一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器，反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器包括頂部隔離壁、底部隔離壁。頂部隔離壁左側(cè)包括反應(yīng)塔的精餾段和頂部反應(yīng)段，頂部隔離壁右側(cè)包括了分離塔的精餾段；底部隔離壁左側(cè)包括了反應(yīng)塔的提餾段和底部反應(yīng)段，底部隔離壁右側(cè)包括了分離塔的提餾段。頂部與底部隔離壁塔中間為公共段。對(duì)主反應(yīng)為

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器
本專利技術(shù)涉及精餾塔的節(jié)能
，屬于化工生產(chǎn)中反應(yīng)與分離過程的綜合與設(shè)計(jì)范疇，具體涉及一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器。
技術(shù)介紹
反應(yīng)精餾是一種有效的過程強(qiáng)化技術(shù)，但對(duì)最不利相對(duì)揮發(fā)度排序(反應(yīng)物為最輕和最重的組分，產(chǎn)物為次輕和次重的組分)的反應(yīng)物系進(jìn)行反應(yīng)與分離時(shí)，其局限性也很明顯。Tung等提出的雙反應(yīng)段精餾塔提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，但并不能使塔內(nèi)的物質(zhì)與能量耦合都達(dá)到最理想的狀態(tài)。Chen等提出的外部環(huán)流策略打破了不利相對(duì)揮發(fā)度排序?qū)Ψ磻?yīng)段位置的限制，使反應(yīng)段位置的選擇更加靈活，從而加強(qiáng)了反應(yīng)精餾塔內(nèi)部的能量耦合。Zhang和Chen等對(duì)分離進(jìn)料方案的研究表明，分離進(jìn)料可以增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度，加強(qiáng)反應(yīng)精餾塔內(nèi)部的物質(zhì)耦合，提升反應(yīng)精餾塔的穩(wěn)態(tài)性能。但是，以上的研究不涉及到副反應(yīng)，對(duì)于帶有副反應(yīng)的反應(yīng)物系的反應(yīng)分離問題有待深入研究。對(duì)帶有副反應(yīng)的物系(主反應(yīng)為副反應(yīng)為)進(jìn)行反應(yīng)與分離時(shí)不僅要解決低反應(yīng)速率與低轉(zhuǎn)化率的問題，而且要考慮低選擇性對(duì)反應(yīng)與分離操作的不利影響。現(xiàn)有的研究表明反應(yīng)物過量技術(shù)可以克服低選擇性等不利動(dòng)力學(xué)特性影響，合理地設(shè)置反應(yīng)段的位置使反應(yīng)段具有較有利的成分分布，可以達(dá)到抑制副反應(yīng)提高反應(yīng)選擇性的目的。Mueller等以碳酸的酯交換反應(yīng)為例，證明了反應(yīng)隔壁塔這種耦合結(jié)構(gòu)可以提高選擇性降低成本投入。本專利技術(shù)提出了一種新型的雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器可以提升反應(yīng)的選擇性，高效完成反應(yīng)分離任務(wù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
對(duì)帶有副反應(yīng)的物系(主反應(yīng)為副反應(yīng)為)進(jìn)行反應(yīng)與分離時(shí)，其低選擇性、低轉(zhuǎn)化率與低反應(yīng)速率等特性，會(huì)對(duì)物系的反應(yīng)與分離操作造成極大的困難，使反應(yīng)分離過程的能耗增加。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)給出了一種新型的雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器。