用于隔板塔中的氣體調配裝置制造方法
【專利摘要】本發明用于隔板塔中的氣體調配裝置，涉及分餾裝置，是一種用于分離三組分混合物的隔板塔中的氣體調配裝置，集氣體調配和氣體分布于一體，包括流量檢測裝置、控制器、筒體、方形隔槽、降液管、進氣通道、方形閥片調節機構、套筒、轉軸、電機和氣體分布機構。本發明解決了現有技術的隔板塔中的隔板兩側氣體調配和氣體分布不均勻的難題。
【專利說明】用于隔板塔中的氣體調配裝置
【技術領域】
[0001]本發明的技術方案涉及分餾裝置，具體地說是用于隔板塔中的氣體調配裝置。
【背景技術】
[0002]在化工分離過程中，精餾是應用最廣泛的分離單元，但缺陷是能耗較高，在煉油、石化等行業中，其能耗占全過程的比例甚至高達70%，設備投資超過50%。隔板塔作為一新型精餾塔，對于多組分精餾具有低能耗和低成本的巨大優勢。應用于三組分混合物分離的隔板塔是在普通的精餾塔中沿塔的縱向設置一塊隔板，隔板將塔體中部分割成左、右兩個區域，相比于普通的精餾塔，隔板塔底部的上升氣體將在隔板兩側進行分配，隔板兩側的氣體分配值影響精餾過程中的產品純度和能耗，適當的氣體分配值不僅可以降低隔板塔的能耗還可以大幅度地提高精餾產品的純度。由于氣體在隔板兩側分配調節的復雜性，目前，常常采用氣體在隔板兩側自由分配的方式，自由分配的比值是由隔板塔內部構件和塔內的操作條件決定的，塔底的上升氣體將按一定的比例自動地分配到隔板兩側，在隔板兩側自動分配的氣體流量值常常不能達到最優的操作狀況，因此，開發一種應用在隔板塔中可以靈活調配塔底上升氣體按需要的分配比分配到隔板兩側的裝置是非常有意義的。
[0003]US20120103013A1公開的將塔底上升氣體按要求調節分配到隔板兩側的方法是采用上升氣體走旁路的方式實現的，將進入隔板兩側的氣體先導出塔體然后在導入塔內，以旁路管道上的閥門進行流量調節，并以管道中的流量信號作為反饋信號，該技術的不足之處是:①裝置中沒有氣體分布結構，塔底上升氣體經過塔外旁路管道調節分配后，直接進入到隔板兩側，這樣會引起隔板兩側氣體的不均勻分布通過旁路調節的方式，需要采用帶有多處彎頭的旁路管道，增加了氣體的流動阻力，當旁路管道的流動阻力過大時，在隔板下部的空腔內會出現憋壓情況，導致降液管中的液體不能流下，在塔板上形成積液現象。CN102872609A公開了一種分壁精餾塔，其將塔底上升氣體按要求調節分配到隔板兩側是采用塔底上升氣體分配系統實現的，在隔板底部設置兩個獨立氣體分配器，該氣體分配器由轉動執行機構和閥片組成，電腦控制系統根據塔板下方的壓差信號，反饋到調節氣體分配器，氣體分配器根據反饋信號相應地調節葉片的旋轉角度，改變氣體流通通道的面積，進而改變氣體通道內的氣體流量值。該裝置的不足之處是:①下降液體和上升氣體在氣體分布器的調節空間內交錯流動，氣體分配器沒有將流入分配器的氣、液兩相分開，這樣對氣體流量調節時將會受到上端下降液體的影響，增加了調節的困難；②壓差計連通管的兩端分別位于與隔板相連的最后一塊塔板的上、下部氣相空間內，進行流量檢測，然而流入到塔板上波動的液體及塔板的漏液都會影響到塔板上部的氣相空間，這樣會造成無法準確測量進入隔板兩側的氣體流量，不能為控制系統提供一個準確的調控信號，也無法對進入隔板兩側的氣體流量準確調節。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:提供用于隔板塔中的氣體調配裝置，是一種用于分離三組分混合物的隔板塔中的氣體調配裝置，集氣體調配和氣體分布于一體，解決了現有技術的隔板塔中的隔板兩側氣體調配和氣體分布不均勻的難題。
