CN101588860B - 气液接触装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于改善气/液接触的装置，包括具有一连串过流盘反应台(14)和下液管(24)的处理塔(10)。过流盘反应台(14)提供用于质量转移的气/液接触而下液管(24)是在液体进入下方的过流盘(12)前净化液体所要求的。过流盘(12)具有至少一个下液管(24)和一个相邻的工作液槽(38)。液槽(38)具有用来使通过液体流入其中的蒸汽产生气泡的至少一排孔(40)，并通过挡板(34)与下液管(24)分离。在液槽(38)底部净化的液体被送至下液管(24)。对于多个下液管的场合，可确保进入下一过流盘(12)的液体被均匀地分路。由此通过安装这些孔(40)来加强气/液接触，并通过添加工作液槽(38)改善液体无气泡净化。该反应塔工作的优势包括更高的过流盘过流容量和效率。

Description

气液接触装置
领域
本发明涉及化学处理塔，更具体但不构成限制地涉及其中改进的气/液接触。
背景
提高使用化学处理塔产生的处理效率是持续的目标。为此，已采用许多不同的方法。
气/液接触是通过使用位于塔内的过流盘来实现的。过流盘设计一般包括液体横流过的反应台以及从一个过流盘向位于其正下方的过流盘传递液体的下液管。反应台被穿孔以使气体上升通过所述反应台并随后通过液体形成气泡。气体上升通过孔并接触通过其“活动”区域横移过过流盘的液体。在该区域，液体和气体混合并在蒸馏分离过程中发生分馏。液体借助入口下液管从上方的过流盘导入过流盘。液体横移过过流盘并通过另一下液管流出。过流盘的活动区域是最直接地影响气液接触并因此影响质量转移效率的区域。
在正常操作中，少量液体(即便有的话)下降通过孔。设计下液管中的液体流量和过流盘的几何形状以在下液管的底部获得液封，并因此少量的气体(即便有的话)从下方的过流盘上升进入下液管。
作为选择，对反应台穿孔可具有允许气体流动并提供更好气/液接触的泡罩或阀。
从一个过流盘可延伸出一条、两条或多条下液管。当一个过流盘具有一条以上的下液管时，液流可向每条下液管分流并因此减小流体朝向下液管流过反应台的距离。
处理塔被设计成使气体在下液管顶部区域从液体逸出，以使气泡不作为泡沫传递至下方的过流盘。使用坝来控制坝顶，以调整泡沫高于坝顶部的高度。下液管中的液柱压力很大程度地取决于前后反应台之间的液压差并较小程度地取决于包括摩擦损失的因素。处理塔的这些和其它的设计特征记载于例如由Elsevier(1988)出版的作者为Philip C.Wankat的“Equilibrium StagedSeparations”中。
在化学处理塔中进行的分离处理包括蒸馏和吸收。具有反应台的处理塔的最佳设计确保最大处理量(即工作容量)和质量转移效率。在高处理量下，会有在高气体流速下夹带液体的趋势。这降低了处理塔的能力以及效率，这是因为液体被吹至上方的过流盘。同样，当下液管设计不允许有效的气体逸出时，在向下流动的液体中可能夹带气泡。这将导致下液管堵塞并降低过流盘的过流容量。
如果在过流盘上发生高夹带前达到下液管流通容量，最大处理量降低。本发明的目的是有效地提高下液管流通容量。
Bannon在1990年公布的美国专利4,954,294中记载了一种在装配有下液管的气/液接触器启动时密封气/液接触过流盘的装置。该下液管被分路成两部分以在启动时使液体直接向下流动一部分至下方反应台的一个区域，在那里坝截留液体以形成密封。当过流盘处于正常工作状态时，液体主要向下流过下液管的另一部分。该装置的缺陷在于，过流盘的活动混合区实质上仅为高于反应台的区域，而由下液管的第一部分占据的区域不在活动混合区域内。
Chuang在1993年公布的美国专利5,213,719中记载了一种用于增加气液流量容量的气液接触设备。除传统的下游下液管外，该装置具有上游下液管以处理15％以上的液流。上游下液管具有在高于下方过流盘的泡沫一定高度的位置密封下端的穿孔板。同样，由上游下液管占据的区域不在过流盘的活动混合区域内。
