CN1843569A

CN1843569A - 一种气体净化组合吸收塔及其应用

Info

Publication number: CN1843569A
Application number: CN 200610049800
Authority: CN
Inventors: 董谊仁
Original assignee: 董谊仁
Current assignee: Hangzhou Zhonghao Tech Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: CN100464820C

Abstract

本发明涉及一种气体净化组合吸收塔及其应用，所述的吸收塔包括塔壳体，塔腔，塔腔内包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，所述的填料段由上至下依次设有气液分离腔、液体分布器、填料层、气体分布器、贮料槽，所述的气体分布器下部设有气体入口，所述的液体分布器上部设有吸收液入口；所述的塔板段设有至少一层泡罩塔板，泡罩塔板上部设有吸收液入口；所述的泡罩塔板、气液分离腔、液体分布器、填料层、气体分布器、贮料槽相连通。本发明所述吸收塔以组合塔代替了原降膜塔、筛板塔和水洗塔，简化了设备和流程，减小了占地面积和降低了设备投资，特别适用于回收氯乙烯合成气中的氯化氢或吸收氯气中的水分的气体。

Description

一种气体净化组合吸收塔及其应用

(一)技术领域

本发明涉及一种气体净化组合吸收塔及其应用，特别是用于回收氯乙烯合成气中的氯化氢或吸收氯气中的水分的气体净化组合吸收塔。

(二)背景技术

化工合成气体时，往往伴随着副产气的产生或某种原料气的过量，如果不将这类气体除去，将会严重影响目标气体的品质；此外有效地回收杂质气体对于减少环境污染、控制生产成本也是很重要的。

比如：电石法合成氯乙烯工艺中，是由乙炔和氯化氢反应生成氯乙烯，为提高乙炔的转化率，氯化氢必须过量，氯化氢和乙炔的分子比通常控制在1.05～1.1范围内，随后用水、碱洗方法回收过量氯化氢、净化合成气。传统的工艺过程为粗氯乙烯由转化器出来，进入除汞器用活性碳吸附汞蒸汽后通入合成气冷却器，经冷却后，进入降膜吸收系统，用筛板塔流入的稀酸吸收合成气中过量的氯化氢，制得25～28％的副产盐酸。制酸后的合成气先后进入筛板塔、水洗塔和碱洗塔净化、吸收余下的氯化氢、二氧化碳等杂气，以获得精制的氯乙烯供聚合用，水洗、碱洗塔要保持一定的液体循环量，以满足净化需要，新鲜水从水洗塔连续补充，废液亦连续排放，少部分流入筛板塔后进入降膜吸收系统制酸；碱液则定时更换，当其中碳酸钠浓度超标后必须更用一定浓度的氢氧化钠溶液作为吸收液。该工艺的不足之处：a.水洗塔须向外连续排放废水(稀酸)，废水中还溶解有氯乙稀，不仅造成可观损失，而且污染环境、构成安全隐患，增大治污投入；b.氯化氢无法完全循环回收合成氯乙烯，只能副产难以直接销售的低浓度盐酸；c.工艺流程长，设备多，筛板塔操作弹性小、压力降高，过程操作控制难；d.开车阶段有大量氯化氢进入系统，极易引起过程超温、损坏设备；e.碱洗塔非连续操作，需定期更换碱液，这对氯乙烯精制质量有一定影响。近10年来我国聚氯乙烯工业有飞速发展，据专家预测，到2008年年产量可达1000t/a～1100t/a，居世界首位，其中主要是发展电石法。对工艺过程也有改进，1998年韩同安等采用了“水洗双向逆流部分循环净化工艺”，改进之处是在水洗塔循环水系统加一冷却器，用0℃冷冻水冷却循环水，降低其温度，提高氯化氢吸收率，经此改进回收盐酸浓度达到27％～28％，水洗塔循环水浓度提高到1.5％左右，节约了用水总量，减少了水洗塔排放量；2000年谢彬提出用筛板塔回收高浓度盐酸新技术，可副产更高浓度的盐酸，其办法也是采用带有中间冷却器的筛板塔吸收氯化氢，未吸收部分直接进入碱洗塔处理。该方法取消了水洗塔，表面上看实现了零排放，但有相当部分氯化氢是在碱洗塔吸收掉，务必加大用碱量和废碱液排放量；2002年陈仲波的技改方案与上类同，据称经水洗塔后合成气含氯化氢浓度下降到0.002％，副产酸浓度仅24％～28％。

