CN113559676B - 一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法 - Google Patents

一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法，涉及化工生产设备技术领域，为解决单个降膜吸收塔吸收效率不够好的问题；本发明包括吸收管，其上端上方连接有弯管，二者连接处内部固定安装有布液装置；弯管的上端面为弧形面，弯管远离吸收管的一端连接有连接管，连接管的两侧内壁竖直，连接管的下方设置有进液管，进液管上端安装有多个喷头，喷头穿过连接管并设置于连接管内部下端，喷头的出液方向朝向弯管上端的弧形面；连接管远离弯管的一端所在高度低于另一端，并连接有回收管，回收管上端的一侧连接有排气管；本发明结构简单、成本低廉、吸收效率好，利于减少设备运行和维护成本，减少级数和占地面积。

Description

一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法
技术领域
本发明涉及化工生产设备技术领域，具体为一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法。
背景技术
化工生产中经常需要对工艺过程产生的气体加以处理，例如对氯苯乙腈、十六烷基磺酸钠、5-氯甲基-2-氯噻唑等的生产过程都会产生HCl气体，通常情况下会用到尾气吸收设备，这其中以吸收塔最为常用。
吸收塔是实现吸收操作的设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。其中降膜吸收塔塔内气液两相的流动方式可以逆流也可并流，通常采用逆流操作吸收效果较好，吸收剂以塔顶加入自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，被吸收后的剩余气体从塔顶排出。
目前，虽然降膜吸收塔的价格较低，吸收效果也较好，且设备故障维修率低，也因为这些优势而被广泛应用，但是由于其结构的特殊性，待吸收气体几乎毫无阻碍地穿过塔体，因此，市面上最常用的为三级降膜吸收塔，即三个塔体串联使用，以提高尾气吸收效率，减少溢出，提高副产物量，然而这样不仅设备购置资金加倍、设备运行和维护成本加大，且占地面积增大，不利于节约成本。因此，亟需一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法来解决这个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法，以解决单个降膜吸收塔吸收效率不够好的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种化工生产用降膜吸收塔进液结构，包括竖直设置的吸收管，其上端上方密封固定连接有弯管，二者连接处内部固定安装有布液装置；弯管的上端面为弧形面，其对应的圆心角大于90°，弯管远离吸收管的一端密封固定连接有连接管，连接管的两侧内壁竖直，连接管的下方设置有进液管，进液管上端安装有多个喷头，喷头穿过连接管并设置于连接管内部下端，喷头的出液方向朝向弯管上端的弧形面；连接管远离弯管的一端所在高度低于另一端，并密封固定连接有回收管，回收管上端的一侧密封固定连接有排气管。
在一种较优的方案中，弯管的截面为矩形，且其两侧内壁的间距与连接管两侧两侧内壁的间距相等，多个喷头沿垂直于连接管内壁的同一直线分布，喷头的出液方向平行且与弯管上端的弧形面内壁相切。
在本方案中较优的，吸收管为圆管，其与弯管之间还安装有方圆转接管，方圆转接管的上端与弯管的形状、大小相同，下端与吸收管的形状、大小相同，布液装置安装在方圆转接管内；布液装置的内部设有套管，其上端延伸至方圆转接管上部，下端延伸至方圆转接管下部或吸收管上部，套管的下部设有多个隔板，隔板沿套管外壁向下延伸，且延伸方向与竖直方向的夹角为45°-70°，隔板的高度等于套管与吸收管半径的差值。
在本方案中较优的，回收管竖直设置，其上端还设有集液漏斗，集液漏斗一侧与连接管连通，另一侧上端连通排气管，且集液漏斗连通排气管的一侧内部还安装有冷凝装置，用于凝结液滴。
在一种较优的方案中，进液管的下端连接有变频或伺服液体泵，用于给吸收液提供压力。
在一种较优的方案中，喷头处设置有电机，电机的轴与所有喷头通过齿轮传动连接，用于转动喷头调整出液方向。
本发明提供的另一技术方案：一种化工生产用降膜吸收塔，吸收管顶部安装有上述化工生产用降膜吸收塔进液结构。
