CN217794555U - 一种多层降膜脱挥塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多层降膜脱挥塔，包括设有加热夹套的外塔和嵌套于所述外塔内腔的塔芯，所述塔芯由上下多层设置的内构件组成，所述内构件包括上部的圆台套筒单元和下部的环栅板单元，所述圆台套筒单元由多个相互嵌套的呈倒圆台状的套筒组成，相邻套筒之间形成环缝；所述环栅板单元由多个相互嵌套的环栅板组成，所述环栅板之间形成环缝。本实用新型在保证一定径向混合效果的同时，使环缝侧壁上的流体通过环缝后在支撑件上呈无约束的自由降膜运动，脱挥器内部不存在死区且无反混，也不存在卧式脱挥器中存在的积液不足时成膜性差的问题，使流体产生巨大的比表面积并获得理想的表面更新。

Description

一种多层降膜脱挥塔

技术领域

本实用新型涉及一种化工设备，具体涉及一种多层降膜脱挥塔。

背景技术

脱挥是化工生产的一个重要环节，其任务是把挥发性物质从液相转移到气相。提高脱挥效率的主要途径包括：(1)提高脱挥体系温度；(2)减小气相中挥发组分的分压；(3)加大气液界面；(4)及时更新界面。脱挥体系温度受制于工艺条件许可，减小挥发组分气相分压可通过采用惰性气体为载体或控制脱挥器操作压力来实现，加大气液界面和界面更新则主要取决于脱挥器的结构。

目前已有多种形式的脱挥器在工业装置中运行。管内降膜或流下液柱(滴)型脱挥器能提供相当大的气液界面，但界面基本不更新，且停留时间不可控，可能因时间不足影响脱挥效果。配置单轴或双轴多圆盘(网)搅拌的卧式脱挥器虽能一定程度上有效更新界面并可调整液位控制停留时间，但结构过于复杂，制造和运行成本高。为保证成膜率，这类脱挥器底部必须有足够液层深度，而液层的静压头对脱挥效果有负面影响。

随着化工特别是高分子材料近些年的发展，化工产业对于高效脱挥尤其是在高粘度体系下的高效脱挥提出了迫切需求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种多层降膜脱挥塔。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种多层降膜脱挥塔，包括设有加热夹套的外塔和嵌套于所述外塔内腔的塔芯，

所述塔芯由上下多层设置的内构件组成，所述内构件包括上部的圆台套筒单元和下部的环栅板单元，

所述圆台套筒单元由多个相互嵌套的呈倒圆台状的套筒组成，相邻套筒之间形成环缝；

所述环栅板单元由多个相互嵌套的环栅板组成，所述环栅板之间形成环缝。

物料进入后，分散到最上一个固定框架上，沿着内构件的圆筒壁面向下汇聚至环缝间隙，在环栅板支撑件上形成稳定降膜，当物料脱离支撑件后，在重力的作用下向，落入下一层内构件上，最后从物料出口排出。

进一步地，所述环栅板设于所述相邻套筒之间的环缝的下端，所述的环栅板与所述圆台套筒单元的连接方式为多点焊接。

进一步地，所述套筒由第一圆台套筒侧壁与第二圆台套筒侧壁组成，第一圆台套筒侧壁与第二圆台套筒侧壁组成倾斜方向相反，第一圆台套筒侧壁与第二圆台套筒侧壁的顶端连接并形成尖角状，第一圆台套筒侧壁及第二圆台套筒侧壁与竖直平面之间的角度在10°～20°。

进一步地，所述外塔内腔竖直设有立柱，所述内构件通过固定框架连接在所述立柱上。

进一步地，相邻固定框架间距可调，且从塔顶至塔底方向，固定框架间距逐渐增大。

进一步地，所述圆台套筒单元的外圈套筒与固定框架的上端水平相连，并设有一定数量的圆形小孔，利用法兰将内构件固定所述固定框架上。

进一步地，所述环栅板包括连接圆环以及垂直连接于所述连接圆环圆周上的多个支撑件，所述支撑件等间距间隔设于所述连接圆环上，围成圆柱状，所述连接圆环从外往内直径依次减小。

进一步地，所述支撑件直径在1.8～2mm，长度在25～35cm，相邻支撑件之间间距在6～8mm。

进一步地，所述外塔由设有物料进口以及挥发分出口的塔顶、塔体和设有物料出口的塔底组成。

进一步地，所述物料进口接有多孔液体分布器，能够使进入塔内的液体分布更加均匀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

通过设置的多层带有支撑件的多环形栅缝降膜内件，在保证一定径向混合效果的同时，使环缝侧壁上的流体通过环缝后在支撑件上呈无约束的自由降膜运动，脱挥器内部不存在死区且无反混，也不存在卧式脱挥器中存在的积液不足时成膜性差的问题。

