 刘慧 李林 刘睦利
受保护的技术使用者：浙江中控科教仪器设备有限公司
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/9/20