CN102166426B - 组合式多功能实验塔及其实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种组合式多功能实验塔及其实验装置。实验塔由塔釜段、板式塔段、填料塔段、冷凝塔段、雾沫夹带测试塔段和若干封板组装而成。实验装置由所述的实验塔、储气瓶、风机、循环槽和流量计用导管、阀门等连接构成。通过阀门切换，本实验装置可实现冷、热模精馏实验流程，且实验流程的转换非常方便。通过塔段的重新组装和塔器与外部设备的连接变换，还可实现吸收与解吸实验流程，由此拓宽到吸收剂的研究领域。本实验装置采用模块化结构，安装方便，实验功能强大，在有水电的条件下就可运行，可对炼油、煤化工等化工厂的尾气回收进行在线研究，也可以对采油厂等比较分散而且量少的废水进行现场处理。

Description

组合式多功能实验塔及其实验装置

技术领域

本发明涉及一种化工分离实验塔及其实验装置，具体地说，它是一种组合式多功能实验塔及其实验装置。

背景技术

在已有技术中，化工分离塔的冷模实验和热模实验一般是用两套实验装置分别完成的。

现有的冷模实验装置如图9所示，它包括一个塔板实验塔600、一个填料实验塔700、制富氧水装置和一个风机800，其中制富氧水装置主要由氧气瓶100、吸收塔300、水箱500构成。实验目的是对塔板和填料等塔内件的传质效率和传质过程中塔器的压力和温度等操作参数及塔板的漏液、雾沫夹带量进行测量。

一、塔板冷模实验：

1、实验流程是：氧气瓶100送出的氧气通过流量计200-1计量后进入吸收塔300，同时，水箱500中的水通过进料泵400泵入吸收塔300，氧气和水在塔300中并流接触，水吸收氧气成为富氧水。该富氧水通过流量计200-2的计量后送入塔板实验塔600的上部，风机800送出的空气通过流量计200-4的计量后送入塔板实验塔600的下部，并经过塔内气相分配器600-4分配后上升，与塔内下降的富氧水错流接触，使富氧水中的氧气得到解吸，解吸后的液体从塔下部出来返回水箱500循环使用，解吸后的气体通过除沫器600-5除沫后从塔顶出来放空。

2、实验目的的测量：

2.1、塔板传质效率的测量：将氧气瓶100中的氧气通入吸收塔300用水吸收得到富氧水，通过分别对进塔富氧水和塔釜水中氧气含量的测定，或对进入塔板和离开塔板液相中氧气含量的测定，同时根据该实验条件下氧气在水中的平衡含氧量数据，以得出全塔效率或塔板效率。

2.2、传质过程中各层塔板的压降和温度的测量：在各层塔板之间设置多个测压口600-2，并用安装在测压口上的测压U形管600B测量各层塔板的压降，温度即是环境温度，测量室温即可。

2.3、塔板结构漏液量的测量：在塔板结构的最下层设置一个集液漏斗600-3，用它对上述传质过程中塔板结构的漏液进行收集，然后用计量器600B计量即可。

2.4、雾沫夹带量的测量：在塔顶除沫器600-5处设置一个集液板6006，除沫器排出的液滴聚集在该集液板上，通过计量器600A计量即可。

二、填料的冷模实验：实验目的是对填料的传质性能和传质过程中塔器的操作参数进行测量。

1、实验流程：吸收塔300出来的富氧水通过流量计200-3的计量后送入填料实验塔700的上部，风机800送出的空气通过流量计200-5的计量后送入填料实验塔700的下部，下降的富氧水和上升的空气在塔中逆流接触，使富氧水中的氧气得到解吸，解吸后液体从塔釜出来返回水箱500循环使用，解吸后的气体从塔顶出来放空。

2、实验目的的测量：

2.1、填料传质效率的测量：在塔顶尾气排出管700A上设有一个气相取样管700B和气相取样装置700C，通过它们采集出塔顶排出的尾气，然后测量其中氧气的含量，分析气体中的失氧量，或通过塔釜液取样器700E采出塔釜液来测量其中的氧含量，还有已知的进入填料塔富氧水氧气含量以及该实验条件下氧气在水中的平衡含氧量，就可得到该段填料的传质效率。

2.2、填料段压降的测量：在填料700-1上部和下部之间设有一个压差计700D，可读出填料段的压差，用该压差除以填料高度，即可得出每米填料段的压降。

该冷模实验装置的优点是两个实验塔器为透明材质，可以进行直观的塔内观察。缺点是塔板和填料各用一个塔，设备臃肿、管道复杂，而且实验装置开放装置，故只能在空气-氧气-水的介质环境下运行，不适于用真实的工业物料，因此，只能提供定性的测量数据，难以提供定量的测量数据。

