CN200984468Y

CN200984468Y - 一种连续立体喷射分离塔

Info

Publication number: CN200984468Y
Application number: CN 200620152170
Authority: CN
Inventors: 杜佩衡; 董艳河; 杜剑婷
Original assignee: TIANJIN HENGCHUANG GONGDA XIANDAI TOWERS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN HENGCHUANG GONGDA XIANDAI TOWERS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2016-12-28

Abstract

本实用新型涉及一种连续立体喷射分离塔，它包括在塔身内开有升气孔的水平塔板，在水平塔板对应每个升气孔的位置处安装有喷射帽罩，喷射帽罩上开有的喷射孔，喷射孔上面有条形天窗，喷射帽罩下部与塔板之间留有作为液体通道的空间，塔板上还设有连接两层塔板的溢流堰及降液装置，其特征在于所述喷射帽罩的上部安装有盖板，盖板上设有导流卸压孔；在喷射帽罩的裙底上部与塔板上液流方向相同的方向上设置有导流孔；所述的喷射帽罩采用相邻两者高低相间排布的方式安装在水平塔板上。本实用新型结构简单，易于实际使用，可有效提高塔板的开孔率，并可大幅度地提高分离塔处理能力和塔板效率，有效地减少雾沫夹带和塔板阻力以及改善操作弹性。

Description

一种连续立体喷射分离塔

技术领域

本实用新型涉及一种气液接触传质分离技术，具体为一种在化工、炼油、石化、制药等领域的分离、传质、传热以及增湿等过程中普遍应用的连续立体喷射分离塔，国际专利分类号拟为Int.Cl.B01D 3/00(2006.01)。

技术背景

在化工、炼油、石化、制药等工业领域中的分离、传质、传热等过程中，板式塔被广泛地应用着。板式塔技术经过不断的发展和革新，从气体分散型的传统塔板，如泡罩、浮阀、筛板等，到出现液体为分散相的新型垂直筛板等，塔板技术有了很大的进步。目前在化学工业的蒸馏、吸收、解吸、增湿等过程中所使用的塔板多数是泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板等。这些塔板的处理能力小、效率低，而且压降大，能耗高。近年来出现的一些新型塔板，如垂直筛板等，其处理能力和效率等方面虽然都有明显提高，但仍存在着塔板压降还偏大，塔板效率不够高，处理能力也有限等不足，在改善雾沫夹带方面还不够完善，因此雾沫夹带量较大、操作弹性较小。例如，中国专利ZL92232700.9、ZL93218445.6和ZL99200122.6都分别对喷射型气液接触装置进行了不同改进，取得了不同的技术效果；但它们都存有一些不足：①.罩体过多占用塔板上的液体流道，影响液体在塔板上流动；②.罩间喷射的影响使罩体排布受局限，塔板上开孔率受到限制；③.罩间相互喷射的影响使塔板上仍存在较多的雾沫夹带，影响塔板效率；④雾沫捕集结构过多占用气相上升通道等缺点。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是，设计一种连续立体喷射分离塔，该分离塔结构简单，易于实际使用，可有效提高塔板的开孔率，并可大幅度地提高分离塔处理能力和塔板效率，有效地减少雾沫夹带和塔板阻力以及改善操作弹性等。

