CN103252205A

CN103252205A - 一种全逆流传质单元及装有该单元的塔板

Info

Publication number: CN103252205A
Application number: CN2013101772349A
Authority: CN
Inventors: 刘继东; 吕建华
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: CN103252205B

Abstract

一全逆流传质单元及装有该单元的塔板，所述传质单元为具有喷射孔道的罩状结构，所述罩状结构底部具有其特征是传质单元顶端用气液分离布液板（6）封闭，内部还安装有传质布液器（11），传质布液器的下端穿透塔板，上端伸入传质单元内部，且传质布液器的上端开有上喷射孔（10），下端开有下喷射孔（12）。

Description

一种全逆流传质单元及装有该单元的塔板

技术领域

本发明涉及化学工程领域的一种气液传质设备，具体地讲是一种气液在设备内逆流流动、高速喷射状态下传质、传热的塔设备。

背景技术

塔设备是化工生产中重要的气液传质设备，其内部结构主要由支撑圈、降液管和塔板组成。支撑圈起到支撑塔板的作用，降液管是液体流动的通道，塔板是气液接触的原件，气液两相在塔板上错流流动。一般降液管要占据10%左右的塔截面积，再去掉受液盘、边、角等不能开孔的面积，实际可在塔板上布置气液传质原件（如泡罩、浮阀、筛孔等）的面积只有70%左右，这大大影响了气液的传质面积和传质效率，不利于设备的集约化和小型化，降低了单位面积（或体积）设备的生产能力。我国乃至世界范围内化工生产单套装置生产能力都在不断提高（单套炼油装置已经达到1500万吨/年），但是作为化工行业核心设备的塔设备却在原有技术的基础上不断的重复放大，以至于某些塔直径已经超过10米。这样大的塔径对于在塔板上错流流动的气液两相，势必造成气液两相的偏流流动，造成塔板效率的大幅度降低。所以发明一种集约化的、全逆流流动的气液传质塔设备，将会解决现在设备大型化带来的安全、设计及操作等问题，与目前广泛应用的泡罩塔、浮阀塔、筛板塔等相比，中国专利200410093935.6公开了一种采用喷射罩传质的塔板，采用侧板开孔，提高了塔板的传质效率，但同样需要降液管的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全逆流的气液传质塔设备，可以克服现有技术的塔截面利用率低的缺点，实现了气液两相的在塔内的全逆流流动，同时具有处理能力大、效率高、操作弹性大、塔板压降低等优点，能够很好地满足气液传质塔设备的工艺要求。该发明实现了气液两相的塔内全逆流流动，避免了返混想象；该塔无降液管等溢流装置，节省了塔板截面积，提高了塔板面积利用率，提高了传质效率；如该塔在传质单元作用下，实现了塔板上、下两个空间的空间传质，提高了塔的空间利用率，实现了塔设备的集约化设计。该塔设备的空间传质极大的增加了气液两相的传质表面积，提高了传质效率。该塔处理能力大，能够在较高气液负荷下操作，生产能力可以达到浮阀塔板的4倍；

本发明提供了一种全逆流气液传质单元，为具有喷射孔道的罩状结构，其特征是传质单元顶端用气液分离布液板封闭，内部还安装有传质布液器，传质布液器的下端穿透塔板，上端伸入传质单元内部，且传质布液器的上端开有上喷射孔，下端开有下喷射孔。

所述气液分离布液板在塔板上的投影边缘能将所有喷射孔道在塔板上的投影覆盖在内。

所述罩状结构优选具有侧板和端板，所述喷射孔道为侧板上开有的侧板喷射孔

所述侧板上端安装有支撑端板，所述气液分离布液板优选安装在支撑端板上，所述气液分离布液板边缘和支撑端板侧边，以及端板上缘围成喷射通道。

所述的传质单元在塔板上的投影为矩形，所述侧板、端板、支撑端板均为梯形或矩形。

所述的侧板喷射孔是矩形、梯形、菱形、平行四边形或圆形及其它各种不规则形状。

所述升气孔是矩形、梯形、菱形、平行四边形或圆形及其它各种不规则形状。

所述气液分离布液板沿垂直于侧板方向的两端具有向下的折边，所述折边的内角角度为0-180°，优选为90-180°。

所述的带喷射孔道罩状结构不仅限于以上所述的几种

本发明还提供了一种全逆流气液传质塔，其塔板上开有升气孔，且在升气孔位置上安装有如前任一所述的传质单元，传质单元的底端与塔板之间留有底隙。所述气液传质塔包括塔体、支撑圈、塔板和传质单元；塔板被分割成多个传质单元区，每个传质单元区都开有塔板升气孔，在升气孔上方是传质单元；传质单元依靠传质布液器连接在塔板，塔板依靠紧固件连接在支撑圈上，支撑圈焊接在塔体上。

本发明提供的气液传质单元及安装了该单元的塔板，与现有技术中的采用喷射罩的塔板相比，取消了降液管，增大了有效传质面积，同时，通过对比实验表明，在有效塔板面积相同的情况下，采用本发明技术方案的实施例1，其传质效果也好于采用现有喷射罩塔板的对比例2，更好于采用普通浮阀塔板的对比例1说明本发明提供的技术方案，通过用传质布液器代替传统的降液管等设备，不仅提高了塔板利用率，还意外的产生了提高传质效率的效果。通过传质效果对比实施例表明，采用本发明提供的传质单元制成的塔板在液相负荷相同的情况下，其正常操作条件内（从漏液10%到雾沫夹带10%），适应的气相负荷范围更宽，且能够适应的气相负荷更大（雾沫夹带10%时的气相负荷因子和板孔因子更大），说明其传质效果更好，处理效率更高，