本发明提供的还一技术方案：一种化工生产用降膜吸收塔的操作方法，包括以下具体步骤，调整喷头沿切线方向朝向弯管上端的弧形面的一端，按弧形面尺寸和喷头方向，计算吸收液沿弧形面流动至另一端而不离开弧形面内壁所需的最小初速度，设置进液管的供液压力；进液管供液，吸收液由喷头朝弯管上端的弧形面喷出，当吸收液从吸收管下端沿管壁连续呈膜状流出时，即可从吸收管向上供气开始降膜吸收；少量吸收液从回收管流出回收再利用，吸收后的气体从排气管排出，将吸收管下端流出的液体收集为产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法，结构简单，由下向上喷出吸收液形成的液帘，可以对经过吸收管后的剩余气体再吸收，且由于液帘处是新吸收液吸收效果更好，另外液帘可提供一定的阻力，在不减小供气压力、保证不滞流的情况下可在一定程度上减慢气流速度，提高吸收效率。
2、该化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法，可适用于所有逆流式降膜吸收塔，改造难度较小，仅需拆除原吸收管上端管件，在上端加装弯管、连接管和回收管，连通排气管，并将原有进液管装上多喷头安装进连接管即可使用，原有布液装置可以不进行更换，而是在其上密封焊接套管加长以防止吸收液不经过布液装置直接流入吸收管；上述改造成本从管件购买、加工到安装仅几千元，容易实现。
3、该化工生产用降膜吸收塔进液结构、吸收塔及操作方法，与现有的降膜吸收装置相比，单塔且相同液膜面积条件下，吸收效率更高，有利于减少设备级数，减少设备成本和占地面积，减少使用和维护成本。
附图说明
图1为本发明的进液结构示意图；
图2为本发明的布液装置的俯视结构示意图；
图3为本发明的一种实施方式的结构示意图。
图中：1、吸收管；2、方圆转接管；3、套管；4、布液装置；41、隔板；5、弯管；6、连接管；7、进液管；8、喷头；9、回收管；91、集液漏斗；10、排气管；11、冷凝装置。
具体实施方式
如图1所示，一种化工生产用降膜吸收塔进液结构，包括竖直设置的吸收管1，其上端上方密封固定连接有弯管5，二者连接处内部固定安装有布液装置4；弯管5的上端面为弧形面，其对应的圆心角大于90°，弯管5远离吸收管1的一端密封固定连接有连接管6，连接管6的两侧内壁竖直，连接管6的下方设置有进液管7，进液管7上端安装有多个喷头8，喷头8穿过连接管6并设置于连接管6内部下端，喷头8的出液方向朝向弯管5上端的弧形面；连接管6远离弯管5的一端所在高度低于另一端，并密封固定连接有回收管9，回收管9上端的一侧密封固定连接有排气管10。
为了便于计算吸收液沿弧形面流动至另一端而不离开弧形面内壁所需的最小初速度，弯管5的截面可设置为矩形，且其两侧内壁的间距与连接管6两侧两侧内壁的间距相等，多个喷头8沿垂直于连接管6内壁的同一直线分布，喷头8的出液方向平行且与弯管5上端的弧形面内壁相切；喷头8的具体数量依据弯管5的宽度而定，且最好采用柱状喷射，而不是雾状喷射，多个喷头8的喷射需要形成水帘，最好在与连接管6流通方向垂直的截面方向上遮住70％-90％的面积。
一般情况下吸收管1为圆管，故此时其与弯管5之间还需要安装有方圆转接管2，也叫天圆地方管，方圆转接管2的上端与弯管5的形状、大小相同，下端与吸收管1的形状、大小相同，布液装置4安装在方圆转接管2内；布液装置4的内部设有套管3，其上端延伸至方圆转接管2上部，下端延伸至方圆转接管2下部或吸收管1上部，套管3的下部设有多个隔板41，参阅图1和图2，隔板41沿套管3外壁向下延伸，且延伸方向与竖直方向的夹角为45°-70°，通俗的说即为呈螺旋状，隔板41的高度等于套管3与吸收管1半径的差值，令吸收液只能从相邻隔板41之间通过。
此外，回收管9宜竖直设置，其上端还可以设有集液漏斗91，参阅图3，集液漏斗91一侧与连接管6连通，另一侧上端连通排气管10，且集液漏斗91连通排气管10的一侧内部还安装有冷凝装置11，用于凝结液滴。
具体的，进液管7的下端连接有变频或伺服液体泵，用于给吸收液提供压力，还可以通过变频等方式方便的设置所需压力大小。
具体的，喷头8处可设置有电机，电机的轴与所有喷头8通过齿轮传动连接，用于转动喷头8调整出液方向，电机最好采用伺服电机或步进电机。
本发明还提供了一种化工生产用降膜吸收塔，吸收管1顶部安装有上述化工生产用降膜吸收塔进液结构，其也可以通过原有吸收设备改造而来，仅需拆除原吸收管上端管件，在上端加装弯管、连接管和回收管，连通排气管，并将原有进液管装上多喷头安装进连接管即可使用，原有布液装置可以不进行更换，而是在其上密封焊接套管加长以防止吸收液不经过布液装置直接流入吸收管。
