填料塔塔顶汽液分流回流液均衡布料蒸馏生产工艺装置

填料塔塔顶汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置

本发明‘填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置’(图 一为用于间隙精馏的示意图)是一种用于液体混合物的热分离、提纯、 浓缩、精制过程，在常压、减压或高真空条件下的间隙蒸馏或连续精馏 (图五)生产工艺装置示意图，与目前常规设计应用的填料塔间隙蒸馏 (图二)或连续蒸馏(图三)体系相比，有极大的不同，特别是在填料 塔内填充同等规整丝网填料，高真空条件(1～100Pa)下处理热敏感性液体 混合物的热分离、提纯、浓缩、精制操作系统生产过程中，相比之下更 加明显。

液体混合物物质的分离、浓缩、提纯，是利用混合物液体中各组分 挥发度不同，即同一温度下各组分的蒸汽压不同的性质，大多在减压蒸 馏或高真空状态下，用填料塔蒸馏系统进行间隙蒸馏或连续精馏的方法， 来达到液体混合物分离、浓缩、精制、提纯的目的。对需要通过蒸馏方 法分离、浓缩、精制、提纯的热敏感性混合物物质的蒸馏生产工艺装置， 往往需要在较高的真空条件下(1～100Pa)，用尽可能低的加热温度、尽可 能短的受热时间，使热敏感性混合物物质，在单位时间内得到符合产品 质量的最大处理量，以避免热敏感性混合物，因受热而产生质变或外观 泽的量过多，而影响整批产物质量或产出率。因而设计一套热分离蒸 馏装置，使混合物料液特别是热敏感性混合物料液类物质，在较宽的范 围内分离效率高、单位时间产品馏份产出率高、在最大负荷下压力降小、 降低料液受热时间，在尽可能低的加热温度条件下，用最少的时间完成 整批料液处理过程，都能在整套装置中表现出来，很大程度处决于不同 的塔内件和蒸发再沸器的结构，对某些热敏感性液体混合物较为精细的 热分离提纯方法，一般需要在较高的真空状态下用充填规整金属丝网填 料的填料塔蒸馏系统来实现，这在化学工业、制药工业、轻化工业、食 品工业、生物工程等工业领域中是常见的、能耗最大的、又是极其重要 的生产工艺装置，目前较为典型也是设计应用较为普遍地，高真空蒸馏 填料塔间隙蒸馏或连续精馏生产工艺系统，以图二所示间隙蒸馏示意图 为例：它一般由蒸馏釜或降膜、升膜蒸发-再沸器(2-1)，由提馏段(2-2) 精馏段(2-3)回流液佈料器(2-4)组成的精馏填料塔和冷凝器(2-5)、 汽液分离分流器(2-6)、取样或在线检测器(2-7)、冷凝冷却器(2-8)、 冷肼真空系统(2-9)、馏出物储槽(2-10)、回流比R调节控制系统(2-11)、 料液预热进料器(3-12连续精馏常规设计中用)等组成，而在连续精馏 常规设计中，除在图三所示填料塔提馏段区域，增加由料液中间进料予 热器(3-12)来的料液在填料塔提馏段区间进料，还有用旁置蒸发-再沸 器(3-1)，图三所示P’为连续精馏过程中重组份物质连续流出口。在目 前间隙精馏常规设计或连续精馏常规设计蒸馏系统过程中，尽可能提高 馏出物产品含量的同时得到最大的产出率，优化塔内汽液传质过程、在 尽可能少的时间、尽可能低的温度条件下强化物料汽化量，以便在最低 的能耗下得到最高的蒸馏效率和最少的投资及操作费用。这对热敏感性 液体混合物物质的分离、精制、浓缩、提纯过程影响很大，因此除了对 各种不同类型的填料进行研究开发外，对回流比调节控制系统(2-11)或 (3-11)、塔内回流佈料器(2-4)或(3-4)和蒸发—再沸器(2-1)或(3-1) 均有较多的研究和开发应用，从目前报道及应用来看尚未脱离图二、图 三所示基本生产工艺流程的方式，特别是为了使塔内件—回流佈料器(2- 4)或(3-4)(图四为到目前为止报道应用的塔内回流布料器例图结构和 其在塔内配置位置示意图，D为汽化物出口，图示箭头方向去高位冷凝 器，R为高位分流器回流液调节装置与工艺管流向，R’为回流液佈料器 进口，Q为常用的排管式回流液佈料器向填料层佈液状态。从图示可知， 由于受塔内空间限制，当前应用的回流液佈料器结构(图四)较难在大 小不同的回流量情况下，使回流液形成均衡液滴或液流均佈于填料塔整 个圆截面)在填料塔整个圆截面处，让回流液流量依据R回流比调节大 小而尽可能均衡佈料，且基本恒定，以达到湿润塔内填料到最佳的汽液 传质过程，同时为了使回流液进入佈料器(2-4或3-4)向塔内填料佈料， 必需将冷凝器(2-5或3-5)、汽液分流器或液-液分流器(2-6或3-6)和 一套回流比R调节控制工艺管线系统(2-11或3-11)，安置于高出填料塔 塔顶的高度，以便利用高度位差使回流液进入填料塔塔内件-回流佈料器 (2-4或3-4)，这又将增加定位这类高位设备所必须的、辅助性的高架框 架结构装置，从而增加了投资和操作费用。为了达成回流液在塔内整个 圆截面处作到均衡佈料且不影响塔内汽阻的状态，对填料塔塔内件-回流 液佈料器(2-4或3-4)及蒸馏系统的蒸发-再沸器(2-1或3-1)均有较多 的开发应用研究。