现有热模实验装置如图10所示，它主要由塔器T1、塔顶冷凝器E1、循环槽L等组成。塔器T1中装有塔板T1-1和填料T1-2及装在它们之间一个分配器T1-3。这套实验装置主要用于精馏实验。实验目的是测量精馏塔填料或塔盘的分离效率，还可以优化塔器操作参数(如最佳温度、压力、回流比等)。

1、实验流程：

参见图10，介质液装于循环槽L中。介质液通过循环泵B加压和计量器D-1计量后送入实验塔T1的中部，当塔釜液体达到所设的液位时，开启塔釜加热器为塔釜液加热，则塔釜液部分汽化而上升，开启塔顶的冷凝器E1，冷凝器将汽化上升的气体冷凝下来，其冷凝液一部分自压经计量器组D-2的计量后返回到实验塔顶部作为塔顶回流，回流液的余量返回到循环槽L循环使用，塔内气、液两相运行平稳后，上升的气相先与下降的液相在填料T1-2中逆流接触进行传质，然后再与塔顶回流液在塔板中错流接触进行传质，塔釜出来的液相通过计量器D-3的计量后返回到循环槽L中循环使用。

2、实验目的的测量：通过全塔进出口取样点G1、G2、G3的取样，测量其中关键组分的浓度，即可测得全塔效率；通过对某层塔板或填料段进出取样点(如：图中三层塔板进出取样点G4、G5和填料进出取样点G6、G7)的取样，测量流体的浓度，可得出塔板效率和填料段分离效率。同时，通过对应的塔顶和塔釜测温点、测压点可读出塔器的温差、压差，从而测得在该分离效率下的塔器操作参数。调节塔顶温度、塔釜压力、冷凝所需循环水量、加热器所需热量、回流比流量等值，可优化塔器的最佳操作条件。

这套热模实验装置实际上是一个小试精馏装置，并采用普通的外置冷凝器，塔内件的安装与生产用的精馏塔是一样的，都是通过人孔安装，更换很不方便。

通过上述冷模和热模两套塔器实验装置的介绍可以看出，两套实验装置各成体系，互相不能兼容各自的实验流程。同时，上述冷、热模实验装置的实验功能单一，流程复杂，占地面积大，而且实验装置的结构固定，实验流程固定，难以根据不同的实验目的进行实验流程的变换，同时，整个实验设备不适于移动，难以应用于现场实验研究。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术中的缺点，提供一种组合式多功能实验塔及其实验装置，使塔器可以根据不同的实验流程进行变换，从而用一套实验装置实现冷模和热模实验的全部实验流程，使塔器实验装置得到大大简化，降低实验装置的成本。

为实现上述目的，本发明实验塔的技术方案如下：

它由塔釜段、板式塔段、填料塔段、冷凝塔段、雾沫夹带测试塔段和若干封板组装而成；所述的塔釜段包括塔釜段壳体和设在该塔釜段壳体内的加热器，在所述塔釜段壳体上设有液位计、塔釜进料口、塔釜排出口和塔釜物流检测点；所述的板式塔段包括板式塔段壳体、设在该板式塔段壳体内的多层塔板结构和塔板漏液测量装置，在所述板式塔段壳体上设有进出料口和塔板段物流检测点；所述的填料塔段包括填料塔段壳体、设在该填料塔段壳体内的分配器和填料，在所述填料塔段壳体上设有进出料口及填料段物流检测点，其中一个进出料口与分配器联通；所述冷凝塔段包括冷凝塔段壳体、设在该冷凝塔段壳体内的冷凝器和冷凝液收集器，在所述冷凝塔段壳体上设有冷凝液采出口、放空口和塔顶物流检测点；所述的雾沫夹带测试塔段由雾沫夹带测试塔段壳体、设在该雾沫夹带测试塔段壳体内的除沫器和雾沫测量装置构成，在所述雾沫夹带测试塔段壳体上设有备用放空口和备用塔顶物流检测点。

本发明实验塔进一步改进的技术方案如下：

所述的冷凝塔段中的冷凝器由一个夹套和一个螺旋管冷凝器构成，所述的夹套套在冷凝塔段壳体上，并且与冷凝塔段壳体形成密封的夹层，所述的螺旋管冷凝器由两个并联的螺旋管构成，其中的一个螺旋管盘绕在冷凝塔段壳体之内，另一个螺旋管盘绕在所述的夹层中，在所述冷凝塔段壳体的上部和下部分别设有与所述夹层相通的气相联通口(3-411)和液相联通口，所述的冷凝液采出口和放空口设在所述夹套的下部。

