旋转涡流喷射式塔盘制造技术

本发明专利技术涉及化学工业中传质吸收塔和精馏塔的塔盘。本塔盘由放射形喷射管或喷射罩和塔板等部件组成。上升气体经升气和降气通道，进入喷射管或喷射罩，然后从喷孔高速喷出，人为地产生大量涡流，并推动液体旋转近一周后，经扇形溢流管，排入下一层塔盘。本塔盘克服了现有塔盘多种弊病，并借涡流的作用，大大增加了气液两相的接触时间和面积，塔板效率和操作弹性大幅提高。塔板上可加设传热装置。适用于加、减压吸收塔及各种精馏塔。

Rotating eddy jet tray

【技术实现步骤摘要】
旋转涡流喷射式塔盘
：化学工业传质吸收塔和精馏塔的塔盘
技术介绍
：目前国内外化学工业使用的传质塔盘的功能，全部局限于塔板的作用。都必须在塔板上钻孔。操作时，既要求气体能顺利从孔中上升，又要求液体不能从孔中下漏。故此产生了一系列无法克服的弊病。例如塔板漏液、气液接触时间和面积难以提高，板上液流“返混”，液面落差，雾沫夹带，气液两相湍动程度低，操作弹性低，操作条件要求高等。更重要的是传质速度被限定在以“分子扩散”为主的低速传质范围内，塔板效率难于提高。而“涡流扩散”这种最关键的高速传质方式却被长期搁置。有资料记载-涡流扩散速度是分子扩散的数量级倍，至今涡流传质技术的应用在国内外仍然是个空白。
技术实现思路
：本专利技术提供的旋转涡流喷射式塔盘彻底摆脱了现用塔盘对塔板的依赖。上升气体经升气和降气通道，进入放射形喷射管或喷射罩，然后从喷射孔高速向斜下方喷出，人为地生成大量涡流。同时推动液体沿同一切线方向旋转近一周后，经扇形溢流管排入下层塔盘。原塔板变为贮存液体的器底。综上所述，本专利技术打破了塔盘结构的传统模式，故此一举克服了现用塔盘的各种弊病，强化了多种传质条件，尤其是实现了以持续“涡流扩散”为主的高速传质方式，与现有塔板相比，传质速率和操作弹性大幅度猛增了数倍。因此，本专利技术为国内外传质塔盘结构填补了涡流传质技术的空白。本专利技术涉及的塔盘主要由升气管、降气通道(包括中心降气筒、外周降气筒和导管)，放射形喷射管、喷射罩，扇形溢流管、塔板和塔体构成。附图说明：本专利技术参照附图说明如下：图中1.升气管2.中心降气筒3.放射形喷射管4.喷射孔5.外周降气筒6.导管7.塔体8.塔板9.上层塔盘扇形溢流管10.本塔盘扇形溢流管11.列管热交换器12.喷射罩13.螺栓螺母14.喷射罩外壳15.管箍16.倒扣中心桶17.气泵18.液封溢流管19.二流式气流喷咀20.内管21.外套22.垫片23.底座24.花板25.封头26.过热蒸汽进气孔27.石油气进气管28.溢流液贮槽29.串连液封管如图一、图二所示，以气体吸收为例。溶剂从塔顶加入后，经各溢流管逐板下流，借升气管和溢流堰的作用，每层塔板上均永久存有固定液面高度的液层。从下层塔盘上升的气体经升气管进入上一层塔盘后，一路在中心降气筒(筒顶用顶盖密封)中下降，另一路经导管进入外周降气筒。两股气流分别从两端进入放射形喷射管，然后从喷射孔高速喷出。由于气体是从圆孔中出发，并高速向液体中喷射，每个喷射孔均产生一股大涡流。涡流沿同一切线方向，先向斜下方前进，然后转向斜上方；同时相邻两股涡流碰撞或摩擦后，又产生无数个小涡流，并可持续一段时间。待上升至液面时转化为泡沫层，传质过程继续进行。最后，未被吸收的气体离开泡沫层，上升入上层塔盘升气管中；液体被气体推动，旋转近一周后，上部液体越过溢流堰，顺扇形溢流管，排入下一层塔盘。为了适应大型精馏塔安装加热器可以把放射形喷射管改为若干个独立的喷射罩(12)，按圆形排列布置在塔板上。对于不同的精馏塔或吸收塔，放射形喷射管和喷射罩，可单独使用，也可以组合使用。如图三、图四所示，将列管换热器(11)安装在贯穿2-3层塔板的中心降气桶内，用气泵(17)抽出部分气体送入热交换器中加热，代替现用的塔外加热循环回流方式。同时在上一层双层塔板之间通入冷却水，以加大回流量。这样不仅避免了液相中的难挥发组分重新返回气相中，并造成上下塔板板效下降，而且节约了能源，简化了流程。处理热敏性物料，采用上述气体加热方式，还可降低塔釜(包括再沸器、加热炉等)中的液体沸点和蒸气压。液封管(18)和(29)，可防止溢流管中因塔板以上气压高于塔板以下，导致的气相夹带。如图五所示，二流式气流喷咀(19)用于常压炼油塔，用垫片(22)调节蒸汽喷射速度。可使石油气和蒸汽充分混合，以提高蒸汽提馏效果，和常压加热炉热效率。如图六所示，其为液封装置。