[發明專利]一種階梯式液體環流鼓泡塔及分散氣體的方法

有效

• 申請號: 201911302733.X
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111013178B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 王成習
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D3/24
• 分類號: B01D3/24;B01D3/16;B01D53/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種階梯式液體環流鼓泡塔及分散氣體的方法，鼓泡塔塔內靠一豎直中心分隔板將塔內空間等分成前后兩部分，中心分隔板兩側從上向下交替等間距布置若干半圓形塔板，前后兩側的相鄰塔板依靠兩端的L形連通管連通。半圓形塔板水平固定在塔壁內側和中心分隔板上，其上裝有若干特制的鼓泡元件。采用本發明階梯式液體環流鼓泡塔和特制的鼓泡元件可使液體在中心分隔板兩側的塔板上逐級交替向下呈環流流動，具有氣體分散穩定、氣液傳質推動力高等優點，適宜于液氣比較大的氣液傳質分離和氣液反應等領域的應用。

技術領域

本發明涉及一種階梯式液體環流鼓泡塔，可用于化工過程中的精餾、吸收、氣液反應等單元操作，特別為萃取精餾、反應精餾等高液氣比操作過程提供一種具有較大操作彈性和高效的氣體分散方法。

背景技術

對于傳統的板式精餾塔，塔內大部分液體被局限在塔板上的較小空間內，塔板上方的較大空間充滿的是氣相，只有很少一部分液體以霧沫分散在氣相中。雖然大部分塔板的傳質效率不低，但由于液體分布嚴重不均，致使空間利用率較低。高效填料的出現大大提高了精餾塔的空間利用率，但在直徑較大的塔體內對填料和分布器的質量要求很高，生產上往往達不到其應有的分離效率。

化工生產中有一類特殊的分離過程，如萃取精餾和反應精餾，其特點是操作中的液氣比很大，在整個分離過程中氣體流量的變化幅度較大，單一結構的塔板很難適用不同氣體流量狀況。且較小氣體流量可能只要小直徑塔板即可，也與對應的較大液體流量或較長停留時間相矛盾。至于填料塔，大液量需要較大塔徑，也易于導致較小流量的氣體很難均勻分布。

上世紀七十年代化工生產中出現了一種以液相為連續相的填料充泡塔，也稱乳化塔。這種設備用于精餾過程獲得了較高的分離效率，但由于該種塔型對氣液流分布要求均較高，多局限于塔徑小于600mm的場合，未見有大型精餾塔的應用報道。

本發明針對大液氣比的分離操作，提出了一種階梯式液體環流鼓泡塔結構，結合特制的鼓泡元件用于氣體分散和氣液傳質過程。水力學實驗表明，采用中心分隔板兩側交替塔板的布置方式，可促使液體逐板向下呈階梯環流流動，不僅可減弱液體流動時的返混現象，還有益于整體提高傳質推動力。此外，如采用裝有特制鼓泡元件的多孔塔板代替普通篩板，氣體上升時傾向于在鼓泡元件內凝結成較大的氣團，促使氣體流動更加穩定、均勻，且具有隨氣體流量變化自動調節操作彈性的能力。

本發明提出的階梯式液體環流鼓泡塔，改進了連續相液體的流動模式，改善了氣體負荷變化的操作穩定性，有望提高氣液傳質的整體效果。本發明的詳細結構將在發明內容和具體實施方式中再詳細敘述。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種階梯式液體環流鼓泡塔及分散氣體的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種階梯式液體環流鼓泡塔，該鼓泡塔由圓柱形塔壁、中心分隔板、若干水平等間距的半圓形塔板和L形連通管構成。所述中心分隔板從上向下貫穿于整個塔內，將鼓泡塔分為前后兩個鼓泡區；所述半圓形塔板在中心分隔板前后從上向下依次交替等間距排列，同側的半圓形塔板處于對側相鄰兩塊半圓形塔板的中間位置；所述L形連通管將中心分隔板前后的半圓形塔板相連；所述L形連通管由圓柱形塔壁、中心分隔板、位于中心分隔板前后的兩條豎直側板和兩塊水平底板圍成，形成前后兩個長度不同的豎直通道；所述L形連通管的兩個豎直通道的頂部敞開且分別與相連的半圓形塔板齊平，底部靠位于同一高度的前后兩塊底板密封，兩個豎直通道靠下部位于中心分隔板上的圓形開孔連通。

進一步地，所述前后豎直通道的長通道的長度為中心分隔板同側塔板間距的0.75倍，短通道的長度為中心分隔板同側塔板間距的0.25倍。

進一步地，所述半圓形塔板為裝有若干鼓泡元件的多孔板。

進一步地，同一側半圓形塔板的塔板間距為150～300mm。