本发明第一实验装置的技术方案如下：

它具有上述的组合式多功能实验塔，该实验塔由塔釜段、板式塔段、填料塔段、雾沫夹带测试塔段、冷凝塔段和封板自下而上密封连接构成，所述冷凝塔段的放空口接有一个放空导管，在该放空导管上设有第七阀门；

它还具有一个储气瓶，该储气瓶的出气管通过第一阀门和第一流量计接入所述填料塔段下部的一个进出料口；

它还具有一个风机，该风机的出气端通过第二阀门和第二流量计接入所述塔釜段的塔釜进料口；

它具有一个循环槽，在该循环槽上设有液位计和循环槽物流检测点，所述实验塔的塔釜排出口通过第三阀门和第三流量计接入循环槽，并在所述塔釜排出口与循环槽之间的导管上设有塔釜物流取样点；所述冷凝塔段的冷凝液采出口)通过第八阀门和第五流量计接入循环槽，在冷凝液采出口与与第八阀门之间的导管上设有一个冷凝液分支管，该冷凝液分支管接入填料塔段上部的一个进出料口，并通过该进出料口接入分配器，在所述冷凝液采出口到循环槽之间的导管上设有塔顶物流取样点；所述循环槽的出液口接有一个循环泵，该循环泵的出液端通过第四阀门和第四流量计)分为二路，一路通过第五阀门并接在所述的冷凝液支分管上，另一路通过第六阀门接入板式塔段的一个进出料口。

本发明第二实验装置的技术方案如下：

它具有一个上述的组合式多功能实验塔，该实验塔由塔釜段、板式塔段、冷凝塔段、第一封板、填料塔段、雾沫夹带测试塔段和第二封板自下而上密封连接构成，所述填料塔段下部的一个进出料口通过一个外导管接入板式塔段的一个进出料口，所述冷凝塔段的冷凝液采出口通过导管并入外导管，所述雾沫夹带测试塔段的备用放空口上接有一个放空导管，在该放空导管上设有第七阀门；

它还具有一个储气瓶，该储气瓶的出气管通过第一阀门和第一流量计接入所述填料塔段下部的另一个进出料口，并且所述冷凝塔段的放空口通过另一外导管并入该进出料口或并入与该进出料口连接的管路；

它具有一个风机，该风机的出气端通过第二阀门和第二流量计接入所述塔釜段的塔釜进料口；

它具有一个循环槽，在该循环槽上设有液位计和循环槽物流检测点，所述塔釜段的塔釜排出口通过第三阀门和第三流量计接入循环槽；所述循环槽的出液口接有一个循环泵，该循环泵的出液端通过第四阀门和第四流量计接入填料塔段上部的进出料口，并通过该进出料口接入分配器。

本发明与已有技术相比的特点如下：

一、本发明的实验塔采用分段式模块化结构，不仅安装和更换塔内件方便，更重要的是它可以根据不同的实验流程实现重组变换，同时，它还将塔顶冷凝器组装在塔上，减小了塔器的占地面积，不仅如此，本发明对冷凝塔段的进一步改进，还可降低其高度，最终可降低整个塔高，便于在实验室安装；还可以根据实验室高度的不同增减塔段，最大限度的利用现有实验室高度。

二、本发明的第一实验装置将冷、热模实验装置有机地结合在一起，通过阀门切换实现了冷、热模的实验流程，且实验流程的转换非常方便，从而大大简化了实验装置，降低了实验设备的成本。同时，在冷模实验流程中，它还具有液泛点观测功能，这是现有冷模实验装置不能完成的。又由于本实验装置可以采用工业物料来进行冷、热模实验，从而使取得的实验数据真实、实用性强。

三、本发明的第二实验装置在第一实验装置的基础上，通过塔段的重组变换和塔与外部设备连接管路的适当改变，实现了除冷、热模实验流程以外的吸收与解吸的实验流程，这也是现有冷、热模实验装置不能完成的，从而拓宽了本实验装置的实验内容。

四、由于本发明实验塔采用了分段式模块化结构，使塔器能够方便的移动，只要在有水有电的条件下本实验装置就可运行，从而可以对炼油厂、煤化工和热电厂的含硫尾气进行现场实验研究，也可以对采油厂等比较分散而且量少的废水进行现场处理，使本实验装置的应用拓展到室外和工业应用，应用范围更为广泛。