本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置”是在 开发应用多种适合于不同料液特性的蒸发器的基础上，利用填料塔塔顶 汽液分流回流液均衡佈料器(发明专利申请号：)的特配 置的工艺流程，设计组合而成的新型的填料塔汽液分流，回流液均衡佈 料连续精馏或间隙精馏生产工艺装置，本发明“填料塔汽液分流回流液 均衡佈料蒸馏生产工艺装置”既可依据混合物料液特性，作为间隙精馏 也可作为连续精馏用于生产工艺过程，特别适用于热敏感性混合物料液 类物质，减压或高真空条件下(1～100Pa)填料塔连续精馏或间隙精馏生 产工艺过程(图一为间隙精馏示意图，图五为连续精馏示意图)，本发明 填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置由二部分组成：

一.可依据混合物料液物性选择而定的强制循环蒸发再沸器组，它由 (可依据料液特性配置不同的蒸发再沸器：如已受理发明专利申请号的： 底部旋转立式降膜薄膜蒸发器、降膜薄膜离心佈料 蒸发器等，图一示意图为釜内内置列管式加热降膜蒸发-再沸 器配置方式)蒸发-再沸器(1-1)、高真空蒸馏料液循环泵(1-2)、喷射 佈料器(1-3)组成的热敏感性液体混合物蒸发汽化组合体。当混合物料 液进入蒸发再沸器(1-1)后，启动料液循环泵(1-2)，强制料液通过循 环泵利用泵压经喷嘴(1-3)向蒸发再沸器器内列管内壁面喷洒佈料形成 降膜薄膜蒸发的同时，在空间形成大量液滴强化料液汽化过程，使混合 物料液在尽可能短的时间、尽可能低的加热温度条件下大量蒸发汽化， 并使已成汽态之混合物汽化物进入填料塔精馏系统。