為了解決上述問題，本專利技術(shù)給出的技術(shù)方案是：應(yīng)用雙反應(yīng)段雙隔壁塔的反應(yīng)工藝，其特征在于：對(duì)于帶有副反應(yīng)且具有低選擇性等不利動(dòng)力學(xué)特性的反應(yīng)物系進(jìn)行反應(yīng)分離，反應(yīng)物系的兩個(gè)反應(yīng)物為最輕和最重的組分，目標(biāo)產(chǎn)物和副產(chǎn)物為次輕和次重的組分。雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器包括頂部隔離壁、底部隔離壁。其中，頂部隔離壁左側(cè)包括了反應(yīng)塔的精餾段和頂部反應(yīng)段，頂部隔離壁右側(cè)包括了分離塔的精餾段；底部隔離壁左側(cè)包括了反應(yīng)塔的提餾段和底部反應(yīng)段，底部隔離壁右側(cè)包括了分離塔的提餾段。頂部與底部隔離壁塔中間為公共段。雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器頂部和底部分別有一個(gè)隔離壁，兩個(gè)隔離壁在整個(gè)塔器中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。塔頂?shù)母綦x壁將頂部反應(yīng)段與頂部精餾段隔開，其左側(cè)是反應(yīng)段所在的位置，保證了反應(yīng)的正常進(jìn)行，同時(shí)也可以通過設(shè)計(jì)隔離壁的高度使反應(yīng)物A停留在隔離壁左側(cè)，以避免影響目標(biāo)產(chǎn)物C在隔離壁右側(cè)的分離；底部隔離壁的主要作用是將底部反應(yīng)段與提餾段分隔開，隔離壁左側(cè)的反應(yīng)段保證了反應(yīng)的正常進(jìn)行，右側(cè)則將未完全反應(yīng)的反應(yīng)物B和生成的副產(chǎn)物D與目標(biāo)產(chǎn)物C分離，從而在保證反應(yīng)與分離操作正常進(jìn)行的情況下，又加強(qiáng)了內(nèi)部的物質(zhì)與能量耦合，可以提高反應(yīng)分離效率和能量利用效率。雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器具有頂部和底部?jī)蓚€(gè)反應(yīng)段，反應(yīng)物A的進(jìn)料和外部環(huán)流都被分為兩部分分別進(jìn)入兩個(gè)反應(yīng)段中，這一操作使反應(yīng)精餾塔的結(jié)構(gòu)自由度更高，并且與單反應(yīng)段反應(yīng)分離結(jié)構(gòu)相比，雙反應(yīng)段的反應(yīng)任務(wù)的壓力要更小，更容易達(dá)到較好的反應(yīng)效果。此外，在雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器的中部有一個(gè)公共段，進(jìn)一步增加了結(jié)構(gòu)的自由度，可以進(jìn)一步加強(qiáng)反應(yīng)與分離操作的物質(zhì)與能量耦合，這個(gè)公共段可以使頂部反應(yīng)段、底部反應(yīng)段和兩個(gè)隔離壁右側(cè)的精餾段、提餾段的物流進(jìn)行物質(zhì)與能量交換，形成了一個(gè)高效的物質(zhì)能量交換通道。公共段的第一塊塔板，即頂部隔離壁下端的第一塊塔板，可以使汽相物流分離成兩股物流分別進(jìn)入隔離壁左右兩側(cè)的塔體中，通過調(diào)節(jié)這個(gè)汽相分離流量可以保證塔內(nèi)的物料與能量平衡，也可以增加結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)自由度；公共段的最后一塊塔板，即底部隔離壁上端的第一塊塔板，可以使液相物流分離成兩股物流分別進(jìn)入隔離壁左右兩側(cè)的塔體中，通過調(diào)節(jié)這個(gè)液相分離流量可以保證塔內(nèi)的物料與能量平衡，也可以增加結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)自由度。從以上所述技術(shù)方案可以看出，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)利用本專利技術(shù)，可以增加塔器設(shè)計(jì)的自由度，使塔器適用性更強(qiáng)。(2)利用本專利技術(shù)，可以充分利用塔器內(nèi)部有利的物質(zhì)與能量耦合，通過加強(qiáng)反應(yīng)分離系統(tǒng)的耦合，可以實(shí)現(xiàn)降低能耗、提升效率的目的。