CN103537173B - 串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置 - Google Patents
串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置。它包括吸收塔Ⅰ和吸收塔Ⅱ；吸收塔Ⅰ的气体入口与原料气入口管道相连接，原料气入口管道还与管道Ⅰ相连通，管道Ⅰ的另一端与吸收塔Ⅱ的气体入口相连通；吸收塔Ⅰ顶部的气体出口与管道Ⅱ相连通，管道Ⅱ的另一端与管道Ⅰ相连通；管道Ⅱ还与净化气出口管道相连通；吸收塔Ⅰ底部的吸收剂出口与富液出口管道相连通；吸收塔Ⅱ顶部的气体出口与净化气出口管道相连通；吸收塔Ⅱ底部的吸收剂出口分别与管道Ⅲ和管道Ⅳ相连通；管道Ⅴ的两端分别与吸收塔Ⅰ和所述吸收塔Ⅱ的上部的吸收剂入口相连通。在不同工艺中气体净化工艺中试实验研究中，可通过调节本发明的阀门的启闭调节吸收塔的串并联关系，从而进行不同的塔器连接方式下的气体净化效果和工艺操作参数确定等问题的研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工气液传质过程的中试实验装置，具体涉及一种串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置。
背景技术
塔器是化工工业中常见的反应设备，常用于物质的分离、精馏、吸收等过程。塔器的中试装置能够模拟相应化工生产过程，通过实验为实际生产提供参考。我国现有塔器相关专利71项，大多数的专利针对于塔器结构或塔内件的改进和创新，多应用于生产。其中专门用于实验的塔器专利一项：发明名称为“通用塔器教具”，申请号为201210334881.1。该专利用于教学实验。工艺流程涉及到多个塔器的专利很多，但大都采用一种连接方式。根据工业生产要求的不同，所需塔器串并联连接方式也不同。
当工业生产中需要处理气体量很大，且对酸气脱除深度要求不高的情况下，为了节约成本，往往采用并联的方式。当需要处理气体量较小，且对酸气脱除深度要求较高的情况下，往往采用串联的方式。两种情况下，吸收剂与待净化气体均是逆向流动传质，可以降低能耗，提高净化度。该串联、并联可切换的化工塔器中试装置可以进行不同工艺状况下的实验研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置，本发明能够进行多个塔器不同气液连接方式下的工业模拟实验，在单台实验装置上实现对多种工况的考察。
本发明所提供的一种串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置，包括吸收塔Ⅰ和吸收塔Ⅱ；
所述吸收塔Ⅰ的气体入口与原料气入口管道相连接，所述原料气入口管道还与管道Ⅰ相连通，所述管道Ⅰ的另一端与所述吸收塔Ⅱ的气体入口相连通；所述管道Ⅰ上设有阀门；
所述吸收塔Ⅰ顶部的气体出口与管道Ⅱ相连通，所述管道Ⅱ的另一端与所述管道Ⅰ相连通；所述管道Ⅱ还与净化气出口管道相连通；所述管道Ⅱ和所述净化气出口管道上均设有阀门；
所述吸收塔Ⅰ底部的吸收剂出口与富液出口管道相连通；
所述吸收塔Ⅱ顶部的气体出口与所述净化气出口管道相连通；
所述吸收塔Ⅱ底部的吸收剂出口分别与管道Ⅲ和管道Ⅳ相连通，所述管道Ⅲ与所述富液出口管道相连通，所述管道Ⅳ与管道Ⅴ相连通；所述管道Ⅴ的两端分别与所述吸收塔Ⅰ和所述吸收塔Ⅱ的上部的吸收剂入口相连通；
所述管道Ⅲ、所述管道Ⅳ和所述管道Ⅴ上均设有阀门。
上述的气液传质塔器中试实验装置中，所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ的顶部与底部之间均设有压差测量指示装置，用于监测所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ内的压力差。
