CN219494595U - 一种空分装置用分馏塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空分装置用分馏塔，包括分馏塔本体，分馏塔本体下部设置有液体出口和冷凝气进口，分馏塔本体上部设置有氧气出口和液氮进口，分馏塔本体顶部设置有氮气排出口，分馏塔本体内沿竖向设置支撑柱，支撑柱上套设有多个塔板组件；塔板组件包括塔板本体，塔板本体外侧竖直设置有第一挡板，每个第一挡板均与分馏塔本体的内壁固定连接，塔板本体上还设置有导气孔和溢流口。本实用新型通过塔板组件的结构设计，确保进入分馏塔本体的液氮在接液板和分流板的组合作用下，经溢液槽落到下层塔板本体上，液氮由上向下流动，与向上流动的气体进行逆流接触式热交换，增加了液体与气体的接触时间，使分离更加充分，有效提升了分离效率。

Description

一种空分装置用分馏塔

技术领域

本实用新型属于空分装置技术领域，尤其涉及一种空分装置用分馏塔。

背景技术

空分装置是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。随着科技的发展，对空分提取物的要求越来越高,获取主要提取物获取的同时，也要重视副产物的利用,提高空气的利用率，利用气体直接能量的传递减少对于外部能源的要求以及加强环境的保护，但是，伴随着主要产物质量的跃升，副产物的比例也越来越大，大大造成了提取能源的浪费。

现有空气装置在使用过程中，由于设置在分馏塔内的塔板的结构和功能单一，在精馏过程中，流经塔板的气体上升速度快，无法与液体进行充分接触，导致热交换效率底、气液分馏易产生杂质，工业成本增加。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种空分装置用分馏塔，以解决现有技术中存在的由于分馏塔在使用过程中无法对内部压强进行有效调节而导致的气液分馏易产生杂质及工业成本增加的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以解决：

一种空分装置用分馏塔，包括分馏塔本体，所述分馏塔本体下部设置有液体出口和冷凝气进口，所述分馏塔本体上部设置有氧气出口和液氮进口，所述分馏塔本体顶部设置有氮气排出口，所述分馏塔本体内沿竖向设置支撑柱，所述支撑柱上套设有多个塔板组件；

所述塔板组件包括塔板本体，所述塔板本体外侧竖直设置有第一挡板，每个所述第一挡板均与分馏塔本体的内壁固定连接，所述塔板本体上还设置有导气孔和溢流口。

本实用新型还具有以下技术特征：

具体的，所述塔板本体上设置有中心通孔，所述中心通孔的内壁上固装有第二挡板，所述第二挡板能够与所述支撑柱套接固定。

更进一步的，所述塔板本体上表面竖直设置有分液板，所述分液板的两端分别连接第一挡板和第二挡板；

所述塔板本体上表面还竖直设置有围堰，所述围堰与所述分液板围合连接后形成溢流区，所述溢流口设置在所述溢流区内。

更进一步的，所述溢流口下方连通设置有溢流斗，所述溢流斗底部设置溢流槽。

更进一步的，所述分馏塔本体包括同轴套设的内筒体和外筒体，所述内筒体与外筒体之间设置有填充腔体，所述填充腔体内填充有珠光砂。

更进一步的，所述分馏塔本体顶板上开设有与所述填充腔体连通的珠光砂填充口。

更进一步的，所述珠光砂填充口的数量为四个，所述的四个珠光砂填充口沿分馏塔本体顶板周向等间距布设。

更进一步的，所述液氧出口、冷凝气进口、污氮气出口、氮气出口和液氮进口上分别连接有管道，每个所述管道上均设置有电控球阀。

更进一步的，所述分馏塔本体上还设置有爬架。

更进一步的，所述分馏塔本体顶板上还设置有防护栏。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

(1)本实用新型通过塔板组件的结构设计，通过围堰保持塔板本体上表面液体厚，确保进入分馏塔本体的液氮在接液板和分流板的组合作用下，进入溢流斗，然后经溢液槽落到下层塔板本体上，使得液氮由上向下流动，而冷凝蒸发器送入的气体经导气孔上升，向下流动的液氮与向上流动的气体进行逆流接触式热交换，增加了液体与气体的接触时间，使分离更加充分，有效提升了分离效率。

