CN103785188A

CN103785188A - 一种液体闪蒸分配器

Info

Publication number: CN103785188A
Application number: CN201410045578.9A
Authority: CN
Inventors: 罗华勋; 孟为民; 张锋; 张志炳
Original assignee: TOWERSMASTER NANJING Co Ltd
Current assignee: TOWERSMASTER NANJING Co Ltd
Priority date: 2014-02-08
Filing date: 2014-02-08
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-02-08
Also published as: CN103785188B

Abstract

一种液体闪蒸分配器，如附图所示，它由内置进料管配合口（1）、气液分配管（2）和缓冲室（3）组成，内置进料管配合口（1）是开在液体闪蒸分配器中心底部的一个圆孔，用以内置进液管（13）和液体闪蒸分配器榫接相连，气液分配管（2）是一个水平管槽，矩形气液导流槽（8）内部有多块气液导流板（9），管槽两端设有端板（7）密封，管两端被紧固在塔壁两侧的支座上；下部开有导流口，两相邻导流口之间由气液导流板（9）分隔，缓冲室（3）是一个在气液分配管中部正对内置进液管的穹形空间。本发明的液体闪蒸分配器，可有效的降低液体对塔内件的冲击，强化闪蒸效果并提高液体分布均匀。

Description

一种液体闪蒸分配器

发明领域

本发明涉及塔器分离内件，具体地说，它是一种液体闪蒸分配器。

背景技术

工业上常采用加压吸收的方式去除气体中的某一种或多种组分，再将吸收后产生的富液减压再生脱除吸收的气体，以使吸收液再生为贫液循环利用。在吸收富液再生过程中，富液进入再生塔时压力从1.0-2.5MPa降为0.1-0.15MPa，这时会闪蒸出大量水蒸气和已吸收的气体，从而形成高能聚集的气液混合流（由压力能转变为动能），若这种高能聚集的气液混合流在塔内不能得到很好的分配，其所含的能量将会对再生塔设备特别是内部构件造成巨大冲击，以致破坏。为此，专利CN1273875A提出了一种变压闪蒸器，可有效避免高能气液混合流体对塔设备和塔内部构件的冲击破坏。但是，CN1273875A只适合于吸收液由塔顶外侧进入塔内闪蒸器的情况，并未涉及吸收液由塔内中心管自下而上进入塔顶闪蒸器的情况。而由于工艺的需要，工程上经常会遇到将液体或气体管道置于塔内的情况（以下将这种内置的气液管道简称为“内置管”），因此必须设计出符合此类情况的液体闪蒸分配器。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种液体闪蒸分配器。

本发明的技术方案如下：

一种液体闪蒸分配器，如附图所示，它由内置进料管配合口（1）、气液分配管（2）和缓冲室（3）组成，内置进料管配合口（1）是开在液体闪蒸分配器中心底部的一个圆孔，用以将塔外进入塔内自下而上伸至塔顶的内置管（13）和液体闪蒸分配器相连，并采用榫接方式，气液分配管（2）是一个水平安装的管槽，它由一段直管（6）和一个矩形气液导流槽（8）组成，矩形气液导流槽（8）内部安装有多块气液导流板（9），管槽两端设有端板（7）密封，管两端被紧固在塔壁两侧的支座上；直管（6）两侧上部开有排气孔，下部开有导流口，两相邻导流口之间由气液导流板（9）分隔，缓冲室（3）是一个在气液分配管中部上方设置的穹形空间，正对内置管，其结构是为在气液分配管正中上方焊接一段带有防冲板的圆弧形顶板，简称为穹顶（4），其目的是减小内置管自下而上的高速气液流体的冲击，并使其在此改变流向。

上述的液体闪蒸分配器，考虑到工程上的热膨胀因素，所述的内置管（13）上端与气液分配管（2）的连接不宜采用焊接、法兰连接或铆接等刚性连接方式，以榫接为佳，即内置管（13）通过内置进料管配合口（1）插入液体闪蒸分配器（4-2），如附图2所示，榫接时，内置管（13）伸入气液分配管（2）内的长度一般不得大于100mm，以免影响气液两相在气液分配管内的分配。此外，为了保证伸入气液分配管的内置管在操作温度变化时具有自我调节的功能，内置管（13）的外径必须比内置进料管配合口（1）的直径尺寸小2-10mm，最好为4mm。

