折叠分馏塔和方法与流程

本领域涉及分馏塔中的蒸馏。

背景技术：

从混合物中的另一种化合物中回收和纯化所期望的化合物可通过蒸馏操作的序列来完成。该序列可由蒸馏塔组成，以从所期望的化合物分离出较低沸点的组分和较高沸点的组分两者，并且该序列一般包括蒸馏操作，以将所期望的化合物的混合流与沸点最接近它的另一种化合物分离。将所期望的烯烃与其烷烃分离以提供可用于下游操作中的聚合物制造的烯烃产物或“聚合物级”烯烃可能需要许多蒸馏级。例如，由于待分离物质的相对挥发性、进料组成以及“聚合物级”丙烯的产物纯度要求，通过蒸馏进行的乙烯/乙烷和丙烷/丙烯分离既耗能又耗费资金。

资金密集度很高，因为需要许多塔盘来实现聚合物级烯烃所需的精细且困难的分离。150个塔盘的蒸馏塔通常用于丙烯/丙烷分离器塔，从而导致非常高的塔。寻求降低这些分馏塔的高度的方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种使单个分馏塔中的塔盘数量翻倍的装置和方法。使用分隔壁将第一侧与第二侧隔离，并且每一侧上的塔盘上的分馏彼此独立。过渡蒸气流从第一侧的顶部输送到第二侧的底部，并且过渡液体流从第二侧的底部输送到第一侧的顶部。

附图说明

图1为分馏塔的简化示意图。

具体实施方式

该图示意性地示出分馏塔，该分馏塔适用于分离具有不同沸点的任何两种物质，并且尤其可用于沸点差值为11℃(～20°f)或更小的物质。适合用于分馏塔10的分离的非限制性示例包括：石蜡/烯烃分离，包括乙烷/乙烯、丙烷/丙烯、丁烷/丁烯、戊烷/戊烯；

这些化合物的异构体/正常体分离(例如异丁烷/丁烷)；直链/支链或多链石蜡分离；乙苯/苯乙烯；混合二甲苯分离(例如对/邻/间)；以及其他。

本领域的技术人员以及受本文提供的教导内容指导的人员将认识到并理解，通过消除工艺设备的各种常见或通常件(包括一些热交换器、控制系统、泵等)，例示的分馏塔10得以简化。还可以认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在许多方面修改附图中描绘的流程流。

分馏塔10包括顶部12、底部14和在顶部与底部之间延伸的侧壁16。侧壁16可限定管，并且优选地为具有中空内部的圆柱形的。侧壁16通常为实心钢并且可具有外绝缘层。顶部12和底部14可为半球形的，并且分别与侧壁16的顶部和底部接续。分隔壁18在顶部12与底部14之间纵向延伸并且在侧壁16的侧之间横向延伸，以便将塔10的第一侧20与塔的第二侧22分开。适当地，分隔壁18完全在塔10的顶部12与底部14之间纵向延伸并且完全在第一侧20与第二侧22之间横向延伸，以便防止物质除了穿过管道或有意的开口之外还从第一侧20行进到第二侧22。除了穿过管道或有意的开口之外，第一侧20不穿过壁18与第二侧22连通。因此，第一侧20通过分隔壁18与第二侧22隔离。

包含待通过分馏分离的具有较低沸点的第一物质和具有比第一物质更高沸点的第二物质的进料流通过侧壁中的进料入口24i在进料管线24中被引入塔10中。进料管线24可通过进料入口24i进料到第一侧20，如图所示。然而，进料管线24可将进料流进料到第二侧22。分馏塔10接收管线24中的进料流，并且通过从挥发性较弱的第二物质中沸腾挥发性较强的第一物质来从进料流中的第二物质分馏第一物质。

塔10包含多个塔盘，但仅示出了五个塔盘：底部塔盘30、进料塔盘32、第一顶部塔盘34、第二底部塔盘36和顶部塔盘38。在第一顶部塔盘34与底部塔盘30之间以及在第二底部塔盘36与顶部塔盘38之间提供多个塔盘，但未示出。在第一顶部塔盘34或顶部塔盘38的上方或者在第二底部塔盘36和底部塔盘30的下方不提供塔盘。塔10的顶部12在第一顶部塔盘34和顶部塔盘38的上方。塔10的底部14在底部塔盘30和第二底部塔盘36的下方。

