專利名稱：一種全逆流傳質單元及裝有該單元的塔板的制作方法
技術領域：
本發明涉及化學工程領域的一種氣液傳質設備，具體地講是一種氣液在設備內逆流流動、高速噴射狀態下傳質、傳熱的塔設備。
背景技術：
塔設備是化工生產中重要的氣液傳質設備，其內部結構主要由支撐圈、降液管和塔板組成。支撐圈起到支撐塔板的作用，降液管是液體流動的通道，塔板是氣液接觸的原件，氣液兩相在塔板上錯流流動。一般降液管要占據10%左右的塔截面積，再去掉受液盤、邊、角等不能開孔的面積，實際可在塔板上布置氣液傳質原件(如泡罩、浮閥、篩孔等)的面積只有70%左右，這大大影響了氣液的傳質面積和傳質效率，不利于設備的集約化和小型化，降低了單位面積(或體積)設備的生產能力。我國乃至世界范圍內化工生產單套裝置生產能力都在不斷提高(單套煉油裝置已經達到1500萬噸/年)，但是作為化工行業核心設備的塔設備卻在原有技術的基礎上不斷的重復放大，以至于某些塔直徑已經超過10米。這樣大的塔徑對于在塔板上錯流流動的氣液兩相，勢必造成氣液兩相的偏流流動，造成塔板效率的大幅度降低。所以發明一種集約化的、全逆流流動的氣液傳質塔設備，將會解決現在設備大型化帶來的安全、設計及操作等問題，與目前廣泛應用的泡罩塔、浮閥塔、篩板塔等相t匕，中國專利200410093935.6公開了一種采用噴射罩傳質的塔板，采用側板開孔，提高了塔板的傳質效率，但同樣需要降液管的使用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種全逆流的氣液傳質塔設備，可以克服現有技術的塔截面利用率低的缺點，實現了氣液兩相的在塔內的全逆流流動，同時具有處理能力大、效率高、操作彈性大、塔 板壓降低等優點，能夠很好地滿足氣液傳質塔設備的工藝要求。該發明實現了氣液兩相的塔內全逆流流動，避免了返混想象；該塔無降液管等溢流裝置，節省了塔板截面積，提高了塔板面積利用率，提高了傳質效率；如該塔在傳質單元作用下，實現了塔板上、下兩個空間的空間傳質，提高了塔的空間利用率，實現了塔設備的集約化設計。該塔設備的空間傳質極大的增加了氣液兩相的傳質表面積，提高了傳質效率。該塔處理能力大，能夠在較高氣液負荷下操作，生產能力可以達到浮閥塔板的4倍；本發明提供了一種全逆流氣液傳質單元，為具有噴射孔道的罩狀結構，其特征是傳質單元頂端用氣液分離布液板封閉，內部還安裝有傳質布液器，傳質布液器的下端穿透塔板，上端伸入傳質單元內部，且傳質布液器的上端開有上噴射孔，下端開有下噴射孔。所述氣液分離布液板在塔板上的投影邊緣能將所有噴射孔道在塔板上的投影覆蓋在內。所述罩狀結構優選具有側板和端板，所述噴射孔道為側板上開有的側板噴射孔所述側板上端安裝有支撐端板，所述氣液分離布液板優選安裝在支撐端板上，所述氣液分離布液板邊緣和支撐端板側邊，以及端板上緣圍成噴射通道。
所述的傳質單元在塔板上的投影為矩形，所述側板、端板、支撐端板均為梯形或矩形。所述的側板噴射孔是矩形、梯形、菱形、平行四邊形或圓形及其它各種不規則形狀。所述升氣孔是矩形、梯形、菱形、平行四邊形或圓形及其它各種不規則形狀。 所述氣液分離布液板沿垂直于側板方向的兩端具有向下的折邊，所述折邊的內角角度為0-180°，優選為90-180°。所述的帶噴射孔道罩狀結構不僅限于以上所述的幾種本發明還提供了一種全逆流氣液傳質塔，其塔板上開有升氣孔，且在升氣孔位置上安裝有如前任一所述的傳質單元，傳質單元的底端與塔板之間留有底隙。所述氣液傳質塔包括塔體、支撐圈、塔板和傳質單元；塔板被分割成多個傳質單元區，每個傳質單元區都開有塔板升氣孔，在升氣孔上方是傳質單元；傳質單元依靠傳質布液器連接在塔板，塔板依靠緊固件連接在支撐圈上，支撐圈焊接在塔體上。本發明提供的氣液傳質單元及安裝了該單元的塔板，與現有技術中的采用噴射罩的塔板相比，取消了降液管，增大了有效傳質面積，同時，通過對比實驗表明，在有效塔板面積相同的情況下，采用本發明技術方案的實施例1，其傳質效果也好于采用現有噴射罩塔板的對比例2，更好于采用普通浮閥塔板的對比例I說明本發明提供的技術方案，通過用傳質布液器代替傳統的降液管等設備，不僅提高了塔板利用率，還意外的產生了提高傳質效率的效果。通過傳質效果對比實施例表明，采用本發明提供的傳質單元制成的塔板在液相負荷相同的情況下，其正常操作條件內(從漏液10%到霧沫夾帶10%)，適應的氣相負荷范圍更寬，且能夠適應的氣相負荷更大(霧沫夾帶10%時的氣相負荷因子和板孔因子更大)，說明其傳質效果更好，處理效率更高，
