CN111375354A - 一种气液传质设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气液传质设备。该设备包括塔板、降液管、喷射罩、抗晃槽；所述的塔板与塔体密封连接，塔板上交替分布有若干组升气孔和降液圆形孔，且以塔板中心线为界，在塔板左侧和右侧错位排列；每个降液圆形孔对应着下层的降液管；每一组升气孔上固定着一个喷射罩，喷射罩四周开有喷射孔，上部设置分离板；分离板中心设置中心孔，降液管的下端经中心孔伸入喷射罩内，并且与升气孔留有一定距离；喷射罩和降液圆形孔的外部设置抗晃槽，抗晃槽的上沿高出喷射罩。本发明通过设置多个抗晃槽，将塔盘上的液相分隔成尽可能小的区域，避免了在晃动场合下导致部分塔盘干板的现象，保证了晃动场合下的气液传质效率。

Description

一种气液传质设备
技术领域
本发明涉及一种化学工程中的分离设备，具体为一种石化行业中用在易晃动场合，尤其是海上平台上的气液传质设备。
技术背景
在石油化工分离操作中，塔板作为重要的传质设备元件已经得到广泛的应用。现常用的塔盘技术包括：导向浮阀、条形浮阀、固阀、垂直筛板和喷射塔盘等，但上述技术在易晃动场合，尤其是在海上平台，由于晃动的产生会出现整个塔板上液体偏流的现象，严重时部分区域会出现干板，导致气液传质不均，传质效率下降，分离效果变差的问题。
针对上述问题，专利CN202944538U设计一种浮式生产装置用防晃动塔板，其由两侧高中间低或中间高两侧低的横向阶梯式的矩形区间构成塔板本体，矩形区间设置纵向和横向挡板，防止因晃动产生的液体分布不均，本体两侧设置降液管和出口堰，作为液相的流通通道。但是这种结构在晃动时，晃动侧的液相会倒灌到降液管内，降液管旁的矩形区间还会存在液体分布不均的现象，该结构只能缓解液体分布不均的问题，而且制造安装复杂，操作困难，因此很难实现应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：设计一种气液传质设备，通过设置抗晃槽，将塔板分割成若干小区域，减小塔板上液相的流动空间，解决在晃动条件下液相偏流的问题；通过设置多个降液管，规定液相的流道，保证气液传质的效率。
本发明的一种气液传质设备，主要包括塔板、降液管、喷射罩、抗晃槽（持液槽）；其特征在于，所述的塔板与塔体密封连接，塔板上交替分布有若干组升气孔和降液圆形孔，且以塔板中心线为界，在塔板左侧和右侧错位排列；每个降液圆形孔对应着下层的降液管；每一组升气孔上固定着一个喷射罩，喷射罩四周开有喷射孔，顶部设置分离板；分离板中心设置中心孔，降液管的下端经中心孔伸入喷射罩内，并且与升气孔留有一定距离；喷射罩和降液圆形孔的外部设置有圆柱形抗晃槽，且抗晃槽的上沿高出喷射罩。
进一步的，所述的塔板与塔体无缝连接，防止液体漏到下一层塔板中。所述的升气孔的形状可以是圆形、三角形或矩形。每一组升气孔集中分布在塔板的固定位置上，其开孔大小和开孔率可以通过CFD流体力学计算得到。所述降液圆形孔的孔径与其对应降液管的外径相同。下一层塔板降液管的顶部与上一层塔板的降液圆形孔相连接。
所述的降液管为圆柱形。所述的分离板与喷射罩侧壁通过螺栓连接。所述的抗晃槽（持液槽）的上端为敞口结构，下端与塔盘密闭连接，防止液体漏到抗晃槽外部，抗晃槽对称布置在塔盘上。
本发明中，每个所述的喷射罩固定在一组升气孔上，并且完全覆盖一组升气孔。喷射罩的形状可以是圆柱体、矩形体、梯形体等，喷射罩的高度一般可以为100mm~150mm，优选为120mm~150mm。喷射罩的直径通过CFD流体力学计算得到，直径一般为50mm~100mm，优选为50mm~80mm。喷射罩的侧壁开有喷射孔，喷射孔的可以为圆形、三角形或条形，其数量和尺寸通过CFD流体力学计算得到。
所述的降液管为圆柱形，其外径与塔板降液圆形孔相同。降液管的下部经喷射罩顶部的分离板中心孔伸入喷射罩内。降液管底部与塔板间的距离一般可以为30mm~75mm，优选为50mm~75mm。
