层式的热和质量传递应用制造技术

本发明专利技术公开了一种分析用的将涉及热和质量传递的操作过程分离成热传递区和质量传递区的原理。给出了依照多层的热和质量传递原理的两种应用。第一种涉及顶部废水汽提塔和酸气处理的改进。第二种涉及利用带有省热器的改型排气口，从一种蒸汽炉脱气器的蒸汽中同时回收热和冷凝物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及包含热和质量传递方法的应用，特别地，本专利技术涉及到在一种热/质量传递设备，如一种分离塔，去分离操作区，而形成一种有效的分离，具有或没有化学反应的热和产品的回收。给出了多层的热和质量传递原理的两种应用。一种涉及到对废水处理应用分离的原理，以改进腐蚀性气体的处理。另一种涉及利用对具有省热器的一种蒸汽炉脱气排气孔的改进，而同时回收热和冷凝物。已有技术在一种包含热和质量传递的操作装置中，有时理想的是将过程分离成许多特定区以便实际的方法机理能被较好地理解。这种方法有助于分析过程问题并使其得到改进。这样一种情况可发现于废水处理的操作设施。主要地，利用传统的热移走方法，如壳式和管式互换器，移走过程热面临跳战。当过程流达到露点时，开始出现冷凝物的第一滴。酸气开始迅速地溶解到新形成的冷凝物滴中。这造成了一种高腐蚀的环境。即使奇异材料如钛合金也给出有限的使用寿命。美国专利No.5,676,802的附图说明图1中，介绍了在一个塔内使用骤冷喷剂而避免使用塔顶冷凝器。处理冷凝物，接触处理蒸汽后，在塔的上部存储器中被集中。利用使骤冷的处理冷凝物绕一个如图1所示的冷凝器循环而移走热。多余的处理冷凝物被虹吸返回到进料槽，与原料混合，并与原料流循环返回到塔。而这种已有技术提供一种实际的方法去避免传统的顶部冷凝器，利用湿气接触达到单层平衡具有许多缺点1)单层骤冷提供少的或没有汽提能力。结果，处理冷凝物在溶液中含有大量的酸气，对冷却和泵送装置造成高度腐蚀。2)当处理蒸汽提高时，逆向设置冒有夹走湿气的危险。3)为了维持存储器的水平和作为原料的处理冷凝物的循环，要求较多的管道和控制装置。另一种情况可以发现在蒸汽炉脱气器的操作。一般地，一个脱气器排出的蒸汽大约是蒸汽产生负荷的百分之0.5-1。在新补充水中溶解的气体被清除在这种排出气中，以稀释的形式与蒸汽平衡。它应该有益于回收损失的热和蒸气冷凝物。美国专利No.5,476,525提出了使用一根不绝缘管从脱气器延伸2英尺，利用自然对流来影响热损失。在这个延长管的端部安装一个恒温的蒸气收集器以释放出被气体如氧气污染的蒸气。显然地，这种方法提供了回收一些冷凝物和好于普通的“直接通气”的方法。该方法的效率较低。美国专利No.5,728,200由相同的专利技术人提出了两种其它的方法去收复排出的蒸气。一种方法是接触进料水和直接返回带有蒸汽的冷凝物，利用部分地冷凝蒸气为冷凝物而回收热量和冷凝物。另一种方法是使蒸汽通过一池进料水形成“气泡”去收复热量和冷凝物。当专利技术人已试图改进他的先前的专利技术时，这些提出的方法仍有主要的缺点1)一层的喷剂设置对分离没有效力。实际上，被脱气器方法移走的部分气体被回收和循环返回到进料水，增加了总的脱气器负荷。2)所提出的建议，在排出气的回收方面使用温度或压力作为表示进料流的流量需求，出现了一种基础的控制客观性问题。到脱气器的蒸气流量是根据热回收操作而变化的且不是脱气的要求。因而，脱气器操作的性能可能会被危害。3)蒸气收取部分与其余地脱气器装置是这样地集中，以至于对现有的脱气器的改进将是麻烦的。本专利技术将以层式的热和质量传递原理的应用为例而提供对上述问题的解决。目的和优点因此，本专利技术的目的和优点是本专利技术重点在利用分离区的分析，克服整体的热和质量传递区的普通过程的分析难题。本专利技术采取结构设计柔性化的方法，以便设计的装置和控制方法能够包含大范围的操作情况。本专利技术的另一个目的是进一步改进一种处理废水的顶部汽提器，以提供可靠的酸汽移走和酸洗涤能力。本专利技术的另一个目的是从一种蒸汽炉进料水脱气器的排出气中，同时回收可用的热和冷凝物。本专利技术的另一个目的是说明各区的范围以及操作目标可被移动到容纳处理的需要。本专利技术的还一个目的是说明应用本专利技术去改型现有的脱气器和废水汽提塔的时机和方法。