CN104607002A - 一种气液分布器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液分布器，其作为分馏塔内件安装于塔内，其包括分布板（1），所述分布板（1）的板面外围尺寸与该分布板（1）安装位置塔体的塔径相匹配，所述分布板（1）上设置分布孔（2），所述分布板（1）为横截面形状为余弦曲线形状的筛板，其最高点位置为波峰，最低点位置为波谷，波峰与波谷之间为波面；所述分布孔（2）包括波峰分布孔（2-1）、波谷分布孔（2-2），所述波峰分布孔（2-1）设置在各波峰上，所述波谷分布孔（2-2）设置在各波谷上。本发明起到均匀分布气体和液体的作用，提高传质效率，具有操作弹性大、分布效果好、抗堵塞能力强、结构简单、制作成本低等特点。

Description

一种气液分布器

技术领域

本发明涉及一种分馏塔内构件，具体而言，本发明涉及填料分馏塔内用于将气体和液体同时分布的分布器。

背景技术

填料塔技术是石油炼制、石油化工、煤化工、食品和制药等行业广泛采用的分离技术。气体或液体分布器属于重要的填料塔内构件，各种类型的气体或液体分布器被广泛地应用于填料塔中。在工程实践和工业应用中还往往存在着对液体和气体同时进行均匀分布的需要，例如：在石脑油吸收稳定与分离过程中，为避免过高的填料床层中出现沟流或壁流等影响传质效率的现象，常需要将较高填料床层分开成两段或三段，在填料床层之间需要采用能够同时将气体和液体进行均匀分布的设施。

过去通常采用液体收集和气体分布一体化结构，同时辅以液体分布器的结构。显然这样的结构占用塔内空间高度较大，气体的分布效果也不够理想，过于复杂的结构，没有适应气相及液相操作弹性的考虑，设备投资也较高。

发明内容

针对现有技术中需要在整个塔界面上均匀分布气体和液体的要求，比如以下过程：

在轻烃脱硫过程中，采用MDEA吸收技术。在吸收塔中，待吸收气体从塔下部进入，MDEA吸收剂从塔上部进入，待吸收气体和吸收剂在塔内传质元件上逆流接触传质，待吸收气体中的某些气体被吸收剂吸收从塔底排出，完成吸收的气体从塔顶排出，吸收过程完成。

在此过程中，待吸收气体和吸收剂在塔内的分布至关重要，一个良好的气液分布器能够起到在整个塔界面上均匀分布气体和吸收剂的作用，提高吸收过程效率。

针对现有技术的上述需要，本发明提供了一种新型气液分布器，其形如一块被折弯成余弦曲线形状的筛板，能够有效实现塔设备内气液的均匀分布，改善吸收、分馏塔等塔设备的工艺性能。

本发明的一种气液分布器，其作为分馏塔内件安装于塔内，其包括分布板1，所述分布板1的板面外围尺寸与该分布板1安装位置塔体的塔径相匹配，所述分布板1上设置分布孔2，其特征在于：

所述分布板1为横截面形状为余弦曲线形状的筛板，其最高点位置为波峰，最低点位置为波谷，波峰与波谷之间为波面；

所述分布孔2包括波峰分布孔2-1、波谷分布孔2-2，所述波峰分布孔2-1设置在各波峰上，所述波谷分布孔2-2设置在各波谷上。

所述分布孔2还包括第三类分布孔2-3，其等间距设置在所述波面上分布板1竖直方向中线位置。

所述分布板1相邻两个波峰之间的距离与相邻两个波谷之间的距离相等以波长λ表示，所述波长λ不大于1/4塔径。

所述分布板1波峰所在平面与波谷所在平面之间垂直距离的一半为振幅L，振幅L与分布孔2的孔径和分布板1的开孔率相匹配。振幅L和分布板1的开孔率相结合用于控制塔设备的操作弹性，一般来讲，振幅大，开孔率可以适当小一点儿，振幅小，开孔率可以适当大一点儿。本文中开孔率表示截面上开孔的面积占整个截面面积的百分数。

所述分布孔2为圆形分布孔或由两个直边和两个弧度相等弧形边围成的竖向长圆形分布孔。

所述圆形分布孔的孔径不小于5mm；

所述竖向长圆形分布孔的孔径以当量孔径计算，所述当量孔径等于当量直径，所述当量直径=4*孔面积/孔周边长，所述竖向长圆形分布孔的当量直径不小于5mm。

所述气液分布器可以分块制造，在分馏塔内与焊在塔壁4上的支撑圈3通过螺栓连接或焊接固定。

随着装置的大型化产生，塔变得大型化后，仍按传统的支撑方法去支撑塔内件，会限制塔内件及设备的工艺性能的发挥，因此，对于大型塔，所述气液分布器在分馏塔内沿该气液分布器的水平方向在波峰位置设置“1”字钢梁支撑。