上述的气液传质塔器中试实验装置中，所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ的底部均设有液位控制仪表，用于监测所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ内的液位。
上述的气液传质塔器中试实验装置中，所述原料气入口管道和所述净化气出口管道上均设有流量检测装置，用于监测气体的流速。
上述的气液传质塔器中试实验装置中，所述管道Ⅳ上设有计量泵，用于监测进入所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ内的吸收剂。
本发明使用方便，且具有广泛的适用性，在不同工艺中气体净化工艺中试实验研究中，可通过调节阀门的启闭调节吸收塔的串并联关系，从而进行不同的塔器连接方式（单塔、双塔串联、双塔并联）下的气体净化效果和工艺操作参数确定等问题的研究。本发明能够针对实际工程中的不同气质进行模拟实验，最终确定最佳的工艺流程，为实际工程中的设计提供参考和依据。
附图说明
图1为本发明气液传质塔器中试实验装置的结构示意图。
图中各标记如下：
1吸收塔Ⅰ、2吸收塔Ⅱ、3计量泵、4～10球阀、11，12自动控制阀、13原料气入口管道、14管道Ⅰ、15管道Ⅱ、16净化气出口管道、17流量检测装置、18富液出口管道、19管道Ⅲ、20管道Ⅳ、21管道Ⅴ、22压差测量指示装置、23液位控制仪表。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1所示，本发明所提供的串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置包括吸收塔Ⅰ1和吸收塔Ⅱ2；该吸收塔Ⅰ1的气体入口与原料气入口管道13相连接，该原料气入口管道13还与管道Ⅰ14相连通，且管道Ⅰ14的另一端与吸收塔Ⅱ2的气体入口相连通，在管道Ⅰ14上设有阀门10。吸收塔Ⅰ1顶部的气体出口与管道Ⅱ15相连通，该管道Ⅱ15的另一端与管道Ⅰ14相连通，在管道Ⅱ15上设有阀门9。其中管道Ⅱ15还与净化气出口管道16相连通，该净化气出口管道16上设有阀门8。在原料气入口管道13和净化气出口管道16上均设有流量检测装置17，用于监测气体的流量。吸收塔Ⅰ1底部的吸收剂出口与富液出口管道18相连通，在富液出口管道18上设有阀门11。吸收塔Ⅱ2顶部的气体出口与1净化气出口管道16相连通。吸收塔Ⅱ2底部的吸收剂出口分别与管道Ⅲ19和管道Ⅳ20相连通，管道Ⅲ19上设有阀门6和自动控制阀12，管道Ⅳ20上设有阀门4和5以及计量泵3，用于对流入吸收塔Ⅰ1和吸收塔Ⅱ2的吸收剂进行计量。其中，管道Ⅲ19与富液出口管道18相连通，管道Ⅳ20与管道Ⅴ21相连通，在管道Ⅴ21设有阀门7，且管道Ⅴ21的两端分别与吸收塔Ⅰ1和吸收塔Ⅱ2的上部的吸收剂入口相连通。
本发明的串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置中，在吸收塔Ⅰ1与吸收塔Ⅱ2的顶部与底部之间均设有压差测量指示装置22，用于监测吸收塔Ⅰ1与吸收塔Ⅱ2内的压力差。
本发明的串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置中，在吸收塔Ⅰ1与吸收塔Ⅱ2的底部均设有液位控制仪表23，且分别与自动控制阀门11和12相连接，以自动控制阀11和12的启闭状态。
目前，在实际的工业生产中为了降低温室效应，防止设备腐蚀以及保证生产安全等，有许多领域需要进行气体的净化处理。大部分化工工艺在实际投入生产之前都要进行小型装置实验。
下面结合气体净化处理过程来说明本发明的使用过程：
