[發明專利]一種氣液傳質元件

有效

• 申請號: 201410224830.2
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN103977590A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 何巖;員玫;黎源;趙磊;張俊華;成兆坤
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司;萬華化學（寧波）有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/32
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

技術領域

本發明涉及一種帶導向作用的流線形氣液傳質元件，屬于化學工程等工業領域中的氣液傳質設備，具體的說是精餾(包括吸收、氣提)塔板的氣液傳質元件。

背景技術

傳統精餾技術經過近2個世紀的發展，已經取得了長足的進展，研究者開發了種類眾多的塔板和氣液傳質元件。但是，目前的塔板仍有一些方面需要改進，其中之一就是繼續提高塔板的傳質效率。

影響塔板效率的因素很多，板上液體的流動狀態就是其中之一。近年來的研究表明，傳統塔板上液體的流動并不是很規則的流動，而是存在渦流、回流、滯留以及返混等現象。這其中，以傳統塔板上弓形區存在的湍流和滯流影響最為嚴重。對常規圓形塔板，液體并不是以均勻的流速在整個塔板寬度方向均勻向前流動，而是中間的液體流速快，兩側則較慢。這樣大部分的液體是從入口堰到溢流堰的直線路徑流過，而兩側弓形區內的液體的流動則很緩慢，且存在嚴重的湍流和滯流。常規塔板的湍流區大小與堰高和液流強度有關，其面積可占塔板面積的25％～40％。因為湍流區的液體流動緩慢，嚴重影響該區域的氣液傳質效果，并浪費大量塔板面積。對于諸如反應精餾等特殊的場合，嚴重的湍流和滯留能產生很寬的液相停留時間分布，造成反應選擇性下降。

研究者開發了一些方案來解決上述問題，導向塔盤就是其中之一，即在塔盤上或氣液接觸原件上增加一些導向孔，利用氣體的推動作用規范液體的流動，使板上液體的流動更加均勻穩定，并降低液面落差。這種技術已經在導向篩板和導向浮閥中得到了成功的應用，如CN200610043178、CN200620046889、CN00261944、CN01220319、CN02112748公開的方案所示。但是，這些導向孔一般是為導流而特殊設計的，與氣液傳質功能相比屬于補充和從屬地位，并未將導流和氣液傳質很好的結合起來。專利CN02148496和CN03822439中公開的條形泡罩塔盤采用了另一種形式的導流片，但僅限于條形泡罩塔盤，應用受限制較多，如CN03822439中塔盤的弓形區因為條形泡罩的限制完全沒有導流孔，而CN03822439中或者仍是設置專門的常規導流孔作為附屬；同時齒縫和導流片形式、尺寸和方向完全相同，限制了其導流效果。以上類型的導流塔盤都還有改進的空間。

另外，對于板式塔，最核心的是氣液接觸元件，而板上的流體流經氣液接觸元件時，勢必受到阻礙和擾動，產生湍流、滯流等非理想流動現象，從而影響塔板效率；一些對流動要求比較高的場合，如反應精餾，嚴重的非理想流動還會影響反應轉化率和選擇性。但是人們對氣液接觸元件形狀對板上液體流動的影響研究尚不多，目前應用最廣泛的泡罩、浮閥、篩板塔盤大量采用的圓形、矩形氣液接觸元件，氣體普遍無差別的向四周或兩側噴射，存在的氣體與液體流動方向相反的情況，造成嚴重的湍流和滯流，影響了塔板效率的繼續提高，并增加了塔板壓降，限制了生產能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶導流作用的流線形氣液傳質元件，通過將氣體出口和導向作用完全有機結合，同時借助優化的元件形狀，可以優化塔板上的液體流動，減小或消除塔板上流體流動的渦流和滯流現象，促使物料在塔板上均勻穩定流動，并可以有效減少或消除塔板上的液面落差，促進氣液均勻傳質，從而提高塔板效率和生產能力。

在本申請中，塔板與塔盤具有相同的意義。

根據本發明的第一個實施方案，提供：

1.一種帶導流作用的流線形導流氣液傳質元件，其特征在于：

a)氣液傳質元件采用流線形的形狀，該元件的長寬比大于1，優選1.2～20:1，優選2～10:1，更優選2.5～8:1，

b)氣液傳質元件上開有供氣體通過的多個齒縫和/或孔(齒縫和/或孔的數量例如但不限于是1～1000個，例如10－500個，優選30-300個)，以及在齒縫和/或孔的旁邊設置多個導流片(導流片的數量例如但不限于是1～1000個，例如10－500個，優選30-300個)，所述導流片的方向與沿入口堰到溢流堰的直線方向呈0～90°角，優選0～60°角，最優選0～45°角；以及

c)所述齒縫和/或孔以及導流片沿著液體流動方向不均勻布置(優選分布在元件的外周上)，優選，齒縫或孔的分布在方向上和/或數量上和/或面積上和/或形狀上和/或高度上具有不均勻性，例如可以是一個帽罩上的齒縫或孔的分布或方向不均，也可是多個帽罩的齒縫或孔的分布或方向各不相同。