附图说明

图1是本发明全逆流气液传质塔实施例1的截面俯视结构示意图。

图2是本发明全逆流气液传质塔实施例1的截面剖视结构示意图。

图3是本发明全逆流传质单元实施例1的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步描述本发明。

如附图所示， 1 塔体，2 支撑圈，3 塔板，4 传质单元区，5传质单元，6 气液分离布液板，7 支撑端板，8 侧板喷射孔，9侧板，10 传质布液器上喷射孔，11 传质布液器， 12传质布液器下喷射孔，13 喷射通道，14 底隙，15 紧固件，16 塔板升气孔。

液体自上一层塔板的传质布液器下喷射孔喷出后落到传质单元区4内，在气液分离布液板6的作用下落到塔板3的表面并形成一定的液层厚度；气体从塔板3上的塔板升气孔16进入传质单元5内，同时塔板3上的液体通过底细14也被气体夹带到传质单元5内进行传质过程，然后从侧板喷射孔、传质布液器上喷射孔及喷射通道13喷出，在气液分离布液板6的分离作用下，传质单元5内的气液实现分离，气体绕过气液分离布液板到上一层塔板，而液体一部分回落到塔板上继续进气液接触传质过程，另一部分则进入到传质布液器内，从传质布液器下喷射孔喷出后进入下一层塔板。

实验方法为常压下采用空气、水物系进行冷模实验，

实施例1-1

在φ650实验塔内，采用本发明提供的全逆流传质塔板进行实验。塔板结构参数如下：

无降液管，设4个传质单元区，每个传质单元区内传质的单元，传质单元尺寸为158mm×158mm，板间距450mm，堰高50mm，塔板截面俯视结构示意图如图1所示，塔板截面剖视结构示意图如图2所示，传质单元的剖视结构示意图如图3所示。

实施例1-2

与实施例1相比，，端板延长至气液分离布液板，将喷射通道封闭，相应的加大侧板喷射孔开孔率，使侧板喷射孔截面积占传质单元外表面面积的比例与实施例1-1中侧板喷射孔和喷射通道截面积总和占传质单元外表面面积的比例相同。其他结构与实施例1-1相同。

对比例1

在φ650实验塔内，普通板式浮阀塔板，结构参数如下：

降液板面积/塔截面积＝14.2%，塔板为25个φ39浮阀，板间距450mm，堰高50mm，降液管底隙高度50mm。

对比例2

在φ650实验塔内，

传质单元的布置与实施例1相同，但取消传质布液器，采用支脚以保留底隙，采用降液管，降液板面积/塔截面积＝14.2%。

传质效果对比实施例

气相负荷因子=塔内气速×气相密度的平方根

板孔因子=板孔气速×气相密度的平方根

调节气液流量，保持液体流量为10m³/h，测量不同塔板在雾沫夹带10%时的气相负荷因子和塔板压降，下表为雾沫夹带10%数据的传质效果数据：

塔板型式	气相负荷因子 Pa^0.5	板孔因子 Pa^0.5	塔板压降，Pa
				实施例1-1	4.0	45.1	900
实施例1-2	3.7	40.6	1100
				对比例1	1.7	19.2	1800
对比例2	3.0	34	1800

调节气液流量，保持液体流量为10m³/h，测量不同塔板在漏液10%时的气相负荷因子、板孔因子和塔板压降，下表为漏液10%的传质效果数据

塔板型式	气相负荷因子 Pa^0.5	板孔因子 Pa^0.5	塔板压降Pa
				实施例1-1	0.364	4.1	360
实施例1-2	0.361	4.1	360
				对比例1	0.362	4.0	380
对比例2	0.452	5.1	360

Claims

1.一种全逆流气液传质单元，为具有喷射孔道的罩状结构，其特征是传质单元顶端用气液分离布液板（6）封闭，内部还安装有传质布液器（11），传质布液器的下端穿透塔板，上端伸入传质单元内部，且传质布液器的上端开有上喷射孔（10），下端开有下喷射孔（12）。

2.如权利要求1所述传质单元，其特征所述气液分离布液板在塔板上的投影边缘能将所有喷射孔道在塔板上的投影覆盖在内。

3.如权利要求1或2所述传质单元，其特征是所述罩状结构具有侧板（9）和端板，所述喷射孔道为侧板上开有的侧板喷射孔（8）。

4.如权利要求3所述的传质单元，其特征是所述侧板上端安装有支撑端板（7），所述气液分离布液板安装在支撑端板上，所述气液分离布液板边缘和支撑端板侧边，端板上缘围成喷射通道（13）。

5.如权利要求4所述的传质单元，其特征是所述传质单元在塔板上的投影为矩形；所述侧板、支撑端板均为梯形或矩形。

6.如权利要求4所述的传质单元，其特征是所述侧板喷射孔是矩形、梯形、菱形、平行四边形或圆形。

7.如权利要求2所述的传质单元，其特征是所述气液分离布液板沿垂直于侧板方向的两端具有向下的折边，所述折边的内角角度为0-180°。

8.如权利要求2所述的全逆流气液传质单元，其特征是所述折边的内角角度为90-180°。

9.一种全逆流气液传质塔，其塔板上开有升气孔，且在升气孔（3）位置上安装有传质单元，传质单元的底端与塔板之间留有底隙（14），其特征是所述的传质单元为权利要求1-8任一项所述的全逆流气液传质单元。