再者，高粘流体在重力作用下降膜，速度较快，同时栅板上支撑件的设置可防止流体膜的收缩，强化流体再分配，以上两个因素可使流体产生巨大的比表面积并获得理想的表面更新。

同样，流体在重力作用下做自由落体运动，通量大，放大效应好；最后，多层环缝内构件的设计，耦合可调的层间距和丝间距，不仅可以使流体在反应器内的停留时间均一，而且可控。

结构简单，与传统的卧式脱挥器如圆盘和笼式相比，立式的多层降膜脱挥反应器具有内部流动阻力小无死区﹑成膜性好、表面更新速率快；通量大、停留时间均一可控；抗干扰强，满足柔性化生产需求；无需外动力，节省能耗等优点。

附图说明

图1是本实用新型多层降膜脱挥塔的主视图；

图2是本实用新型多层降膜脱挥塔的俯视图；

图3是本实用新型塔芯内构件的结构示意图；

图中标号所示：

1.1-塔顶夹套；1.2-塔顶；1.3-塔顶法兰；2.1-塔体夹套；2.2-塔体；2.3-塔体法兰；2.4-支柱；3.1-塔底夹套；3.2-塔底；3.3-塔底法兰；4.1-固定框架；4.2-内构件；

100-套筒；200-环栅板；201-连接圆环；202-支撑件；

A-物料进口；B-挥发分出口；C-物料出口；D-热介质入口；F-热介质出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1、2所示，该脱挥塔主要由外塔和塔芯两大部分组成。外塔由塔顶1.2、塔体2.2和塔底3.2三部分组成，塔体设有加热夹套，依次包括塔顶夹套1.1、塔体夹套2.1、塔底夹套3.1，并设置热介质入口D和热介质出口F。外塔上还分别设置塔顶法兰1.3、塔体法兰2.3、塔底法兰3.3，外塔塔顶1.2段设有物料进口A，且连接有多孔分布器，顶部则设有挥发分出口B，塔底部设有物料出口C。塔主体内设置多层带有支撑件的多环缝内构件4.2的塔芯，内构件4.2利用法兰固定于各支柱2.4之间，如图1所示。两层固定框架4.1的间距沿轴向亦逐渐增加，通过合理设置上述各结构参数(环缝通道尺寸、层间距)，获得可控的流场，以适应聚合过程中不同阶段熔体粘度的变化，满足过程流动、成膜以及更新要求，强化缩聚过程。

如图3所示，内构件包括上部的圆台套筒单元和下部的环栅板单元，圆台套筒单元由多个相互嵌套的呈倒圆台状的套筒组成，套筒由第一圆台套筒侧壁101与第二圆台套筒侧壁102组成，第一圆台套筒侧壁101与第二圆台套筒侧壁102组成倾斜方向相反，第一圆台套筒侧壁101与第二圆台套筒侧壁102的顶端连接并形成尖角状，第一圆台套筒侧壁101及第二圆台套筒侧壁102与竖直平面之间的角度在10°～20°。相邻套筒之间形成环缝；环栅板单元由多个相互嵌套的环栅板组成，环栅板之间形成环缝。

环栅板200设于相邻套筒之间的环缝的下端，环栅板200与圆台套筒100的连接方式为多点焊接。圆台套筒单元的外圈套筒与固定框架4.1的上端水平相连，并设有一定数量的圆形小孔，利用法兰将内构件固定固定框架4.1上。

环栅板200包括连接圆环201以及垂直连接于连接圆环201圆周上的多个支撑件202，支撑件202等间距间隔设于连接圆环201上，围成圆柱状，连接圆环201从外往内直径依次减小。支撑件直径在1.8～2mm，长度在25～35cm，相邻支撑件之间间距在6～8mm。例如，在本实施例中，支撑件直径在2mm，长度在25cm，相邻支撑件之间间距在6mm。圆台套筒与环栅板设置8圈。

本实用新型应用场合包括：聚合物缩聚工程、溶剂脱挥、需要脱除低分子生成物的化学反应器、真空蒸发或解吸操作过程。

本实用新型的脱挥设备应用于聚酯缩聚时这样工作的：首先通过加热系统，将夹套内热媒的温度调节至工艺设定值，利用真空泵将塔内真空度调节至符合工艺要求，然后将聚合物熔体由塔顶物料进口通入降膜脱挥塔内，进入脱挥塔内的熔体，经顶部多孔均布器均布后进入塔芯，熔体均匀堆积于第一层环缝内，在环缝侧壁之间形成一定的熔池液位，同时熔体通过环缝侧壁之间的环栅缝成膜通道沿着支撑件形成稳定降膜，之后落入第二层内构件上同样产生熔体的堆积混合，而熔体也继续通过该层环栅缝沿支撑件向下降膜流动。以此类推，则从上至下，塔芯内每层固定框架上都是既有熔体堆积又有熔体产生薄层降膜，熔体通过每层成膜元件时的这种混合再分散的流动方式对旧的薄膜层进行重新取向，使熔体重复性的暴露，在形成巨大比表面积同时，实现了较强的表面更新，最终熔体流经最底部的固定框架后落入塔底接液锥斗，由底部物料口排出。