(2)本实用新型通过在内筒体与外筒体之间填充珠光砂对塔板组件进行保冷，通过在分馏塔本体顶板上设置珠光砂填充口方便及时补充珠光砂，通过设置在管道上的电控球阀调节流量，结构简单，操作方便，便于应用推广。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为塔板组件俯视图；

图4为塔板组件结构示意图。

图例说明：

1-分馏塔本体，2-液氧出口，3-冷凝气进口，4-排污口，5-污氮气出口，6-液氮进口，7-氮气排出口，8-支撑柱，9-塔板组件，10-爬架；11-内筒体，12-外筒体，13-填充腔体，14-珠光砂填充口；91-塔板本体，92-第一挡板，93-溢流口，94-第二挡板，95-分液板，96-围堰，97-溢流斗，98-导气孔，99-接液板。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型在进行方位描述时，术语“上”、“下”、“顶”“底”、“侧”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如无特殊说明，本实用新型中的部件均可从市场上购得。

实施例1

遵从上述技术方案，如图1和图2所示，本实施例提供一种空分装置用分馏塔，包括分馏塔本体1，分馏塔本体1下部侧壁上设置有液氧出口2、冷凝气进口3和排污口4。液氧出口2用于将分馏塔内的液氧排出，排出的液氧可以送入设置在分馏塔本体1外部的储液箱中，排污口4主要用于在分馏塔检修或停车时，对内筒体11的液体全部排放。

分馏塔本体1上部的侧壁上设置有污氮气出口5和液氮进口6，分馏塔本体1顶部设置有氮气排出口7，分馏塔本体1内沿竖向设置支撑柱8，支撑柱8上套设有多个塔板组件9，本实施例中，包括由上而下顺次设置有第一塔板组件、第二塔板组件、第三塔板组件等。支撑柱8主要用于对各塔板组件9进行支撑固定。氮气排出口7用于将分馏塔本体1内产生的含杂质的污氮气排出，以降低污氮气对内部气液分离的影响。

如图3和图4所示，每个塔板组件9均包括一个塔板本体91，每个塔板本体91外侧竖直设置有第一挡板92，每个第一挡板92均与分馏塔本体1的内壁固定连接，第一挡板92可以通过焊接、卡嵌或螺栓固定的方式与分馏塔本体1的内壁相连，塔板本体91上还设置有导气孔98、接液板99和溢流口93。

本实施例中，塔板本体91为圆形，也可以根据实际需要设置为其它形状，如，方形。多个塔板本体91等间隔水平放置。

作为本实施例的一种优选方案，塔板本体91上设置有中心通孔，中心通孔的内壁上固装有第二挡板94，第二挡板94能够与所述支撑柱8套接固定。即第二挡板94围合后支撑柱8穿过中心通孔，第二挡板94的内廓与支撑柱8的外廓匹配。

作为本实施例的一种优选方案，塔板本体91上表面竖直设置有分液板95，分液板95的两端分别连接第一挡板92和第二挡板94；

塔板本体91上表面还竖直设置有围堰96，围堰96与分液板95围合连接后形成溢流区，溢流口93设置在溢流区内。围堰96用于保持塔板本体91上表面的液体厚度。可以根据需要调整围堰96的高度，本实施中围堰96的高度为8mm。以使得塔板本体91下方的轻组分在塔板本体91上方的液态重组分之间有足够的冷凝距离，加快精馏过程。

作为本实施例的一种优选方案，溢流口93下方连通设置有溢流斗97，溢流斗97通过溢流口与蒸馏腔连通，溢流斗97底端设置溢流槽。

本实施例中，在溢流槽下方的塔板本体91的上表面设置接流板98，接流板98的侧壁分别与第一挡板92、第二挡板94和分液板95相接，接流板98可以单独设置，也可以直接将位于溢流槽正下方的塔板本体91上表面的部分区域用作接流板99，从溢流斗97底端的溢流槽溢出的液体能够直接落到下层塔板本体91的接液板99上，在逐层下落的过程中，向下流动的液体与穿过导气孔98向上流动的冷凝气体进行热交换，使冷凝气体吸收冷量变成富氧液态空气，并向下层塔板流动继续参与精馏，逐步精馏成纯液氧。液体中的氮气组分因吸收热量而逐渐蒸发变成气体。液氮、冷凝气经过多层塔板组件9的精馏，使得冷凝气中的氧气逐步液化，而氮气、部分氧气及其他组分上升精馏。