本发明的装置相比所有现有技术的设备具有优越的性能。我们现在将本发明的两个实施例描述为相比现有技术具有较高处理高液流能力的装置。
概述
这里提供一种用于提高气/液接触器下液管能力并增加过流盘效率的装置。具体地说，设置挡板以分离靠近装置壁部的下液管，从而形成既与Wankat(1988)在书籍“Equilibrium Staged Separations”中记载的传统下液管设计相似的下液管、又在该下液管的上部和过流盘的反应台边缘之间形成工作液槽。工作液槽中的孔具有与活动过流盘中的孔相同的功能并由此提高质量转移效率。将气体馈入液槽的孔下方的区域是有利于气/液分离的平静区(calming zone)。结果，液体在从工作液槽馈入下液管的下部前基本已被净化，籍此液体从下液管流出至下方的过流盘。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其其它目的和优点，结合附图对作出如下的说明。
图1是根据本发明的气/液接触器的第一实施例的部分垂直的横截面图。
图2是根据本发明的气/液接触器的第二实施例的部分垂直的横截面图。
详细说明
下面参照图1和图2描述不构成限制的示例性实施例。
例如Philip C.Wankat在Elsevier(1988)出版的“Equilibrium StagedSeparations”记载的，已知气/液接触器有若干种设计。本发明包括与援引以供参考的这些接触器共同的许多基本部件，以及使本发明区别于现有技术的新特征。现在分别参照图1和图2描述本发明的两个实施例。
图1示出作为气/液接触器10的处理塔的第一实施例的局部横截面图。处理塔10配有多个过流盘12。每个过流盘12具有穿设有孔16的反应台14。箭头18所示的气体经过孔16并上升通过横流过反应台14的液体20，所述液体20在箭头112所示宽度的活动混合区域内形成泡沫22。液体20朝向至少一个下液管24横流过反应台14。作为选择，可设置第一坝27以控制坝顶70并维持泡沫和液体20高于反应台14的深度，倘若所述泡沫和液体20的这种深度对流过孔16的气流18是无害的。作为选择，可设置入口坝48以在下液管24下方获得液封，由此防止气体18进入下液管24的下部50。较佳地，孔16具有阀26，气体18通过阀26上升以接触横流过反应台14的液体20。
板28从反应台14的边缘31下降，在图1中，板28被图示为相对于反应台14的平面以增加的角度成两级地下降。从对板28的作用的下列描述中，可以看出所述板28可具有多种形状、处于一个或多个截面中并可以是直的或弯曲的。板28具有若干管形通道30，籍此气体可通过所述板28。较佳地，每个通道30在与反应台14上方的阀26相同高度的位置处具有另一阀32。在板28的底边44与位于板28正下方的反应台14的上表面46之间具有空间43。
下液管24基本垂直的上部36通过挡板34与工作液槽38分隔。上升通过通道30和阀32的气体18经过工作液槽38顶部区域中的液体20并形成气泡。在一较佳实施例中，挡板34的底边42在位于板28的底边44上方的位置处连接于板28，而朝向底边44的一连串孔40使液体20朝向下液管24的下部50通过挡板34。或者，在挡板34的底边42和板28的近端部之间具有空间。
流过工作液槽38中的液体20的空气18的起泡效果增加了气/液接触和活动混合区域112的宽度。
将下液管24上部36和工作液槽38之间的液体20的下液管分路的一个效果是更有效地去除所述液体20中的气泡22以将下液管24的下部50中的液体20净化为更纯净的液体，因此具有很少的泡沫。第二个效果是，当用于混合的活动区域延伸超过反应台14正上方的区域时，如箭头112所示，下液管的有效顶部区域124延伸高过下液管24和工作液槽38两者。因而，装置10就像其有效横截面积大于现有技术装置的横截面那样运作。