所述的抗晃槽设置在喷射罩和降液圆形孔的外部。抗晃槽为圆柱形，其直径一般为100mm~200mm，优选为100mm~150mm，具体的直径可以通过CFD流体力学计算得到。抗晃槽的高度一般可以为200mm~300mm，优选为200mm~250mm。
本发明的气液传质设备的基本原理是：上层塔板的液体自降液圆形孔流入降液管，进而流到喷射罩内，从下层塔板上升的气体经升气孔进入喷射罩内，喷射过程中将液体托起、拉成环状膜、破碎成液滴，加速气液分离与传质。一部分气液混合物经顶部分离板折流后，从喷射罩的侧壁喷射孔中喷出。液滴落到喷射罩外的抗晃槽内，经降液圆形孔、降液管流到下一层塔板的喷射罩内，气体经上层塔板的升气孔进入上一层塔板。
与现有技术相比，本发明的气液传质设备具有以下优点：
1、本发明的气液传质设备通过设置多个抗晃槽，将塔盘上的液相分隔成尽可能小的区域，避免了在晃动场合下导致的部分塔盘干板的现象，保证了晃动场合下的气液传质效率。
2、通过设置多个降液管，对液相进行分流变相将液相分为各个“区块”，且分别在喷射罩中与气相进行传质，提高了传质的效率。
3、气液两相在喷射罩内并流喷射传质，增加了气液两相的接触时间和传质面积，提高了气液传质的效率。
附图说明
图1是本发明一种气液传质设备结构示意图。
图2是本发明一种气液传质设备水平塔板示意图。
图3是本发明一种气液传质设备喷射罩示意图。
图4是本发明一种气液气液传质设备分离板示意图。
其中：1为塔体；2为分离板；3为喷射罩；4为喷射孔；5为降液圆形孔；6为塔板；7为降液管；8为抗晃槽；9为升气孔；10为分离板中心孔；11为螺栓。
具体实施方式
下面结合其附图对本发明一种气液传质设备进行更详细的描述。
如图1和图2所示：本发明一种气液传质设备，包括塔板6、升气孔9、降液圆形孔5、降液管7、喷射罩3和抗晃槽8。塔板6安装塔体1内，与塔体1四周完全密封连接，在塔板6上错位交替分布若干组升气小孔9和降液圆形孔5，每个降液圆形孔5对应着下层的降液管7，降液管7为圆柱型。每一组升气孔9上固定着一个喷射罩3，喷射罩3四周开有喷射孔4，上部有分离板2，分离板2中心设置中心孔10，降液管7的下端经分离板中心孔10插入喷射罩3中，并且与升气孔9留有一定距离，每一组喷射罩3和降液圆形孔5的外部设置一个抗晃槽8，抗晃槽8的高度高于喷射罩3。
如图3和图4所示，喷射罩3固定在一组升气孔9上，并且完全覆盖一组升气孔9，喷射罩3的形状可以是圆柱体、矩形体、梯形体等，喷射罩3的高度一般可以为100mm~150mm，优选为120mm~150mm，喷射罩3的直径直径一般为50mm~100mm，优选为50mm~80mm。喷射罩3的侧壁开有喷射孔4，喷射孔4的可以为圆形、三角形、条形，其数量和尺寸同过CFD流体力学计算得到。喷射罩3的顶部设有分离板2，分离板2与喷射罩3的侧壁通过螺栓11固定，分离板2中心处开有中心孔10，降液管7通过分离板中心孔10伸入喷射罩3内。
本发明的一种气液传质设备中，抗晃槽8为圆柱形，每一组喷射罩3和降液圆形孔5外部设置一个抗晃槽8，抗晃槽8底部与塔板6无缝连接，其高度一般可以为200mm~300mm，优选为200mm~250mm。
本发明一种气液传质设备中，降液管7为圆柱形，其外径与塔板6的降液圆形孔5相同，降液管7的下部经喷射罩3顶部的分离板中心孔10伸入喷射罩3内，降液管7底部与塔板6间的距离一般可以为30mm~75mm，优选为50mm~75mm。
本发明一种气液传质设备的工作过程是：如附图1所示，上层塔板的液体自降液圆形孔5流入降液管7，进而流到喷射罩3内，气体从塔板6上的升气孔9进入喷射罩3内，气体喷射上升的过程中将液体托起、拉成环状膜、破碎成液滴，加速气液分离与传质。一部分气液混合物经顶部水平分离板2折流后，从喷射罩3的侧壁喷射孔4中喷出，另一部分从喷射罩3顶部分离板喷射孔11喷出，喷出的气液混合物在塔板空间内进行气液传质，液滴落到喷射罩3外的抗晃槽8内上，经降液圆形孔5和降液管7流到下一层塔板的喷射罩内。气体经上层塔板的升气孔进入上一层塔板。