上述的液体闪蒸分配器，所述的气液分配管的直径应略大于内置管的直径，其比例关系为：

气液分配管（2）的直径/内置管（13）的直径=1-1.5，最好为1.2。

上述的液体闪蒸分配器，所述的气液分配管（2）两端上部对称开有多个排气孔，形状可以为矩形孔也可为圆孔，排气孔的直径一般为10-30mm。

上述的液体闪蒸分配器，所述的气液分配管（2）两侧下部沿水平中心面对称开孔并焊接一个矩形气液导流槽（8），矩形气液导流槽（8）总水平截面积应尽可能大，以尽可能使气液两相在此由于压力变化而急剧闪蒸以及气体从液相中闪蒸造成的高速流动的动能得到迅速释放，矩形气液导流槽（8）上安装有气液导流板（9），其形状为流线型或圆弧形，以降低流体阻力，其数量为4-16，偶数，左右对称布置，依据塔器的直径不同其数量可增减，一般地，直径为6000mm的塔器，导流板数为6-8块。每一块导流板的形状都有变化，距离中心线越远的导流板，其圆弧尺寸和整个导流板的尺寸越大，见附图1。其目的是使气液两相从内置管（13）进入液体闪蒸分配器下部的矩形气液导流槽（8）后通过导流板得到均分，从而使流体在下降时能沿气液分配管（2）管长方向（即塔直径方向）均布，同时流动阻力最小，由于矩形气液导流槽（8）开口下方是液体面分布器的的主槽，所以下降的液体将进入下方的液体面分布器进一步在塔截面上均匀分布，并进入更下方的填料层进行传质和换热。

上述的液体闪蒸分配器，所述的气液导流板（9）的两侧与液体闪蒸分配器的壁面牢固焊接，且每块气液导流板背部均焊有1-3块筋板（9-1），以防冲刷损坏。

上述的液体闪蒸分配器，所述的缓冲室的作用是缓冲从内置进液管（13）上升的气液两相混合流体的动能并使混合流体在此处改变流向，为此，缓冲室的穹顶（4）一般设计成圆弧型或球形，其圆弧或球形直径一般为1.5-2倍内置管直径，与气液分配管（2）焊接的圆弧长度一般取1/3-1/2圆弧，最好为40%圆弧。举例来说，若进料管直径为D₁，并采用缓冲室圆的直径为1.6倍于内置管直径，则有，缓冲室圆的直径=1.6D₁，其圆弧总长为3.14×1.6D₁。那么，与气液分配管焊接的圆弧最佳长度=40%×3.14×1.6D₁=2.0096D₁。

上述的液体闪蒸分配器，为了防止从所述的内置进液管（13）上升的气液两相混合流体对缓冲室内壁的长期冲击造成的磨损和破坏，在缓冲室的穹顶内侧焊接9-21块防冲板（5），中心处焊接一块竖直方向的防冲板，两侧对称布置，如附图4所示，其间距一般为200-300mm,防冲板的厚度一般为10-20mm,高度一般为50-100mm，其长度与穹顶圆弧的宽度相同或略短，每块防冲板的安装方向与塔的中心线成45-60°夹角，这样既可以最大程度的抵抗冲击，保护缓冲室穹顶不被损坏，又可以起到改变流向的作用。

采用本发明的液体闪蒸分配器时，内置管在距离矩形气液导流槽（8）下方100-200mm处需装有一挡液圈（10，见附图2），挡液圈（10）为一四周向下倾斜的金属环，其内径与内置进液管（13）的外径相匹配，其外径大于内置管外径50-200mm，厚度6-16mm，向下倾斜的角度为与塔中心线的夹角30-60°，可以是螺栓连接也可以是焊接。以防止进料口漏出的少量液体沿内置进液管（13）外壁流下，形成壁流降低填料的效率。

上述的液体闪蒸分配器，其材质可采用碳钢或合金钢等材料。

本发明的液体闪蒸分配器是这样运行的：

吸收富液从内置管进入液体闪蒸分配器，减压闪蒸并释放能量，形成气液混合物从液体闪蒸分配器与下方液体面分布器组成的空间释放出，其中的气相上升至塔顶经管道排出，而液体则依次进入下方的液体面分布器和填料继续传质和传热，使富液得到彻底再生。