(3)利用本專利技術(shù)，可以克服低選擇性等不利動(dòng)力學(xué)特性的影響，進(jìn)一步降低能耗，提升系統(tǒng)性能。附圖說明圖1為本專利技術(shù)給出的雙反應(yīng)段雙隔離壁塔的塔器示意圖。圖2為雙反應(yīng)段雙隔離壁塔的各個(gè)部分的說明。其中，1為頂部隔離壁、2為底部隔離壁、3為反應(yīng)段的第一塊塔板也是回流罐、4為頂部反應(yīng)段、5為頂部隔離壁左側(cè)精餾段、6為底部隔離壁左側(cè)提餾段、7為底部反應(yīng)段、8為底部反應(yīng)段最后一塊塔板也是緩沖罐、9為冷凝器、10為回流罐、11為頂部隔離壁右側(cè)精餾段、12為公共段、13為底部隔離壁右側(cè)提餾段、14為再沸器、15為緩沖罐、16為外部環(huán)流。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)的中心思想是為了提供一種新穎且實(shí)用的雙反應(yīng)段雙隔離壁塔的塔器，對(duì)帶有副反應(yīng)且具有低選擇性等不利動(dòng)力學(xué)特性的物系(主反應(yīng)為副反應(yīng)為)進(jìn)行反應(yīng)與分離時(shí)，它具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以提高反應(yīng)選擇性，降低生產(chǎn)過程的能耗，提升系統(tǒng)的性能。為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清晰明白，以下將結(jié)合實(shí)例，對(duì)本專利技術(shù)作詳細(xì)說明。以下所使用的雙反應(yīng)段雙隔離壁塔為單塔裝置，塔內(nèi)具有頂部隔離壁1、底部隔離壁2兩個(gè)垂直隔離壁：兩個(gè)垂直隔離壁將塔內(nèi)分為頂部隔離壁左側(cè)精餾段5、頂部隔離壁右側(cè)精餾段11、底部隔離壁左側(cè)提餾段6、底部隔離壁右側(cè)提餾段13、公共段12這五個(gè)部分，這五個(gè)部分由公共段的第一塊塔板和最后一塊塔板進(jìn)行連接，通過公共段進(jìn)行物質(zhì)與能量交換；兩個(gè)隔離壁左側(cè)分別設(shè)置了頂部反應(yīng)段4、底部反應(yīng)段7，兩個(gè)反應(yīng)段的每一塊塔板都可以作為進(jìn)料板，包括頂部反應(yīng)段的第一塊塔板也是回流罐3、底部反應(yīng)段最后一塊塔板也是緩沖罐8，實(shí)驗(yàn)證明冷凝器的回流罐和再沸器的緩沖罐的確有極大可能成為最佳的進(jìn)料位置，物料從進(jìn)料板進(jìn)入反應(yīng)段后進(jìn)行反應(yīng)，生成的反應(yīng)混合物進(jìn)入公共段，并通過公共段進(jìn)入隔離壁右側(cè)，使目標(biāo)產(chǎn)物在塔頂分離；冷凝裝置和再沸裝置不僅可以作為反應(yīng)段和進(jìn)料點(diǎn)，也可以作為物料的采出點(diǎn)，目標(biāo)產(chǎn)物通過冷凝器9進(jìn)入回流罐10并從此處采出，底部物流從緩沖罐15采出通過外部環(huán)流16返回到反應(yīng)段繼續(xù)參與反應(yīng)，未采出的物流通過再沸器14返回塔中維持物質(zhì)與能量平衡。利用本專利技術(shù)對(duì)主反應(yīng)為副反應(yīng)為的反應(yīng)物系進(jìn)行反應(yīng)與分離，A、B、C、D的相對(duì)揮發(fā)度為A:B:C:D＝8:1:4:2，塔內(nèi)的操作壓力設(shè)為9個(gè)大氣壓。雙反應(yīng)段雙隔離壁塔的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為：整塔共有42塊塔板，頂部隔離壁的左右兩側(cè)的冷凝器為第一塊塔板，底部隔離壁的左右兩側(cè)的再沸器為最后一塊塔板。頂部反應(yīng)段在頂隔離壁左側(cè)塔頂?shù)奈恢茫灿?