作为本实施例的一种优选方案，分馏塔本体1包括同轴套设的内筒体11和外筒体12，内筒体11与外筒体12之间设置有填充腔体13，填充腔体13内填充有珠光砂，利用珠光砂的低传热系数，对分馏塔本体1进行保冷。

作为本实施例的一种优选方案，分馏塔本体1顶板上开设有与填充腔体13连通的珠光砂填充口14，借助珠光砂填充口14完成珠光砂的填充注入。

作为本实施例的一种优选方案，珠光砂填充口14的数量为四个，四个珠光砂填充口14沿分馏塔本体1顶板周向等间距布设。

作为本实施例的一种优选方案，液氧出口2、冷凝气进口3、液氮进口6和氮气排出口7上分别连接有管道，每个管道上均设置有电控球阀，借助电控球阀可以对管道的流量进行调整。

作为本实施例的一种优选方案，分馏塔本体1上还设置有爬架10，分馏塔本体1顶板上还设置有防护栏。借助爬架10和防护栏，工作人员可以爬到分馏塔本体1顶板上，进行珠光砂填充作业。

本装置的工作原理：

经冷凝气进口3进入分馏塔本体1的冷凝气通过塔板组件9中的导气孔98自下而上流动参与精馏；液氮从液氮进口6进入分馏塔本体1自上而下流动参与精馏，具体包括：液氮首落在分馏塔本体1内部最上方的第一塔板本体91上形成一层厚度约为8mm的液体薄膜，积聚后的液氮经溢流斗97向下流动；自下而上的冷凝气与自上而下的液氮在多个塔板组件9上不断进行接触式换热，因同一压力下氧气的沸点比氮气的沸点高，所以可以实现分离精馏。冷凝气中的氧气组分因吸收冷量而逐渐变成液氧，液氮因吸收热量而逐渐气化变成氮气，纯液氧最后聚集在液氧出口2处。冷凝气自下而上的精馏过程中，其成分中的氧气组分越来越少，最后变成污氮气在污氮气出口5处聚集，污氮气在再进一步精馏，得到的纯度较高的氮气从氮气排出口7排出。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种空分装置用分馏塔，包括分馏塔本体(1)，所述分馏塔本体(1)下部设置有液氧出口(2)、冷凝气进口(3)和排污口(4)，所述分馏塔本体(1)上部设置有污氮气出口(5)和液氮进口(6)，所述分馏塔本体(1)顶部设置有氮气排出口(7)，其特征在于，所述分馏塔本体(1)内沿竖向设置支撑柱(8)，所述支撑柱(8)上套设有多个塔板组件(9)；

所述塔板组件(9)包括塔板本体(91)，所述塔板本体(91)外侧竖直设置有第一挡板(92)，每个所述第一挡板(92)均与分馏塔本体(1)的内壁固定连接，所述塔板本体(91)上还设置有导气孔(98)、溢流口(93)和接液板(99)。

2.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述塔板本体(91)上设置有中心通孔，所述中心通孔的内壁上固装有第二挡板(94)，所述第二挡板(94)能够与所述支撑柱(8)套接固定。

3.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述塔板本体(91)上表面竖直设置有分液板(95)，所述分液板(95)的两端分别连接第一挡板(92)和第二挡板(94)；

所述塔板本体(91)上表面还竖直设置有围堰(96)，所述围堰(96)与所述分液板(95)围合连接后形成溢流区，所述溢流口(93)设置在所述溢流区内。

4.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述溢流口(93)下方连通设置有溢流斗(97)，所述溢流斗(97)底部设置溢流槽。

5.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述分馏塔本体(1)包括同轴套设的内筒体(11)和外筒体(12)，所述内筒体(11)与外筒体(12)之间设置有填充腔体(13)，所述填充腔体(13)内填充有珠光砂。

6.如权利要求5所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述分馏塔本体(1)顶板上开设有与所述填充腔体(13)连通的珠光砂填充口(14)。

7.如权利要求6所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述珠光砂填充口(14)的数量为四个，所述的四个珠光砂填充口(14)沿分馏塔本体(1)顶板周向等间距布设。

8.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述液氧出口(2)、冷凝气进口(3)、污氮气出口(5)、液氮进口(6)和氮气排出口(7)上分别连接有管道，每个所述管道上均设置有电控球阀。

9.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述分馏塔本体(1)上还设置有爬架(10)。

10.如权利要求1所述的空分装置用分馏塔，其特征在于，所述分馏塔本体(1)顶板上还设置有防护栏。