[发明专利]包括具有液体依次流经的三个或更多个隔室的塔的蒸馏设备和用于使用该蒸馏设备进行蒸馏或萃取蒸馏的方法

说明书

本发明涉及一种蒸馏设备，其包括用于将进料流(1)分馏为顶部产品流(2)、底部产品流(3)和必要时的一股或多股侧线馏分流的塔(K)，所述塔具有液体依次流经的三个或更多个隔室(I，II，III)，其中至少第一个隔室集成在所述塔(K)的底部中，以分别在蒸发器级中对除了来自最后一个隔室的液体之外的流经所述隔室的液体多级加热和部分蒸发。

技术领域

本发明涉及一种包括具有液体依次流经的三个或更多个隔室的塔的蒸馏设备和一种用于使用所述蒸馏设备进行蒸馏或萃取蒸馏的方法。

背景技术

用于通过蒸馏且特别是通过萃取蒸馏来分馏物质混合物的大型工业级工艺常常是能量密集型的。因此，在已知设施中，底部液体常常尤其在串联连接的蒸发器中接受多级加热。这在任何情况下都形成双相液体/蒸气混合物，其在从一个蒸发器级转移到下一个蒸发器级期间需要均匀地分配。这可以通过将各蒸发器级彼此上下布置而以简单方式实现，不过这具有以下缺点：需要在没有此措施的情况下将已经比较高的塔建的更高，这导致相应的建造困难，特别是稳定性问题，以及导致克服这些困难的相应成本。

上述问题可以通过由依次流经的多个蒸发器级构成的水平布置来避免，但这种布置由于在来自一个蒸发器级的双相混合物进入下一个蒸发器级时遇到的分配问题而是不利的。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种尤其用于大型工业级工艺的蒸馏设备，其不存在上述问题并且还可以以尽可能充分复原的方式将现有的能量源用于各蒸发器级，从而节约投资成本和能源成本。

该目的通过一种蒸馏设备来实现，该蒸馏设备包括塔，所述塔用于将进料流分馏为顶部产品流、底部产品流和可选的各自具有规定规格的一股或多股侧线馏分流，该蒸馏设备具有流体依次流经的三个或更多个隔室，其用于分别在一个或多个并联的蒸发器级中将依次流经所述三个或更多个隔室的液体(除了来自依次/串联布置的隔室中的最后一个隔室的液体之外)多级加热和部分蒸发至能以规定规格从其提取的底部产品流所需的依次布置的隔室中的最后一个隔室中的温度，其中利用分别适合的能量源来实现依次流经每个蒸发器级中的三个或更多个隔室的液体(除了来自依次/串联布置的隔室中的最后一个隔室的液体之外)的加热和部分蒸发。

化工行业中最普遍采用的热分离过程为蒸馏过程。

通过蒸馏来进行物质分离基于以下原理：当部分蒸发/冷凝时，具有不同沸点的物质的混合物以不同程度的蒸气相和液相积聚。蒸馏塔中的多级蒸馏一般通过底部液体的部分蒸发和顶部输出物的部分冷凝来执行。来自蒸发器的蒸气和一部分冷凝物被回收到塔中。分离用内部构件如散装填料、规整填料或塔盘实现了下行液体与上行蒸气之间的有效热交换和物质交换以及因此一般而言与多个串联连接的理论蒸气/液体平衡级相等的分离性能。

对于由于沸点接近或考虑到不利的沸腾次序而难以分离的物质混合物而言，添加液体溶剂可以借助于物质在液体溶剂中的不同溶解行为而来简化分离。与其中典型地不采用蒸发器或冷凝器的吸收相比，当在蒸馏塔中采用溶剂时，所述蒸馏称为萃取蒸馏。利用其实现的分离有时通过第二液相的形成而进一步改善。

蒸馏塔和萃取蒸馏塔两者都具有集成在塔底部中的至少一个蒸发器或连接至塔底部的至少一个外部蒸发器，可经所述蒸发器导入一部分或全部分馏所需的能量。可选地，一部分分馏所需的能量也可经由设置在进料流下方和底部上方的预蒸发器和/或侧线蒸发器导入。

为此，尤其是在大型工业级设备中，常常由于底部液体需要在多个级中加热而导入大量能量。

大型工业级设施中的蒸馏塔常常具有约0.5m至约6m或甚至7m、特别是介于约2m与5m之间的直径。大型工业级设施中的蒸馏塔的高度通常为约10-30m或更大。当用作自然循环蒸发器时，被用作蒸发器级的外部管束式热交换器常常具有约2m至3m的在管方向上的长度。

所述热交换器针对高流量/流速构成：底部产品流常常处于每小时数百公吨的范围内。