[发明专利]一种集束电加热式低温再沸器

说明书

本发明涉及一种集束电加热式低温再沸器，包括塔釜储液容器、电加热器元件及相应控制系统，所述的塔釜储液容器由n个尺寸相同的圆柱体并联组成，n≥1；所述的电加热器元件包覆于圆柱体外壁，对圆柱体内的低温液体进行加热汽化；所述的控制系统用于精确控制电加热器的加热负荷。与现有技术相比，本发明通过塔釜外壁面加热实现内部液体汽化，使得对于易燃易爆或腐蚀性介质的加热操作更加安全可靠，且可实现塔釜低持液、甚至接近于干釜操作；另一方面，本发明通过控制轴向空间上不同区域的加热量，实现轴向空间特定的温度场分布，从而满足更加精准的加热控制需求，克服了传统均匀加热无法分区域调节加热量的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种低温液体加热设备，尤其涉及一种低温精馏塔的再沸器装置，在同位素分离、香精香料、同分异构体等行业均可得到广泛运用。

背景技术

精馏是工业上应用最广泛的混合物分离操作方法，广泛应用于石油、化工、轻工、食品、冶金等多种领域。精馏操作时，精馏塔内不断的进行着气液两相的相互作用，从而使得重组分浓缩于塔釜，轻组分富集于塔顶；其中，塔内气相流体一般由塔釜液经加热汽化而形成，因而再沸器装置是精馏塔实现正常生产运行的关键部件之一。在诸多精馏操作类别中，1902年由林德教授发明的低温精馏，又称深冷分离法，广泛应用于气体混合物的分离与提纯，如空分、同位素气体分离等。

在现有传统的电加热式精馏塔再沸器装置中，运用最多是浸入式电加热器，即电加热器元件浸没在被加热介质中。该种再沸器加热方式具有能效高、易于控制等优点，其所散发的热量几乎全部被塔釜液所吸收，因而广泛应用于石油、化工等领域。然而在实际操作过程中，该加热方式要求塔釜液需要保持一定的液位高度，保证液体浸没加热管，若液位过低，致使电加热器元件裸露在液体之外，造成加热管空烧，从而导致裸露的电加热元件表面温度过高而损坏，甚至引发安全事故。因此，若要保证电加热器元件的操作安全，则会使得釜内液体残留持液量较多，无法形成彻底蒸发。在一些特殊精馏操作中，如低温精馏、间歇精馏等，如果产品属于高沸点组分，从塔釜中抽提，传统的浸没式塔釜再沸器由于釜液残留较多，造成釜液更新较慢，尤其对于平衡时间长达半年以上的同位素分离而言，将直接影响操作平衡时间及产品收率，甚至可能导致产品不合格。再者，尤其低温液体受热极易汽化，传统浸没式加热管的热量几乎被塔釜液体全部吸收，使得塔釜储液容器的轴向空间上形成均匀分布的温度场，较难形成精准的分区域加热控制，因而也对稳定操作要求高的同位素分离装置提出了极大的挑战。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集束电加热式低温再沸器装置，解决了传统再沸器装置釜液残留多，温度场分布不能精确调控的缺点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种集束电加热式低温再沸器，包括塔釜储液容器、电加热器元件及相应控制系统，其特征在于，所述的塔釜储液容器由n个尺寸相同的圆柱体并联组成，n≥1；所述的电加热器元件包覆于圆柱体外壁，对圆柱体内的低温液体进行加热汽化；所述的控制系统用于精确控制电加热器的加热负荷。

每个圆柱体外壁包覆不少于2个相同规格的电加热器元件。

所述的控制系统连接并控制圆柱体外壁上包覆的所有电加热器元件，所述的控制系统通过PLC或DCS进行调节控制，控制精度达到±0.1W。

多个并联的圆柱体中有一个与低温精馏塔垂直相连接，其余均布在低温精馏塔四周。

多个并联的圆柱体分别通过管道与精馏塔塔体相连接，相交处均采用圆弧弯管连接，且上部连接管道与水平方向的夹角r为10～30°。