塊塔板；底部反應(yīng)段在底部隔離壁左側(cè)塔底的位置，共有3塊本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器，其特征在于：塔內(nèi)具有頂部隔離壁(1)、底部隔離壁(2)兩個(gè)垂直隔離壁：兩個(gè)垂直隔離壁將塔內(nèi)分為頂部隔離壁左側(cè)精餾段(5)、頂部隔離壁右側(cè)精餾段(11)、底部隔離壁左側(cè)提餾段(6)、底部隔離壁右側(cè)提餾段(13)、公共段(12)這五個(gè)部分，這五個(gè)部分由公共段的第一塊塔板和最后一塊塔板進(jìn)行連接，通過公共段進(jìn)行物質(zhì)與能量交換；兩個(gè)隔離壁左側(cè)分別設(shè)置了頂部反應(yīng)段(4)、底部反應(yīng)段(7)，兩個(gè)反應(yīng)段的每一塊塔板都可以作為進(jìn)料板，包括頂部反應(yīng)段的第一塊塔板也是回流罐(3)、底部反應(yīng)段最后一塊塔板也是緩沖罐(8)，冷凝器的回流罐和再沸器的緩沖罐為進(jìn)料位置，物料從進(jìn)料板進(jìn)入反應(yīng)段后進(jìn)行反應(yīng)，生成的反應(yīng)混合物進(jìn)入公共段，并通過公共段進(jìn)入隔離壁右側(cè)，使目標(biāo)產(chǎn)物在塔頂分離；冷凝裝置和再沸裝置作為反應(yīng)段和進(jìn)料點(diǎn)，或者作為物料的采出點(diǎn)，目標(biāo)產(chǎn)物通過冷凝器(9)進(jìn)入回流罐(10)并從此處采出，底部物流從緩沖罐(15)采出通過外部環(huán)流(16)返回到反應(yīng)段繼續(xù)參與反應(yīng)，未采出的物流通過再沸器(14)返回塔中維持物質(zhì)與能量平衡。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器，其特征在于：塔內(nèi)具有頂部隔離壁(1)、底部隔離壁(2)兩個(gè)垂直隔離壁：兩個(gè)垂直隔離壁將塔內(nèi)分為頂部隔離壁左側(cè)精餾段(5)、頂部隔離壁右側(cè)精餾段(11)、底部隔離壁左側(cè)提餾段(6)、底部隔離壁右側(cè)提餾段(13)、公共段(12)這五個(gè)部分，這五個(gè)部分由公共段的第一塊塔板和最后一塊塔板進(jìn)行連接，通過公共段進(jìn)行物質(zhì)與能量交換；兩個(gè)隔離壁左側(cè)分別設(shè)置了頂部反應(yīng)段(4)、底部反應(yīng)段(7)，兩個(gè)反應(yīng)段的每一塊塔板都可以作為進(jìn)料板，包括頂部反應(yīng)段的第一塊塔板也是回流罐(3)、底部反應(yīng)段最后一塊塔板也是緩沖罐(8)，冷凝器的回流罐和再沸器的緩沖罐為進(jìn)料位置，物料從進(jìn)料板進(jìn)入反應(yīng)段后進(jìn)行反應(yīng)，生成的反應(yīng)混合物進(jìn)入公共段，并通過公共段進(jìn)入隔離壁右側(cè)，使目標(biāo)產(chǎn)物在塔頂分離；冷凝裝置和再沸裝置作為反應(yīng)段和進(jìn)料點(diǎn)，或者作為物料的采出點(diǎn)，目標(biāo)產(chǎn)物通過冷凝器(9)進(jìn)入回流罐(10)并從此處采出，底部物流從緩沖罐(15)采出通過外部環(huán)流(16)返回到反應(yīng)段繼續(xù)參與反應(yīng)，未采出的物流通過再沸器(14)返回塔中維持物質(zhì)與能量平衡。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙反應(yīng)段雙隔壁塔的塔器，其特征在于：對(duì)于主反應(yīng)為副反應(yīng)為且具有低選擇性不利動(dòng)力學(xué)特性的反應(yīng)物系進(jìn)行反應(yīng)，并對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行分離，反應(yīng)物A和B分別是最輕和最重組分，反應(yīng)物C和D分別為次輕和次重的組分。應(yīng)用雙反應(yīng)段雙隔壁塔進(jìn)行反應(yīng)分離操作，雙反應(yīng)段雙隔壁塔是一個(gè)單獨(dú)的塔體，塔體中具有兩個(gè)垂直的隔離壁、兩個(gè)反應(yīng)段、兩個(gè)冷凝器、兩個(gè)再沸器、兩個(gè)分離段、一個(gè)公共段和一個(gè)外部環(huán)流，共同實(shí)現(xiàn)反應(yīng)分離操作。


3.根...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚現(xiàn)科，黃克謹(jǐn)，苑楊，錢行，陳海勝，張亮，王韶峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11