本发明的优点在于：（1）富液在液体闪蒸分配器内闪蒸，独有的穹顶缓冲结构能最大限度地降低高能气液混合流体的冲击损坏；（2）内置管与分配器的榫接方式避免了温度膨胀引起的二次应力；（3）穹顶及防冲板在降低冲击的同时，兼起到很好的导流作用；（4）矩形气液导流槽内的导流板能起到均分气液流体的作用，使气液流在矩形气液导流槽出口时分配均匀，阻力最小，对下方构件造成的冲击破坏影响最小，从而大幅提高设备的寿命。

附图说明

图1为液体闪蒸分配器示意图，图1a为主视图；图1b为左视图。其中：1为内置进料管配合口，2为气液分配管，3为缓冲室，4为穹顶，5为防冲板，7为端板，8为矩形气液导流槽，9为气液导流板。

图2为内置管与液体闪蒸分配器在塔内的安装示意图，6为内置进液管（简称内置管），8为矩形气液导流槽，10为挡液圈，1为内置进料管配合口，11为除沫器，12为闪蒸塔塔壳。

图3为气液导流板及其筋板示意图，9为气液导流板，9-1—筋板。

图4为缓冲室图示意，5为防冲板，4为穹顶。

具体实施方式

实施例1：液体输送管和加热装置内置的CO₂吸收富液再生塔，闪蒸段直径8000mm，CO₂吸收富液进料量3050m3/h，进料压力0.8MPa，温度115℃，内置进液管13直径800mm，塔顶操作压力0.1MPa。采用本发明的液体闪蒸分配器，它有一个水平方向的气液分配管2，气液分配管2为一直径为1000mm的圆管，两端有端板7，它的长度与闪蒸塔的直径相匹配，被固定在闪蒸塔壁两侧的支座上，在它长度中点的底部有一圆孔形的内置进液管配合口1，内置进液管13通过内置进液管配合口1伸入气液分配管2内50mm，内置进液管13与内置进液管配合口1榫接，正对内置进液管13的上方，在气液分配管2上管壁上有一矩形孔，矩形孔的宽度与气液分配管2的直径相匹配，在矩形孔两短边上密封焊接有一块长度方向为拱形的钢板，构成穹顶4，穹顶4圆弧直径为1400mm，圆弧长度1720mm，矩形孔两长边上分别密封焊有平板，与穹顶4构成缓冲室3，缓冲室3内有7块防冲板5，防冲板5长990mm，高70mm，与塔中心线夹角45°，缓冲室3是为了减小内置进液管13自下而上的高速气液流体的冲击，并使其在此改变流向，气液分配管2顶部开有4个φ20的圆形排气孔。在气液分配管2下管壁上，距离内置进液管配合口1边缘50mm处，左右对称分别有一个矩形孔，每个矩形孔的长度为3200mm，矩形孔的宽度与气液分配管2的直径相匹配，矩形孔的四个边上焊有垂直向下的平板构成气液导流槽8，气液导流槽8的高度为800mm，气液导流槽8在长度方向上对称固定有8块与中心截面成30°角度的气液导流板9，气液导流板9将气液流导向两侧，每个气液导流板9上有两块筋板9-1，以加强气液导流板的强度。内置管的挡液圈10距离矩形气液导流槽底部100mm，最大外径为920mm，与塔中心线夹角45°。

采用本发明的液体闪蒸分配器后，CO₂脱除率提高20%以上，塔顶几乎无液沫夹带情况。

实施例2：液体输送管和加热装置内置的H₂S吸收富液再生塔，闪蒸段直径12000mm，H₂S吸收富液进料量5794m3/h，进料压力1.8MPa，温度90℃，内置进液管13直径1200mm，塔顶操作压力0.12MPa。采用本发明的液体闪蒸分配器，其结构似实施例1，气液分配管直径1400mm，两侧矩形气液导流槽长4700mm，装有10块气液导流板，每块气液导流板均焊有2块筋板，气液分配管顶部开有4个φ20的圆形排气孔。穹顶采用圆弧板，圆弧直径为2000mm，圆弧长度2810mm，防冲板长1190mm，高70mm，与塔中心线夹角50°。内置管的挡液圈距离矩形气液导流槽底部120mm，最大外径为1320mm，与塔中心线夹角45°。

