一种阶梯式液体环流鼓泡塔及分散气体的方法技术

本发明专利技术公开了一种阶梯式液体环流鼓泡塔及分散气体的方法，鼓泡塔塔内靠一竖直中心分隔板将塔内空间等分成前后两部分，中心分隔板两侧从上向下交替等间距布置若干半圆形塔板，前后两侧的相邻塔板依靠两端的L形连通管连通。半圆形塔板水平固定在塔壁内侧和中心分隔板上，其上装有若干特制的鼓泡元件。采用本发明专利技术阶梯式液体环流鼓泡塔和特制的鼓泡元件可使液体在中心分隔板两侧的塔板上逐级交替向下呈环流流动，具有气体分散稳定、气液传质推动力高等优点，适宜于液气比较大的气液传质分离和气液反应等领域的应用。

A stepped liquid circulation bubbling tower and the method of gas dispersion

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯式液体环流鼓泡塔及分散气体的方法
本专利技术涉及一种阶梯式液体环流鼓泡塔，可用于化工过程中的精馏、吸收、气液反应等单元操作，特别为萃取精馏、反应精馏等高液气比操作过程提供一种具有较大操作弹性和高效的气体分散方法。
技术介绍
对于传统的板式精馏塔，塔内大部分液体被局限在塔板上的较小空间内，塔板上方的较大空间充满的是气相，只有很少一部分液体以雾沫分散在气相中。虽然大部分塔板的传质效率不低，但由于液体分布严重不均，致使空间利用率较低。高效填料的出现大大提高了精馏塔的空间利用率，但在直径较大的塔体内对填料和分布器的质量要求很高，生产上往往达不到其应有的分离效率。化工生产中有一类特殊的分离过程，如萃取精馏和反应精馏，其特点是操作中的液气比很大，在整个分离过程中气体流量的变化幅度较大，单一结构的塔板很难适用不同气体流量状况。且较小气体流量可能只要小直径塔板即可，也与对应的较大液体流量或较长停留时间相矛盾。至于填料塔，大液量需要较大塔径，也易于导致较小流量的气体很难均匀分布。上世纪七十年代化工生产中出现了一种以液相为连续相的填料充泡塔，也称乳化塔。这种设备用于精馏过程获得了较高的分离效率，但由于该种塔型对气液流分布要求均较高，多局限于塔径小于600mm的场合，未见有大型精馏塔的应用报道。本专利技术针对大液气比的分离操作，提出了一种阶梯式液体环流鼓泡塔结构，结合特制的鼓泡元件用于气体分散和气液传质过程。水力学实验表明，采用中心分隔板两侧交替塔板的布置方式，可促使液体逐板向下呈阶梯环流流动，不仅可减弱液体流动时的返混现象，还有益于整体提高传质推动力。此外，如采用装有特制鼓泡元件的多孔塔板代替普通筛板，气体上升时倾向于在鼓泡元件内凝结成较大的气团，促使气体流动更加稳定、均匀，且具有随气体流量变化自动调节操作弹性的能力。本专利技术提出的阶梯式液体环流鼓泡塔，改进了连续相液体的流动模式，改善了气体负荷变化的操作稳定性，有望提高气液传质的整体效果。本专利技术的详细结构将在
技术实现思路
和具体实施方式中再详细叙述。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种阶梯式液体环流鼓泡塔及分散气体的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种阶梯式液体环流鼓泡塔，该鼓泡塔由圆柱形塔壁、中心分隔板、若干水平等间距的半圆形塔板和L形连通管构成。所述中心分隔板从上向下贯穿于整个塔内，将鼓泡塔分为前后两个鼓泡区；所述半圆形塔板在中心分隔板前后从上向下依次交替等间距排列，同侧的半圆形塔板处于对侧相邻两块半圆形塔板的中间位置；所述L形连通管将中心分隔板前后的半圆形塔板相连；所述L形连通管由圆柱形塔壁、中心分隔板、位于中心分隔板前后的两条竖直侧板和两块水平底板围成，形成前后两个长度不同的竖直通道；所述L形连通管的两个竖直通道的顶部敞开且分别与相连的半圆形塔板齐平，底部靠位于同一高度的前后两块底板密封，两个竖直通道靠下部位于中心分隔板上的圆形开孔连通。