專(zhuān)利名稱(chēng)：氣液接觸組合元件設(shè)置方法及使用該方法的傳質(zhì)分離塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣液連續(xù)接觸傳質(zhì)分離塔的制造技術(shù)，具體為一種在石油、化工、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域的傳質(zhì)(如精餾、吸收)、傳熱等過(guò)程中普遍應(yīng)用的氣液連續(xù)接觸傳質(zhì)分離塔內(nèi)的氣液接觸組合元件設(shè)置方法及使用該方法的傳質(zhì)分離塔技術(shù)。國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)擬為Int.C17.B011J9/00。
背景技術(shù)：
目前在石油、化工、制藥、環(huán)保領(lǐng)域的傳質(zhì)、傳熱、增濕等過(guò)程中板式傳質(zhì)分離塔(以下簡(jiǎn)稱(chēng)板式塔)被廣泛應(yīng)用著。板式塔有多種類(lèi)型，如泡罩塔、篩板塔、浮閥塔等。日特公昭46-31321公開(kāi)了一種氣液接觸裝置。該裝置主要包括頂蓋、開(kāi)有多個(gè)噴射孔側(cè)壁的帽罩以及水平塔板；側(cè)壁與水平塔板之間有縫隙，水平塔板上開(kāi)有一定形狀的升氣孔作為氣體通路。其工作原理是當(dāng)塔底的氣體上升時(shí)，經(jīng)塔板上升氣孔產(chǎn)生縮流，氣體的壓力能部分轉(zhuǎn)化為其動(dòng)能，同時(shí)氣體的靜壓降低；水平塔板上的液體經(jīng)所述的縫隙進(jìn)入該氣液接觸裝置內(nèi)與由下面上升的氣體進(jìn)行接觸形成氣液混合物。在此過(guò)程中氣液兩相之間進(jìn)行充分的傳質(zhì)、傳熱，隨后氣液混合物向上經(jīng)側(cè)壁上的噴射孔噴射而出，經(jīng)氣液分離后，氣體通過(guò)升氣孔繼續(xù)向上進(jìn)入上一層塔板，而大的液滴則落回到本層塔板上，并隨液相主體向前流動(dòng)最后經(jīng)降液管流到下一層塔板，完成氣液接觸交換工作。根據(jù)傳質(zhì)分離塔直徑的大小，一定數(shù)量的這種氣液接觸裝置以均勻排列方式被安裝在傳質(zhì)分離塔中相應(yīng)的塔板上，構(gòu)成傳質(zhì)分離塔的工作組件。顯然，氣液接觸裝置是板式塔的關(guān)鍵組件，它的形狀、結(jié)構(gòu)和排列設(shè)置方式與傳質(zhì)分離塔的性能和傳質(zhì)效率直接相關(guān)。
中國(guó)專(zhuān)利ZL92232700.9、ZL 93218445.6和ZL 99200122.6都分別對(duì)氣液接觸裝置進(jìn)行了不同改進(jìn)，取得了不同的技術(shù)效果。但它們都存在著一個(gè)共同的缺陷，即氣液接觸裝置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的排布設(shè)置方法不夠科學(xué)，以致影響了氣液接觸裝置的工作效率。所述的排布設(shè)置方法不夠科學(xué)是指現(xiàn)有技術(shù)的氣液接觸裝置的高度設(shè)計(jì)是同一的，在塔板上安裝設(shè)置后也是等高的，這將使相鄰的兩個(gè)氣液接觸裝置的噴射孔在工作時(shí)產(chǎn)生“對(duì)噴現(xiàn)象”，造成能耗損失，增加了霧沫夾帶，影響傳質(zhì)效率。而如果為避免這種“對(duì)噴”，加大每排和每列相鄰兩個(gè)氣液接觸裝置的間距，則必然要減少氣液接觸裝置在塔板上的安裝數(shù)量，也即減少了關(guān)鍵工作組件的數(shù)量，意味著傳質(zhì)分離塔的效率降低。另外“對(duì)噴現(xiàn)象”的存在，也影響噴射孔在噴射板或噴射罩上的開(kāi)孔數(shù)量或開(kāi)孔率，進(jìn)而也影響傳遞交換的傳質(zhì)交換效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氣液接觸裝置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的排布設(shè)置方法以及使用這種方法的傳質(zhì)分離塔設(shè)備。該方法簡(jiǎn)單而更科學(xué)，可提高傳質(zhì)分離塔的性能和效率。
本發(fā)明擬解決所述方法技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種氣液接觸組合元件的設(shè)置方法，其特征在于先將所述氣液接觸組合元件設(shè)計(jì)為兩種不同的高度，再把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件在橫、縱兩個(gè)排列方向中的至少一個(gè)排列方向上分別間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板上，并要使相鄰的兩個(gè)氣液接觸組合元件的噴射孔在高度上不處于同一水平面上，然后在塔板的每一個(gè)所述的氣液接觸組合元件的下面對(duì)應(yīng)開(kāi)有升氣孔，且在所述的氣液接觸組合元件下口與塔板之間留有液流通道。