采用本发明的液体闪蒸分配器后，贫液出口H₂S含量降低25%。塔顶几乎无液沫夹带情况。

实施例3：液体输送管和加热装置内置的CO₂吸收富液再生塔，闪蒸段直径18000mm，CO₂吸收富液进料量15438m3/h，进料压力0.75MPa，温度112℃，内置进液管13直径1800mm，塔顶操作压力0.09MPa。采用本发明的液体闪蒸分配器，其结构似实施例1，气液分配管直径2200mm，两侧矩形气液导流槽长7200mm，装有14块气液导流板，每块气液导流板均焊有3块筋板，气液分配管顶部开有4个φ30的圆形排气孔。穹顶采用圆弧板，圆弧直径为3000mm，圆弧长度3880mm，防冲板长1600mm，高90mm，与塔中心线夹角45°。内置管的挡液圈距离矩形气液导流槽底部150mm，最大外径为1960mm，与塔中心线夹角30°。

采用本发明的液体闪蒸分配器后，贫液出口CO₂含量降低18%，塔顶几乎无液沫夹带情况。

Claims

1.一种液体闪蒸分配器，其特征是：它由内置进料管配合口（1）、气液分配管（2）和缓冲室（3）组成，内置进料管配合口（1）是开在液体闪蒸分配器中心底部的一个圆孔，用以将塔外进入塔内自下而上伸至塔顶的内置管（13）和液体闪蒸分配器相连，并采用榫接方式，气液分配管（2）是一个水平安装的管槽，它由一段直管（6）和一个矩形气液导流槽（8）组成，矩形气液导流槽（8）内部安装有多块气液导流板（9），管槽两端设有端板（7）密封，管两端被紧固在塔壁两侧的支座上；直管（6）两侧上部开有排气孔，下部开有导流口，两相邻导流口之间由气液导流板（9）分隔，缓冲室（3）是一个在气液分配管中部上方设置的穹形空间，正对内置管，其结构是为在气液分配管正中上方焊接一段带有防冲板的圆弧形顶板，简称为穹顶（4），其目的是减小内置管自下而上的高速气液流体的冲击，并使其在此改变流向。

2.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：所述的内置进液管（13）伸入气液分配管（2）内的长度不得大于100mm，以免影响气液两相在气液分配管内的分配，内置进液管（13）的外径必须比内置进料管配合口（1）的直径尺寸小2-10mm。

3.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：所述的气液分配管2的直径与内置进液管13的直径的比例关系为：

气液分配管（2）的直径/内置管（13）的直径=1-1.5。

4.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：所述的气液分配管（2）两端上部对称开有多个排气孔，形状为矩形孔或圆孔，排气孔的直径一般为10-30mm。

5.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：所述的气液分配管（2）两侧下部沿水平中心面对称开孔并焊接一个矩形气液导流槽（8），矩形气液导流槽（8）总水平截面积应尽可能大，以尽可能使气液两相在此由于压力变化而急剧闪蒸以及气体从液相中闪蒸造成的高速流动的动能得到迅速释放，矩形气液导流槽（8）上安装有气液导流板（9），其形状为流线型或圆弧形，以降低流体阻力，其数量为4-16，偶数，左右对称布置，依据塔器的直径不同其数量可增减，每一块导流板的形状都有变化，距离中心线越远的导流板，其圆弧尺寸和整个导流板的尺寸越大，气液导流板（9）的两侧与液体闪蒸分配器的壁面牢固焊接，且每块气液导流板背部均焊有1-3块筋板（9-1），以防冲刷损坏。

6.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：所述的缓冲室的穹顶（4）设计成圆弧型或球形，其圆弧或球形直径为1.5-2倍内置进液管（13）直径，与气液分配管（2）焊接的圆弧长度取1/3-1/2圆弧。

7.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：在所述的缓冲室（3）的穹顶（4）内侧焊接9-21块防冲板（5），中心处焊接一块竖直方向的防冲板，两侧对称布置，其间距为200-300mm,防冲板的厚度为10-20mm,高度为50-100mm，其长度与穹顶圆弧的宽度相同或略短，每块防冲板的安装方向与塔的中心线成45-60°夹角。

8.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：所述的内置进液管（13）在距离矩形气液导流槽（8）下方100-200mm处装有一挡液圈（10），挡液圈（10）为一四周向下倾斜的金属环，其内径与内置进液管（13）的外径相匹配，其外径大于内置管外径50-200mm，厚度6-16mm，向下倾斜的角度为与塔中心线的夹角30-60°。

9.根据权利要求1所述的液体闪蒸分配器，其特征是：其材质是碳钢或合金钢材料。