在分馏塔10中，蒸馏进料流，使得挥发性较强的物质在塔中从塔盘到塔盘上升，并且挥发性较弱的物质在塔中在塔的两侧20、22上从塔盘到塔盘下降。

在第一侧20位于塔10的顶部12处、优选地位于塔的顶部12中提供蒸气排放口40d，以在第一侧从顶部12排放蒸气。蒸气排放口40d可为蒸气可离开塔10的第一侧20或第一侧的顶部12的唯一方式。蒸气排放口40d优选地在第一侧20中的第一顶部塔盘34的上方。蒸气排放口40d向蒸气管道进料，该蒸气管道具有位于蒸气排放口处的第一端和在第二侧22位于塔10的底部14处的蒸气入口40e处的管道的第二端。管道40可延伸穿过塔10，诸如穿过分隔壁18。还可以设想，分隔壁是双壁的，从而限定两个壁之间的蒸气管道40，其中蒸气排放口40d包括在顶部12处位于第一侧20上的壁中的开口，并且蒸气入口40e包括在底部14处位于第二侧22上的壁中的开口(未示出)。蒸气入口40e优选地在第二侧22位于第二底部塔盘36的下方。优选地，蒸气管道40延伸到塔10的外部，如虚线所示，并且蒸气排放口40d和蒸气入口40e分别形成于塔的侧壁16或顶部12或底部14中。过渡蒸气流在管道40中从塔10的第一侧20的顶部12传递到塔的第二侧22的底部14，以在第二侧进一步精馏。

塔10包括在第二侧22位于塔的底部14处、优选地底部中的液体排放口42d。液体排放口42d优选地在第二侧22位于第二底部塔盘36的下方。液体管道42具有位于液体排放口42d处的第一端，并且液体管道具有在第一侧20位于塔10的顶部12处或中的液体入口42e处的第二端。液体入口42e优选地在第一侧20中的第一顶部塔盘34的上方。液体管道42可包括用于将液体从塔10的底部14沿液体管道向上泵送到顶部12的泵44。液体管道42从泵44的抽吸侧延伸到排放侧。液体管道42将过渡液体流从塔10的第二侧22的底部14传递到塔的第一侧20的顶部12，以在第一侧进一步汽提。

分馏塔10具有在第一侧20位于塔的底部14处、优选地底部中的底部出口46o，以及在第二侧22位于塔的顶部12处、优选地顶部中的塔顶出口48o。底部出口46o优选地在第一侧20中的底部塔盘30的下方。底部管线46通过底部出口46o从塔10的第一侧20的底部14抽出底部液体流。底部产物管线50可从底部管线46取出底部液体流的一部分作为底部产物。在第一侧20位于塔10的底部14中的底部出口46o可与底部产物管线50上游连通。底部产物管线50输送第二物质的底部产物流。

再沸腾管线52可将底部管线46中的底部液体流的再沸腾部分带到再沸腾加热器54，以使底部液体再沸腾，并且使再沸腾的蒸气返回到塔10，可能通过在第一侧20位于塔的底部处并且优选地底部中的再沸腾入口52i返回到塔的底部。再沸腾入口52i优选地在第一侧20中的底部塔盘30的下方。再沸腾加热器54可与塔10中的底部出口46o下游连通，并且在塔的第一侧20位于塔的底部处或可能位于塔的底部中的再沸腾入口52i可与再沸腾加热器54下游连通。在另选的实施方案中，不使用再沸器，并且底部产物管线50从底部出口取出所有底部液体流作为底部产物。输入塔的热可通过以下方式提供：预热进料管线24中的进料流；或在第一侧20或第二侧22在塔10的底部16处或底部中提供气态介质流，诸如蒸汽。

塔顶管线48与在第二侧22位于塔10的顶部12中的塔顶出口48o下游连通，以用于从塔10的第二侧22的顶部12移除塔顶蒸气流。塔顶出口48o优选地在第二侧20位于顶部塔盘38的上方。

冷却器56可与塔顶出口48o下游连通以冷却和冷凝塔顶管线48中的塔顶蒸气流的至少一部分。包括分离器容器的接收器58可与塔顶出口48o、塔顶管线48和冷却器56下游连通，以用于接收来自冷却器56的冷凝蒸气流。冷凝蒸气流在接收器中分离成净蒸气流和冷凝物流。净塔顶蒸气管线62可从接收器58的顶部延伸，以用于运输和回收净塔顶蒸气流。净塔顶蒸气管线可与接收器58下游连通。冷凝物管线60从接收器58的底部延伸，用于运输塔顶冷凝物流。在第二侧22位于塔的顶部12中的回流入口64o可与塔顶出口48o下游连通。回流入口64o优选地在第二侧22中的顶部塔盘38的上方。回流管线64将从塔顶冷凝物流中取出的回流的流作为冷凝物管线60中的塔顶冷凝物流的回流部分输送到塔10的第二侧22的顶部12。回流入口64o可与回流管线64下游连通。与接收器58下游连通的净塔顶液体管线66进行输送，以回收从冷凝物管线60中的包含第一物质的塔顶冷凝物流中取得的净塔顶液体流。