附图说明

图1、本发明第一实验装置的整体结构示意图。

图2、塔釜段结构示意图。

图3、板式塔段结构示意图。

图4、填料塔段结构示意图。

图5、冷凝塔段的结构示意图之一。

图6、冷凝塔段的结构示意图之二。

图7、雾沫夹带测试塔段的结构示意图。

图8、本发明第二实验装置的整体结构示意图。

图9、已有冷模塔器实验装置的结构示意图。

图10、已有热模塔器实验装置的结构示意图。

具体实施方式

一、本发明的组合式多功能实验塔的具体结构如下：

参见图1、8，所述的实验塔由塔釜段3-1、板式塔段3-2、填料塔段3-3、冷凝塔段3-4、雾沫夹带测试塔段3-5和若干封板3-6、3-7组装而成。

参见图1、8、2，所述的塔釜段3-1包括塔釜段壳体3-11、设在该塔釜段壳体内的加热器3-12，在塔釜段壳体3-11上设有液位计3-13、塔釜进料口3-14、塔釜排出口3-15和塔釜物流检测点。所述的塔釜物流检测点主要由测压点P₀和测温点T₀组成，其它物流检测点可以需要设置。

参见图1、8、3，所述的板式塔段3-2包括板式塔段壳体3-21、设在该板式塔段壳体内的多层塔板结构3-22和塔板漏液测量装置，在该板式塔段壳体上设有进出料口3-24、3-25和多个物流检测点。所述的多层塔板结构为现有塔板结构，各层塔板结构主要由塔板和降液管构成；所述的塔板漏液测量装置由设在多层塔板结构最下层的漏液收集器3-23和设在本塔段外的液相计量器L1构成，所述的漏液收集器3-23通过本塔段壳体上的漏液采出口和与该漏液采出口相接的导管接入液相计量器L1。所述的多个物流检测点主要由设在各层塔板下方的各物流取样点S₁和测压点P₁及设在任意位置上的一个测温点T₁构成，其它物流检测点可以根据需要进行设置。

参见图1、8、4，所述的填料塔段3-3包括填料塔段壳体3-31、设在该填料塔段壳体内的分配器3-32和填料3-33，在该填料塔段壳体上设有进出料口3-34、3-35、3-36、3-37及多个物流检测点。所述的多个物流检测点主要由设在填料上、下两端的物流取样点S₂、测压点P₂和测温点T₂及设在填料中部的两个测压点P₂’组成，其它物流检测点可以根据需要设置。

为了对塔内进行实验观察，以上板式塔段和填料塔段的塔段壳体均可以采用透明材料制作。

参见图1、8、5，所述的冷凝塔段3-4由冷凝塔段壳体3-41、设在该冷凝塔段壳体内的冷凝器3-42和冷凝液收集器3-43，在该冷凝塔段壳体上设有冷凝液采出口3-44、放空口3-46和塔顶物流检测点。其中冷凝器3-42可以采用本例所示的列管式或现有的盘管式冷凝器，所述的塔顶物流检测点主要由测压点P₃和测温点T₃组成。其工作原理是：塔内蒸馏或精馏产生的气体从冷凝液收集器3-43中间的升气管通过，进入冷凝器3-42后被冷凝，冷凝后的不凝气通过塔顶放空口3-46排出，冷凝液下降至冷凝液收集器3-43被收集，被收集的冷凝液从冷凝液采出口3-44流出。

图5中的冷凝器也可以采用本发明特制的冷凝器，参见图6，它由一个夹套3-45和一个螺旋管冷凝器3-42’组成，所述的夹套3-45套在冷凝塔段壳体3-41上，并且与所述冷凝塔段壳体形成密封的夹层，所述的螺旋管冷凝器3-42’由两个并联的螺旋管构成，其中的一个螺旋管(以下称塔内冷凝管)盘绕在冷凝塔段壳体3-41之内，另一个螺旋管(以下称塔外冷凝管)盘绕在所述的夹层中，在所述冷凝塔段壳体3-41的上部和下部分别设有与所述夹层相通的气相联通口3-411和液相联通口3-412，所述的冷凝液采出口3-44和放空口3-46设在所述夹套3-45的下部。其工作原理是：塔内蒸馏或精馏产生的气体从冷凝液收集器中间的升气管通过，进入塔内冷凝管冷凝，剩余的气体通过气相通口3-411进入夹层继续被塔外冷凝管冷凝，冷凝液通过液相通口3-412进入冷凝液收集器3-43，不凝气通过放空口3-46放空。由于采用了塔内、塔外两个并联的螺旋管冷凝器，使冷凝器的轴向长度大大减小，从而较大程度地降低了本塔段的长度，最终降低塔高。