本发明还提供了针对上述化工生产用降膜吸收塔的操作方法，包括以下具体步骤：调整喷头8沿切线方向朝向弯管5上端的弧形面的一端，按弧形面尺寸和喷头8方向，计算吸收液沿弧形面流动至另一端而不离开弧形面内壁所需的最小初速度，设置进液管7的供液压力；进液管7供液，吸收液由喷头8朝弯管5上端的弧形面喷出，如图1所示，可选的，弯管5的截面尺寸大于吸收管1的直径，方圆转接管2上粗下细，吸收液沿着弧形面传递至方圆转接管2远离连接管6的一侧处，受到套管3和布液装置4的阻挡，吸收液均匀落至套管3外周，并从布液装置4的多个隔板41之间的布液流道向下流动，由于隔板41绕套管3呈螺旋状，可以帮助吸收液沿吸收管1形成液膜；刚开始由于吸收液还未稳定，需要运行一小段时间(实际测试时20秒左右即可，且这段时间流下的吸收液可以直接回收至储液罐，防止副产物浓度降低)，当吸收液从吸收管1下端沿管壁连续呈膜状流出时，即可从吸收管1向上供气开始降膜吸收；少量吸收液从回收管9流出回收再利用，吸收后的气体从排气管10排出，将吸收管1下端流出的液体收集为产品。
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种化工生产用降膜吸收塔进液结构，其特征在于：包括竖直设置的吸收管（1），其上端上方密封固定连接有弯管（5），二者连接处内部固定安装有布液装置（4）；弯管（5）的上端面为弧形面，其对应的圆心角大于90°，弯管（5）远离吸收管（1）的一端密封固定连接有连接管（6），连接管（6）的两侧内壁竖直，连接管（6）的下方设置有进液管（7），进液管（7）上端安装有多个喷头（8），喷头（8）穿过连接管（6）并设置于连接管（6）内部下端，喷头（8）的出液方向朝向弯管（5）上端的弧形面；连接管（6）远离弯管（5）的一端所在高度低于另一端，并密封固定连接有回收管（9），回收管（9）上端的一侧密封固定连接有排气管（10）；
所述弯管（5）的截面为矩形，且其两侧内壁的间距与连接管（6）两侧内壁的间距相等，多个喷头（8）沿垂直于连接管（6）内壁的同一直线分布，喷头（8）的出液方向平行且与弯管（5）上端的弧形面内壁相切；
所述吸收管（1）为圆管，其与弯管（5）之间还安装有方圆转接管（2），方圆转接管（2）的上端与弯管（5）的形状、大小相同，下端与吸收管（1）的形状、大小相同，布液装置（4）安装在方圆转接管（2）内；布液装置（4）的内部设有套管（3），其上端延伸至方圆转接管（2）上部，下端延伸至方圆转接管（2）下部或吸收管（1）上部，套管（3）的下部设有多个隔板（41），隔板（41）沿套管（3）外壁向下延伸，且延伸方向与竖直方向的夹角为45°-70°，隔板（41）的高度等于套管（3）与吸收管（1）半径的差值。
2.根据权利要求1所述的一种化工生产用降膜吸收塔进液结构，其特征在于：所述回收管（9）竖直设置，其上端还设有集液漏斗（91），集液漏斗（91）一侧与连接管（6）连通，另一侧上端连通排气管（10），且集液漏斗（91）连通排气管（10）的一侧内部还安装有冷凝装置（11），用于凝结液滴。
3.根据权利要求1所述的一种化工生产用降膜吸收塔进液结构，其特征在于：所述进液管（7）的下端连接有变频或伺服液体泵，用于给吸收液提供压力。
4.根据权利要求1所述的一种化工生产用降膜吸收塔进液结构，其特征在于：所述喷头（8）处设置有电机，电机的轴与所有喷头（8）通过齿轮传动连接，用于转动喷头（8）调整出液方向。
5.一种化工生产用降膜吸收塔，其特征在于，吸收管（1）顶部安装有权利要求1-4任意一项所述的一种化工生产用降膜吸收塔进液结构。
6.一种如权利要求5所述的化工生产用降膜吸收塔的操作方法，其特征在于，包括以下具体步骤：调整喷头（8）沿切线方向朝向弯管（5）上端的弧形面的一端，按弧形面尺寸和喷头（8）方向，计算吸收液沿弧形面流动至另一端而不离开弧形面内壁所需的最小初速度，设置进液管（7）的供液压力；进液管（7）供液，吸收液由喷头（8）朝弯管（5）上端的弧形面喷出，当吸收液从吸收管（1）下端沿管壁连续呈膜状流出时，即可从吸收管（1）向上供气开始降膜吸收；少量吸收液从回收管（9）流出回收再利用，吸收后的气体从排气管（10）排出，将吸收管（1）下端流出的液体收集为产品。
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