CN103585778A - 撬装式模块化双塔实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种撬装式模块化双塔实验装置。它包括第一塔器组件、第二塔器组件、塔器外部配件和一个包装箱；第一塔器组件主要由第一塔釜段、一个板式塔段、一个板式塔进料塔段组成，所述的第二塔器组件主要由第二塔釜段、一个填料塔段、一个填料塔进料塔段组成；塔器外部配件至少由三个换热器、二个循环泵和一个风机及一个储气瓶组成。由于本发明采用双塔塔器组件进行模块化组装，使其在实现冷、热模和吸收、解吸实验流程的基础上，还能实现如：双效精馏和精馏、提馏两段精馏等的双塔实验流程，使实现的实验流程种类更多。又由于本发明采用了撬装式模块化组装结构，使其安装和移动方便，特别利于工业现场的实验研究。

Description

撬装式模块化双塔实验装置

技术领域

本发明涉及一种化工塔器实验装置，具体地说，它是一种撬装式模块化双塔实验装置。

背景技术

在已有技术中，中国专利ZL201110067233.X公布了一种“组合式多功能实验塔及其实验装置”，它采用单塔分段模块化结构，通过变换不同模块的组合来实现不同的实验流程，主要实现了冷、热模实验流程和吸收与解吸实验流程等。但它不是撬装式结构，移动还不够方便，给工业现场的实验研究带来不便；再者，由于它采用单塔模块化组装变换，故不能实现一些双塔的实验流程，如：双效精馏工艺、精馏、提馏两段精馏工艺等，另外，模块化的组合还不够完美，比如：塔板段和填料段与进料分配器没有分开，更换塔板和填料不够方便。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺点，提供一种撬装式模块化双塔实验装置，使其不仅能变换扩展出更多的实验流程，而且使其组装和移动更加方便。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

它包括第一塔器组件、第二塔器组件、塔器外部配件和一个包装箱；

所述的第一塔器组件主要由第一塔釜段、一个板式塔段、一个板式塔进料塔段组成；所述的第二塔器组件主要由第二塔釜段、一个填料塔段、一个填料塔进料塔段组成；所述的第一、第二塔釜段其中之一中为加热塔釜段；所述的塔器外部配件至少由三个换热器、二个循环泵和一个风机及一个储气瓶组成；所述的包装箱是一个由底座板、两侧侧板、前后端板和上盖板通过插入螺栓而连接构成的六面体；所述的第一塔釜段和第二塔釜段固定在所述的底座板上，所述的板式塔段和板式塔进料塔段、填料塔段和填料塔进料塔段及所述的塔器配件均放置在所述的包装箱中。

本发明进一步改进的技术方案如下：

所述的填料塔段或板式塔段由一个塔段外壳、设在塔段外壳两端的上、下法兰盘、设在塔段外壳与法兰盘之间的密封垫和设在塔段外壳与法兰盘之间的拉杆构成。

所述的第一、第二塔釜段具有一个横卧筒型容器，在该横卧筒型容器的上端面设有一个与塔径配合的法兰座，在所述的法兰座上设有一个进气口作为塔底进气口，在所述的横卧筒型容器上至少还设有一个液位计、釜液排出口、釜液循环出口和若干个物流检测及回流口。

本发明的有益效果如下：

一、由于本发明采用双塔塔器组件进行模块组装，使其在实现冷、热模和吸收、解吸实验流程的基础上，还能实现如：双效精馏和精馏、提馏两段精馏等的双塔实验流程，使实现的实验流程种类更多，变换更加灵活、多变。又由于本发明采用了撬装式模块化组装结构，使其安装和移动方便，特别利于工业现场的实验研究。

二、本发明将板式塔段和填料塔段中的进料部分与塔段分开，可使实验塔盘和实验填料的更换更为方便。

三、本发明的板式塔段和填料塔段采用法兰与塔段外壳分开的结构，便于更换透明外壳（实验观察用）。

下面根据附图详细说明本发明的具体结构。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1打开上盖板的俯视图。