本发明的一种气液分布器，其具体结构中：

所述分布板1的尺寸根据塔径确定，确保加工成余弦曲线形状后与塔径相适应；所述分布板1开孔率的大小取决于物系性质、塔截面上气液相流率、操作弹性要求、工艺对气液分布的精度要求等因素。

如图2所示，所述余弦曲线的振幅L和分布板1的开孔率相结合用于控制塔设备的操作弹性，一般来讲，振幅L大，开孔率可以适当小一点儿，振幅L小，开孔率可以适当大一点儿，正常液面以维持在余弦曲线竖直方向的中心线处为宜。

所述余弦曲线的波长λ用于调整气液分布的均匀程度，波长λ越小分布效果越好。

所述分布孔2分为波峰分布孔2-1、波谷分布孔2-2、第三类分布孔2-3三种类型。如图2及3所示，上升气体主要通过波峰分布孔2-1完成分布，下降液体主要通过波谷分布孔2-2完成分布，第三类分布孔2-3在上升气体量较大时主要通过气体，下降液体量较大时主要通过液体，即第三类分布孔可用于调整塔内气相和液相的操作弹性。

如图4所示，所述分布孔2可以采用圆形分布孔、竖向长圆形分布孔两种形状；竖向长圆形分布孔的孔径以当量孔径计算，所述当量孔径等于当量直径，所述当量直径=4*孔面积/孔周边长。

分布孔2的孔径或当量孔径取决于物系性质，特别是物系中固体颗粒物的含量及固体颗粒物的大小，孔径或当量孔径需保证在满足操作弹性的情况下不发生堵塞；分布孔2的排布方案根据塔的操作弹性和振幅大小确定；需要指出的是，当分布孔2采用长圆形分布孔时，应采用图4所示的竖向长圆形分布孔。

本发明的一种气液分布器可用在吸收塔底部或分馏塔填料床层中部，起到均匀分布气体和液体的作用，提高传质效率。该气液分布器具有操作弹性大、分布效果好、抗堵塞能力强、结构简单、制作成本低等特点。

具体而言，本发明的有益效果如下：

1）本发明一种气液分布器安装在吸收塔或分馏塔内，分布器的分布板上均匀设置波峰分布孔、波谷分布孔，能够实现对气体和液体的均匀分布；

2）本发明气液分布器的分布板上设有第三类分布孔，能够适合各种操作弹性要求；

3）本发明气液分布器是一块弯折成余弦曲线形状的筛板，筛板上存在着三类分布孔，振幅、波长及开孔率的恰当配合能够起到改善塔设备工艺性能的作用；

4）本发明在设计孔径时考虑了物系中固体颗粒物的含量和大小，其具有抗堵塞性能好的优点；同时，由于其只有一块弯折成余弦曲线形状的筛板，所以和液体收集和气体分布一体化结构相比，其压降低；

5）本发明实质为一弯折成余弦曲线形状的筛板，其结构简单，制造成本低，易于批量生产。

附图说明

图1为本发明气液分布器的俯视图。

图2为本发明气液分布器的A-A剖视图。

图3为本发明气液分布器的工作原理图，其中黑色箭头表示液体，白色箭头表示气体。

图4a为本发明圆形分布孔的示意图。

图4b为本发明竖向长圆形分布孔的示意图。

图5为本发明气液分布器与塔壁的组合结构示意图。

附图标记说明：

1、分布板；2、分布孔；3、支撑圈；4、塔壁；

2-1、波峰分布孔；2-2、波谷分布孔；2-3、第三类分布孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

本发明一种气液分布器，其具体结构是一块设置有分布孔2的分布板1。

所述分布板1被加工成形如图2的余弦曲线形状，分布孔2直接开在分布板1上；

所述分布板1的尺寸根据塔径确定，确保加工成余弦曲线形状后与塔径相适应；所述分布板1开孔率的大小取决于物系性质、塔截面上气液相流率、操作弹性要求、工艺对气液分布的精度要求等因素；

如图2所示，所述余弦曲线的振幅L和分布板1的开孔率相结合用于控制塔设备的操作弹性，一般来讲，振幅L大，开孔率可以适当小一点儿，振幅L小，开孔率可以适当大一点儿，正常液面以维持在余弦曲线竖直方向的中心线处为宜；

