阅读说明：本技术 一种分馏塔进料分布结构和分馏塔 (Fractionating tower feeding distribution structure and fractionating tower ) 是由 王亚彪 张�成 袁毅夫 于 2018-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于石油化工设备领域,涉及一种分馏塔进料分布结构和分馏塔。该分馏塔进料分布结构包括：旋流板,所述旋流板设置于分馏塔内部,所述旋流板入口用于与分馏塔进料口连通；气体分布板,所述气体分布板设置于旋流板上方；液体再气化分布板,所述液体再气化分布板设置于旋流板下方。本发明的分馏塔进料分布结构设计简单,气液分离充分,上升气体和下降液体分布效果显著,能够保证进料段的气液分离和分布效果,减缓乃至消除气体的液沫夹带和液体中的气体裹挟,同时提供了液体气化空间,保证了分馏塔的传质性能。(The invention belongs to the field of petrochemical equipment, and relates to a fractionating tower feeding distribution structure and a fractionating tower. The fractionation column feed distribution structure comprises: the cyclone plate is arranged in the fractionating tower, and an inlet of the cyclone plate is communicated with a feed inlet of the fractionating tower; the gas distribution plate is arranged above the cyclone plate; and the liquid regasification distribution plate is arranged below the cyclone plate. The fractionating tower disclosed by the invention has the advantages of simple design of a feeding distribution structure, sufficient gas-liquid separation, obvious distribution effects of ascending gas and descending liquid, capability of ensuring the gas-liquid separation and distribution effects of a feeding section, slowing down or even eliminating liquid foam entrainment of gas and gas entrainment in liquid, provision of a liquid gasification space and guarantee of the mass transfer performance of the fractionating tower.)

一种分馏塔进料分布结构和分馏塔

技术领域

本发明属于石油化工设备领域，更具体地，涉及一种分馏塔进料分布结构和分馏塔。

背景技术

在炼油、石油化工等工业生产使用的传质分馏设备中，填料塔与板式塔属于主要的两类。无论是对哪类设备，气液两相在进料段的分离和在塔截面上的均匀分布都是塔内部结构需要解决的关键问题。进料段的气液分离和分布属于初始分离分布，对整个蒸馏塔的分离效率、产品质量及收率都有重要影响。进料段气液分离和分布的不理想，很难在接下来的传质分离中得到弥补，或者弥补的效果有限；进料段上升气体的液沫夹带，以及下降液体的大量夹带气体都将引起分离效果或产品质量收率的下降，进而影响整个分馏塔的性能。

中国专利CN201520077100.4公开了一种中低压高温设备用的双列叶片式大型气体分布器，它包括上下挡板和位于上下挡板之间并分列于两侧的两列叶片。该分布器虽然具有一定的离心气液分离作用，也有少量的气化空间，但离心气液分离效果不足，气化空间也有限，还缺少对上升气体和下降液体的分布措施，仅靠塔内部进料段空间进行分布，不仅分布效果有限，也增加了进料段的高度进而增加塔高，在实际的工业应用上类似分布器还存在着叶片被打坏的情况。

中国专利CN201621036891.7公开了一种双切向环流进料分布器，它包括圆筒形的防冲挡板、与防冲挡板同轴设置的内筒和将防冲挡板与内筒上端密封连接的顶板等组件。该分布器具有离心气液分离作用，但为了改善气液分布效果，设置了导流板，较严重地降低了离心气液分离的效果，同时基本没有提供液体的气化空间，也缺少对上升气体和下降液体的分布设施，仅靠塔内部进料段空间进行分布。另一方面，由于缺乏对下降液体的有效托举，液体裹挟气体在重力作用下迅速离开进料段的情况时有发生，影响着分布器乃至整个分馏塔整体性能的发挥。

因此，开发一种性能优良的进料分布结构，实现进料段良好的气液分离和分布效果至关重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的上述缺点，提供一种分馏塔进料分布结构和分馏塔。采用本发明的分布结构，气体和液体在塔横截面上实现均匀分布，气液分离效果好，为分馏塔的产品分离提供了有力保证。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种分馏塔进料分布结构，该分馏塔进料分布结构包括：

