隔板精餾塔是完全熱耦合塔的一種特殊結(jié)構(gòu)，對(duì)于多組分精餾具有巨大優(yōu)勢(shì)。它是目前國(guó)外在設(shè)備集成和節(jié)能降耗方面的前沿研究熱點(diǎn)。下面小七就跟大家一起學(xué)習(xí)隔板精餾塔。
1 、隔板精餾技術(shù)基本結(jié)構(gòu)與原理
對(duì)于三元混合物分離，采用傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單塔分離流程需要 2個(gè)精餾塔才能分離得到所有組分，如圖 1所示。
3個(gè)產(chǎn)品從第一塔采出，這種側(cè)線采出的精餾塔只適用于組成在一定范圍內(nèi)的物系分離，通常不能滿足組分分離要求（見(jiàn)圖 2）。
圖 1 傳統(tǒng)的兩塔分離流程
圖 2 側(cè)線分離塔
隔板精餾塔是利用隔板把塔中間分割為 2部分，進(jìn)料側(cè)相當(dāng)于預(yù)分離器，另一端相當(dāng)于主塔，如圖 3所示。
隔板的巧妙使用實(shí)現(xiàn)了兩塔功能。由于隔板精餾塔在分離原理和計(jì)算方法上與熱耦合精餾塔相同，在熱力學(xué)上等同于一個(gè) Petlyuk塔（見(jiàn)圖 4）。
圖 3 隔板精餾塔
圖4 Petlyuk塔
2、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
設(shè)備數(shù)量和占地面積都可以減少，設(shè)備總投資一般可以降低30%左右。
減少分離過(guò)程中的組分濃度的返混，與傳統(tǒng)的兩塔流程相比，能耗降低 30%左右，主要原因有 2點(diǎn)：
?。?）DWC在熱力學(xué)上更有效
分析圖 1所示的簡(jiǎn)單塔，該塔的直接分離順序是第一塔提餾段組分B的組成隨組分A的降低而增加，再向下又隨組分 C的組成增加而降低，即組分B組成在塔內(nèi)分布有峰值，導(dǎo)致塔中存在再混現(xiàn)象，如圖 5所示。這種簡(jiǎn)單塔中存在的再混現(xiàn)象是分離效率低的原因之一。與之相反，圖 3中，DWC中預(yù)分離器進(jìn)行初步分離，組分 B同時(shí)出現(xiàn)在塔頂和塔底。預(yù)分離器上部分離 AB和 C，下部則分離 BC和A，上下兩段只分離各段的產(chǎn)品組分（見(jiàn)圖 6）。在主塔中也是如此，有效避免了兩簡(jiǎn)單塔流程中的再混合現(xiàn)象。
圖 5 兩簡(jiǎn)單塔中 B組分濃度分布
圖 6 DWC中 B組分濃度分布
?。?）降低了進(jìn)料板上的混合影響
減少了進(jìn)料與進(jìn)料板組成不同引起的混合問(wèn)題。由于在預(yù)分離器中，B組分同時(shí)出現(xiàn)在塔頂和塔底，因此進(jìn)料組成與板上組成近似，降低了進(jìn)料板處的混合效應(yīng)。
設(shè)備投資方面，隔板塔與傳統(tǒng)的兩簡(jiǎn)單塔分離流程相比，總共只需要 1個(gè)冷凝器，1個(gè)再沸器，1個(gè)塔體，1套控制方案，占地面積較小，但需隔板，同時(shí)塔體相對(duì)單個(gè)簡(jiǎn)單塔略大?？傇O(shè)備投資降低30%左右。
隔板精餾塔的主要設(shè)計(jì)及優(yōu)化參數(shù)包括預(yù)分離及主塔理論板數(shù)、進(jìn)料位置、側(cè)線出料位置及流量，隔板塔上部液體進(jìn)入隔板兩側(cè)的比例，隔板下部氣體進(jìn)入隔板兩側(cè)的比例等。除設(shè)計(jì)與優(yōu)化外，阻礙隔板精餾塔工業(yè)應(yīng)用的另外一個(gè)難點(diǎn)在于控制方案相對(duì)復(fù)雜，因此研究隔板精餾塔的動(dòng)態(tài)特性才能確定其控制方案。
3、適用工況：
三組分或者更多組分分離、熱敏物質(zhì)分離
4、隔板精餾設(shè)計(jì)關(guān)鍵
?。?）精準(zhǔn)的模擬計(jì)算。
?。?）適用的控制方案。
?。?）可靠的隔板兩側(cè)氣液分配設(shè)計(jì)。
?。?）針對(duì)隔板塔的內(nèi)件設(shè)計(jì)。
5、設(shè)備設(shè)計(jì)
國(guó)外對(duì) DWC的設(shè)備研究已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)某删?，尤其在隔板方面?，F(xiàn)在的 DWC設(shè)備已經(jīng)從起初將隔板固定在塔上發(fā)展到可移動(dòng)的隔板；還有適用于特殊需要的偏離中心位置的垂直隔板。另外，對(duì)塔的安裝方式、塔板放置位置及角度等方面都有專(zhuān)利報(bào)道。
圖片
隔板精餾塔的傳質(zhì)介質(zhì)可以采用塔板，也可以是填料。由于塔內(nèi)隔板的存在，必須采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的塔板。填料隔板塔要有較好的塔壁分布系統(tǒng)來(lái)處理壁流。塔頂通過(guò)回流分布器控制隔板兩側(cè)流量分布。德國(guó) Montz公司是最先提供隔板精餾塔設(shè)備及塔內(nèi)件的公司，且在此領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。
6、 適用范圍
隔板精餾塔并非適用所有的精餾分離問(wèn)題，通常分離物系應(yīng)滿足：
1、B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) 20%，特別是進(jìn)料中 B組分含量較高，輕、重組分含量相當(dāng)?shù)奈锵?。進(jìn)料中 B組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 2/3左右時(shí)，則是比較理想的物系。
2、常規(guī)兩塔操作壓力相同。由于采用 DWC分離 3組分混合物是在同一塔設(shè)備內(nèi)完成，故整個(gè)分離過(guò)程的壓力不能改變。若壓力需要改變，則 DWC不再適用，應(yīng)采用常規(guī)的兩塔精餾。
3、塔頂塔底溫差最大。任何應(yīng)用案例均需要單獨(dú)研究，否則，實(shí)際產(chǎn)生的能效可能與 DWC優(yōu)點(diǎn)大相徑庭。