所述余弦曲线的波长λ用于调整气液分布的均匀程度，波长λ越小分布效果越好。

所述分布孔2分为波峰分布孔2-1、波谷分布孔2-2、第三类分布孔2-3三种类型。如图2及3所示，上升气体主要通过波峰分布孔2-1完成分布，下降液体主要通过波谷分布孔2-2完成分布，第三类分布孔2-3在上升气体量较大时主要通过气体，下降液体量较大时主要通过液体，即第三类分布孔可用于调整塔内气相和液相的操作弹性；

如图4所示，所述分布孔2可以采用圆形分布孔、竖向长圆形分布孔两种形状；所述竖向长圆形分布孔的孔径以当量孔径计算，所述当量孔径等于当量直径，所述当量直径=4*孔面积/孔周边长；

分布孔2的孔径或当量孔径取决于物系性质，特别是物系中固体颗粒物的含量及固体颗粒物的大小，孔径或当量孔径需保证在满足操作弹性的情况下不发生堵塞；分布孔2的排布方案根据塔的操作弹性和振幅大小确定；需要指出的是，当分布孔采用长圆形分布孔时，应采用图4所示的竖向长圆形分布孔。

所述气液分布器在塔内与焊在塔壁4上的支撑圈3采用螺栓连接固定。对于大型塔可以在分布器水平方向波峰位置设置“1”字钢梁支撑。

实施例1

如图5所示的一种气液分布器，其作为分馏塔内件安装于塔内，其包括分布板1，所述分布板1的板面外围尺寸与该分布板1安装位置塔体的塔径相匹配，所述分布板1上设置分布孔2。

所述分布板1为横截面形状为余弦曲线形状的筛板，其最高点位置为波峰，最低点位置为波谷，波峰与波谷之间为波面；

所述分布孔2包括波峰分布孔2-1、波谷分布孔2-2，所述波峰分布孔2-1设置在各波峰上，所述波谷分布孔2-2设置在各波谷上。

所述分布孔2还包括第三类分布孔2-3，其等间距设置在所述波面上分布板1竖直方向中线位置。

所述分布孔2为圆形分布孔。

所述气液分布器在分馏塔内与焊在塔壁4上的支撑圈3通过螺栓连接固定。

本实施例中：

分布板1的开孔率为18.8%，分布板1折弯成的余弦曲线振幅L为25mm，波长λ为100mm；

分布板1上共有203个直径为5mm的圆形分布孔，其中波峰分布孔2-1共3排23个，波谷分布孔2-2共4排28个，其余为第三类分布孔2-3共8排152个。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种气液分布器，其作为分馏塔内件安装于塔内，其包括分布板（1），所述分布板（1）的板面外围尺寸与该分布板（1）安装位置塔体的塔径相匹配，所述分布板（1）上设置分布孔（2），其特征在于：

所述分布板（1）为横截面形状为余弦曲线形状的筛板，其最高点位置为波峰，最低点位置为波谷，波峰与波谷之间为波面；

所述分布孔（2）包括波峰分布孔（2-1）、波谷分布孔（2-2），所述波峰分布孔（2-1）设置在各波峰上，所述波谷分布孔（2-2）设置在各波谷上。

2.根据权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：

所述分布孔（2）还包括第三类分布孔（2-3），其等间距设置在所述波面上分布板（1）竖直方向中线位置。

3.根据权利要求1或2所述的气液分布器，其特征在于：

所述分布板（1）相邻两个波峰之间的距离与相邻两个波谷之间的距离相等以波长λ表示，所述波长λ不大于1/4塔径。

4.根据权利要求1或2所述的气液分布器，其特征在于：

所述分布板（1）波峰所在平面与波谷所在平面之间垂直距离的一半为振幅L，振幅L与分布孔（2）的孔径和分布板（1）的开孔率相匹配。

5.根据权利要求1或2所述的气液分布器，其特征在于：

所述分布孔（2）为圆形分布孔或由两个直边和两个弧度相等弧形边围成的竖向长圆形分布孔。

6.根据权利要求5所述的气液分布器，其特征在于：

所述圆形分布孔的孔径不小于5mm；

所述竖向长圆形分布孔的孔径以当量孔径计算，所述当量孔径等于当量直径，所述当量直径=4*孔面积/孔周边长，所述竖向长圆形分布孔的当量直径不小于5mm。

7.根据权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：

所述气液分布器在分馏塔内与焊在塔壁（4）上的支撑圈（3）通过螺栓连接或焊接固定。