圖1是本發明全逆流氣液傳質塔實施例1的截面俯視結構示意圖。圖2是本發明全逆流氣液傳質塔實施例1的截面剖視結構示意圖。圖3是本發明全逆流傳質單元實施例1的剖視結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及其附圖進一步描述本發明。如附圖所示，I塔體，2支撐圈，3塔板，4傳質單元區，5傳質單元，6氣液分離布液板，7支撐端板，8側板噴射孔,9側板,10傳質布液器上噴射孔，11傳質布液器，12傳質布液器下噴射孔，13噴射通道，14底隙，15緊固件，16塔板升氣孔。液體自上一層塔板的傳質布液器下噴射孔噴出后落到傳質單元區4內，在氣液分離布液板6的作用下落到塔板3的表面并形成一定的液層厚度；氣體從塔板3上的塔板升氣孔16進入傳質單元5內，同時塔板3上的液體通過底細14也被氣體夾帶到傳質單元5內進行傳質過程，然后從側板噴射孔、傳質布液器上噴射孔及噴射通道13噴出，在氣液分離布液板6的分離作用下,傳質單兀5內的氣液實現分離,氣體繞過氣液分離布液板到上一層塔板，而液體一部分回落到塔 板上繼續進氣液接觸傳質過程，另一部分則進入到傳質布液器內，從傳質布液器下噴射孔噴出后進入下一層塔板。實驗方法為常壓下采用空氣、水物系進行冷模實驗，實施例1-1在Φ 650實驗塔內，采用本發明提供的全逆流傳質塔板進行實驗。塔板結構參數如下:無降液管，設4個傳質單元區，每個傳質單元區內傳質的單元，傳質單元尺寸為158mmX 158mm,板間距450mm,堰高50mm,塔板截面俯視結構示意圖如圖1所示，塔板截面剖視結構示意圖如圖2所示,傳質單元的剖視結構示意圖如圖3所示。實施例1-2與實施例1相比，，端板延長至氣液分離布液板，將噴射通道封閉，相應的加大側板噴射孔開孔率，使側板噴射孔截面積占傳質單元外表面面積的比例與實施例1-1中側板噴射孔和噴 射通道截面積總和占傳質單元外表面面積的比例相同。其他結構與實施例1-1相同。對比例I
在φ 650實驗塔內，普通板式浮閥塔板，結構參數如下:降液板面積/塔截面積=14.2%，塔板為25個Φ 39浮閥，板間距450mm，堰高50mm，降液管底隙高度50mm。對比例2在Φ 650實驗塔內，傳質單元的布置與實施例1相同，但取消傳質布液器，采用支腳以保留底隙，采用降液管，降液板面積/塔截面積=14.2%。傳質效果對比實施例氣相負荷因子=塔內氣速X氣相密度的平方根板孔因子=板孔氣速X氣相密度的平方根調節氣液流量，保持液體流量為10m3/h，測量不同塔板在霧沫夾帶10%時的氣相負荷因子和塔板壓降，下表為霧沫夾帶10%數據的傳質效果數據:
塔板型式I氣相負荷因子Pa°_5 I板孔因子Pa°_5~I塔板壓降，Pa
實施例 1-1Γ04δ7 900
實施例 1-2 1100
對比例 I~19 21800
對比例2Γ0341800調節氣液流量，保持液體流量為10m3/h，測量不同塔板在漏液10%時的氣相負荷因子、板孔因子和塔板壓降，下表為漏液10%的傳質效果數據
權利要求
1.一種全逆流氣液傳質單元，為具有噴射孔道的罩狀結構，其特征是傳質單元頂端用氣液分離布液板(6)封閉，內部還安裝有傳質布液器(11)，傳質布液器的下端穿透塔板，上端伸入傳質單元內部，且傳質布液器的上端開有上噴射孔(10)，下端開有下噴射孔(12)。
2.如權利要求I所述傳質單元，其特征所述氣液分離布液板在塔板上的投影邊緣能將所有噴射孔道在塔板上的投影覆蓋在內。
3.如權利要求I或2所述傳質單元，其特征是所述罩狀結構具有側板(9)和端板，所述噴射孔道為側板上開有的側板噴射孔(8)。
4.如權利要求3所述的傳質單元，其特征是所述側板上端安裝有支撐端板(7)，所述氣液分離布液板安裝在支撐端板上，所述氣液分離布液板邊緣和支撐端板側邊，端板上緣圍成噴射通道(13)。
5.如權利要求4所述的傳質單元，其特征是所述傳質單元在塔板上的投影為矩形；所述側板、支撐端板均為梯形或矩形。
6.如權利要求4所述的傳質單元，其特征是所述側板噴射孔是矩形、梯形、菱形、平行四邊形或圓形。
7.如權利要求2所述的傳質單元，其特征是所述氣液分離布液板沿垂直于側板方向的兩端具有向下的折邊，所述折邊的內角角度為0-180°。
8.如權利要求2所述的全逆流氣液傳質單元，其特征是所述折邊的內角角度為90-180° 。
9.一種全逆流氣液傳質塔，其塔板上開有升氣孔，且在升氣孔(3)位置上安裝有傳質單元，傳質單元的底端與塔板之間留有底隙(14)，其特征是所述的傳質單元為權利要求1-8任一項所述的全逆流氣液傳質單元。
全文摘要
一全逆流傳質單元及裝有該單元的塔板，所述傳質單元為具有噴射孔道的罩狀結構，所述罩狀結構底部具有其特征是傳質單元頂端用氣液分離布液板(6)封閉，內部還安裝有傳質布液器(11)，傳質布液器的下端穿透塔板，上端伸入傳質單元內部，且傳質布液器的上端開有上噴射孔(10)，下端開有下噴射孔(12)。
文檔編號B01J19/32GK103252205SQ20131017723
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者劉繼東, 呂建華 申請人:河北工業大學