综上所述，与现有塔盘相比，本专利技术专利依靠涡流的作用，使气液两相的接触面积可增加许多倍，接触时间也大大增长，传质速率必然增加许多倍，塔板效率和操作弹性大幅提高。另外，本专利技术在其他方面也具有优化传质的功能，在下文中做详细说明。本专利技术主要特性和实用价值简述如下：1、塔板不漏液。如前所述，本塔盘的传质功能部件设置在塔板以上，传质过程在塔板以上进行，塔板本身不钻孔，只起贮存液体的作用，所以在任何情况下都不漏液。2、气液两相接触时间和面积大幅增加。如前所述，气体以45°倾角从喷射孔喷出后，先向斜下方前进，然后转向斜上方，气体流动的路程和时间比现有塔盘都大得多。更重要的是，由于大量涡流的生成，气体带动液体，边旋转边前进，更使气液两相的接触面积增加了许多倍。同时还增大了气液两相的湍动程度和撞击强度，也有利于传质速度的提高。从液体的流动线路看，液体在塔板上受气体推动，从进口旋转近一周后，经扇形溢流管排入下一层塔盘。与现有塔盘的溢流方式相比，液体流动路程和时间都增加了2-3倍。因此，气液两相的接触面积和时间也会大大增加。3、无液面落差，现有塔盘，液体从进口流向出口，多数依靠液面落差推动。塔径越大，板面上液面落差越大，液体对上升气体阻力的差别越大，气体穿过液层流量的差别越大，液层越薄的区域反而气体流量越大，导致气液两相接触面积和时间大打折扣，使传质速率下降，甚至漏液。本专利技术，液体在塔板上的流动，依靠气流推动，所以不存在液面落差问题。4、无液流“返混”。现有塔盘，气体穿过筛孔或阀孔后，对液体的扰动，多数没有方向性(即没有导向)。使部分已经增浓的液体，返回低浓度区，造成液流“返混”。从而导致浓度梯度和传质推动力降低，传质速率下降。本专利技术，气体对液体的扰动，因气流的推动，流向同一切线方向。所以不存在液流“返混”问题。5、雾沫夹带减少。多数现有塔盘，气体离开筛孔或阀孔后，分别向垂直或先平行后接近垂直于塔板的方向流动，气体离开液面时，借垂直向上的冲力，部分雾沫被带入上一层塔板，造成雾沫夹带。本专利技术气体离开喷射孔后，先向斜下方，后向斜上方流动，再借液体流动的助力，大大减轻了垂直向上的冲力。所以减少了雾沫夹带。6、操作弹性无穷大。操作弹性是指最大允许负荷(或空速)与最小允许负荷(或空速)之比。本专利技术塔板在任何情况下不漏液，既是空速接近0，仍能维持操作，空速降为0后，塔板上仍然保存固定厚度的液层重复开车也不需要重新建立液面，所以操作弹性为无穷大。操作弹性意味着操作安全程度。本专利技术只要不超过设定的最大允许负荷或空速，在任何情况下，都是安全的，例如操作条件不稳定，时常开停车的系统，都能安全生产。由此看来，实施本项目，具有高度的安全、可靠性，不存在任何风险。7、适应性强。本专利技术设计的放射形喷射管和喷射罩，可均匀地覆盖至塔盘各个角落，以保证气体分布均匀、液面高度均一，也不存在死区死角问题。对于大型塔盘可在外周降气筒内壁上增设喷射管同时增加数个扇形溢流管；对于小型或超小型塔盘，去掉外周降气筒和导管，并调整中心降气筒直径，以达到气液接触最佳化。塔盘越大或越小越能发挥其优越性，而现有塔盘更无法克服前述的诸多弊病。放射形喷射管用不等边角钢和扁钢焊接制成，数片扁钢同时钻孔，可大量节省材料费和工时费。如图所示，喷射孔布置在同一平面上，气体向同一方向喷射，更有利于提高气液接触效果。放射形喷射管、中心降气筒和外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术设计的轮辐状放射形喷射管、喷射罩及相关喷射孔和扇形溢流管，生产实践证明，本结构一举克服了现用塔盘的各种弊病，强化了多种传质条件，同时可人为地产生大量涡流，并推动液体向同一切线方向旋转近一周后，经扇形溢流管排至下层塔盘。

【技术特征摘要】
1.本发明设计的轮辐状放射形喷射管、喷射罩及相关喷射孔和扇形溢流管，生产实践证明，本结构一举克服了现用塔盘的各种弊病，强化了多种传质条件，同时可人为地产生大量涡流，并推动液体向同一切线方向旋转近一周后，经扇形溢流管排至下层塔盘。2.外周降气筒和导管结构，可保障塔板上各部位气体均匀分布，液面高度均一，即优化了传质条件，又可使本发明适用于大型和超大型精馏塔和吸收塔。3.精馏塔加设加热装置和气泵，可提高上下各塔板板效，也可以提高产量，精馏塔顶层塔板上加设冷却装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙畴，
申请(专利权)人：范锦红，
类型：发明
国别省市：天津,12