图3是板式塔段结构示意图。

图4是板式塔进料塔段结构示意图。

图5是填料塔段结构示意图。

图6是填料塔进料塔段结构示意图。

图7是塔釜段结构示意图。

图8是换热器结构示意图。

图9是双塔组装结构示意图。

图10是图9的A-A面示意图。

图11是板式塔冷模实验装置。

图12是单塔精馏实验装置。

图13是双塔吸收解吸实验装置。

图14是单塔吸收解吸实验装置。

图15是双效精馏实验装置。

图16是精馏、提馏两段精馏实验装置。

图17是板式塔段和填料塔段的结构示意图。

图18是上法兰盘结构示意图。

图19是下法兰盘结构示意图。

图中：1.包装箱，1-1.底座板，1-2/1-3.两侧侧板，1-4/1-5.前后端板，1-6.上盖板，E1/E2/E3.换热器,C1.风机,P1/P2.循环泵,V1.储气瓶，T1-1.第一塔釜段,T1-2板式塔段，T1-21.板式塔段外壳，T1-22.多层塔板结构，T1-23.物流检测口，T1-3.板式塔进料塔段，T1-31.板式塔进料塔段外壳，T1-32.液相进料管，T1-33.气相出口，T1-34.物流检测或物流进、出口，T2-1.第二塔釜段，T2-2.填料塔段，T2-21.填料塔段外壳，T2-22.填料，T2-23.物流检测口，T2-3.填料塔进料塔段，T2-31.填料塔进料塔段外壳，T2-32.液相分配器，T2-33.气相出口，T2-34.物流检测或物流进、出口，TX-1.第一或第二塔釜段，TX-11.横卧筒型容器，TX-12.法兰座，TX-13.进气口，TX-14.釜液排出口，TX-15.釜液循环出口，TX-16.物流检测或物流进、出口，LG.液位计，2.塔段外壳，3.上法兰盘，4.下法兰盘，5/6.密封垫，7.拉杆

具体实施方式

参见图1、2，它包括第一塔器组件、第二塔器组件、塔器外部配件和一个包装箱；所述的第一塔器组件主要由第一塔釜段（T1-1）、一个板式塔段（T1-2）、一个板式塔进料塔段（T1-3）组成；所述的第二塔器组件主要由第二塔釜段（T2-1）、一个填料塔段（T2-2）、一个填料塔进料塔段（T2-3）组成；所述的第一、第二塔釜段其中之一为加热塔釜段，即在塔釜中设有一个电加热器；所述的塔器外部配件至少由三个换热器（E1、E2、E3）、二个循环泵（P1、P2）和一个风机（C1）及一个储气瓶（V1）组成；所述的包装箱（1）是一个由底座板（1-1）、两侧侧板（1-2、1-3）、前后端板（1-4、1-5）和上盖板（1-6）通过插入螺栓而连接构成的六面体；所述的第一塔釜段（T1-1）和第二塔釜段（T2-1）固定在底座板上，所述的板式塔段（T1-2）和板式塔进料塔段（T1-3）、所述的填料塔段（T2-2）和填料塔进料塔段（T2-3）及所述的塔器外部配件均放置在所述的包装箱（1）中。

参见图3，所述的板式塔段（T1-2）至少由一个板式塔段外壳（T1-21）、设在外壳内的多层塔板结构（T1-22）和设在本塔段外壳上的多个物流检测口（T1-23）构成。根据实验需要，还可以在本塔段设置塔板漏液测量装置。

参见图4，所述的板式塔进料塔段至少由一个板式塔进料塔段外壳（T1-31）、设在板式塔进料塔段外壳上的液相进料管（T1-32）和气相出口（T1-33）及若干个物流检测或物流进、出口（T1-34）构成。

参见图5，所述的填料塔段（T2-2）至少由一个填料塔段外壳（T2-21）、设在该外壳内的填料（T2-22）和设在本塔段外壳上的多个物流检测口（T2-23）构成。

参见图6，所述的填料塔进料塔段（T2-3）至少由一个填料塔进料塔段外壳（T2-31）、设在本外壳内的液相分配器（T2-32）和设在本外壳上的气相出口（T2-33）及若干个物流检测或物流进、出口（T3-34）构成。