其它合成气的净化也存在着类似问题，如何有效地吸收杂质气体并回收利用是化工行业普遍存在的难题。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种操作简便、废气回收率高、基本实现零排放的气体净化组合吸收塔，尤其适用于回收氯乙烯合成气中的氯化氢或吸收氯气中的水分。

本发明所述的气体净化组合吸收塔包括塔壳体，塔腔，所述的塔腔内包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，

所述的填料段由上至下依次设有气液分离腔、液体分布器、填料层、气体分布器、贮料槽，所述的气体分布器下部设有气体入口，所述的液体分布器上部设有吸收液入口；

所述的塔板段设有至少一层泡罩塔板，泡罩塔板上部设有吸收液入口；

所述的泡罩塔板、气液分离腔、液体分布器、填料层、气体分布器、贮料槽相连通。

所述的气体分布器可采用本领域技术人员公知的分布器，一般可从商业渠道获得。同时，发明人还设计了一种结构简单、不占塔内有效空间、无压降、气体分布效率高的分布器，所述的分布器结构如下：气体分布器由平行布置固定在挡板支架上的挡板构成，通常选用由10～15块挡板构成，所述的挡板之间留有间距，推荐挡板之间留有不等距离的间距，其间距沿气流流动方向逐块增大；所述的挡板支架与塔腔内壁固定连接，所述挡板纵向中心线所构成的平面与水平面成9～15°倾角，所述的挡板呈圆弧状，所述圆弧开口朝向挡板支架与塔腔内壁连接处较高的一侧，所述挡板横向截面圆弧弦的水平倾角为45～75°，所述气体入口设在挡板圆弧开口相对一侧并位于所述挡板支架下方的塔腔内壁上。本发明所述的气体分布器改善了填料层底段的气流分布，提高了吸收率，进气段气流从紊乱变为有序流动，还降低了流动压降。

进一步，所述的挡板支架由两根在同一平面且从上到下成喇叭状固定在塔腔内壁上的条形板构成，所述的两根条形板的夹角为10～30°。

再进一步，所述的气体入口位于挡板支架与塔腔内壁连接处的正下方，所述两根条形板的在塔腔内壁气体入口端的直线距离与气体入口的直径大致相等。这里大致相等的含意是两根条形板在塔腔内壁气体入口端的直线距离略大于或等于气体入口的直径，这样会使气体分布器的工作效率较高。

所述的液体分布器可采用本领域技术人员公知的分布器，一般可从商业渠道获得。同时，发明人还设计了一种液体分布效率高的分布器，所述的分布器结构如下：液体分布器包括液体分配槽和若干个液体分布槽，推荐设置1～2个液体分配槽；分配槽置于分布槽上方，通常选择分配槽置与分布槽相互成正交布置，所述的液体分配槽设有与液体分布槽导通的液体出口，所述的液体分布槽槽壁上设有液体流出口；所述液体流出口下方的槽外壁上开有导流沟，所述液体分布槽外壁上设有与液体流出口配合的挡流板。