本發(fā)明擬解決所述傳質(zhì)分離塔設(shè)備技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種傳質(zhì)分離塔，該傳質(zhì)分離塔采用本發(fā)明所述的氣液接觸組合元件的設(shè)置方法來(lái)安裝氣液接觸組合元件。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種氣液接觸組合元件的設(shè)置方法，由于所述氣液接觸組合元件設(shè)計(jì)為兩種不同的高度，并且將其分別間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板上，因而可明顯減少現(xiàn)有技術(shù)所存在的“對(duì)噴現(xiàn)象”，在不影響傳質(zhì)分離塔原有性能的基礎(chǔ)上，能使同排相鄰的氣液接觸組合元件間的間距縮小，每排氣液接觸組合元件的間距也可以縮小，這樣可以有效地提高噴射板或噴射罩上的開(kāi)孔率，增加塔板上安裝氣液接觸組合元件的數(shù)量，提高傳質(zhì)分離塔的處理能力，并有效地減少霧沫夾帶，提高塔板利用效率和操作彈性；同時(shí)由于相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)全部是等高的氣液接觸組合元件而言，約有一半的氣液接觸組合元件的高度有所降低，因而節(jié)約了生產(chǎn)組合元件的使用材料，降低了制造成本；另外，由于本發(fā)明方法主要是傳質(zhì)分離塔內(nèi)氣液接觸組合元件設(shè)置方法的調(diào)整或者重新布置，因而方法簡(jiǎn)單，易于推廣實(shí)施，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明氣液接觸組合元件設(shè)置方法技術(shù)可以使傳質(zhì)分離塔的性能較原來(lái)的一些塔板組件的性能得到大幅度的改善與提高。例如，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試表明，在相同的試驗(yàn)條件下，采用本發(fā)明技術(shù)的霧沫夾帶量可以比采用垂直篩板時(shí)的霧沫夾帶量減少60％～90％以上(以比較對(duì)象為基準(zhǔn)。專(zhuān)利ZL92232700.9、ZL 93218445.6和ZL 99200122.都是垂直篩板的改進(jìn)，其性能與垂直篩板的性能接近，故此處采用行業(yè)慣用的垂直篩板數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。下同)；作為以氣相過(guò)量霧沫夾帶為上限的板式塔，采用本發(fā)明技術(shù)可提高塔板的操作上限，因而本發(fā)明技術(shù)在提高處理能力同時(shí)亦使得操作彈性提高15～25％；試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果亦表明，采用本發(fā)明技術(shù)開(kāi)孔率較垂直篩板提高15％～30％，而處理能力卻能比垂直篩板提高30％～80％以上。因此，在處理同樣任務(wù)的情況下，本發(fā)明技術(shù)可減少設(shè)計(jì)要求的塔板數(shù)目以及塔板直徑，從而降低了設(shè)備費(fèi)用。
由于本發(fā)明型方法技術(shù)提高了塔板上的開(kāi)孔率，加大了氣體通道面積，所以可以使塔板阻力減少。試驗(yàn)表明，采用本發(fā)明組合件技術(shù)較垂直篩板阻力減少60～80％以上，且有效地減少了噴射罩對(duì)板上液體流道的占用，從而可減少液體的流動(dòng)阻力。


圖1為本發(fā)明設(shè)置方法的一種實(shí)施例的示意圖；圖2為本發(fā)明設(shè)置方法圖1所示實(shí)施例的另一種方向的示意圖；圖3為本發(fā)明設(shè)置方法及使用該方法傳質(zhì)分離塔的一種實(shí)施例的立體示意圖；圖4為本發(fā)明設(shè)置方法及使用該方法傳質(zhì)分離塔的一種實(shí)施例的平面結(jié)構(gòu)形狀示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明本發(fā)明為一種傳質(zhì)分離塔內(nèi)氣液接觸組合元件的設(shè)置方法(參見(jiàn)圖1-4)，其特征在于先將所述氣液接觸組合元件2設(shè)計(jì)為兩種不同的高度，再把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件2在橫、縱兩個(gè)排列方向中的至少一個(gè)排列方向上分別間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板4上，并要使相鄰的兩個(gè)氣液接觸組合元件2的噴射孔在高度上不處于同一水平面上，然后在塔板4的每一個(gè)所述的氣液接觸組合元件2的下面對(duì)應(yīng)開(kāi)有升氣孔1，且在所述的氣液接觸組合元件2下口與塔板4之間留有液流通道。這里所述的把氣液接觸組合元件2設(shè)計(jì)為兩種不同的高度，主要是指針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的氣液接觸組合元件的高度而言，新設(shè)計(jì)的氣液接觸組合元件2一種高度可維持不變，而另一種高度可有所降低。這種設(shè)計(jì)可以使本發(fā)明方法簡(jiǎn)單方便地用于現(xiàn)有傳質(zhì)分離塔的維修和改造。但并不排除氣液接觸組合元件2的兩種不同高度都新設(shè)計(jì)。這種全新設(shè)計(jì)適用于傳質(zhì)分離塔的整體新設(shè)計(jì)。
