[發明專利]一種夾層氣液均布噴射塔板

有效

• 申請號: 201210015962.5
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102527071A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王柱祥;商恩霞;張兵
• 申請（專利權）人: 天津市創舉科技有限公司
• 主分類號: B01D3/18
• 分類號: B01D3/18
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及化學工程中的傳質設備，具體為一種化工傳質分離用的夾層氣液均布噴射塔板。

背景技術

塔板作為重要的傳質設備元件在化工分離操作中得到廣泛應用。一直以來人們把開發的著眼點放在了單體傳質部件上，出現了以單體部件命名的多種形式的塔板，如篩孔、泡罩、浮閥以及在此基礎上改進的導向篩孔、導向浮閥等。單體傳質部件的改進與創新，盡管提升了塔板的點效率同時對整板效率有所改善，但它并不能從根本上解決整個傳質區因錯流、偏流、滯流和液面梯度等因素導致的塔板效率下降的問題。從整個塔板傳質區域考慮，錯流、偏流、滯流和液面梯度等因素對塔板效率的影響很大，但至今仍未見很好的解決手段。

錯流對板效率的影響：對于大多數塔板類型，塔板上的氣液接觸形式都屬錯流，其液相在塔盤上作橫向流動，與上升的氣體形成交叉，會出現部分已經完成傳質的液體多次重復和氣體接觸。錯流本身導致了氣液兩相傳質推動力的損失，其原因是：液體在塔盤上橫向流動，在流動方向上經過與氣體的多次接觸，液相濃度由原來的初始濃度逐漸趨近于平衡濃度，導致氣液兩相間傳質推動力逐漸降低，影響了氣液兩相傳遞速度和傳遞量，從而導致整板效率下降。顯而易見，液相在塔板上流動路徑越長，整板效率下降就越大。

偏流、滯流、液面梯度對板效率的影響：由于塔板傳質區自身的結構和流體力學特點，還存在著液體的偏流、滯流、液面梯度等問題。偏流和滯留會帶來返混，液面梯度會造成氣量分布不均，總之這些都是制約塔板效率有效發揮的因素。盡管一些塔內件專業制造商開發了一些新型塔盤或塔板結構，試圖消除或緩解塔盤上存在的這類問題，但是其著眼點主要是增加鼓泡，促進裝置或者導流裝置來優化液體的流場，例如梯形導向浮閥、斜孔塔盤等，雖有改善，但亦未從根本上解決問題。因此，解決好錯流、偏流、滯流和液面梯度這些不利因素對塔板效率帶來的影響，將成為提高塔板效率的創新手段。

中國專利CN1298751A公布了一種用于氣液傳質的塔板，該塔板為雙層塔板結構，在塔板上設置了出口堰和降液管，降液管安置在塔盤的一側；塔板上方設置附加傳質部件(篩孔、開孔板、網板和或者絲網編制板)，利用塔板上部的空間，為氣液兩相提供更大的相界面積和更長的停留時間，同時減少了塔板液體的返混，但該專利中降液管的位置安置在塔盤的一側，導致塔盤仍存在液位梯度和液體濃度差等問題。中國專利CN1597036A公布了一種復合噴射塔盤，該塔板上開有規則排列的升氣孔，在升氣孔上安裝噴射罩，噴射罩與塔板之間留有縫隙，噴射罩上開有噴射孔，噴射罩上方安裝兩層水平板的氣液分離板件，其中下層分離板上開有升氣孔，上層分離板為盲板，兩層氣液分離板之間留有縫隙，該塔板結構中的降液管(含副降液管)安置在塔盤兩側，導致受液盤一側的液面高度高于溢流堰一側，造成塔盤存在明顯液面梯度問題。中國專利CN101554538A公布了一種多降液管塔盤，其主要結構是含多個矩形的降液管與延伸元件，塔盤為單層結構，該結構存在液相返混現象，致使塔板效率較低。上述幾種專利文獻報道的塔板由于結構的不足，致使塔板上液體流動的液位梯度、液體滯留和液體環流現象無法根本避免，進而氣體也無法實現均勻分布，從而導致塔板效率下降。

在美國專利(US6,682,633B1)中，UOP公司公布了一種氣液并流精餾塔盤裝置，其結構為單層塔盤結構，采用多降液并流噴射傳質原理，在塔盤上布置同等的傳質單元，并且在傳質單元之間加入若干降液管導流來自上層塔盤的液體，降液管把液體分配到兩個傾斜的氣液接觸腔內，氣液從接觸腔內排入整個模塊的氣液分離通道，氣體上行進入到上層塔板，液體則流入下一層塔板的降液管。其不足之處在于：降液系統占據較大的塔盤空間，氣液分散接觸及傳質空間較小，而且當氣體流量較大時，降液管中容易發生液泛。另外，美國專利(US?6,059,934)也報道一種塔板，它采用了單層塔盤的多降液管設計，并把液體導入氣液接觸腔內，氣液并流傳質后進入到氣液分離組件中，其不足在于氣液接觸時間較短，氣液分散的接觸空間較小，當液體流量較大時，容易出現降液管液泛現象。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種夾層氣液均布噴射塔板，該塔板改變了現有塔板技術中的錯流接觸形式，采用夾層結構實現對液體的分離、收集和均布，并充分利用氣液噴射傳質的高效率特性，充分重視氣液接觸時間和空間的提升，充分降低霧沫夾帶，使之在整個塔板傳質區的氣液接觸成為均布的、無錯流的、噴射傳質為主的過程，同時消除偏流、滯流和液面梯度的影響，使塔板效率得到全面提升。