本专利技术的进一步目的及优点由参考的附图及详细描述将是显而易见的。图4表示脱气器排气孔省热器的优选设计。概要本专利技术是应用多层次的热和质量传递区原理，而形成有效的分离，回收热和产品。给出了依照多层的热和质量传递原理的两种应用。第一种涉及顶部废水汽提塔和酸气处理的改进。第二种涉及利用带有省热器的改型排气口，从一种蒸汽炉脱气器的蒸汽中同时回收热和冷凝物。2)在精炼油操作中，这是一种普通的实践，如常压下原油蒸馏，利用环饶泵沿一个塔的长度移走热。一个一般的环饶泵工作是进行处理蒸气，冷却蒸气，然后，使通常在较高位置的蒸气返回到塔内。采用这种普通的方法基于两个主要原因。一种是由于较好的可使用的热特性(较热的)和另一种是使蒸汽负荷最佳化。一种普通的方法是允许几个塔盘，一般是三个塔盘进行热传递。定尺寸是根据一些反复试验的实验数据。在热传递中，可适用的区域是一个非常重要的因素。再者，由于返回的混合，提供用于热传递区域的塔盘对质量传递的贡献很小，如分离。基本上，在热传递区的操作是处于均匀地组成分布。值得一提的是，冷却蒸气的来源不必要起始于由本专利技术实例给出的相同的塔。相反，它可以是由图2所示的外部来源。本专利技术重点集中在将上述的原理应用到分离热传递区和质量传递区，以便区的功能及效率可以是相同的且可以进行改进。一般实例图2表示，在一种填充塔的装置500中，利用一种含有可冷凝组分的蒸气流次冷的冷凝物的逆向操作。表示了两个区。它们被一个界限(假想或实际的)符号地分离成一个上部的热传递区400和下部的质量传递区300。用于阐明的目的，被转变的液流号反映两个区之间的传递界限。跨越界限后，蒸气流25变成蒸气流35，和液体流150变成液体流160。蒸气流25，含有可冷凝组分，进入蒸馏结构500的底部，以后，还可以称做G区，并使蒸气流25直到质量传递区300。液体流160，含有可溶组分如溶解的气体，从热传递区400排出，与在质量传递区300的蒸气流逆向接触。可溶组分，如溶解的气体，在液体流160被转化成蒸气流25，使用两种流液之间的变化率，沿质量传递区后，作为液体流170排出。同样，根据蒸气流25的露点，一些可冷凝组分也被转化成液体流160。质量传递区300如汽提区具有液体流160与蒸气流25相互间的热平衡。跨越界限后，蒸气流25转变成蒸气流35，进入热传递区400，其中，它被置入与液体流150逆向接触。在热传递区400，蒸气流35的潜热被转化成液体流150的显热，当它向下移动到热传递区400时，增加了液体流150的温度。热传递区400运行如一个骤冷区。在稳定状态，经过热传递区400的材料平衡将造成酸气溶解在液相的浓度平衡。这种酸气浓度依次迫使酸气经过排出蒸气45被移走。由于骤冷作用，当蒸气流35移动到顶部和作为凝结的蒸气流45而排出时。蒸气流35的流动速率降低了。当液体流150向下移动时，它的流动速率提高了。在界限上，蒸气流35和液体流150相互平衡，意味着两种液流处于相同的温度。这种骤冷区的运行如一种具有温度变化(ΔT)的直接接触的热交换器，区域(A)用于热转换和一些形式的热转换系数(U)。热转换方程确定热转换(Q)的速率。Q＝U*A*delta T上述是一种实际模拟的质量传递的综合简化，但原理可以被应用到下列的例子一种载有蒸气的酸气流作为蒸气流25，在常压下，从一种废水汽提器的汽提区排出，例如，在210deg F具有百分之一半摩尔的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备包括：至少一热传递区及至少一质量传递区逐个连续地操作，引入至少一种液体流到所述的设备用于骤冷／淬火的装置，引入至少一种蒸汽流到所述的设备用于汽提的装置，所述的用于骤冷的液体流与所述的用于汽提的蒸汽流逆向操作，控制所述区之间的热平衡装置及设备的控制装置，促进可冷凝的组分在排出前，从蒸汽流到液体流的移动，可溶解的组分在排出前，从液体流到蒸汽流的移动，及移走所述的流出液和蒸汽流的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得童，
申请(专利权)人：伊丽沙白童，彼得童，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]