在一些情况下，接收器58可从冷凝蒸气流收集含水流，该含水流在可能离开来自接收器的罩管(未示出)的含水管线中被回收。另外，如果操作冷凝器56以完全冷凝来自塔顶出口48o的塔顶蒸气流，则净塔顶蒸气管线62可为任选的。

分馏塔的工作条件受限于在塔中分离的物质的物理特性。塔的工作温度和压力可在这些限制内变化，以最小化塔的工作成本并适应其他商业目标。工作温度可在低温分离中使用的非常低的温度到挑战化合物的热稳定性的温度的范围内。因此，适用于本发明方法的条件包括-50℃至400℃的宽泛范围内的温度。塔在足以保持进料化合物的至少一部分作为液体存在的压力下工作。

上述导管、单元设备、容器、支架、周围环境、区域或类似物均中的任一个可配备一个或多个监测部件，包括传感器、测量设备、数据捕获设备或数据传输设备。信号、工艺或状态测量以及来自监测部件的数据可用于监测工艺设备中、周围和与其有关的条件。由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可通过一个或多个网络或连接收集、处理和/或传输，所述网络或连接可以是私有或公共的，通用的或专用的，直接的或间接的，有线的或无线的，加密的或未加密的，和/或它们的组合；本说明书并非旨在在这方面进行限制。

由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可被传输到一个或多个计算设备或系统。计算设备或系统可包括至少一个处理器以及存储计算机可读指令的存储器，该计算机可读指令当由至少一个处理器执行时，使一个或多个计算设备执行可包括一个或多个步骤的工艺。例如，可配置一个或多个计算设备以从一个或多个监测部件接收与至少一件与该工艺相关联的设备相关的数据。一个或多个计算设备或系统可被配置为分析该数据。根据数据分析，一个或多个计算设备或系统可被配置为确定对本文所述的一个或多个工艺的一个或多个参数的一种或多种推荐调整。一个或多个计算设备或系统可被配置为传输加密或未加密的数据，其包括对本文所述的一个或多个工艺的一个或多个参数的一种或多种推荐调整。

液体管道42上的传感器可将数据传送到诸如第二侧22的底部14中的液位控制器和液体管道上的流量计。传感器可为流量计、温度传感器或压力计。传感器可将数据传输或传送到场外位置。

一个实施方案涉及分馏系统，该分馏系统包括：至少一个处理器；至少一个存储器，其存储计算机可执行指令；以及至少一个接收器，其被配置为从用于从第一物质和第二物质的进料流分馏第一物质的装置上的传感器接收数据；该塔包括塔，该塔包括顶部、底部和在顶部与底部之间延伸的侧壁、在顶部与底部之间并且在侧壁的侧之间延伸以便将塔的第一侧与塔的第二侧分开的分隔壁；进料入口，该进料入口位于侧壁中，用于将进料流引入到塔中；蒸气排放口，该蒸气排放口在第一侧位于塔的顶部处；管道，该管道具有位于蒸气排放口处的第一端、在第二侧位于塔的底部处的蒸气入口处的管道的第二端；液体排放口，该液体排放口在第二侧位于塔的底部处；管道，该管道具有位于液体排放口处的第一端、在第一侧位于塔的顶部处的液体入口处的管道的第二端；底部出口，该底部出口在第一侧位于的塔的底部中；以及塔顶出口，该塔顶出口在第二侧位于塔的顶部中。该系统还可包括用于收集数据的输入/输出设备。处理器可被配置为评估数据。处理器可被配置为关联数据。该系统还可包括发射器以将信号传输到分馏系统。信号可包括指令。信号可传输到分馏系统。该系统还可包括从多个系统接收数据，其中一个系统为分馏系统。处理器还可被配置为生成定量信息、预测信息、液体流速或全部。涡轮可包括传感器。至少一个接收器还可被配置为接收流速、温度或压力的数据。

一个实施方案涉及用于从分馏塔收集数据的方法，该方法包括从用于从第一物质和第二物质的进料流分馏第一物质的装置上的传感器接收数据；该塔包括塔，该塔包括顶部、底部和在顶部与底部之间延伸的侧壁、在顶部与底部之间并且在侧壁的侧之间延伸以便将塔的第一侧与塔的第二侧分开的分隔壁；进料入口，该进料入口位于侧壁中，用于将进料流引入到塔中；蒸气排放口，该蒸气排放口在第一侧位于塔的顶部处；管道，该管道具有位于蒸气排放口处的第一端、在第二侧位于塔的底部处的蒸气入口处的管道的第二端；液体排放口，该液体排放口在第二侧位于塔的底部处；管道，该管道具有位于液体排放口处的第一端、在第一侧位于塔的顶部处的液体入口处的管道的第二端；底部出口，该底部出口在第一侧位于的塔的底部中；以及塔顶出口，该塔顶出口在第二侧位于塔的顶部中。该方法还可包括显示或传输或分析所接收的数据中的至少一者。该方法还可包括分析所接收的数据以生成至少一个指令以及传输该至少一个指令。该方法还可包括分析所接收的数据并生成预测信息。预测信息可包括分馏性能、流速数据、温度数据或压力数据。