本实用新型解决所述分离塔技术问题的技术方案是：设计一种连续立体喷射分离塔，包括在塔身内开有升气孔的水平塔板，在水平塔板对应每个升气孔的位置处安装有喷射帽罩，喷射帽罩上开有的喷射孔，喷射孔上面有条形天窗，喷射帽罩下部与塔板之间留有作为液体通道的空间，塔板上还设有连接两层塔板的溢流堰及降液装置，其特征在于所述喷射帽罩的上部安装有盖板，盖板上设有导流卸压孔；在喷射帽罩的裙底上部与塔板上液流方向相同的方向上设置有导流孔；所述的喷射帽罩采用相邻两者高低相间排布的方式安装在水平塔板上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：设计具有雾沫捕集作用的喷射帽罩顶盖以及导向挡板，使得塔板的气相雾沫夹带大大减少。试验表明，本实用新型分离塔可比新型垂直筛板的气相雾沫夹带减少50～100％。作为以气相过量雾沫夹带为操作上限的塔板，采用此技术可提高塔板的操作上限，增大操作弹性，而且还能大大提高其处理能力，与垂直筛板相比，本实用新型分离塔的处理能力可提高60～110％左右。本实用新型分离塔可以提高喷射帽罩的液体提升量，使气液接触几率提高也即使两相互相碰撞加剧，从而提高塔板的传质、传热效率，与垂直筛板相比，本实用新型可提高传质、传热效率15～30％。本实用新型设计的喷射帽罩结构(如喷射帽罩顶盖设置的导流卸压孔)以及塔板开孔方式可以使塔板压力能耗减少，与垂直筛板相比，塔板压力能耗可下降25～40％左右；所述的喷射帽罩结构可以减少帽罩对塔板上液体流道的占用，从而减少液体的流动阻力，与垂直筛板相比，可减少60～110％，使得塔板上液面落差减小，有利于气体在塔板上均匀分布，从而有利于提高塔板的传质、传热效果；同时，本实用新型帽罩喷射结构简单，易于制造与实际应用。

附图说明

图1为本实用新型连续立体喷射分离塔一种实施例的纵剖面结构示意图；

图2为本实用新型连续立体喷射分离塔一种实施例的横剖面结构示意图；

图3为本实用新型连续立体喷射分离塔一种实施例的喷射帽罩结构(其喷射孔及导流孔皆为圆形)主视示意图；

图4为本实用新型连续立体喷射分离塔另一种实施例的喷射帽罩结构(其喷射孔及导流孔皆为方形，参见图4的A-A和B-B局部剖视图)主视示意图；

图5为本实用新型连续立体喷射分离塔一种实施例的喷射帽罩结构俯视示意图；

图6分别为本实用新型连续立体喷射分离塔所述水平塔板升气孔结构的三种实施例(图6-A、6-B和6-C分别为渐凸形、渐缩形和渐扩形升气孔)示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本实用新型：

本实用新型设计的连续立体喷射分离塔(以下简称分离塔，参见图1-6)的结构是：包括在塔身1内开有升气孔5的水平塔板2，在水平塔板2对应每个升气孔5的位置处安装有喷射帽罩6，喷射帽罩6上开有的喷射孔8，喷射孔8上面有条形天窗7，喷射帽罩6下部与塔板2之间留有作为液体通道的空间，塔板2上还设有连接两层塔板2的溢流堰3及降液装置4，其特征在于所述的喷射帽罩6的上部安装有盖板10，盖板10上设有导流卸压孔11，在喷射帽罩6的裙底上部与塔板2上液流方向相同的方向上设置有导流孔9；所述的喷射帽罩6采用相邻两者高低相间排布的方式安装在水平塔板2上。

本实用新型分离塔的进一步特征在于所述的喷射孔8可以设计为φ8～φ16mm的圆形、5×2.5～8×4mm的椭圆形或者8×8～12×12mm的正方形；所述导流孔9的形状与所述喷射孔8的形状一致，并设计在喷射帽罩6裙底上部15～30mm的高度处。试验表明，这种设计具有良好的效果。特别是在所述喷射帽罩6裙底上部15～30mm处设置导流孔9可以使塔板2上的液层厚度变得更加均匀，减小了液面落差，使得气相在塔板2上的分布更加均匀，有利于提高塔板2的传质、传热效果。

本实用新型分离塔的进一步特征还在于所述的盖板10可以是平板、弧形板或者是盖板10外侧有弯折角α为95°～170°导向挡板12的翼形板。实施例即采用这种翼形盖板10设计(参见图3、4)，其效果比较而言更好。所述导流卸压孔11的外侧带有倾斜角β为30°～85°的卸压孔板13。这种设计可起到降低喷射帽罩6的内部压力，减低喷射帽罩6中气液混合物从喷射帽罩6喷出的速度，从而减少雾沫夹带的作用。