进一步地，所述前后竖直通道的长通道的长度为中心分隔板同侧塔板间距的0.75倍，短通道的长度为中心分隔板同侧塔板间距的0.25倍。进一步地，所述半圆形塔板为装有若干鼓泡元件的多孔板。进一步地，同一侧半圆形塔板的塔板间距为150～300mm。进一步地，所述鼓泡元件为内设顶端敞开的锥形挡板，并具有锥形鼓泡面板的鼓泡元件，鼓泡面板下端固定在环形封板外侧，挡板下端固定在环形封板内侧。进一步地，所述鼓泡元件由同中心轴的上层锥形分布罩和下层锥形集气罩构成；上层锥形分布罩由顶端封闭的锥面筛板和底部环形筛板构成；下层锥形集气罩由顶端敞开的锥面挡板、底部环形盲板和内层两级除沫网板构成；内层两级除沫网板由上部圆柱面网板和下部锥面网板构成，中间靠圆形盲板相连；圆柱面网板的上端与锥面挡板上端相连，锥面网板下端固定在环形盲板的内侧；上层锥形分布罩套在下层锥形集气罩的外部并固定组成一个鼓泡元件；该鼓泡元件固定在半圆形塔板上部并与半圆形塔板开孔相通。进一步地，所述上层锥形分布罩、下层锥形集气罩和集气罩内部的锥面网板的底角均相等；所述上层锥形分布罩和下层锥形集气罩的底端外径相等；所述上层锥形分布罩底部的环形筛板与下层锥形集气罩底部的环形盲板大小相同。进一步地，所述锥面筛板和底部环形筛板的筛孔规格为φ2～4.5mm，锥面筛板上的筛孔按正三角形或正方形排列，环形筛板上的筛孔沿两个同心圆等间距排列，孔间距为孔径的2.5～4.5倍。进一步地，内层两级除沫网板由冲孔网板围成，网孔为菱形、多边形或十字形等，上部圆柱面网板和下部锥面网板可为同一种网板，也可为不同网板。一种应用上述阶梯式液体环流鼓泡塔分散气体的方法，包括以下步骤：操作前将工艺液体灌满整个塔体。液体从塔体上部左侧最高处的液体入口引入，从左向右横向流过中心分隔板后面的第一块半圆形塔板进入到右侧的L形连通管，向下流到连通管底部穿过中心分隔板再向上流入到分隔板前面的最顶端塔板上，随后从右向左横向流过塔板进入到左侧的L形连通管，然后流到中心分隔板后面的第二块塔板上完成一个环流通路，如此逐板向下环流流动最后从底部液体出口排出；气体从塔底进入，经气体分布器平均分成两部分分别进入中心分隔板前后两侧的塔板下方，向上穿过鼓泡元件分散到塔板上方的液体中，再聚集进入到上一级塔板下方，如此逐板向上流动最后从塔顶的气体出口排出。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术一种阶梯式液体环流鼓泡塔，液体可在中心分隔板两侧呈逐板阶梯向下环流流动，有利于减弱返混现象，且可整体提高传质推动力。(2)本专利技术一种阶梯式液体环流鼓泡塔以液体作为连续相，气体作为分散相，气体穿过特制鼓泡元件时形成斜向上对喷现象，有利于增加气液接触的扰动程度提高传质效率。(3)本专利技术一种阶梯式液体环流鼓泡塔的特制鼓泡元件具有调节操作负荷的能力，因而弹性较大。附图说明图1为鼓泡塔的正面和侧面图；图2为两端L形连通管的结构示意图；图3为前后半圆形塔板与一侧L形连通管连接示意图；图4为鼓泡元件在塔板上的两种布置示意图；图5为第一种鼓泡元件的结构图；图6为第二种鼓泡元件的结构图；图中，塔壁1、中心分隔板2、半圆形塔板3、L形连通管4、侧板5、底板6、竖直通道7、圆形开孔8、鼓泡元件9、挡板911、鼓泡面板912、环形封板913、锥形分布罩921、锥形集气罩922、锥面筛板923、环形筛板924、锥面挡板925、环形盲板926、圆柱面网板927、锥面网板928、圆形盲板929、液体入口10、液体出口11、气体入口12、气体分布器13、气体出口14。