[0005]本發明解決該技術問題所采用的技術方案是:用于隔板塔中的氣體調配裝置，包括流量檢測裝置、控制器、筒體、方形隔槽、降液管、進氣通道、方形閥片調節機構、套筒、轉軸、電機和氣體分布機構；其中，氣體分布機構位于隔板塔塔體的隔板的下端即在塔體的下部，筒體位于氣體分布機構的下方，筒體為一個空心圓柱體結構，其上端面中心位置處開有直徑為10?32_的圓形通孔，該圓形通孔兩側對稱開有規則排列的通氣方孔，每側的通氣方孔數量為3?6個，該筒體下端面中心位置處也開有圓形通孔，其直徑與上端面的圓形通孔的直徑相同，下端面中心位置的圓形通孔兩側對稱各開有一個通氣方孔，通氣方孔的開孔面積為下端面面積的60?90%，方形隔槽由兩塊平行的隔板固定焊接在筒體的上、下端面處形成，這兩塊平行隔板之間的距離為40?60mm，方形隔槽位于筒體的中心位置處，將筒體內部分割成兩個獨立的空間，降液管位于方形隔槽內部，兩端分別連接于上述筒體的上、下端面中心位置處開的圓形通孔處，降液管直徑由上、下端面中心位置處開的圓形通孔的直徑決定，降液管的長度由降液量的多少確定，以保證對上升氣體實現液封為準，進氣通道由方形柱體通道和方型底板焊接而成，進氣通道的流通面積與上述筒體下端面的通氣方孔面積相同，進氣通道的底板與筒體下端面通過螺栓螺母固定在一起，進氣通道的方形柱體的側壁中心位置處開有圓孔，套筒由圓管和焊接在圓管底端面的方形板組成，通過方形板固定在開有圓孔的進氣通道的方形柱體的側壁上，套筒與筒體和塔體之間采用軸封，轉軸為頂端開有凹槽的圓柱體，凹槽的深度為20?40mm,凹槽的寬度為5?15mm,通過套筒內部的轉軸頂端與方形閥片調節機構固定連接在進氣通道內，轉軸的另一端與電機連接，流量檢測裝置、控制器和電機通過導線線路依次連接，流量檢測裝置的檢測位置位于進氣通道的出口位置處，電機根據控制器的調節信號，帶動轉軸轉動，進而帶動方形閥片調節機構，調節進氣通道內的氣體流量值。
[0006]上述用于隔板塔中的氣體調配裝置，所述氣體分布機構由規則排列的帶有V型帽的升氣通道組成，升氣通道密封固定在筒體上端面的通氣方孔上，升氣通道的數量與筒體上端面的通氣方孔相同，升氣通道和其上方的V型帽通過導液槽連接，V型帽的V型角度取30?120° ,導液槽的高度為20?60_。
[0007]上述用于隔板塔中的氣體調配裝置，所述方形閥片調節機構是方形單閥片或方形多閥片調節機構，其中多閥片調節機構由進氣通道內側壁、連桿、調節桿件、連接件、方形閥片和轉軸組成；單個方形閥片為一塊方形平板，單個方形閥片厚度為5?10mm，單個方形閥片截面尺寸與進氣通道截面尺寸相同；多閥片調節機構中，方形閥片厚度為5?10_，方形閥片間距取其高度的0.5?2倍，方形閥片兩端通過連接件連接在進氣通道內側壁上，調節桿件一端連接在方形閥片上，另一端固定在連桿上，多個方形閥片通過連桿和調節桿件實現同步轉動，轉軸連接在中心位置的方形閥片上以帶動中心位置的方形閥片轉動，中心位置的方形閥片帶動調節桿件移動，進而帶動多閥片的所有方形閥片轉動，連接件是直徑為3?5mm的圓柱結構，一端固定在進氣通道內側壁上，另一端連接在方形閥片上。
[0008]上述用于隔板塔中的氣體調配裝置，所述控制器為S7-200可編程控制器(PLC)。
