CN201775973U - 立体传质液体并流塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立体传质液体并流塔，是一种在化工、炼油、石化、制药、环保等领域的传质、传热等过程中的气液接触设备。它包括塔体和多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括塔板、帽罩和弓形降液系统；液体沿弓形降液系统下行过程中在各个塔板上形成顺时针或逆时针方向的同向流型，使得塔板上不留有滞留区，增加了有效传质面积，增大了处理能力，大大提高了塔板上的气液传质平均推动力，进一步提高了塔板的传质效率。

Description

立体传质液体并流塔

技术领域

本实用新型涉及一种气液接触设备，特别是一种在化工、炼油、石化、制药、环保等领域的传质、传热等过程中普遍应用的一种液体并流塔。

背景技术

目前，在石油、化工、制药、环保等领域的传质(如精馏、吸收、解吸、气提等单元操作)、传热等过程中应用的气液接触设备多为板式塔，板式塔以筛板式、浮阀式和泡罩式等液相连续型塔板为基本类型，是在一个筒形的塔体内分别设置多层塔板，塔板上还设置一些传质元件。一些新开发的塔板也是这几种塔板的改进形式，这些塔板的处理能力较小、塔板效率低，而且压降大、能耗也相对较高。近年来出现了一些气相连续型塔板，如垂直筛板式及其后续发展形式，其处理能力和效率等方面都有明显的提高，但还是存在一些不足，如罩体过多占用塔板上的液体通道，在液相处理量大时会产生较大的液面梯度，影响气液正常接触；并且气相连续型塔板的发展一般局限在气液传质元件结构和排布的改进，基本都是采用了气液错流接触的传统方式，气相经过塔板上的开孔逐级上升，液相通过降液管和塔板逐级下降，液相在相邻的两层塔板上形成逆向流动状态，气相和液相在塔板局部形成错流状态。但是不管是气相连续型塔板还是液相连续型塔板，由于相邻塔板间液体的流向相反，因此都存在弓形滞缓区和周边死区，大约占塔板面积的20-30％，致使有效传质区大为减少，并且返混现象严重，大大影响分离效率。

Lewis推导的同向流效应为：当相邻两层精馏塔板液体流动方向相同时，塔板上的传质推动力最大，塔板效率最高。并且经研究进一步指出，Lewis同向流效应是塔板效率提高20％以上唯一可行的策略。1981年，Jenkins首先提出了Parastillation的同向流塔结构，并对其进行了实验研究，在相同的分离要求下，并流塔板分离效率大幅提高、所需回流比也大幅度降低；后人对该塔型进行了更为深入的研究和改进，结果证明同向流结构对精馏塔塔板效率的提高有明显促进作用，但由于设备和技术经济性问题，至今未见该类型塔板工业化的报道。Kuhni公司提出的Slit塔板，是Lewis同向流效应的直接工业实施，可以有效消除常规错流塔板的液体滞留区和增加塔板的鼓泡面积，从而在确保传质分离效果的基础上大大提升生产处理能力，但该塔板采用液相连续(鼓泡)型操作，传质区域仅限在塔板上的液层，不能尽显同向流效应大幅提高分离效率的优势。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够增大传质推动力，提高分离效率的大通量立体传质液体并流塔。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种立体传质并流塔，包括塔体和多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括塔板、立体传质元件和降液系统，其中塔板水平设置在塔体内，立体传质元件设置在塔板上，降液系统位于塔板上方；所述降液系统设置在塔体的同侧，包括降液板、中间受液盘、主受液盘和降液挡板，所述降液板、降液挡板、主受液盘两两互为垂直设置，主受液盘与塔板位于同一水平面上并为一体；降液挡板位于降液板的一侧将降液板分为两个区域，降液挡板的顶端与中间受液盘的一端连接，下端与主受液盘连接；中间受液盘的另一端与降液板连接，并与塔板上的降液通道上下对应；在降液板的一端，降液板与主受液盘之间设置有液体流出通道，在降液板另一端的下方、塔板的边缘还设置有溢流堰。