参见图1、8、7，所述的雾沫夹带测试塔段3-5由雾沫夹带测试塔段壳体3-51、装在该雾沫夹带测试塔段壳体内的除沫器3-52和雾沫测试装置构成，在所述雾沫夹带测试塔段壳体上设有备用放空口3-54和备用塔顶物流检测点P₃’、T₃’。其中除沫器3-52可以采用现有的各种除沫器；雾沫测试装置由雾沫收集器3-53和雾沫计量器L2构成，所述雾沫收集器3-53通过本塔段壳体上的雾沫采出口和连接在该雾沫采出口上的导管接入雾沫计量器L2。

二、本发明第一实验装置的具体结构如下：

再参见图1～4、6、7，本实验装置具有一个上述的组合式多功能实验塔3，该组合式多功能实验塔由塔釜段3-1、板式塔段3-2、填料塔段3-3、雾沫夹带测试塔段3-5、冷凝塔段3-4和封板3-6自下而上密封连接构成；所述冷凝塔段的放空口3-46接有一个放空导管，在该放空导管上设有第七阀门F7；它还具有一个储气瓶1，该储气瓶的出气管通过第一阀门F1和第一流量计Z1接入所述填料塔段3-3下部的进出料口3-34；它还具有一个风机2，该风机2的出气端通过第二阀门F2和第二流量计Z2接入所述塔釜段3-1的塔釜进料口3-14；它具有一个循环槽4，在该循环槽上设有液位计H₄和循环槽物流检测点，所述的循环槽物流检测点主要由测压点P₄和取样点S₄组成，所述实验塔3的塔釜排出口3-15通过第三阀门F3和第三流量计Z3接入循环槽4，并在塔釜排出口与循环槽4之间的导管上设有塔釜物流取样点S₀；所述冷凝塔段3-4的冷凝液采出口3-44通过第八阀门F8和第五流量计接入循环槽4，在冷凝液采出口与第八阀门F8之间的导管8上设有一个冷凝液分支管9，该冷凝液分支管接入填料塔段上部的一个进出料口3-37，并通过该进出料口接入所述的分配器3-32；在所述的冷凝液采出口3-44到循环槽4之间的导管上设有塔顶物流取样点S₂；所述循环槽4的出液口接有一个循环泵5，该循环泵的出液端通过第四阀门F4和第四流量计Z4分为二路，一路通过第五阀门F5并接在所述的冷凝液支分管9上，另一路通过第六阀门F6接入板式塔段3-2的一个进出料口3-25。

本第一实验装置用于完成冷、热模实验。

(一)、冷模实验

1、实验目的：测量各层塔板和填料的流体力学性能及其效率和液泛点。

2、实验操作步骤及流程(参见图1)：

2.1、将塔釜加热器3-12和塔顶冷凝器3-42’处于关闭状态；

2.2、开启第一阀门F1，储气瓶1提供的被吸收气体(如：氧气)经过第一流量计Z1计量后进入实验塔3的中部；

2.3、开启第四、第五阀门F4、F5、关闭第六阀门F6，开启循环泵5，由循环槽4提供的循环液(如：水)通过循环泵5加压后、再经过第四流量计Z4计量后进入实验塔3的顶部；

2.4、开启第二阀门F2，开启风机2，风机2送出的空气经第二流量计Z2的计量后鼓入实验塔3的底部；

2.5、循环液与被吸收气体在填料塔段3-3中逆流接触，则液相吸收气相，吸收后的余量气体上升至塔顶，经除沫器后从塔顶第七阀门F7放空，吸收后的富液向下进入板式塔段3-2，与塔釜上升的空气逆流接触，使富液得到解吸，解吸后贫液从塔釜排出，通过第三阀门F3和第三流量计Z3计量后返回到循环槽4循环使用，解吸后气体继续上升到填料塔段3-2被吸收，实现被吸收气体的循环使用。

3、实验目的的测量：

3.1、填料传质效率的测量：参见图1、4，通过填料3-33上、下两端的取样点S₂分别采集填料上、下两端的气相，然后通过测量其中被吸收气体(如：氧气)的浓度，即可得出该段填料的分离效率。

3.2、填料压降的测量：参见图1、4，通过填料3-33上、下两端测压点P₂可测量填料的压降，再除以填料高度，即可得出每米填料段的压降。

3.3、各层塔板传质效率的测量：参见图1、3，通过各层塔板上、下两端的取样点S₁可以采集各层塔板上、下两端的液相或气相，然后测量液相或气相中的被吸收气体(氧气)的含量，即可得出各层塔板的板效率。