本发明一种气液传质设备，通过设置多个抗晃槽，将塔盘分为若干区域，限制了液体流动的空间，避免了因晃动而导致了液体偏流、塔盘干板，气液传质不均匀的现象；又通过多个降液管和喷射罩，规定了气液两相的流道，实现了气液两相并流传质，有利于提高塔板的分离效率和分离精度，实现气液传质效率的最大化。经计算，本发明一种气液传质设备较现有技术在晃动的场合下，塔板效率可提升10%。
实施例
结合附图2，本发明一种气液传质设备的抗晃槽8和喷射罩3均为圆柱形，升气孔9为圆形，每一组喷射罩3和降液圆形孔5对应设置一个抗晃槽8，抗晃槽8在塔板6上错位排列。
结合附图3，气液传质设备中喷射罩3的喷射孔为条形，均匀分布在喷射罩3的侧壁。
结合附图4，气液传质设备中分离板2为圆形，四周通过螺栓11与喷射罩3固定，分离板2中心设置分离板中心孔10。

Claims (15)

1.一种气液传质设备，其特征在于，所述气液传质设备包括塔板、降液管、喷射罩、抗晃槽；所述的塔板与塔体密封连接，塔板上交替分布有若干组升气孔和降液圆形孔，且以塔板中心线为界，在塔板左侧和右侧错位排列；每个降液圆形孔对应着下层的降液管；每一组升气孔上固定着一个喷射罩，喷射罩四周开有喷射孔，上部设置分离板；分离板中心设置中心孔，降液管的下端经中心孔伸入喷射罩内，并且与升气孔留有一定距离；喷射罩和降液圆形孔的外部设置抗晃槽，抗晃槽的上沿高出喷射罩。
2.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述的降液管为圆柱型。
3.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述的分离板与喷射罩侧壁通过螺栓连接。
4.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述的降液圆形孔位于喷射罩与抗晃槽在塔板上的投影之间。
5.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述的抗晃槽为圆柱形。
6.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述的塔板与塔体无缝连接，防止液体漏到下一层塔板中。
7.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述的升气孔的形状为圆形、三角形或矩形。
8.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述降液圆形孔的孔径与其对应降液管的外径相同；下一层塔板降液管的顶部与上一层塔板的降液圆形孔相连接。
9.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，每个所述的喷射罩固定在一组升气孔上，并且完全覆盖一组升气孔。
10.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述喷射罩的形状为圆柱体、矩形体或梯形体。
11.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述喷射罩的高度为100mm~150mm，直径为50mm~100mm。
12.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述喷射孔的形状为圆形、三角形或条形。
13.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述降液管的下端与下一层塔板间的距离为30mm~75mm。
14.按照权利要求1所述的气液传质设备，其特征在于，所述抗晃槽为圆柱形。
15.按照权利要求14所述的气液传质设备，其特征在于，所述抗晃槽的直径为100mm~200mm，高度为200mm~300mm。
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