CN100345605C

CN100345605C - 一种气液传质设备——板式塔

Info

Publication number: CN100345605C
Application number: CNB2005100736637A
Authority: CN
Inventors: 王健祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2025-05-19
Also published as: CN1709541A

Abstract

本发明涉及一种气液传质设备—板式塔。板式塔由多个塔节组成，在塔节之间交叉布置塔板，液体沿板堰和分布齿逐板向下呈液幕状流动，气体与液体接触反应并逐板上升，全塔形成逆流接触。塔盘呈弓形，弓弦上设有锯齿形上堰和下分布齿。塔节和塔板用金属、耐酸陶瓷等耐腐蚀材料直接制成，也可用钢制外包耐腐蚀材料制成。本设备用于溶液形液体与气体之间的气液接触反应，可以防止溶质可能析出产生堵塞现象。该设备有相对良好的气液接触，能够提供需要的传质系数与传质面积。操作弹性大，系统阻力小。

Description

一种气液传质设备——板式塔

技术领域

本发明涉及一种气液相传质设备——板式塔，可用于气液相反应或气液相其他接触的情况，属于气液传质设备。

背景技术

关于气液传质设备的设计，一般从过程规律出发，通常是良好的气液接触提供最大的传质系数与传质面积并具有尽可能大的逆流形成最大限度的浓度梯度，以提供实际最大的推动力。常规塔设备考虑到气液传质设备的工程因素，通过改造塔体内的塔板结构或安装填料追求尽可能大的比表面积，促进气液传质。对于溶液型液体与气体之间传质设备，往往由于持液量不够，过程中可能析出固体，堵塞部分通道甚至堵塞，使整个塔设备而不能适应。王健祥在中国《化学世界》1995年第36卷第4期178～180页报道“同时合成三氯氧磷和氯化亚砜新工艺”，这项用间歇釜式反应的新工艺，气体在溶液中与溶质反应。王健祥又申请中国发明专利“一种连续制备氯化亚砜和三氯氧磷的方法”(申请号：031433693)，涉及用塔式反应器完成化学过程，本方法中的氯气和二氧化硫与三氯化磷逆流接触反应生产氯化亚砜和三氯氧磷。由于本工艺反应过程中，首先三氯化磷与氯气反应生成固体五氯化磷，继而五氯化磷与二氧化硫反应生成氯化亚砜和三氯氧磷。反应初期，五氯化磷由三氯化磷溶解呈溶液状态，继而与二氧化硫反应生成的产物氯化亚砜和三氯氧磷又充当溶剂，则形成气液相接触反应。而常用板式塔设备持液量往往不大，还受到操作弹性范围的限制，容易产生固体堵塞，达不到上述工艺的要求。

发明内容

为了满足连续塔式溶液型气液相反应，本发明提供了一种具有持液量大、气液接触好、操作弹性大，结构简单，制造容易，又耐腐蚀、成本低、维修方便的气液传质设备——板式塔。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气液传质设备——板式塔，该板式塔由多个塔节组成，多层塔节间塔板呈交叉设置状态，其特征是塔板为弓形板，弓形板的弦的下表面有锯齿形下分布齿。弓形板的弦的上表面设有锯齿形上堰。

塔板弓形高H与塔板直径D之间的比例为H∶D＝0.5～0.9∶1；并设有锯齿形上堰，所述锯齿形上堰的总堰高为h₁＝20～200mm，所述锯齿形上堰的齿深为h₂＝2～180mm，下分布齿高h₃＝5～200mm。塔板中间设有孔，孔径为φ＝1～15mm，数量1～3个。弓形板的弦可以是直线形、曲线形和折线形。塔节端部内壁凹进呈凹槽形，凹槽内塔板周围以密封垫为塔板固定件，用于方便安装和拆卸塔盘。其塔内的板间距为50～1000mm。上下相邻塔盘交叉布置，液体沿塔盘堰和分布齿逐盘向下呈液幕状流动，气体再与液幕接触反应并逐板上升，全塔形成逆流接触。

