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什么是分隔壁精馏塔?你知道它还能节能吗?



什么是分隔壁精馏塔?


分隔壁精馏塔(DWC)又称隔离壁塔、分壁式塔、隔板精馏塔,是传统精馏塔的巨大变革。


分隔壁精馏塔是完全热耦合塔,对于多组分精馏具有巨大的优势,对于某些给定的物料,与常规精馏相比,节能最高可以达到60%以上,节省投资30%。


是目前国内外设备集成和节能降耗方面的研究热点。



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分隔壁精馏塔有哪些结构特点?


隔板塔利用隔板将普通精馏塔从中间分隔为两部分,隔板的巧妙运用实现了一塔变两塔的功能及三组分混合物的分离。


在隔板塔中,进料侧为预分离段,另一端为主塔,混合物A/B/C在预分离段经初步分离后为A/B和B/C两组混合物,之后两个流股进入主塔,塔上部将A/B分离,塔下部将B/C分离,塔顶得到产物A,塔底得到产物C,中间组分B从主塔中部采出。


同时,主塔中又引出气相物流和液相物流分别返回预分离段顶部和底部,为与分离段提供气相和液相的回流。从而实现一个塔分离三个组分,同时节省了一个精馏塔及其附属设备。


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分隔壁精馏塔的节能原理是什么?


DWC的传热介质可以采用塔板或填料,由于隔板的存在,隔板部分的截面不再是对称的原型,必须采用专门设计的塔板。填料隔板塔要有较好地塔壁分布系统来处理壁流。


节能原理:DWC相当于把普通三组分精馏塔中的预分馏塔集成到主塔壳内,如果忽略隔板的传热,在热力学上可以认为是等效的。


这种结构使得多股物流同时在塔内进行传质、换热、分离,大大降低了能量消耗。


分离三元混合物时,采用相同的理论板数,完成同样的分离任务,DWC比双塔流程需要的冷凝量和再沸热量更少,回流比更小,故操作容量增加。DWC可以有效避免再混合现象,大大提高了热力学效率。


分隔壁精馏塔的关键技术是什么?


分隔壁精馏塔的关键技术是分隔壁的位置和经过分隔壁两边的汽液相流量分配。


1、分隔壁的位置


DWC分离3 组分混合物时, 在精馏塔中设置1 块垂直的隔板- 分隔壁, 分隔壁的长度、放置的位置及离精馏塔的上、下部的距离都会影响塔的分离效果。


将分隔壁向精馏塔的底部延长, 可有效的阻止轻组分从分隔壁下部进入塔中间出料一侧, 但中间组分从下端进入中间出料一侧也变得困难起来。


将分隔壁向精馏塔的上部延伸, 阻止了重组分从分隔壁的上端进入中间出料一则, 但同时也增加了中间组分从上端进入中间出料一侧的困难。



2、经过分隔壁两边的汽液相流量分配


采用DWC 分离3 组分混合物时, 从塔底上升的蒸汽在分隔壁两侧分为两部分, 若蒸汽在分隔壁的两侧分配量不相等时, 根据进料及中间出料情况, 在某种情况下具有热力学优势。

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要想使分隔壁两侧的汽相流量不相等, 一般有两种方法:

①分隔壁不放置在塔的中间; 

②通过内部设置使分隔壁一侧的压降大于另一侧。


不管采用哪种方法都需要非常精确的压降关联式。分隔壁两侧的液体流量分布成为此类塔设计及优化操作的一个关健。一般在分隔壁的上方可设计一个流量分配器来控制液体流量; 在分隔壁的下方可设计一个流量分配器来控制气体流量使进入隔板两侧的流量不同, 从而达到所需的中间产品、塔顶及塔釜的分离要求。


分隔壁精馏塔的使用范围


理论上对于三组分混合物的分离都可以考虑隔板塔。

然而,隔板塔的使用有以下要求:


1)当希望得到高纯度中间产品时,可以考虑使用隔板塔。否则一般精馏塔的侧线采出即可。


2)当中间组分质量分数超过20%,且轻重组分含量相当时,特别是中间组分达到2/3时,是采用隔板精馏的较理想物系。


3)轻组分/中间组分和中间组分/重组分的相对挥发度相当时,隔板精馏优势明显。


4)操作压力不能改变。


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