一種複合吸收塔盤的製作方法

2023-07-01 11:57:51 2

專利名稱：一種複合吸收塔盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及化學工業中吸收過程使用的吸收塔盤，具體為一種傳熱和傳質可同時進行的複合吸收塔盤，國際專利主分類號擬為Int.Cl7B01J19/00。
背景技術：
混合氣體與適當的液體接觸，氣體中的一個或幾個組分便溶解於該液體內而形成溶液，不能溶解的組分則保留在氣相中，於是原混合氣體的組分得以分離。這種利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的操作即為吸收。氣體的吸收是一種重要的分離操作，常在吸收塔中進行。常見的吸收塔形式有浮閥、篩孔、泡罩等。
化肥廠使用的等壓回收塔即是利用了吸收原理工作的吸收塔。它是採用中壓軟水，將維持合成氨系統中惰性氣濃度而定量排放的吹除氣和高壓下液氨中溶解的循環氣，經減壓後，在液氨貯罐中解吸出來的弛放。氣中的氨吸收下來，以達到淨化氣體的目的。該裝置要求做到，氨水濃度達到200tt以上，出塔氣體中的氨含量在0.2g/m3以下。在氨溶於水的過程中，有大量的溶解熱放出，使得塔內吸收溫度上升。塔內的操作溫度是影響吸收效果的關鍵因素，溫度升高不利於吸收。因此回收塔需要冷卻裝置(如排管冷卻等)將反應熱移走，以保證塔內溫度控制在一定範圍內。
目前使用的等壓回收塔(吸收塔)常用的塔盤型式是泡罩塔盤。其每層塔板上開有若干個孔，孔上焊有短管作為上升氣體的通道，稱為升氣管。升氣管上覆以泡罩，泡罩下部周邊有許多矩形齒縫。氣體通過泡罩的齒縫鼓泡進入液層，氣體中的可溶組份被液體吸收，完成傳質傳遞交換。回收塔內的溶解熱量很大，一方面由於泡罩之間安裝的冷卻盤管裝置面積較小，大量的溶解熱不能被及時移出塔外；另一方面是冷卻盤管安裝在泡罩之間的這種傳質區與冷卻區相分離的設計，不利於有效排熱，因此塔內溫度較高，影響了回收塔的運行效果。此外，現有技術的等壓回收塔還存在以下缺點1.泡罩塔盤本身的生產能力小，且操作彈性小；2.排布在泡罩之間才能起到冷卻作用的所述冷卻盤管佔用了塔盤傳質空間，而為保證吸收效果必將會使塔徑成倍增大，使吸收塔體積和佔地大增，成本提高。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明主要解決的技術問題就是提供一種新型的複合吸收塔盤。該塔盤具有傳熱和傳質可同時進行的特點，傳質效率高，吸收效果好，佔地面積小，成本低廉等優點。
本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計的一種複合吸收塔盤，其包括支撐板和降液板，降液板和塔殼之間構成降液管，支撐板上開有升氣孔和安裝有冷卻盤管，其特徵在於所述的升氣孔為長條形，且僅有一個；在升氣孔位置處的支撐板上無縫安裝有斷面形狀與所述升氣孔形狀一致的導氣管；在所述導氣管的外部套裝有投影面積大於所述導氣管橫斷面形狀的集氣盒，並通過支腳無縫安裝在所述支撐板上，在集氣盒頂面與導氣管對應位置處開有稍大於所述導氣管橫斷面形狀的孔，並在其上無縫安裝有罩盒，且罩盒的高度大於所述導氣管的高度，而集氣盒的高度低於所述導氣管的高度；在所述集氣盒的長度方向的兩側板上分別聯通有多個均布的分氣盒，且其底面與支撐板2之間留有空隙，在所述分氣盒的非連接端有封口板，沒有底面板，而兩側面均布有小孔；所述的冷卻盤管覆蓋安裝在所述分氣盒的上面，其高度稍低於所述導氣管的高度。
本發明與現有技術相比，具有以下優點由於設計了特殊的集氣盒、分氣盒結構，可以使氣體分布更趨均勻，強化了氣液傳質，提高了傳質效率；又由於所設計的集氣盒、分氣盒在下方，冷卻盤管覆蓋在其之上的複合式結構，因而可以使冷卻和傳質同步進行，進一步提高了塔盤效率和吸收效果，並且這種複合結構不佔用徑向有效傳質空間，與現有技術相比，可減小塔徑和佔地，降低設備成本。另外，本發明可用導氣管來控制塔盤上液層高度，使冷卻盤管可完全浸沒在塔盤上的液層當中，增加了換熱面積，換熱效果良好，滿足了塔內溫度控制的要求。