旋流板，所述旋流板设置于分馏塔内部，所述旋流板入口用于与分馏塔进料口连通；

气体分布板，所述气体分布板设置于旋流板上方，优选设置于正上方；

液体再气化分布板，所述液体再气化分布板设置于旋流板下方，优选设置于正下方。

本发明中，所述“正上方”、“正下方”是指相对设置的二者的轴线重合。

根据本发明，优选地，所述旋流板通过渐扩管与分馏塔进料口连通。

进一步优选地，所述渐扩管一端为收缩端，另一端为扩张端，所述收缩端的截面为圆形，与分馏塔进料口等径，所述扩张端的截面为椭圆形，与旋流板入口两侧相切，所述渐扩管收缩端与扩张端之间的每一径向截面均为椭圆形，沿着从所述收缩端向所述扩张端的方向，径向截面的短轴不变，长轴逐渐增大；所述渐扩管在竖直方向的高度与分馏塔进料口直径一致，通过所述渐扩管轴线的水平面与所述渐扩管的一条交线与分馏塔进料口的轴向平行。

本发明中，所示“径向截面”是指与轴线垂直的截面。

根据本发明，优选地，所述旋流板为渐缩螺旋面结构，螺旋面之间形成流体通道。所述旋流板整体呈倒置圆台形，所述倒置圆台形的圆台锥角与塔进料的气液比有关，液体负荷越小，锥角越大，在一般设计中锥角以不小于45°为宜。所述旋流板的横截面呈螺旋线形，螺旋线的圈数可以为一圈或多圈，优选为2-4圈，一般以3圈为宜。旋流板流体通道的宽度大于分馏塔进料口的直径，优选地，旋流板流体通道的宽度为分馏塔进料口的直径的1.2-1.6倍。从而确保在一定速度下通过塔进料口、渐扩管来到旋流板的物料在旋转的过程中逐渐进行分离，控制能量释放的速度。

根据本发明，优选地，旋流板上沿距离分馏塔进料口中心线的垂直距离大于分馏塔进料口半径；旋流板底沿距离分馏塔进料口中心线的垂直距离大于分馏塔进料口半径；进一步优选地，旋流板上沿距离分馏塔进料口中心线的垂直距离等于分馏塔进料口直径；旋流板底沿距离分馏塔进料口中心线的垂直距离为分馏塔进料口直径的1.2-1.8倍。

根据本发明，优选地，所述气体分布板为带有升气筒的圆板，所述升气筒的顶部设有升气帽，升气帽和升气筒上沿之间为气体通道。具体地，升气筒在气体分布板上的排布以正方形或三角形为宜。升气帽为一圆形平板，其直径与升气筒的外径相同或略大于升气筒的外径。

根据本发明，优选地，所述液体再气化分布板为圆板，其与分馏塔壳体间构成竖直方向的环形通道，其直径d的范围为a≥d≥b，其中，a、b分别为旋流板倒置圆台形的两底直径。具体设计中，所述液体再气化分布板的直径长短需要考虑竖直方向上气体通道的通过能力，需要自下而上通过的气体量越大，液体再气化分布板的直径越小，此外，还需要同时考虑旋流板圆台直径b的长度，该长度越小，液体再气化分布板的直径可以越小。综合上述因素，所述液体再气化分布板直径与旋流板圆台形较大底面的直径(即圆台直径a)相同为宜。

采用本发明的分馏塔进料分布结构，原料经分馏塔进料口进入塔内，接着穿过渐扩管进入旋流板，以切线方向沿旋流板内壁进行旋转，能量开始释放，气液得以分离，倒置圆台形旋流板对混合进料存在托举作用，为气液分离提供了充分的时间，使得液体不至因重力的作用迅速裹挟气体向下走，气液分离的效果得以保证；离开旋流板的气体向上与气体分布板相遇，经过气体分布板完成气体在塔横截面上的均匀分布；离开旋流板的液体向下落在液体再气化分布板上，四散开来，为液体中所裹挟气体的逃逸提供了充分的空间，经过液体再气化分布板后，气液得到进一步分离，液体在塔横截面上得到有效分布。

本发明的第二方面提供一种分馏塔，该分馏塔包括：分馏塔壳体、分馏塔进料口，分馏塔进料分布结构，所述分馏塔进料分布结构为上述分馏塔进料分布结构。其中，分馏塔进料口设置于分馏塔的侧部。

