CN101791510A - 降膜吸收塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降膜吸收塔。包括本塔体、降膜吸收管、支承板、液相初始分布装置、气相出口收集器和气相初始分布填料等。降膜吸收管安放在吸收塔中，由支承板固定，上端为液相入口、气相出口，下端为液相出口和气相入口，液相入口装有分布器和初始分布填料；在气相入口装有初始分布填料，在气相出口处安装有分形结构多级逐渐递增的气相收集器。通过液相分布器、液相初始分布规整填料使得液相进入各吸收管的流量均匀；通过气相初始分布规整填料、气相出口收集器的组合安装，使气相进入各吸收管的气体量均匀分布。该降膜吸收塔的设计具有处理量大，操作弹性高的特点，气液相分布均匀，具有良好的传质、传热效果，并且没有任何工业放大效应。

Description

降膜吸收塔

技术领域

本发明涉及一种气液两相逆流降膜接触传质、传热设备，特别涉及一种降膜吸收塔。

背景技术

二氧化碳、二氧化硫等废气的排放已成为令世界关注的问题，如何减少此类温室气体和有毒废气的排放，对产生的有害气体进行捕集、贮存和再利用已经成为各国关注的热点。对有害气体进行处理的方法很多，采用降膜吸收塔回收利用有害气体是其中的一个重要方面。在我国，降膜吸收塔多应用于的盐酸工业中，多为不透性石墨或钢衬胶件制作，由于气液相分布不均匀，吸收效率不高，处理量有限，存在一定工业放大问题。本发明提出了一种新型降膜吸收塔，属于列管式降膜吸收塔的一种，考虑并解决了气相和液相在各管间均匀分布的问题，模拟计算结果表明该塔吸收效率高，处理量大，可被广泛应用于二氧化碳、二氧化硫、氯化氢等多种酸性气体的吸收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由塔体、降膜吸收管、支承板、液相初始分布装置、气相出口收集器和气相初始分布填料等构成的列管式降膜吸收塔。该塔具有气液相分布均匀，吸收效率高，材料坚固耐用，处理量高，操作弹性好的特点，具有广泛的工业适应性。

本发明降膜吸收塔，包括本塔体1、降膜吸收管2、支承板3、液相初始分布装置4、气相出口收集器5和气相初始分布填料6等。降膜吸收管安放在吸收塔中，由支承板固定，上端为液相入口、气相出口，下端为液相出口和气相入口，液相入口装有分布器和初始分布填料；在气相入口装有初始分布填料，在气相出口处安装有分形结构多级逐渐递增的气相收集器。通过液相分布器、液相初始分布规整填料使得液相进入各吸收管的流量均匀；通过气相初始分布规整填料、气相出口收集器的组合安装，使气相进入各吸收管的气体量均匀分布。

本发明所述降膜吸收塔的塔体由顶盖、塔身和塔底三部分构成，彼此以法兰连接或焊接连接做成一体。所述塔体通常为圆筒形，在操作压力不大的情况下也可以是正方形或矩形，主要是为操作提供工艺要求的温度和压力环境。顶盖设进料口，气相出口；塔底设物料出口，气相入口。塔身设有冷却或加热工质的进、出口和折流档板，以供换热之用。

本发明所述降膜吸收管一般为圆筒形，也可以根据需要改变成其它形状。吸收管材料为石墨或钛钢。降膜吸收管一般被竖直安放在吸收塔中，上端为液相入口、气相出口，下端为液相出口和气相入口，气液两相在管内逆流接触传质。降膜吸收列管的上端安装有分配头，使下行的液体进料不直接冲入管中，而是溢流进入管内，沿管壁向下流动，容易形成液膜。

本发明所述吸收塔内的降膜吸收管的数量和大小根据处理量的需要而定，一般地，降膜吸收管在塔内呈矩阵式结构排列。

支承板设置在顶盖与塔身、塔底与塔身的连接部位，由法兰和法兰环夹持固定。支承板上切割有孔洞，用以安装固定降膜吸收管。位于顶盖部位的支承板可起到承接部分液体进料的作用。若接触管过长，操作时易发生振动，可以考虑在中间适当位置添加放置支承板。

为保证液相在塔内各吸收管中分布均匀，在顶盖液料入口装有排管式液体分布器，分布器下部装有一段初始分布填料，使进入塔内的液体进料能够均匀地分布到塔截面中。

为了保证气相在塔内各吸收管中分布均匀，特在靠近气相出口处加装气相出口收集器。其特征为多级逐渐递增的分形结构。最上一级为总管，开有一个出口，总管之下为第二级，该级有4根出气管，连到总管；第二级的每个出口再向下分四个出口为第三级；以此类推，根据吸收塔的塔径设置为不同的级数，最下一级每根管的出口对应一根或一组吸收管，使得出口区域的气相分布更为均匀。在靠近气相进口处也加装一段规整填料，作为入塔气体的初始分布。在规整填料内，气相和液相也会接触发生传质。