圖1為本發明複合吸收塔盤的一種實施例的整體結構及工作原理示意圖；圖2為本發明圖1的A-A剖面圖；圖3為本發明所述的分氣盒9和集氣盒8等的形狀結構一種實施例示意圖。
圖4是本發明圖3的俯視圖；圖5是本發明圖4的B-B剖面圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及其附圖對本發明作進一步敘述本發明設計的一種複合吸收塔盤(參見圖1-5)，其包括支撐板2和降液板3，降液板3和塔殼1之間構成降液管4，支撐板2上開有升氣孔5和安裝有冷卻盤管13，其特徵在於所述的升氣孔5為長條形，且僅有一個；在升氣孔5位置處的支撐板2上無縫安裝有斷面形狀與所述升氣孔5形狀一致的導氣管6；在所述導氣管6的外部套裝有垂直投影面積大於所述導氣管6橫斷面形狀的集氣盒8，並通過支腳7無縫安裝在所述支撐板2上，在集氣盒8頂面與導氣管6對應位置處開有稍大於所述導氣管6斷面形狀的孔，並在其上無縫安裝有罩盒14，且罩盒14的高度大於所述導氣管6的高度，而集氣盒8的高度低於所述導氣管6的高度；在所述集氣盒8的長度方向的兩側板上分別聯通有對稱均布的多個分氣盒9，且其底面與支撐板2之間留有空隙10，沒有底面板，在所述分氣盒9的非連接端有封口板11，而兩側面均布有小孔12；所述的冷卻盤管13覆蓋安裝在所述分氣盒9的上面，其高度稍低於所述導氣管6的高度。
本發明所述的升氣孔5為長條形，且僅有一個，但不排除排成一線均布的2-4個或更多個升氣孔5的設計。所述升氣孔5的長條形是指長度遠大於寬度的矩形。但升氣孔5的形狀不限於實施例的長條形。升氣孔5開在支撐板2(也稱塔板)的中心。本發明設計的一個或者直線均布的多個升氣孔5與現有技術散點狀均布的多個升氣孔5相比，具有上升氣流集中而分配氣流面積大且均勻的特點。所述的在升氣孔5位置處的支撐板2上無縫安裝有斷面形狀與所述升氣孔5形狀一致的導氣管6，也與現有技術不同。後者要求帽罩(相當於所述的導氣管6)與升氣孔處的塔板之間必須留有一定高度的縫隙，以滿足流體的運動要求。本發明設計為無縫安裝。這種安裝方法規定了工作流體新的運動路線。所述的導氣管6的高度決定了工作時液層的高度。所述的集氣盒8的垂直投影面積大於所述導氣管6橫斷面形狀是指其形狀與所述導氣管6橫斷面形狀一致，但長度和寬度方向都大於所述導氣管6橫斷面的長度和寬度。實施例優選的是其長度方向大於的程度大於其寬度大於程度的方案。其具體長度與塔徑有關。在集氣盒8頂面與導氣管6對應位置處開有稍大於所述導氣管6橫斷面形狀的孔，並在其上無縫安裝有罩盒14，且罩盒14的高度大於所述導氣管6的高度，而集氣盒8的高度低於所述導氣管6的高度。這樣設計的實際形狀是高度較高而長度較短的罩盒14內部通聯地安裝在高度較低而長度較長的集氣盒8的頂面中心處，而該處的下面正扣罩著高度較低的導氣管6。罩盒14的頂面和側面與導氣管6的上口和側面構成了工作流體的新通道。所述的分氣盒9對稱均布聯通在所述集氣盒8長度方向的兩側板上(參見圖3-5)。分氣盒9的數量與其寬度和塔盤直徑有關，一般可以設計為8-16個。實施例設計了12個，每側對稱均布有6個。所述分氣盒9沒有底面板，但設計其底面與支撐板2之間留有空隙10。其作用是如果分氣盒9上所述的小孔12被堵塞時，氣體可從空隙10處與液體接觸傳質。所述分氣盒9一端與集氣盒8通聯，另一端，也即非連接端有封口板11，以堵塞氣體通道。所述分氣盒9的橫斷面形狀不受限定，可以是方形、矩形、梯形、圓或橢圓形以及三角形等。實施例優選的是橫斷面為三角形。在分氣盒9的兩側面均布有小孔12。在分氣盒9內的小孔12上方形成氣體空間，便於氣體流動，提高了塔盤操作彈性。氣液可通過所述的小孔12鼓泡，完成水對傳質(如氨)的吸收。所述小孔的直徑範圍為φ5-10mm。實施例具體設計為8mm。在所述集氣盒8上沒有連接分氣盒9的側壁上也可開有所述的小孔12。這樣可以增強吸收工作效果。所述的集氣盒8和其兩側均布的多個分氣盒9構成一個方形或者矩形結構的塔盤工作單元，形狀稍小於所述的支撐板。該塔盤工作單元由所述集氣盒8上的支腳7無縫整體安裝在所述的支撐板2上。支腳7為均布的4-8個，以安裝牢固為準。實施例採用了6個。