3.4、各层塔板压降的测量：参见图1、3，通过各层塔板上、下两端的测压点P₁可以测量各层塔板的压降。

3.5、塔板结构漏液量的测量：参见图1、3，从漏液收集器3-23上采出漏液，用计量器L1计量即可。

3.6、塔板结构雾沫夹带量的测量：参见图1、7，用计量器L2对塔顶除沫器排出的雾沫量进行计量即可。

3.7、液泛点的观测：通过第一、第二阀门F1、F2和第四阀门F4逐渐增大进风量和进水量，观察塔板或填料达到液泛的状态，并测定此时的风量和水量，可测其液泛点。

以上所述的取样点、测压点和测温点上均装有相对应的取样器、测压器和测温器，它们均为现有技术。

通过上述冷模实验可以看出，本实验装置实现了已有冷模实验装置所有的实验流程和测量，并具有液泛点观测的实验功能。

(二)、热模实验

1、实验目的：测量塔板或填料在精馏实际工况下的分离效率和操作参数。

2、实验操作步骤及流程如下(参见图1～4、6、7)：

2.1、将储气瓶1、风机2处于关闭状态，在循环槽4中装入实验溶液；

2.2、打开第四、第六阀门F4、F6，关闭第五阀门F5，开启循环泵5，循环槽4中的实验溶液经循环泵5的加压和第四计量器Z4的计量后经第六阀门F6进入实验塔3的中部；

2.3、通过塔釜液位计3-13观察，当塔釜液位达到所设定的高度时，开启塔釜加热器3-12，塔釜的液体被加热汽化后上升，开启塔顶的冷凝器3-42’，上升的气相经冷凝后，其不凝气通过第七阀门F7放空，其冷凝液进入冷凝液收集器3-43，一部分通过导管8流出，流出的液体通过第八阀门F8和第五计量器Z5控制，一定量的冷凝液作为塔顶产品返回到循环槽4中循环使用，剩余的冷凝液通过分支管9导入填料塔段3-3上部的进出料口3-37，并通过该进出料口进入分配器3-32中作为回流，回流液先在填料塔段3-3中与上升的气相逆流传质，再下降到板式塔段3-2中错流传质，塔釜出来的产品通过第三计量器Z3的计量后返回到循环槽4中循环使用，从而形成一个稳定的精馏过程，便于各种实验参数的测量。

3、实验目的的测量：

参见图1，给定塔釜加热量和塔顶回流比，通过塔顶和塔釜取样点S₂、S₀的取样，分别测量塔顶和塔釜馏出物中的某分离介质的浓度，再根据循环槽4中溶液的进料浓度，就可以测得全塔的分离效率；同时，通过塔顶和塔釜的测压点、测温点P₃、T₃、P₀、T₀可读出上述精馏或蒸馏过程中塔器的压降和温度。

通过上述热模实验可以看出，通过阀门的切换，本实验装置即可实现已有热模实验装置的实验流程和测量。

三、本发明第二实验装置的具体结构如下：

本第二实验装置是在上述第一实验装置的基础上将实验塔3进行重组变换、并将实验塔3与外部设备(储气瓶1、循环槽4和风机2)连接管路进行适当改变得到的，即：

参见图8、2～4、6、7，所述的实验塔3由塔釜段3-1、板式塔段3-2、冷凝塔段3-4、封板3-6、填料塔段3-3、雾沫夹带测试塔段3-5和另一封板3-7自下而上密封连接构成，所述填料塔段3-3下部的一个进出料口3-35通过一个外导管6接入板式塔段的一个进出料口3-25，所述的冷凝塔段的冷凝液采用口3-44通过导管并入所述的外导管6，所述雾沫夹带测试塔段的备用放空口3-54上接有一个放空导管，在该放空导管上设有第七阀门F7；所述储气瓶1的出气管通过第一阀门F1和第一流量计Z1接入所述填料塔段3-3下部的另一个进出料口3-34，并且所述冷凝塔段的放空口3-46通过另一外导管7并入该进出料口3-34或并入与该进出料口连接的管路；所述风机2的出气端通过第二阀门F2和第二流量计Z2接入所述塔釜段3-1的塔釜进料口3-14；所述塔釜段的塔釜排出口3-15通过第三阀门F3和第三流量计Z3接入所述的循环槽4；所述循环槽4的出液口接有一个循环泵5，该循环泵的出液端通过第四阀门F4和第四流量计Z4接入填料塔段3-3上部的一个进出料口3-37，并通过该进出料口接入所述的分配器3-32。

