CN1179773C

CN1179773C - 带除雾导流结构无返混塔板

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Publication number: CN1179773C
Application number: CNB021288739A
Authority: CN
Inventors: 蓝仁水; 黄贵明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2022-08-19
Also published as: CN1395976A

Abstract

本发明涉及一种带除雾导流结构无返混塔板，它包括有塔板、并流喷射传质单元组及除雾单元组等构成，与液流方向平行的长方体构成并流喷射传质单元的主体，并流喷射传质单元内可加设若干隔板将其分隔成若干个小的并流喷射传质单元体，除雾单元组设有集液槽。本发明可有效消除塔板上液体返混、减小气相造成的液相夹带与返混，可提高塔板效率15%以上，处理能力较普通并流喷射式复合塔板提高1/4。并且塔板开孔采用导流结构，塔板压降较普通并流喷射式复合塔板降低1/3。本发明可用于化工过程中的气液传质设备，可实现填料塔的多级并流操作，大大提高生产能力和分离效率，非常适合于常压至加压吸收、精馏、换热等场合。

Description

带除雾导流结构无返混塔板

所属技术领域

本发明涉及化学工程中的气液传质设备，具体地讲是一种带除雾导流结构无返混塔板，其特点为它是由塔板、并流喷射传质单元组及除雾单元组等构成，与液流方向平行的长方体构成并流喷射传质单元的主体，每个长方体并流喷射传质单元内可加设若干隔板将其分隔成若干个小的并流喷射传质单元体，除雾单元组设有集液槽，收集除雾单元捕集下来的液体，将其沿塔板液流方向导入降液管。

背景技术

逆流接触的板式塔和填料塔是目前广泛采用的气液传质设备，分离效率较高，但处理能力受限。并流接触的填料塔虽然单位截面积的处理能力很大，但其效率最多只能达到一个传质理论级，因此应用受到很大限制。

中国专利(ZL 96 1 10153.9)提出了一种并流喷射式复合塔，利用普通逆流塔板重力降液及气体局部提液，实现了气液总体逆流操作条件下的局部气液并流操作，从而实现了高通量，高效率。这种塔板相邻并流喷射传质单元会发生“对吹”现象，在低负荷下有利于强化传质，但在高负荷下，会出现较大雾沫夹带情况。为提高并流喷射式复合塔处理能力，若在相邻塔板之间增加一套除雾器则可以解决上述问题，但结构太复杂，占用塔内较大空间，而且投资很高。并且这种简单加设除雾器，虽然可以减小雾沫夹带，但除雾器捕集下来的液体又落回塔板上，造成液相返混，未充分发挥塔效率。此外，并流喷射式复合塔塔板为圆形或方形开孔，塔板导气、导液结构缺乏或作用不显著，造成局部阻力偏大、塔板压降较高。

此外，并流喷射式复合塔板采用单向或多向开孔结构，虽然有利于塔板上液层的均匀分布，但同时也造成了局部液体的返混，不利于充分发挥塔板效率。

发明内容

本发明旨在提供一种带除雾导流结构无返混塔板。本发明可以克服现有技术的不足，能够有效消除塔板上液体返混、减小气相造成的液相夹带与返混，提高板效率和处理能力并且显著降低塔板压降。本发明可用于化工过程中的气液传质设备，在该塔内可实现填料塔的多级并流操作，大大提高生产能力和分离效率。

本发明主要包括有塔体、塔板、降液管、集液槽、挡板、隔板、开孔、并流喷射传质单元组及除雾单元组构成，与液流方向平行的长方体构成并流喷射传质单元的主体，除雾单元组设有集液槽，收集除雾单元捕集下来的液体，将其沿塔板液流方向导入降液管。

本发明每个长方体并流喷射传质单元内可加设若干隔板将其分隔成若干个小的并流喷射传质单元体，使得塔板上液体成活塞流，避免了塔板上液体返混现象的发生，可提高塔板效率15％以上。

本发明可有效消除并流喷射式复合塔板在高气速下由于相邻并流喷射传质单元“对吹”产生较大雾沫夹带，并且除雾单元设有集液槽，收集除雾单元捕集下来的液体，将其沿塔板液流方向导入降液管。这种带除雾导流结构无返混塔板减小了液相夹带与返混，提高了塔板效率，处理能力较普通并流喷射式复合塔板提高1/4以上。并且塔板开孔采用导流结构，显著降低塔板压降，塔板压降较普通并流喷射式复合塔板降低1/3以上。本发明提供的带除雾导流结构无返混塔板可用于化工过程中的气液传质设备，在该塔内可实现填料塔的多级并流操作，大大提高生产能力和分离效率，

