CN102091431A

CN102091431A - 新型多管式精馏装置

Info

Publication number: CN102091431A
Application number: CN2009102504492A
Authority: CN
Inventors: 江俊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明是新型多管式精馏装置，包括底部的再沸器、循环泵、塔釜产品储存罐；中部的提馏段、中间分布器和上部的多根高效填料管组成的精馏段构成；具有小体积高效率(1m相当于30-40块理论塔板)、塔体高通量、塔釜低持液量、低压降等特点，由于***结构的优点，无产业化过程中的放大问题。物料高温停留时间短、产品质量高、可以实现连续生产。

Description

新型多管式精馏装置

技术领域

本发明涉及一种新型多管式精馏装置，属于精密精馏技术和装置的创新。

技术背景

精馏是化学工业中应用最广的传质分离单元操作，而高粘度、高沸点、热敏性、低相对挥发度等物系的高真空精馏，一直是困扰化工工业的难题，传统的分离装置大都采用常规的规整填料塔，一般填料效率在每米3-7块理论板之间，对于常见的物系，如香茅油、松节油、柏木油等，其中关键组分沸点高、相邻组分之间沸点之差只有几度、分离要求有几十块甚至上百块理论板，因此，要想获得高质量的产品，填料高度都在十米以上，甚至达到二三十米，因此设备不可避免的出现塔压降大、液体持液量大、停留时间3长、产品易受热分解等问题；同时，高真空条件要求塔要有较大的直径以保证气体的通量，这样，单位面积的填料上喷淋的液体量(液体喷淋密度)急剧减少，填料润湿效果差、气液接触不良、填料效率也就大幅降低。另外，现有的小批量、高附加值的产品生产中，很多都采用间歇精馏操作方式，物料在塔釜釜式再沸器中长期停留，热分解程度加深，使得产品纯度下降、颜色偏深、甚至有些物系会产生聚合物，同时，间歇操作也增加了人工劳动强度，降低设备生产能力。

针对于高真空热敏物料的精馏分离国内外研究很多，其中国外产业化较好的就是分子蒸馏(或短程蒸馏)，某专家其利用分子运动自由程原理将加热壁面易挥发物质蒸发至距离极近(分子自由程数量级)的冷凝壁面因而实现高真空、热敏物料的分离，到20世纪60年代末德日英美等国家就已经有产业化实例，设备由于构造复杂，造价高、仅用于鱼油、维生素等高附加值天然产品的的分离，通过引入消化，我国设备生产厂家现也能生产类似产品，但现在普及的类似产品(包括国外产品)因为加工精度和费用方面原因、其冷热壁面间距远远超过了分子自由程数量级，因此只能称为短程蒸馏，短程蒸馏的精馏效果远远不及分子蒸馏设备。

对于高真空、高附加值的精细化工产品精馏分离，在2008全国精馏技术会议上，国内一些学者专家做了深入的论述，但所有的探索都基于已有的传统精馏设备局部结构的改造和优化，并不能从根本上改变传统精馏装置的能力不足。

近年来，以旋转场造成超重力(可达50倍重力加速度)进而促进气液两相混合旋转精馏床技术得到了国内很多科研部门的广泛关注，其体积小，分离效率高，但由于结构复杂旋转部件的静平衡动密封等问题，仍距工业化有一定距离。其中适合高沸点、热敏等特性的高效精馏装置就是首要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种适合沸点高、热敏、产品相对挥发度低、附加值高的复杂天然产物的高真空精馏的新型精密精馏装置，

新型精密精馏装置是由多根高效填料管组成的精馏段、与之匹配的一级初分的提馏段以及再沸器组成。具体是由塔顶冷凝器、回流比控制器、回流液体分布器、多根高效填料管组成的精馏段、填料支撑、进料口、中间分布器、提馏段、再沸器、循环泵、塔釜产品储存罐构成；再沸器在装置的最低端，再沸器外接一个循环泵，循环泵将部分液体排除到塔釜产品储存罐，部分液体打回到再沸器的上方再次蒸发；再沸器上面紧连接一个提馏段，提馏段上方是中间分布器，用于分散液体和气体，进料口位于提馏段和多根高效填料管组成的精馏段之间；多根高效填料管组成的精馏段是包括底部的填料支撑、填料管以及填料管内部的填料，回流液体分布器在多管式精密分离的精馏段的填料管的上方，塔顶冷凝器上安装一个回流比控制器，联通与回流液体冷凝器的上面。

