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隔板精馏节能优势明显,用好用对才节能



背景介绍

精馏技术是化学工程的核心内容之一,也是能耗最多的工段之一,精馏技术的进步对炼油、煤化工、石化、精细化工发展发挥重要作用。隔板精馏和热耦合技术是20世纪90年代新兴的节能精馏技术,例如通过对传统的二塔和三塔工艺进行升级改造、整合反应与精馏分离过程、萃取精馏整合、共沸精馏整合、间歇精馏连续化、MRV热泵精馏与高效蒸发···,能够大幅度(30%-85%)降低能耗和设备投资,普及率却并不高,用好隔板精馏和热耦合技术,你需要了解这些。

常规精馏


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对于具有N个组分的混合物,采用传统的分离序列需要N-1个分馏塔才可以分离得到所有组分的产品,组分经多次蒸发、冷凝,从而会导致许多能量浪费。


热耦合精馏塔


热耦合技术在降低能耗的同时,也使得设备投资得以降低,近年来得到迅速发展。


侧线精馏塔(SR)

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原料进入主塔进行蒸馏, 主塔可以看着是由三段结构组成。

1、进料口以上至塔顶为A组分的精馏段,在精馏段内将组分B全部打下来;

2、进料口与侧线之间为提馏段,其作用是将A组分全部提馏上去,以确保在侧线位置无A组分的存在;

3、侧线至塔底为B组分的提馏段。


侧线提馏塔(SS)


原料进入主塔进行蒸馏, 主塔可以看着是由三段结构组成。

1、塔顶和侧线采出口之间为A组分的精馏段,在精馏段内将组分B全部打回到侧线采出口;

2、进料口与侧线之间为A、B组分特别是B组分的精馏段,其作用是将C组分全部打下来,确保侧线口无C组分存在;

3、进料口至塔底为B组分的提馏段。


完全热耦合精馏塔


主精馏塔由四段构成。

1、主塔进气口以上为A组分的精馏段;

2、进气口至B组分的采出口之间为A组分的提馏段;

3、主塔进液口至B组分采出口之间为B组分的精馏段,要求把C组分打回到进液口即可;

4、进液口至主塔塔底为B组分提馏段。


进料在预分馏塔中进行初步分离。轻、重组分得到彻底分离,中间组分分布于整个预分馏塔中,无重组分的塔顶气相与无轻组分的塔底液相分别进入主塔进一步蒸馏,中间组分B 在主塔中间富集提纯,轻、重组分A 和C 分别在塔顶、塔底得到分离,从而实现三个产品的完全分离。


隔板精馏塔(DWC)

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分壁精馏塔(Dividing Wall Column,简称 DWC),又称为隔板精馏塔(或隔壁精馏塔),属于完全热耦合的特殊类型。分壁精馏塔实质就是在塔内部增设一个竖立的隔板,将常规精馏塔的内部一分为二,在一个精馏塔内同 时完成传质和传热过程。


1、DWC比热耦精馏塔少一台精馏塔及相应管路, 因此投资及占地面积比热耦精馏塔少。

2、DWC比热偶精馏塔更有实际价值,不但节省成本,还可以减少从主塔侧馏分引回蒸汽的困难,避免进料组成的不匹配问题。

3、DWC避免了中间组分的返混效应,减小进料与进料板上物流组成不同引起的混合问题。


所以与完全热耦合精馏塔相比,分壁精馏塔将完全热耦合精馏塔的预分馏塔与主塔组合在同一个精馏塔内,这样的结构省去了一个再沸器和一个 冷凝器,从而节省了设备投资,同时由于热量在同一个塔内重复循环利用,因此也节省了能耗。


DWC适用性


目前国际隔板精馏项目较多,如德国Montz与BASF合作(100余套),瑞士苏尔寿公司(20余套),美国格里奇公司(30余套),拜耳公司(10余套);国内也在快速推广:扬子石化、江苏某多晶硅企业、河北某制药企业、山东某地炼企业等。

隔板精馏技术并不是所有物系都有明显优势,例如以下两种情况下隔板塔具有明显的优势:


1)中间产品浓度要求高的物系

如果从隔板蒸馏塔侧线采出的中间产品的纯度要高于侧线塔分离得到的中间产品的浓度,则应优先选用隔板塔。即使中间产品浓度要求不高,在对能耗和投资有限制的情况下,隔板蒸馏塔仍然有优势。


2)进料组成中中间组分含量高,轻、重组分含量相当的物系

进料中的中间组分浓度达到2 / 3左右,则是非常理想的物系,当然相对挥发度也会影响隔板塔的分离难度,轻组分/ 中间组分与中间组分/ 重组分的相对挥发度差异比较大,则隔板蒸馏塔就没有显著的优势。


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