下液管24的第一部分36和工作液槽38彼此紧密相邻。液体流动路径从入口下液管延伸至出口下液管。如此，用于气体18和液体20接触的流动路径并未因为工作液槽的安装而有多大改变，从而使每个过流盘12的过流盘效率最大。
处理塔作为气/液接触器100的第二实施例示出于图2中。第二实施例100基本类似于第一实施例10，它具有一处改动。一连串孔102朝向板28的底边44定位。孔102允许液体20绕过位于下液管24正下方的区域104，如箭头106所示。因此，当固体积聚在区域104时，例如在将入口坝48安装在反应台14上以在下液管24下方形成液封时可能发生的那样，当固体流过反应台14时，液体20不搅动和携带所述固体。
因此，在图1所示的第一实施例10或图2所示第二实施例100中，活动混合区域112与现有技术相比，延伸高过反应台14上方的区域。同时，下液管的有效顶部区域124包括下液管24的区域和工作液槽38的区域两者。
与现有技术的气、液接触器相比，使用本发明产生的优点有若干个，包括：
·流过工作液槽38中的液体20的气体18的泡沫有效地增加每个过流盘的气/液接触区域，包括高于反应台14的区域和工作液槽38顶部的区域两者。
·下液管24和工作液槽38的结合有效地降低了坝负载并增加了下液管的有效面积而不丧失活动混合区。
·本发明提供在多通过流盘应用中具有更好平衡性的过流盘设计。
组合起来，这些优点使第一实施例10和第二实施例100就像其有效横截面积大于现有技术装置的横截面积那样运作。因此，相比现有技术的气/液接触器的相同尺寸和外部几何形状的处理塔，这些优点一起提供更高的处理高液体流量的工作容量。另外：
·流出工作液槽38和流入下液管24的下部50的液体20在下液管24中形成紊流，从而防止可能夹带的任何固体颗粒的沉积，这是针对结垢场合的另一优势。

Claims (4)

1.一种用于化学处理塔(10)的气/液接触的装置，所述装置包括处理塔和一系列过流盘(12)以及下液管(24)，其中：
每个过流盘(12)穿设有孔(16)的反应台(14)，气体经由所述孔上升通过横流过所述反应台(14)的液体，形成气泡；
至少一个板(28)从所述反应台(14)的边缘(31)朝向位于正下方的过流盘(12)下降以形成位于所述反应台(14)的边缘(31)和反应塔壁部之间的下液管体积，所述板(28)具有若干基本垂直的管形通道(30)，籍此气体能流过所述板(28)，每个所述通道的顶部位于与所述反应台(14)的表面大致相同的高度上；
挡板(34)位于所述反应台(14)的边缘(31)和反应塔(10)的壁部之间，以将所述下液管体积分成两个基本垂直的部分，第一部分是紧挨着反应塔(10)的壁部的下液管(24)而第二部分是位于所述第一部分和所述反应台(14)的边缘(31)之间的工作液槽(38)，设有朝向所述挡板(34)的底边(44)的孔(40)，液体可通过该孔从工作液槽(38)下降至下液管体积的下部，以使上升通过所述板(28)中的通道(30)的气体通过流入所述工作液槽(38)的液体而产生气泡。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应台(14)中的每个孔(16)配有所述气体可上升通过的第一阀(26)，而通过板(28)的每个通道(30)在与安装在反应台(14)的孔(16)中的第一阀(26)大约相同高度的顶部具有第二阀(32)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有位于所述反应台(14)边缘(31)并朝向所述边缘(31)的坝(27)，以控制坝顶(70)并保持溢出反应台(14)的泡沫和液体的深度。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有位于所述反应台(14)上的入口坝(48)，从而在从上方的过流盘(12)开始的下液管体积的正下方形成液封。
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