[发明专利]一种用于复杂多组分体系分离的分隔壁精馏塔及精馏方法

说明书

本发明公开了一种用于复杂多组分体系分离的分隔壁精馏塔及精馏方法，属于精馏技术领域，该精馏塔包括塔体、第一分隔壁和第二分隔壁，第一分隔壁的上部延伸至塔体顶部、下部未接于塔体底部，第二分隔壁的上部未接于塔体顶部、下部延伸至塔体底部；塔体上并相对于第一分隔壁与第二分隔壁异侧的塔壁自上而下依次设有轻组分出口、轻组分回流口、进料口、重组分回流口和重组分出口；塔体上并相对于第一分隔壁与第二分隔壁同侧的塔壁自上而下依次设有次轻组分出口、次轻组分回流口、次重组分回流口、次重组分出口；塔体内并高于第二分隔壁上方设有液体收集器。使用该精馏塔能够从四组分体系或者含有共沸物的三组分体系中分别得到纯度高、质量稳定的四个产品或三个产品，并有很好的节能效果。

技术领域

本发明属于精馏技术领域，具体涉及一种用于复杂多组分体系分离的分隔壁精馏塔及精馏方法。

背景技术

分离过程在化工生产中占有相当重要的地位。在化工分离过程中，精馏是应用最广的分离方法。高能耗是精馏过程一直以来都不可避免的问题，对于精馏过程节能方面的研究成为近年来的研究热点，各种高效热耦合精馏及新型精馏技术也不断发展，其中，分隔壁精馏塔(Dividing Wall Column，简称DWC)就是该领域的研究重点。

DWC塔是在精馏塔中设置一垂直壁，也可将垂直壁延伸至塔顶或塔底，DWC塔被分隔壁分开的两部分可以有共同的精馏段或提馏段，或同时有共同的精馏段和提馏段。按照分隔壁的位置不同，可分为完全热耦合分隔壁塔(DWC-FC，如图1(a))、侧线精馏分隔壁塔(DWC-SR，如图1(b))和侧线提馏分隔壁精馏塔(DWC-SS,如图1(c))。

在传统工艺中，要实现三组分的分离需要两座精馏塔、两台再沸器与两台冷凝器才能完成，而使用DWC只需一个塔就可完成，且能减少至少一个冷凝器或一个再沸器。DWC塔是热力学上较理想的系统结构，在分离三组分混合物时，用相同的理论板数，完成同样的分离任务，采用DWC塔比传统的两塔流程需更少的再沸热量和冷凝量。对于某些给定的物料，分隔壁精馏塔和常规精馏塔相比需更小的回流比，故操作容量增大，节能最高可达到60％以上，可能节省设备投资30％。

DWC塔可广泛应用于石油炼制、石油化工、化学品及气体分离。如CN201820597333.0将隔壁塔技术应用于芳烃萃取精馏装置，降低了装置能耗，提高了装置的经济性及长期稳定可靠运行的能力；CN201210347586.X公开了一种制备间戊二烯和双环戊二烯的系统方法，使用了两座分隔壁精馏塔，流程简单，提高了收率及纯度，节省能耗30％以上，增加了装置的经济效益；CN201910343639.2公开了一种分离异丙醇二异丙醚水溶液的方法和装置，集成了非均相共沸精馏和变压精馏、隔壁塔和热泵技术，解决了该多共沸物复杂体系的分离难题，具有高效节能、产品纯度和回收率高的优点。

单分隔壁的单座DWC塔可用来分离三组分混合物，得到三个产品。对于四组分体系，通常需要一座DWC塔加一座普通精馏塔进行分离以获得四个产品。有专利通过增加侧线出料流股的数量来获得更多数量的产品，如CN201910024467.2；也有专利通过增加分隔壁数来获得更多数量的产品，如CN200910234363.0、CN201810900872.1。但无论哪种方式，除了塔顶和塔底的出料，其他出料本质上都是侧线出料。当对产品纯度要求高时，侧线出料得到的产品纯度及质量的稳定性难以得到保证。而对于一些含有共沸物的三组分体系，使用单座DWC塔可采出三个产品，但由于共沸物的存在使得分离过程变得复杂，很难保证产品的纯度，尤其是对产品纯度要求较高的工艺，使用单座DWC塔难以满足要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于复杂多组分体系分离的分隔壁精馏塔及精馏方法，尤其是四组分体系或者含有共沸物的三组分体系，使用该精馏塔能够得到纯度高、质量稳定的多个产品，并有很好的节能效果。

本发明是通过以下技术方案来实现的：