[0009]上述用于隔板塔中的氣體調配裝置，其中所涉及的零部件及其安裝連接方法均是本【技術領域】所熟知的。[0010]上述用于隔板塔中的氣體調配裝置(以下簡稱氣體調配裝置)的工作流程是:隔板塔中隔板兩側的下降液體，一部分直接下降到氣體調配裝置的上端集液區，另一部分液體先降到氣體分布機構的V型液帽上，然后通過導液槽流入到集液區，集液區的液體通過降液管流到氣體調配裝置的下端，降液管中的下降液體對氣體實現液封作用，防止上升氣體通過降液管流通，塔底上升氣體進入到氣體調配裝置的進氣通道內，流量檢測裝置檢測進氣通道內的氣體流量值，并將采集的信號傳送給控制器，控制器根據流量偏差信號反饋調節電機，電機通過轉軸帶動方形閥片調節機構轉動來調節進氣通道內的氣體流通面積，改變氣體通道內的氣體流量值，最后上升氣體通過氣體分布機構均勻的分布到隔板的兩側。
[0011]工作時控制器先調節進氣通道內的方形閥片位置，使其處于豎直位置，流量檢測裝置檢測兩側進氣管道內的氣體流量，若測得的一側進氣管道內的實際流量值大于設定的流量值時，控制器反饋調節該側電機，電機通過轉軸帶動進氣通道內的方形閥片調節機構轉動，隨著轉動，通過方形閥片位置處的流通面積變小，氣體的上升通道變窄，阻力變大，流量降低，由于另一的方形閥片保持垂直位置，氣體的流通面積相對變大，流通阻力相比較小，該側通道通過的流量增加，流量檢測裝置將檢測的氣體流量值反饋給控制器，控制器根據設定的氣體流量值和實際流量值的偏差值來不斷調整方形閥片調節機構，最終獲得設定的氣體流量值，實現了氣體流量值在隔板兩側的精確分配。
[0012]本發明的有益效果是:與現有技術相比，本發明的突出的實質性特點是:
[0013](I)本發明裝置中的控制器通過流量檢測裝置采集分配到隔板兩側的氣體流量信號，并與預先設定的氣體流量值信號做比較得到偏差信號，根據偏差信號反饋作用于閥片調節機構進行氣體流量調節，實現上升氣體按設定的分配比分配到隔板兩側；
[0014](2)本發明裝置具有獨立的氣體、液體流通通道，進入到該裝置中的氣、液兩相分別通過各自的通道流通，避免了下降液體對閥片調節機構調節氣體流量時的不良影響，獨立的氣體上升通道也為流量檢測裝置提供一個不受液相影響的檢測空間，提高整個調配裝置的控制精度；
[0015](3)本發明裝置帶有氣體分布結構，該結構由規則排列的帶有V型帽的升氣通道組成，具有過流截面積大和壓降低的優點，上升氣體經過氣體分布結構后，均勻的分布到隔板兩側。
[0016]與現有技術相比，本發明的顯著進步是:
[0017](I)本發明裝置最顯著的進步在于集氣體調配和氣體分布于一體，同時解決了隔板塔隔板兩側氣體調配和氣體分布不均勻的難題；
[0018](2)本發明裝置有效地提高了隔板兩側的氣、液傳質效率；
[0019](3)本發明裝置雖然主要應用在板式隔板塔或者填料隔板塔中，但也可以應用于需要將進氣量按比例調節分配的場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0021]圖1為本發明裝置的總體結構示意圖。
[0022]圖2為本發明裝置中的方形多閥片調節機構結構示意圖。
[0023]圖3為本發明裝置中氣體分布機構結構示意圖。[0024]圖4為本發明裝置中氣體的流經路線示意圖。