本气液传质设备用于溶液型液体与气体之间的气液接触反应塔，有益效果是塔板上部的盆状结构由设定的锯齿形上堰控制能容纳液体数量，保证大持液量，可以防止气液接触过程中，液体溶液中可能析出溶质产生的堵塞现象；该反应塔气体与液体的接触主要在塔板间液幕上进行，产生有效可控的气液接触，提供可靠的传质系数与传质面积；该塔具有气体和液体的流量变化范围——操作弹性大，不会产生由于气体和液体流量变化而引起液泛和漏液现象，导致塔体不能正常工作；气液接触仅在液幕上鼓泡，反应塔系统阻力小；塔板结构简单，可以用以用耐酸陶瓷材料直接制成以适应该系列物料强腐蚀的特点。

将本发明用于连续同时制备氯化亚砜和三氯氧磷的反应塔，避免了反应过程中五氯化磷固体析出堵塞塔器，该设备有相对良好的气液接触，能够提供该工艺需要的传质系数与传质面积以及适应该系列物料强腐蚀的特点。

附图说明

图1是本发明的反应塔结构示意图。

图2是图1中I处的放大图。

图3是塔板6的正视图。

图4是塔板6的俯视图。

图5是塔板6的左视图。

图6是图5中I处的放大图。

图1中1.上物料口，2.上封头，3.密封圈，4.法兰，5.密封垫，6.塔板，7.进气管，8.夹套，9.塔节，10.下封头，11.下物料口。

具体实施方式

如图1所示，上封头2与塔节9、塔节9与下封头10通过法兰4连接，连接处设置密封圈3；在上封头2上设有上物料口1，在下封头10上设有下物料口11；塔板6放置在塔节9上端凹槽内；塔板6周边用密封垫5固定并起密封作用。液体物料由上物料口1进入，并逐级下流形成液幕至下层塔板6，气体由进气管7进入，并自下而上环绕板间逐级上升与液幕错流接触反应。塔节设有夹套8用于热交换。

塔板6用金属、耐酸陶瓷等材料直接制成，也可用耐腐蚀材料或钢制外包耐腐蚀材料制成。

如图3、图4、图5所示，本发明塔板6呈弓形状，弓形部分设有锯齿形上堰和下分布齿。其弦为直线形，也可以是曲线形或折线形。塔板6上设有小孔为停车时排放塔板持液时使用。

溶液从塔顶进入上而下逐级下流形成液膜，气体从下部塔体侧面进入，在塔内气体与溶液液幕错流鼓泡接触反应。反应完成液从塔底排出。

连续同时制备氯化亚砜和三氯氧磷工艺中，从塔顶三氯化磷(PCl₃)进入，氯气(Cl₂)和二氧化硫(SO₂)分别从塔底均分股进入反应塔系统，调节气体和液体的比例，利用塔节上的夹套控制反应塔内温度，反应完成液从塔釜进入中间罐缓冲，获得氯化亚砜(SOCl₂)和三氯氧磷(POCl₃)产品混合物，经加热后精馏塔精馏，同时获得产品氯化亚砜(SOCl₂)和三氯氧磷(POCl₃)。产品质量达到规定标准，收率＞90％。

Claims

1、一种气液传质设备——板式塔，该板式塔由多个塔节组成，多层塔节间塔板呈交叉设置状态，其特征是塔板为弓形板，弓形板的弦的下表面有锯齿形下分布齿。

2、根据权利要求1所述的板式塔，其特征是弓形板的弦的上表面设有锯齿形上堰。

3、根据权利要求1所述的板式塔，其特征是塔板弓形高H与塔板直径D之间的比例为H∶D＝0.5～0.9∶1；并设有锯齿形上堰，所述锯齿形上堰的总堰高为h₁＝20～200mm，所述锯齿形上堰的齿深为h₂＝2～180mm，下分布齿高h₃＝5～200mm。

4、根据权利要求1所述的板式塔，其特征是该塔板中间设有孔，孔径为φ＝1～15mm，数量1～3个。

5、根据权利要求1所述的板式塔，其特征是该弓形板的弦可以是直线形、曲线形和折线形。

6、根据权利要求1所述的板式塔，其特征是塔节端部内壁凹进呈凹槽形，凹槽内塔板周围以密封垫为塔板固定件，其塔内的板间距为50～1000mm。