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1-3所示，本专利技术一种阶梯式液体环流鼓泡塔，该鼓泡塔由圆柱形塔壁1、中心分隔板2、若干水平等间距的半圆形塔板3和L形连通管4构成。所述中心分隔板2从上向下贯穿于整个塔内，将鼓泡塔分为前后两个鼓泡区；所述半圆形塔板3在中心分隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，该鼓泡塔由圆柱形塔壁、中心分隔板、若干水平等间距的半圆形塔板和L形连通管构成。所述中心分隔板从上向下贯穿于整个塔内，将鼓泡塔分为前后两个鼓泡区。所述半圆形塔板在中心分隔板前后从上向下依次交替等间距排列，同侧的半圆形塔板处于对侧相邻两块半圆形塔板的中间位置；所述L形连通管将中心分隔板前后的半圆形塔板相连。所述L形连通管由圆柱形塔壁、中心分隔板、位于中心分隔板前后的两条竖直侧板和两块水平底板围成，形成前后两个长度不同的竖直通道；所述L形连通管的两个竖直通道的顶部敞开且分别与相连的半圆形塔板齐平，底部靠位于同一高度的前后两块底板密封，两个竖直通道靠下部位于中心分隔板上的圆形开孔连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，该鼓泡塔由圆柱形塔壁、中心分隔板、若干水平等间距的半圆形塔板和L形连通管构成。所述中心分隔板从上向下贯穿于整个塔内，将鼓泡塔分为前后两个鼓泡区。所述半圆形塔板在中心分隔板前后从上向下依次交替等间距排列，同侧的半圆形塔板处于对侧相邻两块半圆形塔板的中间位置；所述L形连通管将中心分隔板前后的半圆形塔板相连。所述L形连通管由圆柱形塔壁、中心分隔板、位于中心分隔板前后的两条竖直侧板和两块水平底板围成，形成前后两个长度不同的竖直通道；所述L形连通管的两个竖直通道的顶部敞开且分别与相连的半圆形塔板齐平，底部靠位于同一高度的前后两块底板密封，两个竖直通道靠下部位于中心分隔板上的圆形开孔连通。


2.根据权利要求1所述的一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，所述前后竖直通道的长通道的长度为中心分隔板同侧塔板间距的0.75倍，短通道的长度为中心分隔板同侧塔板间距的0.25倍。


3.根据权利要求1所述的一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，所述半圆形塔板为装有若干鼓泡元件的多孔板。


4.根据权利要求1所述的一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，同一侧半圆形塔板的塔板间距为150～300mm。


5.根据权利要求1所述的一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，所述鼓泡元件为内设顶端敞开的锥形挡板，并具有锥形鼓泡面板的鼓泡元件，鼓泡面板下端固定在环形封板外侧，挡板下端固定在环形封板内侧。


6.根据权利要求1所述的一种阶梯式液体环流鼓泡塔，其特征在于，所述鼓泡元件由同中心轴的上层锥形分布罩和下层锥形集气罩构成；上层锥形分布罩由顶端封闭的锥面筛板和底部环形筛板构成；下层锥形集气罩由顶端敞开的锥面挡板、底部环形盲板和内层两级除沫网板构成；内层两级除沫网板由上部圆柱面网板和下部锥面网板构成，中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成习，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33