本实用新型所述降液系统的改进在于：所述降液系统的降液板、中间受液盘、降液挡板、主受液盘和塔体间均互相垂直设置，共同形成弓形降液系统。

所述降液系统的进一步改进在于：所述降液挡板位于降液板的纵向中心线上与降液板垂直设置，中间受液盘位于降液板的横向中心线上与降液板垂直设置；所述溢流堰的长度为降液板横向长度的二分之一。

本实用新型所述立体传质元件的改进在于：所述塔板上开有规则排列的升气孔，升气孔的上方设置有立体传质元件，其中立体传质元件为帽罩，帽罩包括侧板、顶板和位于侧板下端用于与塔板固定连接的支脚，顶板与侧板之间的空隙为天窗，帽罩与塔板之间留有一定的的空隙。

所述帽罩的改进在于：所述帽罩的侧板上设置有喷射孔，喷射孔的形状为圆形、矩形、栅板形或类鳞形中的任意一种。

所述升气孔的改进在于：所述升气孔的形状为矩形、弧形、圆形、梯形或它们组合中的任意一种。

所述帽罩的的进一步改进在于：所述帽罩与塔板间空隙的高度为0～25mm。

本实用新型的工作原理如下所述：

液体自塔上部的塔板沿降液系统下行，经降液板、中间受液盘、降液挡板、主受液盘流入下一层塔板，由于降液挡板和中间受液盘的导流作用，液体自主受液盘绕流至塔板侧，再越过溢流堰流入降液通道。塔板上液体的流型可以为顺时针流动或逆时针方向流动，从而实现塔内各层塔板上液体同方向流动的方式。塔内的气相则通过塔板上的升气孔逐步上升与液相进行充分接触，最终完成精馏过程。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的技术进步在于：

本实用新型与传统塔器相邻两层塔板液相逆流操作相比，其塔内的液体在塔板上顺时针或逆时针方向流动，消除了传统塔板上的液体滞留区，增加了有效传质面积，增大了处理能力，大大提高了塔板上的气液传质平均推动力，进一步提高了塔板的传质效率。本实用新型在达到相同分离要求的情况下，可提高传质效率，降低操作回流比，减少运行费用，同时可以减少实际塔板数或减小塔体直径，降低基础设施投资。

本实用新型的降液系统设置成弓字形结构，可以使液体有效传动，中间受液盘和降液挡板的位置可以根据流量设置；立体传质元件设置成带有喷射孔的帽罩，可以使气相和液相充分接触，并使混合后的连续型带有液滴的气相从喷射孔和天窗喷出，不会使液滴在帽罩内沿侧板下流，帽罩与塔板的之间的底隙可以根据液体流量进行设置，以保证气相和液相的充分混合。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1.塔体，2.塔板，31.降液板，32.中间受液盘，33.主受液盘，34.降液挡板，35.液体流出通道，4.溢流堰，5.帽罩，51.顶板，52.喷射孔，53.侧板，54.支脚，55.天窗，56底隙，6降液通道。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

图1是一种立体传质并流塔，用于进行酒精的提纯。其包括塔体1和设置在塔体1内的多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括塔板2、帽罩5和降液系统，其中塔板水平设置在塔体内，塔板上设置有矩形升气孔，塔板上升气孔的上方设置有通过支脚54固定的帽罩5；帽罩包括侧板53、顶板51和位于侧板下端用于与塔板固定连接的支脚54，侧板上开有圆形喷射孔52，顶板与侧板之间的空隙为天窗55，帽罩与塔板之间的空隙为底隙56，底隙56的高度为10mm。