本发明提供的带除雾导流结构无返混塔板非常适合于常压至加压吸收、精馏、换热等场合。

附图说明

图1是普通并流喷射式复合塔图。

图2是普通并流喷射式复合塔板并流喷射传质单元及开孔排布图。

图3是带除雾导流结构无返混塔板图。

图4是带除雾导流结构无返混塔板开孔排布图一。

图5是带除雾导流结构无返混塔板开孔排布图二。

图6是带除雾导流结构无返混塔板开孔排布图三。

图7是普通并流喷射式复合塔板高气速下雾沫夹带图。

图8～图11是不同型式带除雾导流结构无返混塔板除雾机理图。

图12是各种结构型式的导液结构图。

图13是除雾单元与集液槽一体化结构图。

图14是不同结构型式的除雾单元图。

图15是不同结构的导流结构开孔型式图。

图16是一种典型结构的带除雾导流结构无返混塔板连接固定型式图。

图17是塔板、固定板、并流喷射传质单元连接固定型式图。

图18是塔板、固定板连接固定型式图。

具体实施方式

本发明具体实施方案参照附图详细说明如下：

如图3所示，本发明提供的带除雾导流结构无返混塔板，主要包括塔体1、降液管2、并流喷射传质单元3、塔板4、除雾单元5、集液槽6、挡板7、提液管8、隔板9及开孔10等部分构成。

如图1所示的并流喷射式复合塔板与普通浮阀塔板相比虽然具有较高的效率和处理能力，但其塔板开孔采用单向或多向开孔，并流喷射传质单元多采用圆形或正方形结构，开孔排布如图2所示，在塔板上成三角形或平行四边形排列，这种交错排列的开孔将提液管提升的液体导向塔板的各个方向，虽然有利于均匀分配塔板上液体，但同时也破坏了塔板自身液体流动状态，造成液相返混，降低塔板效率和处理能力。

如图3所示，本发明提供的带除雾导流结构无返混塔板，采用与液流方向平行的长方体构成并流喷射传质单元3的主体，每个长方体并流喷射传质单元3内可加设若干隔板9将其分隔成若干个小的并流喷射传质单元体，使得塔板上液体成活塞流，避免了塔板上液体返混现象的发生，可有效提高塔板效率达10％以上。

如图4所示，本发明提供的带除雾导流结构无返混塔板，可采用与液流方向平行、线性排列的开孔10结构，可以采用长方形、圆形、菱形、正方形、椭圆形、梯形等各种几何型式的开孔10。

如图5所示，可以将与液流方向平行的相邻开孔10合并为条形开孔结构。

如图6所示，还可以利用两块塔板之间的缝隙构成塔板的开孔10。

如图1所示的并流喷射式复合塔板，在高操作气速下，由于相邻并流喷射传质单元会发生“对吹”现象，会出现较大雾沫夹带情况(如图7所示)。

如图8所示，由于相邻并流喷射传质单元“对吹”引起的雾沫夹带被本发明提供的塔板的除雾单元5捕集，并在除雾单元5上聚集，形成大颗粒液滴，沿着除雾单元5流到集液槽6内。由于集液槽6的一端设有挡板7，使得液体只能沿塔板液流方向进入降液管2，避免被除雾单元捕集的液体落回塔板，造成液相返混，降低塔板效率。由于除雾单元5这种除雾作用，可提高并流喷射式复合塔板的处理能力达1/4以上，由于高气速下雾沫夹带的减少，液相返混的减小，塔板效率可提高15％以上。

如图3、图8所示，本发明所述的除雾单元5可以位于并流喷射传质单元3的顶部，它可以由各种规格的丝网、各种规格的板网、各种规格的筛板、各种规格的折流板、各种规格的旋流板构成，或者是上述各种结构的组合，其数量可以是0～20层。

如图9、图10所示，本发明所述的除雾单元5也可以在塔板4的底部，同样可以由上述各种结构组成，或者是它们的组合。

图9为采用挡板形式的除雾结构，可采用10～160mm高的扁铁作为挡板，将除下的液滴导入集液槽6内。

图10为采用折板形式的除雾结构，可采用上述各种结构组成，其除下的液滴被导向折板的底部，汇入集液槽6内。

图11为采用一个独立单元结构型式的除雾单元，它位于并流喷射传质单元3与塔板4之间。

如图12所示，本发明所述的集液槽6可以是独立结构；或者是如图13所示，与除雾单元组合结构，根据具体应用场合，除雾单元可以与集液槽有机的合为一体；也可以如图8所示，集液槽6是并流喷射传质单元3的一部分，即并流喷射传质单元3的罩板。集液槽6的结构型式可以是梯形、方形、V字形、圆形或椭圆形等各种形式。