本發(fā)明所述的把兩種不同高度的氣液接觸組合元件2在橫、縱兩個(gè)排列方向中的至少一個(gè)排列方向上分別間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板4上，應(yīng)當(dāng)包括1.在橫排方向上，把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件2分別或倆倆間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板4上；2.在縱列方向上，把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件2分別或倆倆間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板4上；3.在橫排和縱列兩個(gè)方向上，把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件都分別相間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板4上；還包括4.在相鄰的兩個(gè)橫排上，把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件分別錯(cuò)位排列安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板4上(參見(jiàn)圖3、4)。
為了確保減少乃至避免所述的對(duì)噴現(xiàn)象，除了設(shè)計(jì)兩種不同高度的氣液接觸組合元件2，并按照所說(shuō)氣液接觸組合元件的安裝設(shè)置方法排列以外，本發(fā)明方法還要求安裝氣液接觸組合元件2時(shí)，要使相鄰的兩個(gè)氣液接觸組合元件2的噴射孔在高度上不處于同一水平面上，否則無(wú)意義或意義不大。這不僅意味著與氣液接觸組合元件2的安裝設(shè)置方法有關(guān)，也意味著與所述氣液接觸組合元件2的高度設(shè)計(jì)有關(guān)。本發(fā)明方法的進(jìn)一步特征是所述的兩種氣液接觸組合元件2的高度差可以根據(jù)實(shí)際工況以及工作介質(zhì)的性質(zhì)變化，一般在45～90mm之間變化。在這一范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)，最好把一個(gè)氣液接觸組合元件2的噴射孔對(duì)準(zhǔn)其所相鄰的氣液接觸組合元件2上最靠近該噴射孔水平面的兩個(gè)噴射孔的中間，以避免相鄰的氣液接觸組合件之間噴射孔處于同一水平面時(shí)可能產(chǎn)生的對(duì)噴。
在選定或設(shè)計(jì)好所述兩種氣液接觸組合元件2的排列方式后，還需要在塔板4的每一個(gè)已經(jīng)定位的所述氣液接觸組合元件2的下口或底面對(duì)應(yīng)開(kāi)有升氣孔1，并且在所述的氣液接觸組合元件2的下口或底面與塔板4之間留有液流通道。液流通道的大小與傳質(zhì)分離塔的用途有關(guān)。這還說(shuō)明，當(dāng)利用本發(fā)明方法對(duì)現(xiàn)有傳質(zhì)分離塔進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造時(shí)，不僅要更換所述的氣液接觸組合元件2，而且塔板4也需要同時(shí)更換。
使用了本發(fā)明所述方法技術(shù)改造或設(shè)計(jì)新的氣液接觸傳質(zhì)分離塔是一種新型的氣液接觸傳質(zhì)分離塔，其工作原理沒(méi)有本質(zhì)的變化，因此未述及的技術(shù)內(nèi)容適用于現(xiàn)有技術(shù)。但由于本發(fā)明所述方法可大幅減少甚至避免了現(xiàn)有技術(shù)的“對(duì)噴現(xiàn)象”，因而可以使傳質(zhì)分離塔的性能大為提高，從而使新設(shè)計(jì)塔的直徑減少，塔板數(shù)減少，這樣可以大大節(jié)約投資，同時(shí)還可以降低能耗。
