專(zhuān)利名稱(chēng)：溫度梯度型精餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精餾塔，具體地說(shuō)涉及一種可在精餾塔內(nèi)強(qiáng)制產(chǎn)生溫度梯度的精餾塔。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的公知精餾塔，汽液兩相在塔板或填料上進(jìn)行傳質(zhì)，塔外壁保溫。塔底有再沸器，將塔底流出的一部分液體汽化再送回塔體，另一部分從塔底出料；塔頂有冷凝器，將塔頂流出的氣體液化，一部分回流到塔內(nèi)，一部分出料。由公知的精餾技術(shù)可知，在精餾段設(shè)置中間冷凝器或在提餾段設(shè)置中間再沸器可以節(jié)省能量。但設(shè)備和操作會(huì)復(fù)雜化，因此不可能設(shè)置太多的中間冷凝器、中間再沸器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分離能力高、傳質(zhì)效率高的溫度梯度型精餾塔，以克服現(xiàn)有的精餾塔設(shè)備和操作復(fù)雜，傳質(zhì)效率低，浪費(fèi)能量的缺陷。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型溫度梯度型精餾塔，包括提餾段、精餾段、加料口。精餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的精餾列管，精餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在精餾段殼體上，精餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，精餾列管外部設(shè)有用于冷卻的冷卻裝置。冷卻裝置為設(shè)置于精餾列管外部充有冷卻液的殼程通道，殼程通道設(shè)置與冷卻液管道相連通的冷卻液入口和冷卻液出口，冷卻液入口位于冷卻液出口的上方，冷卻液出口連接有液封管，液封管的液封高度超過(guò)冷卻液入口的高度以使冷載體充滿(mǎn)殼程；冷卻裝置提供比列管內(nèi)溫度充分低的冷載體循環(huán)系統(tǒng)，冷載體從精餾段的上部冷卻液入口進(jìn)入，從下部冷卻液出口流出。這些冷載體在列管外壁構(gòu)成溫度梯度，溫度值沿塔高而減少。冷卻裝置也可以采用電子制冷元件，如半導(dǎo)體制冷片，使列管外壁構(gòu)成溫度梯度，從而省去了在精餾段外殼設(shè)置冷卻液出入口。這樣以構(gòu)成精餾段列管上的每一個(gè)微元都是一個(gè)中間冷凝器。
提餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的提餾列管，提餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在提餾段殼體上，提餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，提餾列管外部設(shè)有加熱裝置。加熱裝置為設(shè)于提餾列管外部的熱載體管道，相應(yīng)的在提餾段設(shè)置與熱載體管道相連通的熱載體出口和熱載體入口，熱載體出口位于熱載體入口的上方。加熱裝置提供比列管內(nèi)溫度高的熱載體流動(dòng)系統(tǒng)，熱載體是從提餾段的下部進(jìn)入，從上部流出。同樣，加熱裝置也可采用電子加熱元件。這些熱載體或電加熱元件在列管外壁構(gòu)成溫度梯度，溫度值沿塔高而減小。從而提餾段列管上的每一個(gè)微元都是一個(gè)中間再沸器。
在精餾段由于列管外部不斷地移出熱量，列管內(nèi)的汽體被不斷冷凝成液體。因此在精餾段，液體量和汽體量都是上半部少，下半部多。在提餾段由于不斷地從列管外輸入熱量，列管內(nèi)的液體被不斷汽化成汽體。因此在提餾段，液體量和汽體量都是上半部多，下半部少。從全塔來(lái)說(shuō)就是在列管內(nèi)，塔中部的液體量和汽體量多；塔兩端的液體量和汽體量少。控制塔中部的氣速為接近泛點(diǎn)的氣速，傳質(zhì)效率可以達(dá)到超高水平。當(dāng)汽體上升到精餾段的上半部時(shí)汽體量和液體量都減小了，氣速減小為正常值，自動(dòng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。同理，在提餾段的上部氣速接近泛點(diǎn)的氣速，在下部氣速減小為正常值，自動(dòng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。也就是說(shuō)本實(shí)用新型的精餾塔中部的氣速是接近泛點(diǎn)的氣速，上部和下部的氣速是正常值。原料從塔中部進(jìn)入后，在接近泛點(diǎn)的氣速下傳質(zhì)，效率高。而到達(dá)出口處時(shí)氣速減小為正常值，工作穩(wěn)定。達(dá)到效率高又穩(wěn)定的目的。