如图13、图14所示，除雾单元5可以为圆弧形波纹板结构，也可以采用折板形结构或水平板结构。

本发明所述的塔板开孔10可以采用普通开孔型式，如圆形、正方形、长方形、椭圆形、菱形、梯形等开孔型式，开孔可以是普通冲孔结构，也可以是带导角的开孔结构。但上述开孔型式由于导气、导液结构缺乏或作用不显著，造成局部阻力偏大，塔板压降较高等缺陷。如图15所示，本发明所述的带除雾导流结构无返混塔板可采用导流结构开孔形式，导流结构可以是圆弧形(如图8所示)、斜边形或折边形(如图15所示)等结构型式。这种导流结构开孔形式与普通开孔型式相比，它可以显著降低气体入口阻力，降低塔板压降达1/3以上。

采用图5、图6所示的条形开孔结构，可有效提高塔板开孔率、提高塔板处理能力30％以上。

图16、图17、图18提供了一种典型结构的带除雾导流结构无返混塔板结构简图。本发明提供的塔板可采用相邻塔板组合间隙构成塔板的开孔，采用限位板调整并固定开孔大小，塔板之间的连接可通过与并流喷射传质单元采用螺栓连接，塔板整体为可拆结构，便于分块组装及检修。

本发明提供的带除雾导流结构无返混塔板，可根据具体工况和需要，除在并流喷射传质单元对应位置开孔外，还可以在塔板上开设各种规格的筛孔、导向孔，或者排布各种规格的浮阀。

以下通过具体应用实施例对本发明作出说明，但仅作说明而不是限制本发明。

应用实施例：

在φ1200实验塔内，常压下，采用空气、水物进行冷模实验，塔内设2层普通单溢流并流喷射式复合塔板和2层单溢流带除雾导流结构无返混塔板进行了对比实验。

普通单溢流并流喷射式复合塔板结构参数如下：

降液管面积10％(降液管宽度188mm)，塔板开孔率11.9％(24-70×80孔)，板间距450mm，堰高55mm。

单溢流带除雾导流结构无返混塔板结构参数如下：

降液管面积10％(降液管宽度188mm)，塔板开孔率12％(4-50×680孔)，板间距450mm，堰高55mm。

调节气液流量，保持液体流量为60m³/h，测量两种塔板不同气相负荷下的塔板压降，以及两种塔板的最大允许空塔F因子。

对比实验一，液体流量为60m³/h，相同空塔气速下两种塔板压降对比：

塔板型式	塔板压降，mmH₂O
塔板型式	塔板压降，mmH₂O	普通单溢流并流喷射式复合塔板	106
单溢流带除雾导流结构无返混塔板	78	普通单溢流并流喷射式复合塔板	106

对比实验二，液体流量为60m³/h，两种塔板最大允许空塔F因子：

塔板型式	最大允许空塔F因子
塔板型式	最大允许空塔F因子	普通单溢流并流喷射式复合塔板	2.8
单溢流带除雾导流结构无返混塔板	3.6	普通单溢流并流喷射式复合塔板	2.8

由上述对比实验可以看出，在相同的操作工况条件下，带除雾导流结构无返混塔板与普通并流喷射式复合塔板相比，塔板压降降低了：

(106-78)/78×100％＝35.9％

在相同的操作工况条件下，带除雾导流结构无返混塔板与普通并流喷射式复合塔板相比，塔板处理能力提高了：

(3.6-2.8)/2.8×100％＝28.5％

由此可以得出结论，带除雾导流结构无返混塔板与普通并流喷射式复合塔板相比，具有压降低、处理量大的优点，是一种应用前景良好的传质、传热构件。

Claims

1、一种带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于它主要包括有塔板、降液管、集液槽、挡板、隔板、开孔、并流喷射传质单元组及除雾单元组构成，与液流方向平行的长方体构成并流喷射传质单元的主体，除雾单元组设有集液槽，收集除雾单元捕集下来的液体，将其沿塔板液流方向导入降液管；所说的除雾单元位于并流喷射传质单元顶部、在塔板底部、或者是一个独立单元位于并流喷射传质单元与塔板之间。

2、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的并流喷射传质单元内可加设若干隔板将其分隔成若干个小的并流喷射传质单元体。

3、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的除雾单元可以由丝网、板网、筛板、折流板、挡板或旋流板等构成，或者是上述各种结构的组合。

4、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的集液槽可以是独立结构，或者是与除雾单元组合结构，或者是并流喷射传质单元的一部分，也可以将集液槽与除雾单元有机的合为一体。

5、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的塔板开孔可以采用普通开孔型式，也可采用导流结构开孔形式。

6、按照权利要求5所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的导流结构可以是圆弧形、斜边形或折边形结构型式。

7、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的塔板除在并流喷射传质单元对应位置开孔外，还可以在塔板上开设各种规格的筛孔、导向孔，或者排布各种规格的浮阀。

8、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于所说的塔板开孔可以采用相邻塔板之间的组合间隙构成。

9、按照权利要求1所说的带除雾导流结构无返混塔板，其特征在于同一层塔板之间的连接可以通过传质单元组装连接。