参见图7，为使塔釜段能兼作循环槽用，所述的第一或第二塔釜段（TX-1）具有一个横卧筒型容器（TX-11），在该横卧筒型容器的上端面设有一个与塔径配合的法兰座（TX-12），在所述的法兰座上设有一个进气口（TX-13）作为塔底进气口，在所述的横卧筒型容器上至少还设有一个液位计（LG）、釜液排出口（TX-14）、釜液循环出口（TX-15）和若干个物流检测或物流进、出口（TX-16）。

参见图8，所述的换热器（E1、E2、E3）采用普通的列管式换热器，其外壳采用与塔段外壳相同的结构，以便它能与塔段对接，作为内置塔顶冷凝器用。

参见图9、10，组装实验塔时，需根据不同的实验流程，对第一、第二塔器组件进行不同的变换组合，图中以双塔吸收解吸实验流程为例给出第一、第二塔器和塔器外部配件的组装。组装过程为：先拆卸掉包装箱六面体的连接螺栓，使底座板（1-1）、两侧侧板（1-2、1-3）、前后端板（1-4、1-5）、上盖板（1-6）相互分开，其中的底座板作为塔器底座，前后端板（1-4、1-5）作为一对立架板，并用螺栓连接固定在底座板上，所述的两侧侧板（1-2、1-3）作为两个隔板分别横搭在一对立架板上，从而在两塔之间形成一个架子，用于放置外置式换热器（E1、E2）。

通过第一、第二塔器组件的变换组合，本发明可以实现多种单塔或双塔实验流程，举例如下：

实验1、板式塔或填料塔冷模实验

⑴装置组装：参见图11，先用第一塔釜段（T1-1）、板式塔段（T1-2）和板式塔进料塔段（T1-3）组成一个板式塔器，然后用循环泵（P1）、风机（C1）和流量计（F）、计量器（L）这些塔器外部配件通过管道及阀门等连接构成一个板式塔冷模实验装置。如果将板式塔器中的板式塔段和板式塔进料塔段更换成填料塔段和填料塔进料塔段即可组成一个填料塔器，进而构成一个填料塔冷模实验装置。

⑵实验流程：原料（如：水）一次注入第一塔釜（T1-1）中，由第一循环泵（P1）加压输送至进料塔段（T1-3）内，风机送出的空气进入第一塔釜中，上升的气体与下降的液体在板式塔段（T1-2）内逆流接触，完成水力学性能测试实验。

实验2、单塔精馏（热模）实验：

⑴装置组装：参见图12，由第二塔釜段（T2-1）、板式塔段（T1-2）、板式塔进料塔段（T1-3）、填料塔段（T2-2）、填料塔进料塔段（T2-3）组装成一个精馏实验塔，并以第一塔釜段（T1-1）作循环槽，然后用第一、第二换热器（E1、E2）、循环泵（P1、P2）这些塔外配件和管道、阀门、流量计等连接构成一个单塔精馏实验装置。其中换热器E1作为外置塔顶冷凝器。

⑵实验流程：原料一次注入第一塔釜（T1-1）中，由第一循环泵（P1）加压输送，经第二换热器（E2）预热后进入板式塔进料塔段（T1-3）内，第二塔釜（T2-1）中的釜液经釜中加热器的加热，产生的上升蒸汽与下降液体在板式塔段（T1-2）内逆流接触，完成提馏段传质过程；继续上升的气体由填料塔进料塔段（T2-3）出塔，进入第一换热器（E1）中被冷凝，部分作为塔顶产品进入第一塔釜中，部分回流进入进料塔段内，回流液与上升的气体在填料塔段（T2-2）内逆流接触，完成精馏段传质过程。第二塔釜中的釜液由第二循环泵(P2)加压，经第二换热器被第一塔釜中的原料冷却后进入第一塔釜中，与塔顶产品混合后作为原料。

实验3、双塔吸收、解吸实验

⑴装置组装：参见图13，由第一塔釜段（T1-1）、填料塔段（T2-2）、填料塔进料塔段（T2-3）组装成一个常压填料塔，由第二塔釜段（T2-1）、板式塔段（T1-2）、板式塔进料塔段（T1-3）和第三换热器（E3）组装成一个高压板式塔，其中第三换热器（E3）作为内置塔顶冷凝器；然后用第一、第二换热器（E1、E2）、第一、第二循环泵（P1、P2）这些塔器外部配件和管道、阀门、流量计等连接构成一个双塔吸收、解吸实验装置。