一、塔器并联使用
当使用该串并联可切换的气液传质塔器进行并联情况下气体吸收工况的实验研究时，具体操作过程如下：
（1）气相连接：使阀门10和阀门8处于开启状态，使阀门9处于关闭状态。此时，经过增压后的酸气（温度约为30～50℃、压力约为3MPa～5MPa）分成两股气体分别进入吸收塔Ⅰ1与吸收塔Ⅱ2的底部与自上而下喷淋的吸收剂（一般为醇胺）进行酸气吸收过程。吸收塔的操作温度约为50℃，压力约为5MPa。
（2）液相连接：当富液达到设定液位时（由液位控制仪表23控制），自动控制阀门11和12自动开启，进行富液的排放。采用并联方式时，阀门6和7处于开启状态，阀门4和5处于关闭状态。经过再生塔再生以后的吸收剂，由再生塔底流出后分成两股分别进入吸收塔Ⅰ1与吸收塔Ⅱ2顶部，进行自上而下的喷淋。吸收酸气后的吸收剂在吸收塔底部排出后，汇总到一起后进入再生塔进行吸收剂的循环再生过程。
通过上述过程，可以进行化工工艺中吸收塔器并联状况下酸气脱除效果及工艺参数确定等的实验模拟研究。
二、塔器串联使用
当使用该串并联可切换的气液传质塔器进行串联情况下气体吸收工况的实验研究时，具体操作过程如下：
（1）气相连接：使阀门10和阀门8处于关闭状态，使阀门9处于开启状态。此时，经过增压后的酸气（温度约为30～50℃、压力约为3MPa～5MPa）首先全部进入吸收塔Ⅰ1底部与自上而下喷淋的半贫液吸收剂（一般为醇胺）进行初级气体净化过程。初次净化后的全部气体自吸收塔Ⅰ1顶部进入吸收塔Ⅱ2的底部与来自再生塔再生后的吸收剂在吸收塔Ⅱ2中进行进一步的酸气脱除过程。整个气体净化过程中吸收剂和待净化气体是逆向流动传质。
（2）液相连接：阀门4、5和7均处于开启状态，阀门6处于关闭状态。此时，吸收塔Ⅱ2底部排出的进行初级气体净化后的吸收剂通过计量泵3进入吸收塔Ⅰ1中进行初级酸气脱除。吸收塔Ⅰ1底部通过液位检测联锁控制系统（即液位自动控制仪表23控制），当富液达到设定液位时，自动控制阀门11自动开启，进行富液的排放。排放的富液进入再生塔进行吸收剂循环再生过程。
通过上述过程，可以进行化工工艺中吸收塔器串联状况下酸气脱除效果及工艺参数确定等的实验模拟研究。
Claims (5)
1.一种串并联可切换的气液传质塔器中试实验装置，其特征在于：
所述中试实验装置包括吸收塔Ⅰ和吸收塔Ⅱ；
所述吸收塔Ⅰ的气体入口与原料气入口管道相连接，所述原料气入口管道还与管道Ⅰ相连通，所述管道Ⅰ的另一端与所述吸收塔Ⅱ的气体入口相连通；所述管道Ⅰ上设有阀门；
所述吸收塔Ⅰ顶部的气体出口与管道Ⅱ相连通，所述管道Ⅱ的另一端与所述管道Ⅰ相连通；所述管道Ⅱ还与净化气出口管道相连通；所述管道Ⅱ和所述净化气出口管道上均设有阀门；
所述吸收塔Ⅰ底部的吸收剂出口与富液出口管道相连通；
所述吸收塔Ⅱ顶部的气体出口与所述净化气出口管道相连通；
所述吸收塔Ⅱ底部的吸收剂出口分别与管道Ⅲ和管道Ⅳ相连通，所述管道Ⅲ与所述富液出口管道相连通，所述管道Ⅳ与管道Ⅴ相连通；所述管道Ⅴ的两端分别与所述吸收塔Ⅰ和所述吸收塔Ⅱ的上部的吸收剂入口相连通；
所述管道Ⅲ、所述管道Ⅳ和所述管道Ⅴ上均设有阀门。
2.根据权利要求1所述的中试实验装置，其特征在于：所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ的顶部与底部之间均设有压差测量指示装置。
3.根据权利要求1或2所述的中试实验装置，其特征在于：所述吸收塔Ⅰ与所述吸收塔Ⅱ的底部均设有液位控制仪表。
4.根据权利要求1或2所述的中试实验装置，其特征在于：所述原料气入口管道和所述净化气出口管道上均设有流量检测装置。
5.根据权利要求1或2所述的中试实验装置，其特征在于：所述管道Ⅳ上设有计量泵。
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