对于某层内构件而言，恒定流量的熔体从各环缝侧壁间顶部流下时，在内构件上既有熔体堆积又有熔体产生降膜。当恒定流量的熔体从开始时落入各环缝侧壁间中，各环缝侧壁间形成持液，此时通过环缝向下的总流量小于该环缝侧壁间的总流量，各环缝上的持液量逐渐上升；而物料通过各环缝的流量将随持液量的增加相应增大，当该环缝侧壁上流体到达某一液位时，流出该层的总流量与流入值相等，流量达到平衡，液位维持恒定；当该环缝侧壁上的持液量逐渐上升并超过环缝顶端时，部分熔体溢出，受重力作用继续向下流动进入下一层，而该层的熔体液位达到最大值，通过环缝向下流动的熔体流量也达到平衡。相反，当流出该层的总流量大于流入值时，环缝上的持液量将下降，流出流量逐渐减小；当持液量减小到达某一值时，流出该层的总流量与流入值相等，流量达到平衡，液位同样维持恒定。因此，每层环缝上的熔体最终都会达到动态平衡，即每层内构件上都有一个稳定的持液量，此时整个系统处于稳态操作。熔体通过环缝在重力的作用下自由降膜，并在下落过程中不断更新表面。

本实用新型通过设置的多层带有支撑件的多环形栅缝降膜内件，在保证一定径向混合效果的同时，使环缝侧壁上的流体通过环缝后在支撑件上呈无约束的自由降膜运动，脱挥器内部不存在死区且无反混，也不存在卧式脱挥器中存在的积液不足时成膜性差的问题；再者，高粘流体在重力作用下降膜，速度较快，同时支撑件的设置可防止流体膜的收缩，强化流体再分配，以上两个因素可使流体产生巨大的比表面积并获得理想的表面更新；同样，流体在重力作用下做自由落体运动，通量大，放大效应好；结构简单，与传统的卧式脱挥器如圆盘和笼式相比，立式的多层降膜脱挥反应器具有内部流动阻力小无死区﹑成膜性好、表面更新速率快；通量大、停留时间均一可控；抗干扰强，满足柔性化生产需求；无需外动力、节省能耗等优点。

以下为两个具体应用

实施例1

PET终缩聚过程

反应器结构与原理如上所述，部分反应器结构参数如下:环缝通道宽度5mm，相邻的两个分内构件固定框架竖直距离相距20mm，每层内构件的支撑件长度30cm，间距在7mm，层数为70，倒圆台侧壁与竖直平面间角度在15。

实施例2

聚合物POP脱挥过程

反应器结构与原理如上所述，部分反应器结构参数与操作参数如下：POP粘度1000mPa·s，小分子挥分含量3％，环缝通道宽度6mm，相邻的两个分内构件固定框架竖直距离相距150mm，每层内构件的支撑件长度30cm，间距在6mm，层数为70，倒圆台侧壁与竖直平面间角度在10。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，包括设有加热夹套的外塔和嵌套于所述外塔内腔的塔芯，

所述塔芯由上下多层设置的内构件组成，所述内构件包括上部的圆台套筒单元和下部的环栅板单元，

所述圆台套筒单元由多个相互嵌套的呈倒圆台状的套筒组成，相邻套筒之间形成环缝；

所述环栅板单元由多个相互嵌套的环栅板组成，所述环栅板之间形成环缝。

2.根据权利要求1所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述环栅板设于所述相邻套筒之间的环缝的下端，所述的环栅板与所述圆台套筒单元的连接方式为多点焊接。

3.根据权利要求1所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述套筒由第一圆台套筒侧壁与第二圆台套筒侧壁组成，第一圆台套筒侧壁与第二圆台套筒侧壁组成倾斜方向相反，第一圆台套筒侧壁与第二圆台套筒侧壁的顶端连接并形成尖角状，第一圆台套筒侧壁及第二圆台套筒侧壁与竖直平面之间的角度在10°~20°。

4.根据权利要求1所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述外塔内腔竖直设有立柱，所述内构件通过固定框架连接在所述立柱上。

5.根据权利要求4所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，相邻固定框架间距可调，且从塔顶至塔底方向，固定框架间距逐渐增大。

6.根据权利要求4所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述圆台套筒单元的外圈套筒与固定框架的上端水平相连，并设有一定数量的圆形小孔，利用法兰将内构件固定所述固定框架上。

7.根据权利要求1所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述环栅板包括连接圆环以及垂直连接于所述连接圆环圆周上的多个支撑件，所述支撑件等间距间隔设于所述连接圆环上，围成圆柱状，所述连接圆环从外往内直径依次减小。

8.根据权利要求7所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述支撑件直径在1.8~2mm，长度在25~35cm，相邻支撑件之间间距在6~8mm。

9.根据权利要求1所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述外塔由设有物料进口以及挥发分出口的塔顶、塔体和设有物料出口的塔底组成。

10.根据权利要求9所述的一种多层降膜脱挥塔，其特征在于，所述物料进口接有多孔液体分布器。

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