进一步，所述的液体分布槽槽体两侧分别均匀分布有若干液体流出口，所述液体分布槽两侧外壁上分别设有挡流板。

本发明所述的液体分布器确保了液体喷淋密度在10m³/m²h～50m³/m²h范围内可获得稳定的液体初始均匀分布。

优选地，所述的塔板段至上而下设有条形泡罩塔板与圆形泡罩塔板，所述条形泡罩塔板及圆形泡罩塔板的上部分别设有吸收液入口。所述的条形泡罩塔板与圆形泡罩塔板均为本领域技术人员所公知。发明人还设计了一种特殊结构的条形泡罩塔板，使得吸收效率更高，其采用的技术方案为：条形泡罩塔板中条形泡罩的长宽比为10～80∶1，条形泡罩沿径向平行排布，每排条形泡罩间留有间隙；每相邻的两排泡罩中一排为一整根条形泡罩，所述整根条形泡罩两端与塔内壁间均留有间隙，该间隙构成液体通道；另一排为同列排布的两根条形泡罩构成，所述的两根条形泡罩相邻的一端留有构成液体通道的间隙，另一端均与塔腔内壁间通过挡液板封闭，所述的条形泡罩间的间隙相互连通，构成液体通道。采用本发明所述的条形泡罩塔板后，气体流动路径与普通泡罩塔板相同，即从下层塔板经升气管、泡罩后穿过液层流出；液体流径较特殊，从进口堰的排出口流出，在每根泡罩周围迂回流动后经出口堰上的排出口流出，其流程很长，流速不大，故在板上有足够的长的停留时间，仅用少量液体即可吸收气流中的杂质气体。

再进一步，所述的塔板段下部设有数层圆形泡罩塔板，通常设有1～3层，上部设有数层条形泡罩塔板，一般设有1～3层。

本发明所述的气体净化组合吸收塔适用于吸收并回收利用混合气体中的杂质气体。特别适用于回收氯乙烯合成气中的氯化氢，当然也可以适用于其它场合，如吸收氯气中的水分、氯乙烯中的二氧化碳等。

本发明所述吸收塔用于回收氯乙烯合成气中的氯化氢时，与现有技术相比具有下述有益效果：

a.以组合塔代替了原降膜塔、筛板塔和水洗塔，简化了设备和流程，减小了占地面积和降低了设备投资。

b.过程无需补加过量水，实现了零排放。不仅氯化氢全回收，而且没有氯乙烯流失，从环保、经济、安全角度来看均优于原过程。

c.可生产高浓度的成品盐酸或循环利用氯化氢，实现了该过程的循环经济。

d.过程的控制和操作较原系统方便，尤其是开车阶段因有大量氯化氢进入系统，极易引起过程超温、损坏设备，使用组合塔技术完全可以避免。

e.实现了碱洗塔的连续操作，提高了氯乙烯精制质量。

本发明所述吸收塔用于回收其它气体时，同样可以得到与上述相同或类似的有益效果。

(四)附图说明

图1为所述组合吸收塔的结构示意图。

图2为所述气体分布器的安装示意图。

图3为所述气体分布器的侧视图。

图4为所述液体分布器流道单元的结构示意图。

图5为所述条形泡罩塔板的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1、图2、图3、图4、图5，一种气体净化组合吸收塔，包括塔壳体1，塔腔，塔腔内包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，填料段由上至下依次设有气液分离腔2、液体分布器3、填料层4、气体分布器5、贮料槽6，气体分布器下部设有气体入口7，液体分布器上部设有吸收液入口8。

气体分布器5由平行布置固定在挡板支架13上的挡板14构成，挡板14之间留有不等距离的间距，其间距沿气流流动方向逐块增大，挡板支架13与塔腔内壁固定连接，挡板纵向中心线所构成的平面与水平面成12°倾角，挡板14呈圆弧状，圆弧开口朝向挡板支架与塔腔内壁连接处较高的一侧，挡板横向截面圆弧弦的水平倾角为60°。挡板支架13由两根在同一平面且从上到下成喇叭状固定在塔腔内壁上的直杆构成，两根条形板的夹角为20°。气体入口7位于挡板支架13与塔腔内壁连接处的正下方，两根条形板的在塔腔内壁气体入口端的直线距离与气体入口的直径相等。

液体分布器3包括1个液体分配槽和若干个液体分布槽15，分配槽置于分布槽上方，分配槽置与分布槽相互成正交布置，液体分配槽设有与液体分布槽15导通的液体出口，液体分布槽槽体15两侧分别均匀分布有若干液体流出口16；液体流出口16下方的槽外壁上开有导流沟17，液体分布槽15两侧外壁上分别设有挡流板18。

