CN201791392U - 立体传质液体同向流塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立体传质液体同向流塔，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、立体传质元件和降液系统，其降液系统能够使每层塔板上的液体沿塔体圆周向塔中心流动，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

立体传质液体同向流塔

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：

一种立体传质液体同向流塔，包括塔体和多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括设置有升气孔的塔板、位于升气孔上方的立体传质元件和降液系统，所述降液系统包括中心降液管、中间受液盘、降液挡板、导流管和环形受液盘；在塔板上对应中心降液管的进口周围设置有溢流堰，中心降液管穿越塔板中心并位于中间受液盘的上方，中间受液盘的周边间隔设置有导流管，各导流管之间设置有降液挡板，中间受液盘与中心降液管之间设置有液体流出通道；环形受液盘位于下一层塔板的周边，导流管出口与环形受液盘对应。

本实用新型所述降液系统的改进在于：所述中心降液管和中间受液盘为圆形或规则多边形。

所述降液系统的进一步改进在于：所述导流管为圆形管、矩形管或上开口槽钢中的一种。

所述降液系统的改进还在于：所述环形受液盘为平板型或者凹形。

所述环形受液盘的改进在于：所述平板型环形受液盘与塔板之间设置有进口堰。

本实用新型所述塔板的改进在于：所述塔板上的升气孔环中心降液管成圆形布置，所述升气孔的形状为矩形、弧形、圆形、梯形或它们的组合中任意一种。

本实用新型所述立体传质元件的改进在于：所述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。

本实用新型的改进还在于：所述帽罩与塔板之间空隙的高度为0～25mm。

本实用新型的工作原理如下所述：

液体由塔壁四周的环形受液盘越过进口堰流入塔板，在立体传质元件处与上升的气体激烈接触，进行气液传质，继续流动越过溢流堰后进入中心降液管，并降液至中心受液盘，经过降液挡板分配后由导流管导流至下层塔板的环形受液盘内，然后再向中心降液管方向流动。每层塔板上的液体流动方向都是由塔体四周流向中心降液管，在塔内实现各层塔板上液体的同方向流动方式。塔内的气体从塔的底部上行，通过塔板上的升气孔逐步上升与液体进行充分接触，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，其塔板上液体的流向沿塔体圆周向塔中心流动，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。

本实用新型降液系统的特殊设置，减少了相同塔径下液体在塔板上的流动长度，同时由于立体传质元件对液体的抽提作用也能降低塔板液面落差，因此相对于传统塔板具有更低的液面梯度，并且液相中的气含率也比较低，所以具有更大的液相处理能力，配合具有喷射能力的帽罩可形成塔内的气相连续，因此本立体传质液体同向流塔板具有更大的处理能力及更宽的操作弹性。

本实用新型降液挡板和导流管的高度可以根据液体流量设置；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，21.升气孔，31.中心降液管，32.中间受液盘，33.降液挡板，34.导流管，35.环形受液盘，4.溢流堰，5.帽罩，51.顶板，52.喷射孔，53.侧板，54.支脚，55.天窗，7.进口堰。

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是一种立体传质液体同向流塔，用于酒精的提纯。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设置有升气孔21的塔板2、位于升气孔上方的帽罩5和位于塔中心的降液系统。

降液系统包括中心降液管31、中间受液盘32、降液挡板33、导流管34和环形受液盘35；中间受液盘和中心降液管均设置成圆形，塔板上对应中心降液管进口的周边设置有溢流堰4；中心降液管穿越塔板中心并位于中间受液盘的上方，中心降液管的直径小于中间受液盘的直径；中间受液盘的周边间隔垂直设置有导流管34，各个导流管之间设置有降液挡板33，导流管为上开口型槽钢，导流管的底部高度高于中间受液盘且低于降液挡板的高度；环形受液盘35位于下一层塔板的圆周上，呈平板型，并与塔板通过进口堰7固定连接；导流管的出口对应在环形受液盘35内。

塔板上设置有环中心降液管成圆形布置的矩形升气孔21，升气孔的上方设置有帽罩5，帽罩包括侧板53、顶板51和四个支脚54，支脚位于侧板下端用于与塔板固定连接；侧板上设置有圆形喷射孔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，底隙的高度设置为15mm。

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。液态酒精下行时，先由塔壁四周的环形受液盘越过进口堰流入塔板，在帽罩内与上升的气体激烈接触，进行气液传质，然后继续流动越过溢流堰后进入中心降液管，并降液至中心受液盘，经过降液挡板分配后由导流管导流至下层塔板的环形受液盘，然后再向中心降液管方向流动。每层塔板上的液体流动方向都是由塔体四周流向中心降液管，在塔内各层塔板上的液体流向实现同方向流动的方式。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成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 (9)

1.一种立体传质液体同向流塔，包括塔体(1)和多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括设置有升气孔(21)的塔板(2)、位于升气孔上方的立体传质元件和降液系统，其特征在于：所述降液系统位于塔中心，包括中心降液管(31)、中间受液盘(32)、降液挡板(33)、导流管(34)和环形受液盘(35)；在塔板(2)上对应中心降液管(31)的进口周围设置有溢流堰(4)，中心降液管(31)穿越塔板中心并位于中间受液盘(32)的上方，中间受液盘的周边间隔设置有导流管(34)，各导流管(34)之间设置有降液挡板(33)；环形受液盘(35)位于下一层塔板的周边，导流管出口与环形受液盘(35)对应。

2.根据权利要求1所述的立体传质液体同向流塔，其特征在于：所述中心降液管和中间受液盘为圆形或规则多边形。

3.根据权利要求1所述的立体传质液体同向流塔，其特征在于：所述导流管为圆形管、矩形管或上开口槽钢中的一种。

4.根据权利要求1所述的立体传质液体同向流塔，其特征在于：所述环形受液盘为平板型或者凹形。

5.根据权利要求4所述的立体传质液体同向流塔，其特征在于：所述平板型环形受液盘与塔板(2)之间设置有进口堰(7)。

6.根据权利要求1所述的立体传质液体同向流塔，其特征在于：所述塔板上的升气孔(21)环中心降液管成圆形布置，所述升气孔的形状为矩形、弧形、圆形、梯形。

7.根据权利要求1所述的立体传质液体同向流塔，其特征在于：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。

8.根据权利要求7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、矩形或栅板形中的任意一种。

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

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