下面給出本發(fā)明方法的具體應(yīng)用實(shí)施例實(shí)施例1氯乙烯單體低沸精餾塔(原塔徑為600mm)，采用F1型浮閥塔板，塔板數(shù)為38塊，塔板為單溢流型，降液管截面呈弓形，溢流堰長(zhǎng)456mm，板間距300mm。其生產(chǎn)能力為3.0萬(wàn)噸PVC/年，產(chǎn)品氯乙烯中含C2H2量≤10～20ppm。曾用垂直篩板塔改造該低沸塔(只更換塔板，其它如塔徑、塔板數(shù)、板間距等均不變)，結(jié)果生產(chǎn)能力提高至5.5萬(wàn)噸PVC/年，產(chǎn)品氯乙烯中含C2H2量降至0(儀器檢測(cè)不出來(lái)，下同)，塔板阻力降至原來(lái)的60％左右。采用本發(fā)明方法改造用垂直篩板改造過(guò)的同一型號(hào)的另一低沸塔，塔徑不變，塔板數(shù)降為32塊，產(chǎn)品氯乙烯中含C2H2量為0，生產(chǎn)能力可提高至8.5萬(wàn)噸PVC/年，塔板阻力又比垂直篩板改造過(guò)的低沸塔降低約30％，操作彈性則達(dá)到4.5以上。
實(shí)施例2飽和熱水塔(化肥行業(yè)中變換氣熱量回收，并將此熱量轉(zhuǎn)化成水蒸氣，使半水煤氣飽和，為傳熱與增濕相結(jié)合的操作)，原塔徑為2200mm，采用矩鞍型填料(飽和段填料層高5.0m，熱水段填料層高4.5m)。在半水煤氣水蒸氣飽和度≥95％的條件下，生產(chǎn)能力為5.5萬(wàn)噸NH3/年的半水煤氣(21600Nm3/h)與變換氣(27000Nm3/h)。在塔徑、塔高等均不變的前提下，飽和段與熱水段分別用13塊與8塊垂直篩板取代原矩鞍型填料，同樣在半水煤氣水蒸氣飽和度≥95％的條件下，與原矩鞍型填料塔相比，改造后節(jié)省鍋爐蒸汽約400kg/噸NH3，而生產(chǎn)能力達(dá)到7.5萬(wàn)噸NH3/年。采用本發(fā)明方法再次改造該熱水塔(塔板數(shù)、板間距等均與垂直篩板相同，只更換塔板)后，在半水煤氣水蒸氣飽和度≥95％的條件下，與原矩鞍型填料塔相比，節(jié)省鍋爐蒸汽約600～650kg/噸NH3，比用垂直篩板改造此熱水塔又提高了50-62.5％；生產(chǎn)能力達(dá)到12萬(wàn)噸NH3/年，比原矩鞍型填料塔提高了167％，比垂直篩板改造的該熱水塔提高了60％。
權(quán)利要求
1.一種氣液接觸組合元件的設(shè)置方法，其特征在于先將所述氣液接觸組合元件設(shè)計(jì)為兩種不同的高度，再把所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件在橫、縱兩個(gè)排列方向中的至少一個(gè)排列方向上分別間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板上，并要使相鄰的兩個(gè)氣液接觸組合元件的噴射孔在高度上不處于同一水平面上，然后在塔板的每一個(gè)所述的氣液接觸組合元件的下面對(duì)應(yīng)開(kāi)有升氣孔，且在所述的氣液接觸組合元件下口與塔板之間留有液流通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液接觸組合元件的設(shè)置方法，其特征在于所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件在橫、縱兩個(gè)排列方向上分別相間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液接觸組合元件的設(shè)置方法，其特征在于所述兩種不同高度的氣液接觸組合元件在相鄰的兩排上分別錯(cuò)位排列安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔的塔板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的氣液接觸組合元件的設(shè)置方法，其特征在于所述的兩種不同高度氣液接觸組合元件的高度差為45～90mm。
5.一種采用了權(quán)利要求1、2或3所述氣液接觸組合元件的設(shè)置方法的傳質(zhì)分離塔。
6.一種采用了權(quán)利要求4所述氣液接觸組合元件的設(shè)置方法的傳質(zhì)分離塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣液接觸組合元件設(shè)置方法及使用該方法的傳質(zhì)分離塔技術(shù)。該設(shè)置方法的特征在于先將氣液接觸組合元件設(shè)計(jì)為兩種不同的高度，再把兩種不同高度的氣液接觸組合元件在橫、縱兩個(gè)排列方向中的至少一個(gè)排列方向上分別間隔開(kāi)安裝設(shè)置在傳質(zhì)分離塔內(nèi)的塔板上，并要使相鄰的兩個(gè)氣液接觸組合元件的噴射孔在高度上不處于同一水平面上，然后在塔板的每一個(gè)氣液接觸組合元件的下面對(duì)應(yīng)開(kāi)有升氣孔，且在氣液接觸組合元件下口與塔板之間留有液流通道。該傳質(zhì)分離塔采用本發(fā)明氣液接觸組合元件的設(shè)置方法來(lái)安裝氣液接觸組合元件。本發(fā)明在不影響傳質(zhì)分離塔原有性能基礎(chǔ)上，可減少“對(duì)噴”和霧沫夾帶，提高塔板利用效率和操作彈性。
文檔編號(hào)B01D3/14GK1660464SQ20041009393
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者杜佩衡, 董艷河, 杜劍婷 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)