CN1061897C - 汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置。该装置主要特征是板体由上下两层板构成，其中下板开设有通孔；上板穿设提升管，管下端距下板面有缝隙，管上端高于上板板面，并设有帽罩或填料盘拦液单元体，上下板同侧弓形区由降液管挡板封死。本发明实现汽液在提升管内并流喷射接触，不但避免了液体的返混，而且有效抑制了液体的沟流、短路、回流等现象，因此与现有的板式塔相比，可大大提高板效和塔效，并且具有操作弹性大的特点。
Description
本发明涉及一种汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置。它属于蒸馏塔塔板装置的创新。
板式塔广泛应用于化工等领域中的分离过程。其不足之处主要表现如下：一、塔板上汽液两相以鼓泡形式(如普通筛孔塔板、浮阀塔板、帽罩塔板等)或以喷射液滴形式(如喷射塔板、垂直筛板等)接触传质后，汽相马上进入上一层塔板，而塔板上不同位置处的液相却不能立刻离开而进入下一层塔板，而是随塔板上液相流场的分布而流动，且不断与其周围的液体发生混合，即发生所谓的返混，降低了汽液两相之间的传质推动力；二、大型塔板上普遍存在着液体流动不均匀现象，如沟流、短路、回流等，沟流和短路将减少液体与汽相发生传质的机会而降低板效与塔效；回流多发生在弓形区内，它会造成回流区内的液体很快与穿过该区域的汽相接近平衡态，造成穿过该区域的汽相浓度几乎不发生变化就离开塔板，使板效降低；三、在大型塔板上由于液体流径长，液层厚度不均匀，易造成板上传质推动力和汽相穿过速率有较大差异，故也会造成板效和塔效降低。
为了克服现有板式塔特别是大型板式塔的上述不足之处，本发明的目的在于提供了一种汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置。以此装置构成的板式蒸馏塔或吸收塔，操作时液体不存在返混现象，板效与塔效高。
为达到上述目的，本发明是通过下述方案加以实现的。由板体、降液管、提升管、拦液单元体所构成的汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置，其特征在于，板体由上下两层构成，其中下层板体为一边有弓形区开口，其余边缘与塔壁连接，板体面上开设通孔；上层板体为左右开设弓形区的板，弓形区大小与下层板体弓形区相同，板体的其他边缘也与塔壁连接，并且向降液管方向水平向下倾斜放置，上层板体穿设直径大于下层板体通孔直径、根数与下层板体通孔个数相等、中心线与下层板体通孔中心线重合的提升管，提升管下端口与下层板体上表面有间距，上端口高于上层板体板面，每个提升管的上管口设有拦液单元体；上层板体与下层板体同侧弓形区由降液管的挡板封死；为充分发挥本发明的优异性能，其特征还在于，下层板体开设的通孔可为圆孔、或为椭圆孔、或为方孔、或为长方孔；上层板体水平向下倾角Q=0～15°；穿设在上层板体上的提升管可为圆管、或为椭圆管、或为方管、或为长方形管，管的上下端四壁上可开设齿缝，管壁上半部分的上部可开设小孔；拦液单元体可为帽罩、或为丝网或板片制的波纹填料盘，帽罩上可开设小孔，帽罩外缘直径大于或等于提升管管径，且与管上端留有缝隙，填料盘直径大于或等于提升管管径且接触式固定在提升管上端。
图1为由本发明构成的蒸馏塔节示意图。图2为图1中A-A示意图。其中1为塔壁，2为下(底)层板体，3为上层板体，4为提升管，5为帽罩(拦液单元体)，6为降液管的挡板。
下面结合附图对本发明作详尽说明。本发明的下层板体(2)同现有的筛孔板相似，它除了弓形区降液口外，板体的其他外缘通过焊接或螺钉与塔壁或搭圈连接，其上开设的通孔的大小及布置需要设计加以确定。上层板体(3)是左右制有弓形区的板，它也是通过焊接或螺钉与塔壁或塔圈连接，上下两层板体同侧弓形区开口由降液管的挡板(6)封死。上层板体上的提升管(4)主要采用焊接连接，提升管直径的大小、下端口距下层板体的距离、上端口距上层板体板面的高低等都是决定汽液接触状况好坏的关键因素，这些都需精确计算才能确定。帽罩(5)为拦液单元体，有拦截液体作用，其上可开设小孔，帽罩外缘的直径及与管口的距离等结构参数是决定板压降和雾沫夹带的重要因素；拦液单元体如果采用填料盘代替帽罩，那么填料盘的高度，填料的型号则是重要参数。
实现汽液传质的过程是：液体由上一层双层板的降液管下流进入本层塔板的夹层，通过提升管底部和下层板体之间的缝隙进入提升管，由于上升的汽相具有足够的汽速，液体不会由通孔下流，而是在高速气流的作用下以膜状和液滴形式向上运动，在此过程中实现了汽液两相之间的传质，汽液混合物通过帽罩或填料盘流出提升管后，液体落在上层板体上，并通过本层降液管下流到下一层双层塔板上，而汽体则上升进入上一层双层塔板。综观上述过程，汽液两相的传质主要以喷射液滴形式在提升管内和帽罩内进行，若拦液单元体为填料盘，则汽液两相的传质在提升管内为喷射液滴形式，在填料盘中为液膜形式。在同一块塔板上，汽液两相的传质对液体来说是一次性的，因此可杜绝液体的返混。
由于杜绝了液体的返混，使整块塔板上汽液两相始终保持着一较高的传质推动力；由于塔板上不同位置上帽罩的液体提升量基本相同，所以不会存在由于沟流、短路、回流等因素造成的板效率下降问题；由于本发明的结构特点，所以不存在因液体流动造成的塔板上不同位置处，液相各组分浓度的不均匀分布以及由于液层厚度不同而造成汽相穿过速率的不均匀分布。因此，采用本发明可以大大提高板效率和塔效率。采用双层结构的另外一个优点是可以提高塔的操作弹性。
本发明较一般板式塔结构稍为复杂，但是其制造还是方便的，易于掌握。
Claims (5)
1．一种汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置，主要由板体、降液管、提升管、拦液单元体所构成，其特征在于，板体由上下两层构成，其中下层板体为一边有弓形区开口，其余边缘与塔壁连接，板体面上开设通孔；上层板体为左右开设弓形区的板，弓形区大小与下层板体弓形区相同，板体的其它边缘也与塔壁连接，并且向降液管方向水平向下倾斜放置，上层板体穿设有直径大于下层板体通孔直径、根数与下层板体通孔个数相等、中心线与通孔中心线重合的提升管，提升管下端口与下层板体板面有间距，上端口高于上层板体板面，每个提升管上管口设有拦液单元体；上层板体与下层板体同侧弓形区由降液管的挡液板封死。
2．按权利要求1所说的汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置，其特征在于，下层板体所开设的通孔可为圆孔，或为椭圆孔，或为方孔，或为长方孔。
3．按权利要求1所说的汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置，其特征在于，上层板体水平向下倾斜角Q=1～15°。
4．按权利要求1所说的汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置，其特征在于，穿设在上层板体上的提升管，可为圆管，或为椭圆管，或为方管，或为长方形管，管子的上下两端口壁上开设齿缝，管壁上半部分的上部可开设小孔。
5．按权利要求1所说的汽液并流喷射接触无返混双层式塔板装置，其特征在于，拦液单元体可为帽罩，或为丝网或板片的波纹填料盘，帽罩上开设小孔，边缘直径等于或大于提升管径，且与管上端留有缝隙，填料盘直径大于或等于提升管管径且接触式固定在提升管上端。
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