當(dāng)精餾段的汽液流量變化很大時(shí)，設(shè)置直徑不同的列管塔體。上段直徑小于下段。或者在精餾段每一個(gè)管道內(nèi)都設(shè)一個(gè)錐型桿，錐尖向下。錐型桿用來(lái)調(diào)節(jié)管道內(nèi)的流通截面積，增加表面積和造成一些擾動(dòng)，促進(jìn)傳質(zhì)。
當(dāng)提餾段的汽液流量變化很大時(shí)，設(shè)置直徑不同的列管塔體。下段直徑小于上段?；蛘咴谔狃s段每一個(gè)管道內(nèi)也都設(shè)一個(gè)錐型桿，錐尖向上。錐型桿用來(lái)調(diào)節(jié)管道內(nèi)的流通截面積，增加表面積和造成一些擾動(dòng)，促進(jìn)傳質(zhì)。
列管和殼體采用同樣的材料，以防止熱膨脹損壞設(shè)備。
本實(shí)用新型的有益效果如下(1)提高了分離能力。因?yàn)榫s塔塔頂和塔底的溫差越大分離能力越大。本實(shí)用新型在精餾段輸出了熱量、在提餾段輸入了熱量，強(qiáng)化了溫度梯度，塔頂和塔底的溫差增大故分離能力增大。
(2)提高了傳質(zhì)效率。本實(shí)用新型精餾塔中部的氣速是接近泛點(diǎn)的氣速，上部和下部的氣速是正常值。泛點(diǎn)附近傳質(zhì)效率最高。所以本發(fā)明的總傳質(zhì)效率超過(guò)公知的精餾塔的傳質(zhì)效率。
(3)傳熱推動(dòng)力大。提餾段的上部溫度比下部低，與加熱的熱載體的溫度差大，所以傳熱推動(dòng)力大。同理，精餾段的下部溫度比上部高，與冷載體的溫度差大，所以傳熱推動(dòng)力大。
(4)有利于節(jié)能。由于采用了列管塔體結(jié)構(gòu)，就可以利用列管外側(cè)進(jìn)行冷卻或加熱，對(duì)列管內(nèi)的汽液傳質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)化。這種結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是將中間冷凝器和中間再沸器移到了塔內(nèi)部，相當(dāng)于多個(gè)中間冷凝器和中間再沸器的節(jié)能效果。
(5)造價(jià)低。節(jié)省了塔板或塔填料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。另外，在塔上半部和塔下半部由于汽液量都減少了，塔直徑相應(yīng)減小。又可節(jié)省一部分材料費(fèi)。塔頂全凝器和再沸器的負(fù)荷比公知的精餾塔的小，又節(jié)省一部分材料。


圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例總體結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型精餾段結(jié)構(gòu)示意圖圖3是冷卻裝置的一種實(shí)施方式圖4是加熱裝置的一種實(shí)施方式本實(shí)用新型提餾段結(jié)構(gòu)示意圖為圖2轉(zhuǎn)180度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型包括加料口1，第一精餾段2、第二精餾段3、第一提餾段4、第二提餾段5。第二精餾段3位于第一精餾段2上部，直徑比第一精餾段2小。精餾段設(shè)置冷卻液入口6和冷卻液出口10，冷卻液入口6位于冷卻液出口10的上方，冷卻液出口10處連接有液封管9，液封管9的液封高度超過(guò)冷卻液入口6的高度；第一提餾段4位于第二提餾段8上部，直徑比第二提餾段2大，提餾段設(shè)置熱載體出口7和熱載體入口8，熱載體出口7位于熱載體入口8的上方。精餾段和提餾段根據(jù)汽液相流量多少的變化可設(shè)置為三節(jié)、四節(jié)或多節(jié)。
參見(jiàn)圖2精餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的精餾列管11，每個(gè)精餾列管管道內(nèi)設(shè)有一個(gè)錐型桿15，錐尖向下。精餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板12上，封頭板固定在精餾段殼體上，精餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板13，精餾列管外部設(shè)有冷卻裝置，冷卻裝置為設(shè)置于列管外部的充有冷卻液的殼程通道14，冷卻液入口6和冷卻液出口10分別從精餾段上下兩端與殼程通道14連通，冷卻液從冷卻液入口6流入，冷卻液出口10流出。提餾段內(nèi)部列管結(jié)構(gòu)與精餾段相似，每個(gè)提餾列管管道內(nèi)設(shè)有一個(gè)錐型桿，錐尖向上，提餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在提餾段殼體上，提餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，提餾列管外部設(shè)有加熱裝置，加熱裝置為設(shè)置于列管外部的熱載體管道，熱載體出口8和熱載體入口7分別從上下兩端與熱載體管道連通，熱載體液從熱載體入口7流入熱載體出口8流出。根據(jù)需要在塔體的頂部和底部分別設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器，塔頂設(shè)置冷凝器和餾出液出口，塔底設(shè)置塔底液出口，則整個(gè)精餾塔即可組裝完成。