附图说明

图1降膜吸收塔结构图；

图2降膜分配头的放大视图；

图3支承板的结构图；

图4液相分布器结构图；

图5气体收集器结构图；

图6气相收集器一到二层俯视图(图5中5-1)；

图7气相收集器二到三层俯视图(图5中5-2)；

图8气相收集器三到四层俯视图(图5中5-3)。

具体实例方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

发明降膜吸收塔的结构图如图1所示。本发明降膜吸收塔是由塔体(1)、降膜吸收管(2)、支承板(3)、液相分布器(4)、气相收集器(5)和气液相初始分布规整填料(6)等部分构成的综合体。

塔体(1)由顶盖(1-1)、塔身(1-2)和塔底(1-3)三部分构成，彼此以法兰连接或焊接连接做成一体。所述塔体通常为圆筒形，也可以是正方形或矩形，为操作提供工艺要求的温度和压力环境。顶盖设进料口a，气相出口d；塔底设物料出口b，气相入口c；塔身设有冷却或加热工质的进口e、出口f和折流档板g，以供换热之用。

降膜吸收管(2)一般为圆筒形，也可以根据需要改变成其它形状。吸收管材料为石墨或钛钢。降膜吸收管一般被竖直安放在吸收塔中，上端为液相入口、气相出口，下端为液相出口和气相入口，气液两相在管内逆流接触传质。降膜吸收列管的上端安装有分配头h，如图2所示。使下行的液体进料不直接冲入管中，而是溢流进入管内，沿管壁向下流动，容易形成液膜。

本发明所述吸收塔内的降膜吸收管数量和大小根据处理量的需要而定，一般地，降膜吸收管在塔内呈矩阵式结构排列，如图3所示。

图3的支承板设置在顶盖与塔身、塔底与塔身的连接部位，由法兰和法兰环夹持固定。支承板上切割有孔洞，用以安装固定降膜吸收管。位于顶盖部位的支承板可起到承接部分液体进料的作用。若接触管过长，操作时易发生振动，可以考虑在中间适当位置添加放置支承板。

为使进入降膜吸收管内的液体分布均匀，在顶盖液料进口装有排管式液体分布器(4)，如图1和图4所示，分布器下部装有一段初始分布填料(6-1)。

为了保证气相在塔内各管中分布均匀，特在靠近气相出口d处加装气相出口收集器(5)图1，图5，图6，图7和图8为多级逐渐递增的分形结构；最上一级为总管，开有一个出口，总管之下为第二级，该级有4根出气管，连到总管(图6)；第二级的每个出口再向下分四个出口为第三级(图7)；以此类推，根据吸收塔的塔径设置为不同的级数，最下一级每根管的出口对应一根或一组吸收管(图8)，使得出口区域的气相分布更为均匀。在靠近气相进口处也加装一段规整填料(6-2)，作为入塔气体的初始分布。在规整填料内，气相和液相也会接触发生传质。

为了验证本发明的流体力学性能和传质、传热效率，使用钛钢材料，对本发明所述装置进行了计算机模拟计算。计算结果表明，该降膜吸收塔的设计具有处理量大，操作弹性高的特点，气液相分布均匀，具有良好的传质、传热效果，并且没有任何工业放大效应。

本发明提出的降膜吸收塔，已通过实例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (7)

1.一种降膜吸收塔，其结构包括所述塔体、降膜吸收管、支承板、液相初始分布装置、气相出口收集器和气相初始分布填料；其特征是降膜吸收管安放在吸收塔中，由支承板固定，上端为液相入口、气相出口，下端为液相出口和气相入口，液相入口装有分布器和初始分布填料；在气相入口装有初始分布填料，在气相出口处安装有分形结构多级逐渐递增的气相收集器。

2.根据权利要求1所述的一种降膜吸收塔，其特征在于塔体由顶盖、塔身和塔底三部分构成，彼此以法兰连接或焊接连接做成一体。

3.根据权利要求1所述的一种降膜吸收塔，其特征是塔身所述的降膜吸收管的数量和大小根据处理量的需要而定，在塔内呈矩阵式结构排列；降膜吸收列管的上端安装有分配头，使下行的液体进料不直接冲入管中，而是溢流进入管内，沿管壁向下流动，形成液膜。

4.根据权利要求1所述的一种降膜吸收塔，其特征是所述的支承板设置在顶盖与塔身、塔底与塔身的连接部位，由法兰和法兰环夹持固定，支承板上切割有孔洞，用以安装固定降膜吸收管。

5.根据权利要求1所述的一种降膜吸收塔，其特征是所述液体初始分布装置包括排管式液体分布器和液体初始分布填料，排管式液体分布器安装在气体出口收集装置下方，初始分布填料在排管式分布器下方。

6.根据权利要求1所述的一种降膜吸收塔，其特征是所述的气体出口收集器安装在顶盖内，与气体出口连接，为多级逐渐递增的分形结构：最上一级为总管，开有一个出口，总管之下为第二级，该级有4根出气管，连到总管；第二级的每个出口再向下分四个出口为第三级；根据吸收塔的塔径设置为不同的级数，最下一级每根管的出口对应一根或一组吸收管。

7.根据权利要求1所述的一种降膜吸收塔，其特征在于气相和液相逆流接触传质；塔身设有冷却或加热工质的进、出口和折流档板，用以提供操作需要的温度、压力条件和进行换热。

Images