本发明的有益效果在于：本发明的分馏塔进料分布结构设计简单，气液分离充分，上升气体和下降液体分布效果显著，能够保证进料段的气液分离和分布效果，减缓乃至消除气体的液沫夹带和液体中的气体裹挟，同时提供了液体气化空间，保证了分馏塔的传质性能。

本发明的其它特征和优点将在随后

具体实施方式

部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的示例性实施例中的分馏塔进料分布结构的立面图；

图2示出了根据本发明的示例性实施例中的分馏塔进料口、旋流板和渐扩管组件的俯视图；

图3a和图3b示出了根据本发明的示例性实施例的气体分布板上升气筒的排布结构示意图；

图4示出了根据本发明的示例性实施例中的渐扩管的立体图；

图5a和图5b示出了根据本发明的示例性实施例中的不同气液比下旋流板所在圆台的锥角示意图。

附图标记说明：

1—分馏塔壳体；2—分馏塔进料口；3—旋流板；4—液体再气化分布板；5—气体分布板；6—升气帽；7—渐扩管；8—升气筒；9—收缩端；10—扩张端；11—旋流板底沿；12—旋流板上沿；13—分馏塔进料口中心线。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例1

本实施例涉及一种分馏塔，如图1和图2所示，该分馏塔包括：分馏塔壳体1、分馏塔进料口2和分馏塔进料分布结构，所述分馏塔进料分布结构包括：设置于分馏塔内部的旋流板3，所述旋流板3通过渐扩管7与分馏塔进料口2连通；设置于旋流板3正上方的气体分布板5；设置于旋流板3正下方的液体再气化分布板4。

如图4所示，所述渐扩管7一端为收缩端9，另一端为扩张端10，所述收缩端9的截面为圆形，与分馏塔进料口2等径，所述扩张端10的截面为椭圆形，与旋流板3入口两侧相切，所述渐扩管7收缩端9与扩张端10之间的每一径向截面均为椭圆形，沿着从所述收缩端9向所述扩张端10的方向，径向截面的短轴不变，长轴逐渐增大；所述渐扩管7在竖直方向的高度与分馏塔进料口2直径一致，通过所述渐扩管7轴线的水平面与所述渐扩管7的一条交线与分馏塔进料口2的轴向平行。

如图1和图2所示，所述旋流板3为渐缩螺旋面结构，螺旋面之间形成流体通道，所述旋流板3整体呈倒置圆台形，横截面呈螺旋线形，螺旋线的圈数为3圈，旋流板3流体通道的宽度为分馏塔进料口2的直径的1.5倍，所述倒置圆台形的圆台锥角为55°，如图5a所示。

旋流板上沿12距离分馏塔进料口中心线13的垂直距离等于分馏塔进料口2的直径；旋流板底沿11距离分馏塔进料口中心线13的垂直距离为分馏塔进料口2直径的1.5倍。

所述气体分布板5为带有升气筒8的圆板，所述升气筒8的顶部设有升气帽6，升气筒8在气体分布板5上的排布为正方形，如图3a所示。升气帽6为一圆形平板，其直径与升气筒8的外径相同。

所述液体再气化分布板4为圆板，其与分馏塔壳体1间构成竖直方向的环形通道，其直径等于旋流板3倒置圆台形的较长底边的直径。

利用该分馏塔进料分布结构，原料经分馏塔进料口2进入塔内，接着穿过渐扩管7进入旋流板3，以切线方向沿旋流板3内壁进行旋转，能量开始释放，气液得以分离，倒置圆台形的旋流板3对混合进料存在托举作用，为气液分离提供了充分的时间，使得液体不至因重力的作用迅速裹挟气体向下走，气液分离的效果得到了保证。

实施例2

与实施例1不同之处在于：升气筒8在气体分布板5上的排布为三角形，如图3b所示，圆台锥角为73°，如图5b所示，本实施例旋流板适用的气液比小于实施例1。

采用上述分馏塔进料分布结构，气液分离效果得到保证，气体和液体在塔横截面上得到均匀分布，为分馏塔的产品分离提供了有力保证。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。