參見(jiàn)圖3、圖4，可以根據(jù)需要把精餾段的冷卻裝置可采用半導(dǎo)體制冷片16電子冷卻方式，或者采用散熱片等空氣冷卻方式；相應(yīng)的提餾段加熱裝置可采用電感加熱片17，或者采用電熱絲、紅外等加熱方式。
權(quán)利要求1.一種溫度梯度型精餾塔，包括提餾段、精餾段、加料口，其特征在于，所述的精餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的精餾列管，精餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在精餾段殼體上，精餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，所述精餾列管外部設(shè)有用于冷卻的冷卻裝置；所述的提餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的提餾列管，提餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在提餾段殼體上，提餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，所述提餾列管外部設(shè)有用于加熱的加熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，所述冷卻裝置為設(shè)置于精餾列管外部充有冷卻液的殼程通道，殼程通道設(shè)置與冷卻液管道相連通的冷卻液入口和冷卻液出口，冷卻液入口位于冷卻液出口的上方，冷卻液出口連接有液封管，液封管的液封高度超過(guò)冷卻液入口的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，所述加熱裝置為設(shè)于提餾列管外部的熱載體管道，提餾段設(shè)置與熱載體管道相連通的熱載體出口和熱載體入口，熱載體出口位于熱載體入口的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，所述冷卻裝置為設(shè)置于精餾列管外部的半導(dǎo)體制冷片，所述加熱裝置為設(shè)置于提餾列管外部的電感加熱片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，每個(gè)精餾列管管道內(nèi)設(shè)有一個(gè)錐型桿，錐尖向下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，每個(gè)提餾列管管道內(nèi)設(shè)有一個(gè)錐型桿，錐尖向上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，所述的精餾段可以有多段變徑，上部外殼直徑小于下部的外殼直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的溫度梯度型精餾塔，其特征在于，所述的提餾段可以有多段變徑，下部外殼直徑小于上部的外殼直徑。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種溫度梯度型精餾塔，包括提餾段、精餾段、加料口。精餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的精餾列管，精餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在精餾段殼體上，精餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，精餾列管外部設(shè)有輔助裝置。提餾段內(nèi)部設(shè)置若干縱向平行排列的提餾列管，提餾列管上下兩端分別穿過(guò)且固定在封頭板上，封頭板固定在提餾段殼體上，提餾列管中間段設(shè)有若干分隔擋板，提餾列管外部設(shè)有輔助裝置。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離能力高，傳質(zhì)效率高，操作簡(jiǎn)便，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D3/14GK2745629SQ20042008126
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者谷里鵬, 王耀斌 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)