本發明所述的冷卻盤管13覆蓋安裝在所述分氣盒9的上面，其高度要稍低於導氣管6的高度。所謂覆蓋是指冷卻盤管13的形狀大小與所述的塔盤工作單元的形狀大小基本相同或者略小。為了排熱和控制塔溫，所述的冷卻盤管13可以是多層結構，但總高度要低於所述導氣管6的高度。因為導氣管6高度可確定塔盤上的溢流堰高，從而確保塔盤上的液層高度。在塔工作時，這種設計可以使所述的冷卻盤管13完全浸沒在液體當中，提高冷卻效果，減小冷卻面積，並使傳質與散熱同時進行，提高塔盤效率。本發明的這種冷卻盤管覆蓋安裝在塔盤工作單元之上的結構設計名之為複合吸收塔盤。
本發明複合吸收塔盤的工作原理如下(參見圖1、2)塔盤內由上層支撐板2下降的液體(圖中實箭頭所示)從降液管4流入該層支撐板2上，並沿箭頭方向流動。上升氣體(空芯箭頭所示)則通過升氣孔5、導氣管6進入罩盒14，並被罩盒14的頂面所擋在罩盒14內折返向下進入集氣盒8。在集氣盒8內，氣體被均勻的分配到各個分氣盒9內。由於在分氣盒9的兩側板上開有均布適當孔徑的小孔12，氣體可從小孔12中鼓泡而出，與所述流經的液體接觸。由於所述的小孔12是均布在分氣盒9上的，所以這種接觸差不多是在整個塔盤的支撐板2平面上的，是充分的。氣液接觸進行傳質交換後，液體從降液管4流到下一層支撐板2上，而氣體則通過升氣孔5上升進入上一層支撐板2中，進入下一個工作循環，進而完成整個吸收過程。由於冷卻盤管13可完全浸沒在液體當中，因而塔盤的冷卻效果提高，塔盤內溫度控制良好。
權利要求
1.一種複合吸收塔盤，其包括支撐板(2)和降液板(3)，降液板(3)和塔殼(1)之間構成降液管(4)，支撐板(2)上開有升氣孔(5)和安裝有冷卻盤管(13)，其特徵在於所述的升氣孔(5)為長條形，且僅有一個；在升氣孔(5)位置處的支撐板(2)上無縫安裝有橫斷面形狀與所述升氣孔(5)形狀一致的導氣管(6)；在所述導氣管(6)的外部套裝有垂直投影面積大於所述導氣管(6)橫斷面形狀的集氣盒(8)，並通過支腳(7)無縫安裝在所述支撐板(2)上，在集氣盒(8)頂面與導氣管(6)對應位置處開有稍大於所述導氣管(6)橫斷面形狀的孔，並在其上無縫安裝有罩盒(14)，且罩盒(14)的高度大於所述導氣管(6)的高度，而集氣盒(8)的高度低於所述導氣管(6)的高度；在所述集氣盒(8)的長度方向的兩側板上分別聯通有對稱均布的多個分氣盒(9)，其底面與支撐板(2)之間留有空隙(10)，沒有底面板，在所述分氣盒(9)的非連接端有封口板(11)，而兩側面均布有小孔(12)；所述的冷卻盤管(13)覆蓋安裝在所述分氣盒(9)的上面，其高度稍低於所述導氣管(6)的高度。
2.根據權利要求所述的複合吸收塔盤，其特徵在於所述的升氣孔(5)為排成一線均布的2-4個；所述的分氣盒(9)為8-16個；所述的支腳(7)為均布的4-8個；所述小孔(12)的直徑為5-10mm。
全文摘要
本發明涉及一種複合吸收塔盤，其包括支撐板和降液板，降液板和塔殼之間構成降液管，支撐板上開有升氣孔和安裝有冷卻盤管，其特徵在於升氣孔為長條形，且僅有一個；在升氣孔位置處的支撐板上無縫安裝有斷面形狀與升氣孔形狀一致的導氣管；其外部套裝有投影面積大於導氣管橫斷面形狀的集氣盒，並通過支腳無縫安裝在支撐板上，在集氣盒頂面與導氣管對應位置處開有稍大於導氣管橫斷面形狀的孔，並在其上無縫安裝有罩盒，罩盒高度大於導氣管高度，而集氣盒高度低於導氣管的高度；在集氣盒長度方向的兩側板上分別聯通有多個均布的分氣盒，其底面與支撐板2之間留有空隙，在分氣盒的非連接端有封口板，沒有底面板，而兩側面均布有小孔；冷卻盤管覆蓋安裝在分氣盒的上面，其高度稍低於導氣管的高度。
文檔編號B01D3/14GK1631491SQ20041007272
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月16日 優先權日2004年11月16日
發明者王柱祥, 商恩霞, 宋洪濤 申請人:天津市創舉科技有限公司