当本实用新型分离塔的喷射孔8采用所述的正方形时，也可设计带有倾斜角γ为10～35°的导流孔板14。这种喷射孔板14设计可使从喷射孔8喷射出的气液混合物形成旋流状态，使气液混合物在喷射帽罩6外的停留时间延长，增加气液接触时间和机会，同时可使大液滴容易甩出来沉降至塔板2上液层内，重新进入喷射帽罩6内循环，从而进一步提高了传质效率。

由于本实用新型所述喷射帽罩6的形状结构设计，可使喷射帽罩6间的气相(含极细小的雾沫)经过彼此间的碰撞与液滴捕集、喷射帽罩盖板10的捕集以及气相在喷射帽罩6间的曲线折流上升等过程，使得原来细小的液滴因彼此间融合变大而重新落回到塔板2上，这样就使得气相中的雾沫夹带量大大减少。这些过程使得气相上升通道增大，气相上升速度减缓，有利于雾滴在空间的沉降与传质传热，同时能够减少因摩擦而产生的能耗，从而降低整塔的压降。

本实用新型分离塔所述水平塔板升气孔5的形状结构可以设计为渐凸形、渐缩形或渐扩形(参见图6-A、6-B和6-C)。三种结构的升气孔5效果区别不大。实施例1-3分别采用了这三种结构的升气孔。

本实用新型分离塔由于采用了相邻的喷射帽罩6之间垂直高度高低相间排布，俯视相互间为正三角形或等腰三角形排布的方式安装在水平塔板2上。这样的设计方式不但在不增加塔径的前提下增大了相邻同等高度喷射帽罩6间的间距，从而减少了相邻喷射帽罩6之间的液相碰撞与返混，而且不同高度喷射帽罩6相邻排放可以充分发挥塔板2间的空间，使经高矮不同高度喷射帽罩6同时喷射出的气液混合相在塔板2间的空间中呈上下立体状分布，这样气液混合相几乎存在于整个塔板2的空间，使得整个塔板2空间都具有传质传热的作用。这就也味着全塔上下形成连续立体喷射传质作用，从而大大提高传质传热效率；同时立体分布气液混合相可以明显降低雾沫夹带，因而可以降低两层塔板2之间的间距，所以在同等通量以及相同的分离要求下可降低分离塔设备的高度，或者在分离塔等高度条件下，增加塔内塔板2的数量，以提高效率和产量。研究表明，所述采用高低相间错落排布方式的喷射帽罩6相邻两者的高度差设计为50～100mm时具有较理想的效果。

本实用新型分离塔的工作原理和过程如下：液体经上一层塔板2的溢流堰3及降液区4流入本层塔板2上，先流经每排喷射帽罩6，再经本层的溢流堰3及降液区4流入下一层塔板2上；气相则从所述的升气孔5进入本层塔板2，液相通过喷射帽罩6底部的液体通道压入；气、液两相在喷射帽罩6内进行激烈的混合接触后从喷射帽罩6的喷射孔8、条形天窗7以及导流卸压孔11喷射而出，气相与液滴在喷射帽罩6间及相邻塔板2间的空间处经碰撞、雾沫捕集、分离等过程高效完成气液的传质和传热过程。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

下面给出本实用新型的具体实施例，但本实用新型不受实施例的限制。

实施例1

本实用新型用于化肥行业的饱和热水塔。

饱和热水塔是一种增湿与传热设备，具有重要的热能回收作用。传统的饱和热水塔的塔内件一般采用泡罩塔板。以φ1600mm的饱和热水塔为例，其设计的NH₃年生产能力一般为2.0-2.5万吨。采用新型垂直筛板替代泡罩塔板进行技术改造，塔的饱和段设计为15块塔板，热水段为12块塔板，在同样保证饱和段出口半水煤气水蒸气饱和度≥95％的情况下，所述的φ1600mm饱和热水塔的NH₃年生产能力可达5.0万吨，生产能力有了成倍提高。在饱和热水塔的塔径仍为φ1600mm，而采用本实用新型技术，塔饱和段设计为13块塔板，热水段为10块塔板，采用喷射帽罩底部为φ110mm，顶部为φ95mm，喷射帽罩高为170mm的喷射帽罩，顶盖α角为100°，相邻两帽罩采用两种不同的高度作交叉排列，且高度差为70mm时，饱和热水塔的NH₃年生产能力可达到8.5万吨，且饱和段出口半水煤气中水蒸汽饱和度可提高到98％以上。实际投入使用的结果表明：与现有技术的新型垂直筛板相比，本实用新型在塔板总数减少15％，半水煤气出口饱和度提高3个百分点的情况下，仍可使NH₃的年生产能力提高70％。