多管式精馏段采用普通管壳式换热器结构，即有多根精馏管(内径10mm-100mm)、两端的管板、以及壳体组成，填料管与管板的连接可以采用焊接、胀接、胀焊结合等方式，壳体可以根据强度需要采用膨胀节结构，原换热器中的折流板为圆形整块，直径与壳体内径相当，将壳程空间分隔成不同的空间，进而可以选择性控温，如物料易结晶，即在最上一段空间通温度略高物料结晶温度的热介质，一般情况下，不进行人为进行温度调节。

与其他精馏装置相比其优点在于：多管式精馏段完全消除了小尺寸高效填料的放大效应，外设的辅助温控***可以选择性的使用，匹配不同的物系特点(如易凝结等)；设备尺寸小、效率高(2.5m的高度便可超过传统单塔20m高度分离效能)；塔体高通量、塔釜低持液量、低压降，由于***结构的优点，无产业化过程中的放大问题。物料高温停留时间短、产品质量高、可以实现连续生产。采用再沸器，液体以膜状沿管内壁向下流动，高温条件下再沸器内液体体积极少，而采用小塔釜更保证了高温液体在塔内停留的时间短，很大程度的降低了物料热分解；高沸点要求高真空操作，而常规的外置换热器的很大一部分压降产生在气相进塔的管路上，本设计采用内嵌式再沸器，产生的气体直接进入到塔的最下层填料，因此，再沸器压降很小，可以保证再沸器内汽化的高真空。

附图说明

图1为新型多管式精馏装置示意图

其中：1-回流液体分布器；2-塔顶冷凝器；3-回流比控制器；4-多根高效填料管组成的精馏段；5-进料口；6-填料支撑；7-中间分布器；8-提馏段；9-再沸器；10-循环泵；11-塔釜产品储存罐；12-精馏液储罐；13-真空泵。

下面结合附图对本发明的具体结构及实施作进一步的描述。

液体原料从进料口(5)进入，在中间分布器(7)均匀下流至提馏段(8)，提馏段(8)对液体液体原料中关键轻组分进行初次精馏提纯，产生的气体上升，液体继续下流至再沸器(9)，再沸器(9)中液体以膜状沿管内壁向下流动，高温条件下再沸器(9)内大部分变为气体上升，极少的液体经过循环泵(10)分流部分至塔釜产品储存罐(11)，部分分流至再沸器(9)上部再次进行加热蒸发。

原料在再沸器(9)中产生的大量气体上升经过提馏段(8)与自上而下的液体换热、传质，气体携带液体中低沸点物质继续上升经过中间分布器(7)、填料支撑(6)进入多根高效填料管组成的精馏段(4)的填料管中，此时上面的回流液也流经，多根高效填料管组成的精馏段的结构从根本上保证了气液分布，使得原料得到很好的精馏提纯。

Claims

1.一种新型多管式精馏装置适合沸点高、热敏、产品相对挥发度低、附加值高的复杂天然产物的高真空精馏，它是由塔顶冷凝器、回流比调节装置、回流液体分布器、多根高效填料管组成的精馏段、填料支撑、进料口、中间分布器、提馏段、及再沸器组成；进料口在两级分离段的中间，中间分布器的上方，中间分布器的下面安装一个提馏段，提馏段下方连接再沸器，进料口的上方安装填料支撑，填料支撑支撑着填料管和填料管里面的填料，回流液体分布器在填料管的上方，塔顶冷凝器上安装一个回流比调节装置。其特征在于采用多根填料管组成高效分离填料柱结构，可适用于工业生产。

2.根据权利要求1所述的新型多管式精馏装置，其特征在于塔顶冷凝器可以内置也可以外置。

3.根据权利要求1所述的新型多管式精馏装置，其特征在于塔釜再沸器可以采用降膜式再沸器，降膜式再沸器可以为内置，也可以为外置。

4.根据权利要求1所述的新型多管式精馏装置，其特征在于填料管内部的填料可以是散装填料(如拉西环、弧鞍、矩鞍、鲍尔环、阶梯环、金属鞍环)或者规整填料(如丝网波纹填料)。

5.根据权利要求1所述的新型多管式精馏装置，其特征在于根据精馏物质的要求，在间歇精馏的时候可以不安装普通的提馏段，只采用高效填料管组成的精馏段。

6.根据权利要求1所述的新型多管式精馏装置，其特征在于根据精馏物质的要求，提馏段也可采用高效填料管组成。

7.根据权利要求1所述的新型多管式精馏装置，其特征在于多根填料管组成的填料柱外有一层壳体，壳体、填料柱外表面以及壳体内部填料柱穿过的多块多孔板组成多个空间，根据分离物系要求，可以选择性的通入调温介质进行填料柱外温度的控制。