[发明专利]控制和冷却蒸馏塔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，其用于手动或自动控制从具有内置换热器的蒸馏塔的顶部、底部或侧面出料口排出的一种或多种产品的组成和/或品质。该方法通过表面热交换用以回收热。

背景技术

在实践中，在蒸馏塔顶部的真空可能因为多种原因而发生短期变化，例如，由于顶部冷凝器中的扰动、由于真空泵性能的变化或由于原料供应发生变化时原料组成的变化等。在这种情况下，塔顶和侧面出料口(其为非必需存在的)的浓度将会发生变化，而且不再能够得到预定规格的这些产品。

现有技术采用严格的馏出物质量控制和可变的回流控制(设定值为馏出物出料速率)，或严格的回流控制和可变的馏出物质量控制(设定值为回流速率)。这种控制仅对塔顶的馏出物产率产生响应并分配质量流。其对热力学导致的质量变化仅有不充分的响应。由真空变化导致的沸点变化会在蒸馏塔内造成质量流的变化。在无手动干预的情况下，会导致浓度上的变化，该浓度变化可以用工艺分析方法表示。通过手动改变操作参数再次达到设定值浓度。

此外，现有技术使用塔底温度控制。

只有在一个延长的过渡时间(其可能会持续长达5个小时)以后，才能达到新的稳态条件，其中，塔顶产物或侧面产物再次达到所需的规格。然后塔顶产物不再具有如过渡期期间的过低浓度，侧面出料口也不再包含应为塔顶产物组分的馏分。

通过调整蒸馏塔顶部的回流比(其作为塔顶测量温度的函数)来控制蒸馏塔是众所周知的。在这种方法中，将回流比调整为两个预设值(其作为两个温度计的测量温度差的函数)中的一个(1959年6月18日的德国经审查的专利公开DE 1059410，拜耳颜料厂股份公司(Farbenfabriken Bayer AG))。因此，该控制是作为以垂直距离设置在塔顶端的两个温度计的温度差的函数起作用的，而不是作为塔顶压力的函数起作用的。此外，仅在两个分立步骤中设置了回流比，而不是连续地设置。

在蒸馏塔顶部中用于冷却的换热器可以从现有技术中得知，例如，从德国未经审查的专利公开DE 34 16 519 A1，DE 34 36 021 A1，DE 35 05 590A1和DE 35 10 097 A1(Linde股份公司，1984～1986)。

同样已知的是一种在包含顶部和底部的蒸馏塔内进行蒸馏/精馏的方法，优选为蒸馏/精馏油脂化合物混合物的方法，特别是蒸馏/精馏脂肪醇混合物的方法，其中，所述蒸馏塔具有或者不具有对于蒸馏塔的预定液体或蒸气负荷具有特定压力降的内置部件，如结构化或未结构化的填充物、填充体或塔盘等。

这种方法描述在由Johannisbauer、Peukert、Skrobek发表的文章“Diedestillative Aufarbeitung oleochemischer Stoffe”(Henkel-Referate 33/1997，pp.14-21，由Henkel KGaA，Düsseldorf在1997年发行)中。其包括在当时油脂化合物工业中对蒸馏和精馏装置的实际应用状况的一个概述，此概述大体上仍有效。

在油脂化合物的蒸馏加工过程中重要的是使用尽可能低的温度，因为这种物质具有特别高的热敏性。因此，由于增加压力降需要高的底部温度，因此通常也要求跨越塔的内置部件的压力降尽可能低。因此，就在油脂化学物质的蒸馏和精馏中，使用了在每个分离阶段具有低压力降的常规蒸馏塔填充物。

精馏塔的技术设计由两个目标决定：一方面，要实现尽可能多的分离级数，另一方面，使压力降并由此使底部温度尽可能低。

分离级数的数量和每个塔高度的压力降通常依赖于塔的液体负荷，甚至更依赖于蒸气负荷。作为蒸气负荷的量度，已经引入了“可比气流速度”。它考虑了伯努利方程(Bemoulli Equation)所要求的蒸气密度对压力降的影响，此外，它比在英文文献中所使用的F因子更清楚。

大约20年前，在油脂化学工业中的大多数蒸馏塔仍在装备陶瓷填充体或泡罩，其对于1.5m/s的可比气流速度最多达到1分离级数/米高度和5mbar/米高度的压力降。平泡罩和金属填充体已经提供了显著的改善，其主要用于制备更高纯度的产品。

之后，由于Sulzer公司常规形状的塔填充物的发展，精馏技术在20世纪70年代中期取得了巨大飞跃。填充物首先由金属网制备，后来又由薄金属板制备。在2m/s的可比气流速度时具有大于2分离级数/米和小于1mbar/m的压力降的相当高的通过量在现有工厂中突然能够实现了，或者说实现了崭新的分离理念。