[0025]圖中，1.隔板塔塔體，2.隔板，3.氣體分布機構，4.筒體，5.進氣通道，6.方形隔槽，7.降液管，8.方形閥片調節機構，9.套筒，10.轉軸，11.流量檢測裝置，12.電機，13.控制器，14.進氣通道內側壁，15.連桿，16.調節桿件，17.連接件，18.方形閥片，19.V型帽，20.導液槽，21.升氣通道。
【具體實施方式】
[0026]圖1所示實施例表明，本發明用于隔板塔中的氣體調配裝置的總體結構是:在隔板塔塔體I的中間位置豎直安置隔板2，氣體分布機構3位于隔板塔塔體I的隔板2的下端即在塔體I的下部，筒體4位于氣體分布機構3的下方，筒體4為一個空心圓柱體結構，其上端面中心位置處開有直徑為10?32mm的圓形通孔，該圓形通孔兩側對稱開有規則排列的通氣方孔，每側的通氣方孔數量為3?6個，該筒體4下端面中心位置處也開有圓形通孔，其直徑與上端面的圓形通孔的直徑相同，下端面中心位置的圓形通孔兩側對稱各開有一個通氣方孔，通氣方孔的開孔面積為下端面面積的60?90%，方形隔槽6由兩塊平行的隔板固定焊接在筒體4的上、下端面處形成，這兩塊平行隔板之間的距離為40?60mm，方形隔槽6位于筒體4的中心位置處，將筒體4內部分割成兩個獨立的空間，降液管7位于方形隔槽6內部，兩端分別連接于上述筒體4的上、下端面中心位置處開的圓形通孔處，降液管7直徑由上、下端面中心位置處開的圓形通孔的直徑決定，降液管7的長度有降液量的多少確定，以保證對上升氣體實現液封為準，進氣通道5由方形柱體通道和方型底板焊接而成，進氣通道5的流通面積與上述筒體4下端面的通氣方孔面積相同，進氣通道5的底板與筒體4下端面通過螺栓螺母固定在一起，進氣通道5的方形柱體的側壁中心位置處開有圓孔，套筒9由圓管和焊接在圓管底端面的方形板組成，通過方形板固定在開有圓孔的進氣通道5的方形柱體的側壁上，套筒9與筒體4和塔體I之間采用軸封，轉軸10頂端為圓柱體，以圓柱體頂端圓平面中心線為對稱線開槽，槽寬為5?15mm,槽深為20?40mm,通過套筒9內部的轉軸10頂端與方形閥片調節機構8固定連接在進氣通道5內，轉軸10的另一端與電機12連接，流量檢測裝置11、控制器13和電機12通過導線線路依次連接，流量檢測裝置11的檢測位置位于進氣通道5的出口位置處，用來檢測進氣通道5中的氣體流量值，控制器13采集流量檢測裝置11檢測的氣體流量信號，并根據信號偏差反饋調節電機12，電機12根據控制器13的調節信號，帶動轉軸10轉動，進而帶動方形閥片調節機構8，調節進氣通道5內的氣體流量值。來自于隔板塔塔體I頂部的下降液體經隔板2兩側下降；來自于隔板塔塔體I底部的塔底上升氣體經進氣通道5的左、右兩側上升。
[0027]圖2所示實施例表明，本發明用于隔板塔中的氣體調配裝置中的方形多閥片調節機構是由進氣通道內側壁14、連桿15、調節桿件16、連接件17、方形閥片18和轉軸10組成；其中單個方形閥片18為一塊方形平板，單個方形閥片18厚度為5?10_，單個方形閥片18截面尺寸與進氣通道5截面尺寸相同，每個方形閥片18間距取其高度的0.5?2倍，方形閥片18兩端通過連接件17連接在進氣通道內側壁14上，調節桿件16 —端連接在方形閥片18上，另一端固定在連桿15上，多個方形閥片18通過連桿15和調節桿件16實現同步轉動，轉軸10連接在中心位置的方形閥片18上以帶動中心位置的方形閥片18轉動，中心位置的方形閥片18帶動調節桿件16移動，進而帶動多閥片的所有方形閥片18轉動，連接件17是直徑為3?5_的圓柱結構，一端固定在進氣通道內側壁14上，另一端連接在方形閥片18上。