塔板段至上而下设有2层条形泡罩塔板10与3层圆形泡罩塔板9，条形泡罩塔板及圆形泡罩塔板的上部分别设有吸收液入口12、11。条形泡罩塔板10中条形泡罩19的长宽比为50∶1，条形泡罩19沿径向平行排布，每排条形泡罩间留有间隙；每相邻的两排泡罩中一排为一整根条形泡罩，整根条形泡罩两端与塔内壁间留有间隙，该间隙构成液体通道；另一排为同列排布的两根条形泡罩构成，所述两根条形泡罩相邻的一端留有构成液体通道的间隙，另一端均与塔内壁间通过挡液板20封闭，条形泡罩间的间隙相互连通构成液体通道。

条形泡罩塔板10、圆形泡罩塔板9、气液分离腔2、液体分布器3、填料层4、气体分布器5、贮料槽6依次连通。

将上述组合吸收塔用来回收氯乙烯合成气中的氯化氢时，氯乙烯合成气中含HCl 4～10％，其它气体微量，合成气由气体入口7通入吸收塔，吸收液入口8加30～35％的浓盐酸，吸收液入口11加10～22％的稀盐酸，吸收液入口12加清水。进气经气体分布器5分布后进入填料层4与经液体分布器3下降的液体接触传质。上升的气流夹带有少许液末，在气流分离空间2中得到分离。气流再依次进入圆形泡罩塔板9、条形泡罩塔板10与下降的吸收液接触传质。塔顶得到纯氯乙烯，氯化氢吸收率接近100％。塔底的贮料槽得到30～35％的副产盐酸，可以循环用作吸收液或者直接作为工业盐酸使用。

Claims

1、一种气体净化组合吸收塔，包括塔壳体，塔腔，其特征在于：所述的塔腔内包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，

2、如权利要求1所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的气体分布器由平行布置固定在挡板支架上的挡板构成，所述的挡板之间留有间距，所述的挡板支架与塔腔内壁固定连接，所述挡板纵向中心线所构成的平面与水平面成9～15°倾角，所述的挡板呈圆弧状，所述圆弧开口朝向挡板支架与塔腔内壁连接处较高的一侧，所述挡板横向截面圆弧弦的水平倾角为45～75°，所述气体入口设在挡板圆弧开口相对一侧并位于所述挡板支架下方的塔腔内壁上。

3、如权利要求2所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的挡板支架由两根在同一平面且从上到下成喇叭状固定在塔腔内壁上的条形板构成，所述的两根条形板的夹角为10～30°。

4、如权利要求3所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的气体入口位于挡板支架与塔腔内壁连接处的正下方，所述两根条形板的在塔腔内壁气体入口端的间距与气体入口的直径大致相等。

5、如权利要求1所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的液体分布器包括液体分配槽和若干个液体分布槽，所述的液体分配槽置于液体分布槽的上方，所述的液体分配槽设有与液体分布槽导通的液体出口，所述的液体分布槽槽壁上设有液体流出口；所述液体流出口下方的槽外壁上开有导流沟，所述液体分布槽外壁上设有与液体流出口配合的挡流板。

6、如权利要求5所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的液体分布槽槽体两侧分别均匀分布有若干液体流出口，所述液体分布槽两侧外壁上分别设有挡流板。

7、如权利要求1～6之一所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的塔板段至上而下设有条形泡罩塔板与圆形泡罩塔板，所述条形泡罩塔板及圆形泡罩塔板的上部分别设有吸收液入口。

8、如权利要求7所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的条形泡罩塔板中条形泡罩的长宽比为10～80∶1，条形泡罩沿径向平行排布，每排条形泡罩间留有间隙；每相邻的两排条形泡罩中有一排为一整根条形泡罩，所述整根条形泡罩两端与塔腔内壁均留有间隙，所述的间隙构成液体通道；另一排为同列排布的两根条形泡罩构成，所述的两根条形泡罩相邻的一端留有构成液体通道的间隙，另一端均与塔腔内壁通过挡液板封闭连接。

9、如权利要求7所述的气体净化组合吸收塔，其特征在于：所述的塔板段下部设有1～3层圆形泡罩塔板，上部设有1～3层条形泡罩塔板。

10、权利要求1所述的气体净化组合吸收塔用于回收氯乙烯合成气中的氯化氢或吸收氯气中的水分。