一种夹层气液均布喷射塔板制造技术

本发明专利技术公开一种夹层气液均布喷射塔板，其特征是该塔板为上层塔板和下层塔板构成的夹层结构，上层塔板上设有上降液孔、受液套管、帽罩和挡液管；下层塔板上设有下降液孔和喷嘴；降液管固定于上层塔板的上降液孔上，并穿过下层塔板的下降液孔，其末端插入相邻下一组塔板的受液套管内；所述下层塔板上的喷嘴与上层塔板上的挡液管和帽罩的数量一致，且三者在同一中心线上，并在塔板上均布排列；上层塔板上的上降液孔数量为偶数，均布排列；上层塔板上每间隔一个上降液孔上安装一个受液套管；下层塔板上的下降液孔数量为上层塔板的上降液孔数量的一半，规格与上降液孔相同，且位置与下一组塔板中的受液套管中心对应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学工程中的传质设备，具体为一种化工传质分离用的夹层气液均布喷射塔板。
技术介绍
塔板作为重要的传质设备元件在化工分离操作中得到广泛应用。一直以来人们把开发的着眼点放在了单体传质部件上，出现了以单体部件命名的多种形式的塔板，如筛孔、 泡罩、浮阀以及在此基础上改进的导向筛孔、导向浮阀等。单体传质部件的改进与创新，尽管提升了塔板的点效率同时对整板效率有所改善，但它并不能从根本上解决整个传质区因错流、偏流、滞流和液面梯度等因素导致的塔板效率下降的问题。从整个塔板传质区域考虑，错流、偏流、滞流和液面梯度等因素对塔板效率的影响很大，但至今仍未见很好的解决手段。错流对板效率的影响对于大多数塔板类型，塔板上的气液接触形式都属错流，其液相在塔盘上作横向流动，与上升的气体形成交叉，会出现部分已经完成传质的液体多次重复和气体接触。错流本身导致了气液两相传质推动力的损失，其原因是液体在塔盘上横向流动，在流动方向上经过与气体的多次接触，液相浓度由原来的初始浓度逐渐趋近于平衡浓度，导致气液两相间传质推动力逐渐降低，影响了气液两相传递速度和传递量，从而导致整板效率下降。显而易见，液相在塔板上流动路径越长，整板效率下降就越大。偏流、滞流、液面梯度对板效率的影响由于塔板传质区自身的结构和流体力学特点，还存在着液体的偏流、滞流、液面梯度等问题。偏流和滞留会带来返混，液面梯度会造成气量分布不均，总之这些都是制约塔板效率有效发挥的因素。尽管一些塔内件专业制造商开发了一些新型塔盘或塔板结构，试图消除或缓解塔盘上存在的这类问题，但是其着眼点主要是增加鼓泡，促进装置或者导流装置来优化液体的流场，例如梯形导向浮阀、斜孔塔盘等，虽有改善，但亦未从根本上解决问题。因此，解决好错流、偏流、滞流和液面梯度这些不利因素对塔板效率带来的影响，将成为提高塔板效率的创新手段。中国专利CN1298751A公布了一种用于气液传质的塔板，该塔板为双层塔板结构， 在塔板上设置了出口堰和降液管，降液管安置在塔盘的一侧；塔板上方设置附加传质部件 (筛孔、开孔板、网板和或者丝网编制板)，利用塔板上部的空间，为气液两相提供更大的相界面积和更长的停留时间，同时减少了塔板液体的返混，但该专利中降液管的位置安置在塔盘的一侧，导致塔盘仍存在液位梯度和液体浓度差等问题。中国专利Cm597036A公布了一种复合喷射塔盘，该塔板上开有规则排列的升气孔，在升气孔上安装喷射罩，喷射罩与塔板之间留有缝隙，喷射罩上开有喷射孔，喷射罩上方安装两层水平板的气液分离板件，其中下层分离板上开有升气孔，上层分离板为盲板，两层气液分离板之间留有缝隙，该塔板结构中的降液管(含副降液管)安置在塔盘两侧，导致受液盘一侧的液面高度高于溢流堰一侧， 造成塔盘存在明显液面梯度问题。中国专利CN1015M538A公布了一种多降液管塔盘，其主要结构是含多个矩形的降液管与延伸元件，塔盘为单层结构，该结构存在液相返混现象，致使塔板效率较低。上述几种专利文献报道的塔板由于结构的不足，致使塔板上液体流动的液位梯度、液体滞留和液体环流现象无法根本避免，进而气体也无法实现均勻分布，从而导致塔板效率下降。在美国专利(US6，682，633B1)中，UOP公司公布了一种气液并流精馏塔盘装置，其结构为单层塔盘结构，采用多降液并流喷射传质原理，在塔盘上布置同等的传质单元，并且在传质单元之间加入若干降液管导流来自上层塔盘的液体，降液管把液体分配到两个倾斜的气液接触腔内，气液从接触腔内排入整个模块的气液分离通道，气体上行进入到上层塔板，液体则流入下一层塔板的降液管。其不足之处在于降液系统占据较大的塔盘空间，气液分散接触及传质空间较小，而且当气体流量较大时，降液管中容易发生液泛。