本第二实验装置可以完成下述的吸收与解吸实验。

1、实验目的：测量吸收剂的吸收和解吸性能及其吸收剂的吸收率、再生效果以及在吸收与解吸工况下塔板和填料的传质效率。

2、实验操作步骤及流程如下(参见图8、2～4、6、7)：

2.1、开启阀门F1，储气钢瓶1提供的被吸收气体经过第一流量计Z1计量后进入实验塔3的中部；

2.2、开启阀门F4，开启循环泵5，由循环槽4提供的吸收液通过循环泵5加压后、再经过第四流量计Z4计量进入实验塔3顶部的分配器3-32；

2.3、开启阀门F2，开启风机2，风机2送出的空气经第二流量计Z2的计量后送入实验塔3的底部，以补充或调整气相负荷，开启塔釜加热器3-12，使塔釜液汽化上升，同时开启冷凝器3-42’；

2.4、吸收液与被吸收气体在填料塔段3-3中逆流接触，吸收液吸收气体，吸收后的余量气体上升至塔顶，经除沫器后从塔顶第七阀门F7逸出放空；吸收了气体的富液通过填料塔段3-3下部的进出料口3-35导出，经外导管6进入板式塔段3-2上部的一个进出料口3-25，与塔釜上升的空气以及塔釜加热汽化的气体在塔板塔段3-2中错流接触，使富液得到解吸，解吸后贫液从塔釜排出，通过第三阀门F3、第三流量计Z3计量后返回到循环槽4循环使用，解吸后气体和空气进入冷凝塔段3-4被冷凝，冷凝液并入导管6返回板式塔段，解吸气则通过外导管7上升引入填料塔段3-3下部的另一进出料口3-34而进入填料塔段被吸收，从而完成了被吸收气体的循环使用。

3、实验目的的测量(参见图8、2～4、6、7)：

3.1、吸收剂的吸收与解吸性能的测量：通过填料塔段3-3上、下两端取样点S₂对塔内气相或液相采样，然后测量其中吸收剂的浓度，可以得到吸收剂的吸收量和该段填料在吸收工况下的传质效率；通过板式塔段3-2上、下两端的取样点A₁、A₂(见图3)对塔内气相或液相进行采样，然后测量其中吸收剂的浓度，可得出该段塔板在解吸工况下的传质效率。

3.2、吸收和解吸过程中塔器操作参数的测量：通过板式塔段3-2各层塔板上、下两端的各测压点P₁和测温点T₁可测得吸收过程中塔板的操作压力和温度，通过填料塔段3-3上、下两端的测压点P₂和测温点T₂，可测得解吸过程中填料的操作压力和温度。

3.3、在循环槽4中配制某种吸收剂，在储气瓶1中存入某种指定的被吸收气体，然后运行上述吸收与解吸实验流程，并重复实验目的之一的3.1项测量，即可得到该吸收剂的吸收容量和再生效果，可优化吸收剂的配方，并对其进行性能测试，为工程设计提供基础数据。

本发明通过所述实验塔的组装变换和实验塔与外部备连接管路的略微变化实现了除上述冷、热模实验以外的吸收与解吸实验，在第一实验装置的基础上增加了实验功能，使本实验装置的实验功能更加广泛。

Claims (4)

1.一种组合式多功能实验塔，其特征是：它由塔釜段(3-1)、板式塔段(3-2)、填料塔段(3-3)、冷凝塔段(3-4)、雾沫夹带测试塔段(3-5)和若干封板组装而成；所述的塔釜段(3-1)包括塔釜段壳体(3-11)和设在该塔釜段壳体内的加热器(3-12)，在所述塔釜段壳体上设有液位计(3-13)、塔釜进料口(3-14)、塔釜排出口(3-15)和塔釜物流检测点；所述的板式塔段(3-2)包括板式塔段壳体(3-21)、设在该板式塔段壳体内的多层塔板结构(3-22)和塔板漏液测量装置，在所述板式塔段壳体上设有进出料口和塔板段物流检测点；所述的填料塔段(3-3)包括填料塔段壳体(3-31)、设在该填料塔段壳体内的分配器(3-32)和填料(3-33)，在所述填料塔段壳体上设有进出料口及填料段物流检测点，其中一个进出料口与分配器(3-32)联通；所述冷凝塔段(3-4)包括冷凝塔段壳体(3-41)、设在该冷凝塔段壳体内的冷凝器(3-42)和冷凝液收集器(3-43)，在所述冷凝塔段壳体上设有冷凝液采出口(3-44)、放空口(3-46)和塔顶物流检测点；所述的雾沫夹带测试塔段(3-5)由雾沫夹带测试塔段壳体(3-51)、设在该雾沫夹带测试塔段壳体内的除沫器(3-52)和雾沫测量装置(3-53)构成，在所述雾沫夹带测试塔段壳体上设有备用放空口(5-54)和备用塔顶物流检测点。