[0028]圖3所示實施例表明，本發明用于隔板塔中的氣體調配裝置中氣體分布機構3由規則排列的帶有V型帽19的升氣通道21組成，升氣通道21密封固定在筒體4上端面的通氣方孔上，升氣通道21的數量與筒體4上端面的通氣方孔相同，升氣通道21和其上方的V型帽19通過導液槽20連接，V型角度可取30?120°，導液槽20的高度為20?60mm。
[0029]圖4所示實施例表明，氣體從本發明用于隔板塔中的氣體調配裝置的隔板塔底部上升，通過該裝置的左、右兩側進氣通道5進入到裝置中，從進氣通道5流出的氣體經過氣體分布機構3的V型帽19和升氣通道21結構均勻分布到隔板2的兩側。
[0030]實施例1
[0031]按照圖1、圖2和圖3給出的實施例在隔板塔安裝用于隔板塔中的氣體調配裝置，其中，筒體4上端面中心位置處開有直徑為IOmm的圓形通孔，圓形通孔每側的通氣方孔數量為3個，通氣方孔的開孔面積為下端面面積的60%，方形隔槽6的兩塊平行隔板之間的距離為40mm，轉軸10頂端槽深為20mm，槽寬為5mm，V型帽19的V型角度取30°，導液槽20的高度為20mm,方形閥片調節機構8是方形多閥片調節機構,方形閥片18厚度為5mm,方形閥片18間距取其高度的0.5倍，控制器為S7-200可編程控制器(PLC)。
[0032]實施例2
[0033]按照圖1、圖2和圖3給出的實施例在隔板塔安裝用于隔板塔中的氣體調配裝置，其中，筒體4上端面中心位置處開有直徑為21_的圓形通孔，圓形通孔每側的通氣方孔數量為4個，通氣方孔的開孔面積為下端面面積的75%，方形隔槽6的兩塊平行隔板之間的距離為50mm，轉軸10頂端槽深為30mm，槽寬為10mm，V型帽19的V型角度取75°，導液槽20的高度為40mm,方形閥片調節機構8是方形多閥片調節機構,方形閥片18厚度為8mm,方形閥片18間距取其高度的1.25倍，控制器為S7-200可編程控制器(PLC)。
[0034]實施例3
[0035]按照圖1、圖2和圖3給出的實施例在隔板塔安裝用于隔板塔中的氣體調配裝置，其中，筒體4上端面中心位置處開有直徑為32_的圓形通孔，圓形通孔每側的通氣方孔數量為6個，通氣方孔的開孔面積為下端面面積的90%，方形隔槽6的兩塊平行隔板之間的距離為60mm，轉軸10頂端槽深為40mm，槽寬為15mm，V型帽19的V型角度取120°，導液槽20的高度為60mm,方形閥片調節機構8是方形多閥片調節機構,方形閥片18厚度為IOmm,方形閥片18間距取其高度的2倍，控制器為S7-200可編程控制器(PLC)。
[0036]實施例4
[0037]按照圖1和圖3給出的實施例在隔板塔安裝用于隔板塔中的氣體調配裝置，除其中方形閥片調節機構8是方形單閥片，單個方形閥片18厚度為5_之外，其他同實施例1。
[0038]實施例5
[0039]按照圖1和圖3給出的實施例在隔板塔安裝用于隔板塔中的氣體調配裝置，除其中方形閥片調節機構8是方形單閥片，單個方形閥片18厚度為7_之外，其他同實施例2。
[0040]實施例6
[0041]按照圖1和圖3給出的實施例在隔板塔安裝用于隔板塔中的氣體調配裝置，除其中方形閥片調節機構8是方形單閥片，單個方形閥片18厚度為IOmm之外，其他同實施例3。 [0042] 上述實施例中，所涉及的零部件及其安裝連接方法均是本【技術領域】所熟知的。
【權利要求】