二.混合物料液蒸汽进入填料塔后，通过精馏塔填料提馏段(1-4)、 精馏段(1-5)上升到塔顶汽液分流回流液均衡佈料器(1-6已受理发明 专利申请号：)，由于塔顶汽液分流回流液均衡佈料器(1-6) 的结构特性，能依据馏出物取样或在线检测器(1-7)反馈的信息，调节 温度(发明专利申请号：)从而达到控制塔顶汽液分流回流 液均衡佈料器回流液流量，且无论流量大小均能达到回流液向精馏段填 料均衡佈液(图片一)，使塔顶D出口按轻组份馏出物纯度得到的汽体进 入冷凝器(1-8)放热后，成液相流入馏出物贮罐(1-10)，完成液体混合 物热分离间隙精馏提纯或连续精馏过程(间隙蒸馏填料塔区间一般不分 提馏段与精馏段，其实由于间隙精馏和连续精馏填料塔内均需设置回流 液佈料器，使回流液湿润填料优化塔内汽液传质过程，因此间隙蒸馏也 可任为存在提馏段)。

本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置“若用 作填料塔连续精馏生产工艺过程(图五)，只需在填料塔提馏段区域设置 中间进料予热器(5-11)，并将中间进料予热器出口管与填料塔中间进料 口连接，作为混合物料液进料口，另外将依据料液特性选定的底部旋转 立式降膜薄膜蒸发器(发明专利申请号：)，底部旋转立式降 膜薄膜蒸发器(发明专利申请号：)等蒸发器低部重组份馏 出物出口(5-1)B与重组份贮罐连接，使轻组份与重组份分别连续地从 塔顶与塔底蒸发再沸器底部流出，如图五所示流程示意图即为填料塔汽 液分流回流液均衡佈料连续精馏生产工艺装置示意图。

本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置”与图 二图三所示目前处理同类热敏感性液体混合物间隙精馏或连续精馏蒸馏 体系，塔内填充相同规格的且同一厂生产的金属丝网规整填料比较之后， 有非常显著的不同：

一.本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置” 由于塔顶汽液分流回流液均衡佈料器(发明专利申请号：) 能在填料塔整个圆截面处达成均衡佈洒液滴且不受流量大小的影响的功 能，从而优化了填料塔内汽液传质过程，使馏出物含量的控制系统变得 仅需按取样或在线检测器反馈的信息后，手动或自动调节塔顶汽液分流 回流液均衡佈料器冷媒介质进出口的温度，即可自动调整塔内均衡的佈 料量，从而稳定地得到所需质量标准的馏出物，使操作过程更加简单可 靠，且无论作为间隙精馏(图一)还是连续精馏(图五)生产工艺过程 中应用均可得到同样效果

二.本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置” 无高位冷凝器、高位分流器、回流液高位分流调节回流液量工艺管线、 昂贵的高位分流电动伐等高位设备，因而无需高位框架结构定位装置， 不但优化了塔内汽液传质过程还简化了工艺配置、优化了操作系统，且 减少投资费用及相关的停产检修操作运行成本

三.本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置” 可依据料液特性，配置不同的高真空料液循环蒸发器组(图一、图五所 示釜式蒸发器组)，在较低的温度条件下(如1997年前XX厂、XX厂原 来用图二类高真空填料塔间隙蒸馏XX产品同样的中间体，生产工艺装 置需用热油锅炉供热，且温度不能低于220C，不但产物有异样气味，且 料液受热时间长，残液量达到10％以上，1998年开使应用本发明“填料 塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置”后，加热条件改为蒸汽 160C～170C，单位时间汽化量是原装置2～3倍，批处理时间从近40小时 缩短到15～16小时，残液量从10％以上降底到3％以下，应用之今)极大 地提高了混合物料液蒸发汽化量，缩短了热敏感性混合物料液类物质受 热时间，在提高产品质量的同时还提高产物得率近10％以上，既降低了 单位产品成本又改善了操作环境。

本发明“填料塔汽液分流回流液均衡佈料蒸馏生产工艺装置”自1998 年以来已有10多套生产工艺装置应用于XX厂XX厂热敏感性混合物物 质蒸馏系统，取得良好的效益。