另外，美国专利(US 6, 059, 934)也报道一种塔板，它采用了单层塔盘的多降液管设计，并把液体导入气液接触腔内，气液并流传质后进入到气液分离组件中，其不足在于气液接触时间较短，气液分散的接触空间较小，当液体流量较大时，容易出现降液管液泛现象。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种夹层气液均布喷射塔板，该塔板改变了现有塔板技术中的错流接触形式，采用夹层结构实现对液体的分离、收集和均布，并充分利用气液喷射传质的高效率特性，充分重视气液接触时间和空间的提升， 充分降低雾沫夹带，使之在整个塔板传质区的气液接触成为均布的、无错流的、喷射传质为主的过程，同时消除偏流、滞流和液面梯度的影响，使塔板效率得到全面提升。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计一种夹层气液均布喷射塔板，其特征是该塔板为上层塔板和下层塔板构成的夹层结构，上层塔板上设有上降液孔、受液套管、 帽罩和挡液管；下层塔板上设有下降液孔和喷嘴；降液管固定于上层塔板的上降液孔上， 并穿过下层塔板的下降液孔，其末端插入相邻下一组塔板的受液套管内，降液管的长度比本组塔板的上层塔板到相邻下一组塔板的下层塔板之间的距离小30-70mm ；所述下层塔板上的喷嘴与上层塔板上的挡液管和帽罩的数量一致，位置相对应，即三者在同一中心线上， 且喷嘴、挡液管和帽罩分别按照设计数量以塔板中心为圆心在塔板上均布排列；喷嘴尺寸小于帽罩内径；上层塔板上的上降液孔数量为偶数，按照设计数量以塔板中心为圆心均布排列；上层塔板上每间隔一个上降液孔上安装一个受液套管；下层塔板上的下降液孔数量为上层塔板的上降液孔数量的一半，规格与上降液孔相同，且位置与下一组塔板中的受液套管中心对应。与现有技术相比，本专利技术夹层气液均布喷射塔板采用独特的夹层结构设计，并设有适当数量的圆筒或圆管形降液管均布在塔盘内，通过多降液管的设计使液体在塔板上的梯度均勻，解决了现有塔板存在的错流、偏流、滞留和液面梯度等一系列问题，大大提升了塔板效率、产品收率和产品等级，并具有结构相对简单，高效、节能和环保等效果。实验表明，在处理同一物系和同等条件下，本专利技术塔板的板效率比现有的浮阀塔板提高25-40% ； 比新型垂直筛板提高15-25% ；处理能力相应提高20-80% ；操作弹性增加50-180%，技术效果显著。附图说明图1是本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例的三维立体整体结构示意图；图2是本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例的三维立体半剖结构示意图；图3是本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例2组塔板的主视结构示意图；安装时，上一组塔板的降液管要安置于下一组塔板的受液套管内；图4是图3的俯视结构示意图；图5是本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例的下层塔板结构俯视示意图；图6是本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例的帽罩主视结构示意图；图7是图6的俯视结构示意图；图8是本专利技术夹层气液均布喷射塔板另一种实施例的帽罩主视结构示意图；图中的顶板12直径比图6中的顶板12直径大l-90mm ；图9是图8的俯视结构示意图；图10是本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例的帽罩主视结构示意图；图中的16为填料式除沫装置；图11是图10的俯视结构示意图；图12为本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例的下层塔板安装换热系统的俯视结构示意图；图中的18为换热系统；图13为本专利技术夹层气液均布喷射塔板一种实施例下层塔板安装催化剂模块组的俯视结构示意图；图中的19为催化剂模块或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王柱祥，商恩霞，张兵，
申请(专利权)人：天津市创举科技有限公司，
类型：发明
国别省市：