降液系统设置在塔体的同侧，包括降液板31、中间受液盘32、主受液盘33和降液挡板34；降液挡板34位于降液板的纵向中心线上，并与降液板垂直设置，降液挡板与主受液盘垂直设置，降液挡板34的顶端与中间受液盘32的一端连接，下端与主受液盘33连接；中间受液盘位于降液板的横向中心线上与降液板垂直设置，中间受液盘32的另一端与降液板31的下端连接，并与塔板上的降液通道6相对应；降液板被降液挡板分为两个区域，在降液板的一端，降液板与主受液盘之间留有液体流出通道35，在降液板另一端的下方、塔板的边缘垂直设置有溢流堰4，溢流堰的长度为降液板横向长度的二分之一。因此整个降液系统共同形成弓形降液系统。

本实施例在工作时，塔内的气态酒精从塔底向上升起，而液态酒精则从塔顶沿降液系统下行。液态酒精自塔顶部沿降液系统下行，经降液板、中间受液盘、降液挡板、主受液盘流入下一层塔板，由于降液挡板和中间受液盘的导流作用，液体自主受液盘绕流至另一侧塔板，再越过溢流堰流入降液通道。塔板上液体的流型为逆时针方向，从而实现塔内各层塔板上液体同方向流动的方式。塔内的气态酒精则从塔的底部穿过塔板上的升气孔逐步上升，当在帽罩内与液态酒精充分接触后，从帽罩的喷射孔和天窗中携带酒精液滴喷射而出；由于酒精中乙醇和水的沸点不同，这种携带有液滴的气态酒精在相邻塔板所形成的空间内进行分离，水降落在液态酒精中岁液态酒精向下继续流动，直到塔底分离成纯水；而乙醇的沸点较低仍然以气态形式随气态酒精继续上升，直到塔顶分离出纯乙醇气体。最终完成精馏过程。

Claims (7)

1.一种立体传质液体并流塔，包括塔体(1)、多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括塔板(2)、立体传质元件和降液系统，其中塔板水平设置在塔体内，立体传质元件设置在塔板上，降液系统位于塔板上方，其特征在于：所述降液系统设置在塔体的同侧，包括降液板(31)、中间受液盘(32)、主受液盘(33)和降液挡板(34)，所述降液板(31)、降液挡板(34)、主受液盘(33)两两互为垂直设置，主受液盘(33)与塔板(2)位于同一水平面上并为一体；降液挡板(34)位于降液板(31)的一侧将降液板(31)分为两个区域，降液挡板(34)的顶端与中间受液盘(32)的一端连接，下端与主受液盘(33)连接；中间受液盘(32)的另一端与降液板(31)连接，并与塔板(2)上的降液通道(6)上下对应；在降液板(31)的一端，降液板(31)与主受液盘(33)之间设置有液体流出通道(35)，在降液板(31)另一端的下方、塔板(2)的边缘还设置有溢流堰(4)。

2.根据权利要求1所述的立体传质液体并流塔，其特征在于：所述降液板、中间受液盘、主受液盘和塔体间均互相垂直设置，共同形成弓形降液系统。

3.根据权利要求2所述的立体传质液体并流塔，其特征在于：所述降液挡板(34)位于降液板(31)的纵向中心线上与降液板垂直设置，中间受液盘(32)位于降液板的横向中心线上与降液板垂直设置。

4.根据权利要求1所述的立体传质液体并流塔，其特征在于：所述塔板(2)上开有规则排列的升气孔，升气孔的上方设置有立体传质元件，所述立体传质元件为帽罩(5)，帽罩包括侧板(53)、顶板(51)和位于侧板下端用于与塔板固定连接的支脚(54)，顶板与侧板之间的空隙为天窗(55)，帽罩与塔板之间留有一定的空隙。

5.根据权利要求4所述的立体传质液体并流塔，其特征在于：所述帽罩(5)的侧板上设置有喷射孔(52)，喷射孔的形状为圆形、矩形、栅板形的任意一种。 

6.根据权利要求4所述的立体传质液体并流塔，其特征在于：所述升气孔的形状为矩形、弧形、圆形、梯形。

7.根据权利要求4所述的立体传质液体并流塔，其特征在于：所述帽罩与塔板之间空隙的高度为0～25mm。