实施例2

本实用新型用于PVC行业的氯乙烯高沸精馏塔。

氯乙烯高沸精馏塔的生产能力为7.5万吨PVC单体/年，要求经精馏提纯后氯乙烯产品中的高沸物含量(二氯乙烷等)≤80-100ppm。采用F1型浮阀塔板技术，原设计塔径为φ1400mm，塔板数为40块，其中精馏段为24块，提馏段为16块，塔板间距分别为300与350mm，塔板为单溢流型，采用弓形降液管。投产结果表明不能达到设计的年生产能力与产品质量指标。后用新型垂直筛板技术，塔径为φ1000mm，在塔板数、板间距等参数不变的情况下，可完成年生产能力9.0万吨PVC单体的设计要求，并且氯乙烯产品中高沸物含量降到15-20ppm。当采用本实用新型技术进行新的高沸精馏塔设计，新塔塔径为φ1000mm，塔板数降至35块(其中精馏段为22块，提馏段为13块)，塔板上采用喷射帽罩底部为φ120mm，顶部为φ100mm，帽罩高为185mm的喷射帽罩，顶盖α角采用130°，相邻喷射帽罩采用两种不同高度作相间错落排列，两种喷射帽罩的高度差为65mm，投产运行结果表明，本实用新型分离塔在塔板数减少12.5％的情况下，PVC单体年生产能力可达15.0万吨，比所述垂直筛板提高66.7％，且塔板流体阻力下降约25％，氯乙烯单体产品中的高沸物含量≤5ppm，操作弹性也有所提高。

实施例3

本实用新型用于PVC行业的氯乙烯高沸精馏塔。

采用与实施例2相同的喷射帽罩尺寸，但改变喷射帽罩顶盖板α角为100°，喷射帽罩排列等参数与实施例2相同。由于顶盖板α角从130°减至100°，结果使雾沫夹带量减少10～20％左右，因此使塔内空塔气速可以提高15～25％，从而使生产能力提高15～25％，并且使传质效率也有所提高，使氯乙烯产品中高沸物含量降到0～2ppm，但是单板阻力增加了2～3mm H₂O。

Claims

1.一种连续立体喷射分离塔，包括在塔身内开有升气孔的水平塔板，在水平塔板对应每个升气孔的位置处安装有喷射帽罩，喷射帽罩上开有的喷射孔，喷射孔上面有条形天窗，喷射帽罩下部与塔板之间留有作为液体通道的空间，塔板上还设有连接两层塔板的溢流堰及降液装置，其特征在于所述喷射帽罩的上部安装有盖板；盖板上设有导流卸压孔，在喷射帽罩的裙底上部与塔板上液流方向相同的方向上设置有导流孔；所述的喷射帽罩采用相邻两者高低相间排布的方式安装在水平塔板上。

2.根据权利要求1所述的连续立体喷射分离塔，其特征在于所述的喷射孔为φ8～φ16mm的圆形、5×2.5～8×4mm的椭圆形或者8×8～12×12mm的正方形；所述导流孔的形状与所述喷射孔的形状一致，并设计在喷射帽罩裙底上部15～30mm的高度处。

3.根据权利要求1所述的连续立体喷射分离塔，其特征在于所述的盖板是平板、弧形板或者是盖板外侧有弯折角α为95°～170°导向挡板的翼形板；所述导流卸压孔的外侧带有倾斜角β为30°～85°的卸压孔板。

4.根据权利要求2所述的连续立体喷射分离塔，其特征在于所述的导流孔为正方形时也带有倾斜角γ为30°～85°的导流孔板。

5.根据权利要求1-4任一项所述的连续立体喷射分离塔，其特征在于所述采用高低相间排布方式的喷射帽罩相邻两者的高度差为50～100mm。