⑵实验流程：贫液一次注入第二塔釜（T2-1）中，由第二循环泵（P2）加压输送，经第二换热器（E2）与来自第一塔釜（T1-1）的富液换热，再经第一换热器（E1）冷却后进入填料塔进料塔段（T2-3）内；来自储气瓶（V1）的原料气与空气混合后，由第一塔釜进入塔内，在填料塔段（T2-2）内完成吸收过程，吸收后净化气从填料塔进料塔段上排空，富液流入第一塔釜中，并由第一循环泵（P1）输送，经第二换热器被第二塔釜的贫液加热后，进入板式塔进料塔段（T1-3）内，第二塔釜中的贫液经釜中加热器的加热，产生的蒸汽与风机输送的空气混合上升，与下降的富液逆流接触，进行解吸过程，解吸后气体经塔顶冷凝器（E3）冷凝后，冷凝液回流，不凝气与原料气混合作为吸收质循环使用，第二塔釜中的贫液作为吸收剂循环使用。

实验4、单塔吸收、解吸实验

⑴装置组装：参见图14，由第二塔釜段（T2-1）、板式塔段（T1-2）、板式塔进料塔段（T1-3）、第三换热器（E3）、填料塔段（T2-2）、填料塔进料塔段（T2-3）组装成一个吸收解吸塔，并以第一塔釜（T1-1）作为循环槽，然后用第一、第二换热器（E1、E2）、风机（C1）、储气瓶（V1）这些塔外配件和管道、阀门、流量计等连接构成单塔吸收解吸实验装置。

⑵实验流程：贫液一次注入第一塔釜（T1-1）中，由第一循环泵（P1）加压输送，经第二换热器（E2）与来自第二塔釜（T2-1）中的釜液换热，进入填料塔进料塔段（T2-3）内，来自储气瓶（V1）的原料气由填料塔段（T2-2）底部进入，在填料塔段完成吸收过程，吸收后，净化气排空；第二塔釜中的釜液经加热器的加热，产生的蒸汽与风机输送的空气混合上升，与下降的富液逆流接触，在板式塔段（T1-2）内进行解吸过程，解吸后，气体经冷凝器（E3）冷凝后，冷凝液回流，不凝气与原料气混合作为吸收质循环使用；第二塔釜中的釜液由第二循环泵（P2）加压输送，经第二换热器与来自第一塔釜的贫液换热，再经第一换热器（E1）冷却后进入第一塔釜内，作为吸收剂循环使用。

以上吸收解吸实验装置可以进行工业尾气回收实验，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。

实验5、双效精馏实验

⑴装置组装：参见图15，由第一塔釜段（T1-1）、板式塔段（T1-2）、板式塔进料塔段（T1-3）组装成一个低压板式塔，由第二塔釜段（T2-1）、填料塔段（T2-2）、填料塔进料塔段（T2-3）组装成一个高压填料塔；然后用第一、第二、第三换热器（E1、E2、E3）、第一、第二循环泵（P1、P2）和管道、阀门、流量计等连接构成一个双效精馏实验装置，其中换热器（E3）作为外置式低压板式塔的塔顶冷凝器。

⑵实验流程：原料一次注入第二塔釜（T2-1）中，经釜中加热器的加热产生上升蒸汽，所述蒸汽从填料塔进料塔段（T2-3）出塔，进入换热器（E1、E2）中作为板式塔段下部液体再沸器热源，自身被冷凝后进入第一塔釜（T1-1）中（釜T1-1上端加盲板），再经第一循环泵（P1）加压输送，部分回流至填料塔进料塔段内，部分采出至第二塔釜中；第二塔釜中的釜液，经第二循环泵（P2）加压进入板式塔段（T1-2）内，板式塔段下部的液体被抽出进入换热器（E1、E2）中，被加热后产生的蒸汽返回至板式塔段内，蒸汽上升，由板式塔进料塔段（T1-3）出塔，进入换热器（E3）中被冷凝，冷凝液部分回流至板式塔内，部分作为塔顶产品进入第二塔釜中。