具体的实施方案

虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。

本发明的第一实施方案是用于从第一物质和第二物质的进料流中分馏第一物质的装置，该塔包括塔，该塔包括顶部、底部和在顶部与底部之间延伸的侧壁、在顶部与底部之间并且在侧壁的侧之间延伸以便将塔的第一侧与塔的第二侧分开的分隔壁；进料入口，该进料入口位于侧壁中，用于将进料流引入到塔中；蒸气排放口，该蒸气排放口在第一侧位于塔的顶部处；管道，该管道具有位于蒸气排放口处的第一端、在第二侧位于塔的底部处的蒸气入口处的管道的第二端；液体排放口，该液体排放口在第二侧位于塔的底部处；管道，该管道具有位于液体排放口处的第一端、在第一侧位于塔的顶部处的液体入口处的管道的第二端；底部出口，该底部出口在第一侧位于的塔的底部中；以及塔顶出口，该塔顶出口在第二侧位于塔的顶部中。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中分隔壁从顶部一直延伸到底部，因此第一侧不穿过壁与第二侧连通。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中在第一侧位于塔的底部中的底部出口与底部产物出口管线连通。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括与塔的底部中的底部出口连通的再沸器加热器以及在第一侧上位于塔的底部中的与再沸器加热器连通的再沸腾入口。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中在第二侧位于塔的顶部中的塔顶出口与塔顶出口管线连通。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括与塔顶出口连通的冷却器。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括与塔顶出口连通的接收器。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括在第二侧位于塔的顶部中的与塔顶出口连通的回流入口。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括与接收器连通的净塔顶液体管线。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括与接收器连通的净塔顶蒸气出口管线。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该分馏塔还包括与液体排放口连通的泵并且液体入口与泵连通。

本发明的第二实施方案是一种方法，该方法包括：将进料流进料到分馏塔；将过渡蒸气流从塔的第一侧的顶部传递到塔的第二侧的底部；将过渡液体流从塔的第二侧的底部传递到塔的第一侧的顶部；从塔的第二侧的顶部抽出塔顶蒸气流；以及从塔的第一侧的底部抽出液体流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中第一侧通过分隔壁与第二侧隔离。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该方法还包括冷却塔顶蒸气流并从冷凝物流分离净蒸气流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该方法还包括将回流部分从冷凝物流回流到塔的顶部并回收净液体流。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该方法还包括再沸腾液体流的再沸腾部分并将再沸腾部分返回到塔的底部。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该方法还包括感测方法的至少一个参数并由感测生成信号或数据；以及生成并传输信号或数据。

本发明的第三实施方案是用于从第一物质和第二物质的进料流中分馏第一物质的装置，该塔包括塔，该塔包括顶部、底部和在顶部与底部之间延伸的侧壁、从顶部到底部一直延伸并且在侧壁的侧之间延伸以便将塔的第一侧与塔的第二侧分开的分隔壁，从而第一侧不穿过壁与第二侧连通；进料入口，该进料入口位于侧壁中，用于将进料流引入到塔中；蒸气排放口，该蒸气排放口在第一侧位于塔的顶部处；管道，该管道具有位于蒸气排放口处的第一端、在第二侧位于塔的底部处的蒸气入口处的管道的第二端；液体排放口，该液体排放口在第二侧位于塔的底部处；管道，该管道具有位于液体排放口处的第一端、在第一侧位于塔的顶部处的液体入口处的管道的第二端；底部出口，该底部出口在第一侧上位于塔的底部中；以及塔顶出口，该塔顶出口在第二侧上位于塔的顶部中。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，该装置还包括与塔顶出口连通的冷却器、与冷却器连通的接收器以及与接收器连通的净塔顶液体出口管线。本发明的实施方案是本段中的先前实施方案直至本段中的第三实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中在第一侧位于塔的底部中的底部出口与底部产物出口管线连通。

尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员通过使用前面的描述可最大程度利用本发明并且可容易地确定本发明的基本特征而不脱离本发明的实质和范围以作出本发明的各种变化和修改，并且使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体的实施方案应理解为仅例示性的，而不以无论任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。

在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。