1.用于隔板塔中的氣體調配裝置，其特征在于:包括流量檢測裝置、控制器、筒體、方形隔槽、降液管、進氣通道、方形閥片調節機構、套筒、轉軸、電機和氣體分布機構；其中，氣體分布機構位于隔板塔塔體的隔板的下端即在塔體的下部，筒體位于氣體分布機構的下方，筒體為一個空心圓柱體結構，其上端面中心位置處開有直徑為10?32mm的圓形通孔，該圓形通孔兩側對稱開有規則排列的通氣方孔，每側的通氣方孔數量為3?6個，該筒體下端面中心位置處也開有圓形通孔，其直徑與上端面的圓形通孔的直徑相同，下端面中心位置的圓形通孔兩側對稱各開有一個通氣方孔，通氣方孔的開孔面積為下端面面積的60?90%，方形隔槽由兩塊平行的隔板固定焊接在筒體的上、下端面處形成，這兩塊平行隔板之間的距離為40?60mm，方形隔槽位于筒體的中心位置處，將筒體內部分割成兩個獨立的空間，降液管位于方形隔槽內部，兩端分別連接于上述筒體的上、下端面中心位置處開的圓形通孔處，降液管直徑由上、下端面中心位置處開的圓形通孔的直徑決定，降液管的長度由降液量的多少確定，以保證對上升氣體實現液封為準，進氣通道由方形柱體通道和方型底板焊接而成，進氣通道的流通面積與上述筒體下端面的通氣方孔面積相同，進氣通道的底板與筒體下端面通過螺栓螺母固定在一起，進氣通道的方形柱體的側壁中心位置處開有圓孔，套筒由圓管和焊接在圓管底端面的方形板組成，通過方形板固定在開有圓孔的進氣通道的方形柱體的側壁上，套筒與筒體和塔體之間采用軸封，轉軸為頂端開有凹槽的圓柱體，凹槽的深度為20?40mm,凹槽的寬度為5?15mm,通過套筒內部的轉軸頂端與方形閥片調節機構固定連接在進氣通道內，轉軸的另一端與電機連接，流量檢測裝置、控制器和電機通過導線線路依次連接，流量檢測裝置的檢測位置位于進氣通道的出口位置處，電機根據控制器的調節信號，帶動轉軸轉動，進而帶動方形閥片調節機構，調節進氣通道內的氣體流量值。
2.根據權利要求1所說用于隔板塔中的氣體調配裝置，其特征在于:所述氣體分布機構由規則排列的帶有V型帽的升氣通道組成，升氣通道密封固定在筒體上端面的通氣方孔上，升氣通道的數量與筒體上端面的通氣方孔相同，升氣通道和其上方的V型帽通過導液槽連接，V型帽的V型角度取30?120°，導液槽的高度為20?60mm。
3.根據權利要求1所說用于隔板塔中的氣體調配裝置，其特征在于:所述方形閥片調節機構是方形單閥片或方形多閥片調節機構，其中多閥片調節機構由進氣通道內側壁、連桿、調節桿件、連接件、方形閥片和轉軸組成；單個方形閥片為一塊方形平板，單個方形閥片厚度為5?10_，單個方形閥片截面尺寸與進氣通道截面尺寸相同；多閥片調節機構中，方形閥片厚度為5?10mm，方形閥片間距取其高度的0.5?2倍，方形閥片兩端通過連接件連接在進氣通道內側壁上，調節桿件一端連接在方形閥片上，另一端固定在連桿上，多個方形閥片通過連桿和調節桿件實現同步轉動，轉軸連接在中心位置的方形閥片上以帶動中心位置的方形閥片轉動，中心位置的方形閥片帶動調節桿件移動，進而帶動多閥片的所有方形閥片轉動，連接件是直徑為3?5_的圓柱結構，一端固定在進氣通道內側壁上，另一端連接在方形閥片上。
4.根據權利要求1所說用于隔板塔中的氣體調配裝置，其特征在于:所述控制器為S7-200可編程控制器(PLC)。
【文檔編號】B01D3/42GK103691144SQ201310689401
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】陳文義, 陳祥武, 陳楠, 孫姣 申請人:河北工業大學