实验6、精馏、提馏两段精馏实验

⑴装置组装：参见图16，由第一塔釜段（T1-1）、填料塔段（T2-2）、填料塔进料塔段（T2-3）组装成一个填料塔，由第二塔釜段（T2-1）、板式塔段（T1-2）、板式塔进料塔段（T1-3）组装成一个板式塔；然后用第一、第二换热器（E1、E2）、第一、第二循环泵（P1、P2）及管道、阀门、流量计等连接构成一个精馏、提馏两段精馏实验装置。

⑵实验流程：原料一次注入第一塔釜（T1-1）中，由第一循环泵（P1）加压输送，经第二换热器（E2）预热后进入板式塔进料塔段（T1-3）内，第二塔釜（T2-1）中的釜液经加热器加热后由第二循环泵（P2）加压，在第二换热器中被原料冷却返回至第一塔釜中，同时，第二塔釜产生的上升蒸汽与下降的原料逆流接触进行传质，然后蒸汽继续上升从塔顶出塔，再从填料塔下部进入塔内，蒸汽在填料塔中上升，从塔顶出塔，进入第一换热器（E1）中被水冷凝，冷凝液自流，部分进入填料塔塔顶，部分进入第一塔釜中，从而完成在填料塔中的精馏和在板式塔中的提馏两段精馏过程。

该实验装置可以进行废水处理或回收，可以对采油厂等比较分散而且量少的废水进行现场处理，也可以对甲醇水、乙醇水等进行精馏回收甲醇或乙醇。

通过上述实验装置的组装，可以看出，本发明的模块化塔器组件变换灵活、多样，可实现单塔和双塔的多种实验流程，并且它为撬装式结构，移动和组装都非常方便。

参见图17～19，为了实验观察，所述的填料塔段或板式塔段由一个塔段外壳（2）、设在该塔段外壳两端的上、下法兰盘（3、4）、设在塔段外壳与上、下法兰盘之间的密封垫（5、6）和设在上、下法兰盘之间的拉杆（7）构成。采用这样的结构，可以方便地将塔段外壳更换成透明材料（如：玻璃管），这样，就可以直观看到板式塔和填料塔中的工作情况。

Claims (3)

1.一种撬装式模块化双塔实验装置，其特征是：

它包括第一塔器组件、第二塔器组件、塔器外部配件和一个包装箱；

所述的第一塔器组件主要由第一塔釜段（T1-1）、一个板式塔段（T1-2）、一个板式塔进料塔段（T1-3）组成；

所述的第二塔器组件主要由第二塔釜段（T2-1）、一个填料塔段（T2-2）、一个填料塔进料塔段（T2-3）组成；

所述的第一、第二塔釜段其中之一中为加热塔釜段；

所述的塔器外部配件至少由三个换热器（E1、E2、E3）、二个循环泵（P1、P2）和一个风机（C1）及一个储气瓶（V1）组成；

所述的包装箱（1）是一个由底座板（1-1）、两侧侧板（1-2、1-3）、前后端板（1-4、1-5）和上盖板（1-6）通过插入螺栓而连接构成的六面体；

所述的第一塔釜段（T1-1）和第二塔釜段（T2-1）固定在所述的底座板上，所述的板式塔段（T1-2）和板式塔进料塔段（T1-3）、填料塔段（T2-2）和填料塔进料塔段（T2-3）及所述的塔器配件均放置在所述的包装箱（1）中。

2.根据权利要求1所述的撬装式模块化双塔实验装置，其特征是：所述的填料塔段或板式塔段由一个塔段外壳（2）、设在塔段外壳两端的上、下法兰盘（3、4）、设在塔段外壳与法兰盘之间的密封垫（5、6）和设在上、下法兰盘之间的拉杆（7）构成。

3.根据权利要求1所述的撬装式模块化双塔实验装置，其特征是：所述的第一、第二塔釜段（TX-1）具有一个横卧筒型容器（TX-11），在该横卧筒型容器的上端面设有一个与塔径配合的法兰座（TX-12），在所述的法兰座上设有一个进气口（TX-13）作为塔底进气口，在所述的横卧筒型容器上至少还设有一个液位计（LG）、釜液排出口（TX-14）、釜液循环出口（TX-15）和若干个物流检测及回流口（TX-16）。

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