2.根据权利要求1所述的组合式多功能实验塔，其特征是：所述的冷凝塔段(3-4)中的冷凝器由一个夹套(3-45)和一个螺旋管冷凝器(3-42’)构成，所述的夹套(3-45)套在冷凝塔段壳体(3-41)上，并且与冷凝塔段壳体形成密封的夹层，所述的螺旋管冷凝器由两个并联的螺旋管构成，其中的一个螺旋管盘绕在冷凝塔段壳体(3-41)之内，另一个螺旋管盘绕在所述的夹层中，在所述冷凝塔段壳体(3-41)的上部和下部分别设有与所述夹层相通的气相联通口(3-411)和液相联通口(3-412)，所述的冷凝液采出口(3-44)和放空口(3-46)设在所述夹套(3-45)的下部。 

3.一种使用权利要求1或2所述组合式多功能实验塔的实验装置，其特征是：

它具有一个如权利要求1或2所述的组合式多功能实验塔(3)，该实验塔由塔釜段(3-1)、板式塔段(3-2)、填料塔段(3-3)、雾沫夹带测试塔段(3-5)、冷凝塔段(3-4)和封板自下而上密封连接构成，所述冷凝塔段的放空口(3-46)接有一个放空导管，在该放空导管上设有第七阀门(F7)；

它还具有一个储气瓶(1)，该储气瓶的出气管通过第一阀门(F1)和第一流量计(Z1)接入所述填料塔段(3-3)下部的一个进出料口；

它还具有一个风机(2)，该风机(2)的出气端通过第二阀门(F2)和第二流量计(Z2)接入所述塔釜段(3-1)的塔釜进料口(3-14)；

它具有一个循环槽(4)，在该循环槽上设有液位计(H₄)和循环槽物流检测点，所述实验塔(3)的塔釜排出口(3-15)通过第三阀门(F3)和第三流量计(Z3)接入循环槽(4)，并在所述塔釜排出口(3-15)与循环槽(4)之间的导管上设有塔釜物流取样点(S₀)；所述冷凝塔段(3-4)的冷凝液采出口(3-44)通过第八阀门(F8)和第五流量计接入循环槽(4)，在冷凝液采出口与第八阀门(F8)之间的导管(8)上设有一个冷凝液分支管(9)，该冷凝液分支管接入填料塔段上部的一个进出料口，并通过该进出料口接入分配器(3-32)，在所述冷凝液采出口(3-44)到循环槽(4)之间的导管上设有塔顶物流取样点(S₂)；所述循环槽(4)的出液口接有一个循环泵(5)，该循环泵的出液端通过第四阀门(F4)和第四流量计(Z4)分为二路，一路通过第五阀门(F5)并接在所述的冷凝液分支管(9)上，另一路通过第六阀门(F6)接入板式塔段(3-2)的一个进出料口。

4.一种使用权利要求1或2所述的组合式多功能实验塔的实验装置，其特征是：

它具有一个如权利要求1或2所述的组合式多功能实验塔(3)，该实验塔(3)由塔釜段(3-1)、板式塔段(3-2)、冷凝塔段(3-4)、第一封板、填料塔段(3-3)、雾沫夹带测试塔段(3-5)和第二封板自下而上密封连接构成，所述填料塔段(3-3)下部的一个进出料口通过一个外导管(6)接入板式塔段的一个进出料口，所述冷凝塔段的冷凝液采出口(3-44)通过导管并入外导管(6)，所述雾沫夹带测试塔段的备用放空口(3-54)上接有一个放空导管，在该放空导管上设有第七阀门(F7)；

它还具有一个储气瓶(1)，该储气瓶的出气管通过第一阀门(F1)和第一流量计(Z1)接入所述填料塔段(3-3)下部的另一个进出料口，并且所述冷凝塔段的放空口(3-46)通过另一外导管(7)并入该进出料口或并入与该进出料口连接的管路；

它具有一个风机(2)，该风机(2)的出气端通过第二阀门(F2)和第二流量计(Z2)接入所述塔釜段(3-1)的塔釜进料口(3-14)；

它具有一个循环槽(4)，在该循环槽上设有液位计(H₄)和循环槽物流检测点，所述塔釜段的塔釜排出口(3-15)通过第三阀门(F3)和第三流量计(Z3)接入循环槽(4)；所述循环槽(4)的出液口接有一个循环泵(5)，该循环泵的出液端通过第四阀门(F4)和第四流量计(Z4)接入填料塔段(3-3)上部的进出料口，并通过该进出料口接入分配器(3-32)。 

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