撬裝式模塊化雙塔實驗裝置製造方法

2023-05-29 07:01:21

撬裝式模塊化雙塔實驗裝置製造方法
【專利摘要】本發明是一種撬裝式模塊化雙塔實驗裝置。它包括第一塔器組件、第二塔器組件、塔器外部配件和一個包裝箱；第一塔器組件主要由第一塔釜段、一個板式塔段、一個板式塔進料塔段組成，所述的第二塔器組件主要由第二塔釜段、一個填料塔段、一個填料塔進料塔段組成；塔器外部配件至少由三個換熱器、二個循環泵和一個風機及一個儲氣瓶組成。由於本發明採用雙塔塔器組件進行模塊化組裝，使其在實現冷、熱模和吸收、解吸實驗流程的基礎上，還能實現如：雙效精餾和精餾、提餾兩段精餾等的雙塔實驗流程，使實現的實驗流程種類更多。又由於本發明採用了撬裝式模塊化組裝結構，使其安裝和移動方便，特別利於工業現場的實驗研究。
【專利說明】撬裝式模塊化雙塔實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化工塔器實驗裝置，具體地說，它是一種撬裝式模塊化雙塔實驗
裝置。
【背景技術】
[0002]在已有技術中，中國專利ZL201110067233.X公布了一種「組合式多功能實驗塔及其實驗裝置」，它採用單塔分段模塊化結構，通過變換不同模塊的組合來實現不同的實驗流程，主要實現了冷、熱模實驗流程和吸收與解吸實驗流程等。但它不是撬裝式結構，移動還不夠方便，給工業現場的實驗研究帶來不便；再者，由於它採用單塔模塊化組裝變換，故不能實現一些雙塔的實驗流程，如:雙效精餾工藝、精餾、提餾兩段精餾工藝等，另外，模塊化的組合還不夠完美，比如:塔板段和填料段與進料分配器沒有分開，更換塔板和填料不夠方便。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是針對已有技術中存在的缺點，提供一種撬裝式模塊化雙塔實驗裝置，使其不僅能變換擴展出更多的實驗流程，而且使其組裝和移動更加方便。
[0004]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0005]它包括第一塔器組件、第二塔器組件、塔器外部配件和一個包裝箱；
[0006]所述的第一塔器組件主要由第一塔釜段、一個板式塔段、一個板式塔進料塔段組成；所述的第二塔器組件主要由第二塔釜段、一個填料塔段、一個填料塔進料塔段組成；所述的第一、第二塔釜段其中之一中為加熱塔釜段；所述的塔器外部配件至少由三個換熱器、二個循環泵和一個風機及一個儲氣瓶組成；所述的包裝箱是一個由底座板、兩側側板、前後端板和上蓋板通過插入螺栓而連接構成的六面體；所述的第一塔釜段和第二塔釜段固定在所述的底座板上，所述的板式塔段和板式塔進料塔段、填料塔段和填料塔進料塔段及所述的塔器配件均放置在所述的包裝箱中。
[0007]本發明進一步改進的技術方案如下:
[0008]所述的填料塔段或板式塔段由一個塔段外殼、設在塔段外殼兩端的上、下法蘭盤、設在塔段外殼與法蘭盤之間的密封墊和設在塔段外殼與法蘭盤之間的拉杆構成。
[0009]所述的第一、第二塔釜段具有一個橫臥筒型容器，在該橫臥筒型容器的上端面設有一個與塔徑配合的法蘭座，在所述的法蘭座上設有一個進氣口作為塔底進氣口，在所述的橫臥筒型容器上至少還設有一個液位計、釜液排出口、釜液循環出口和若干個物流檢測及回流口。
[0010]本發明的有益效果如下:
[0011]一、由於本發明採用雙塔塔器組件進行模塊組裝，使其在實現冷、熱模和吸收、解吸實驗流程的基礎上，還能實現如:雙效精餾和精餾、提餾兩段精餾等的雙塔實驗流程，使實現的實驗流程種類更多，變換更加靈活、多變。又由於本發明採用了撬裝式模塊化組裝結構，使其安裝和移動方便，特別利於工業現場的實驗研究。
[0012]二、本發明將板式塔段和填料塔段中的進料部分與塔段分開，可使實驗塔盤和實驗填料的更換更為方便。
[0013]三、本發明的板式塔段和填料塔段採用法蘭與塔段外殼分開的結構，便於更換透明外殼(實驗觀察用)。
[0014]下面根據附圖詳細說明本發明的具體結構。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的整體結構示意圖。
[0016]圖2是圖1打開上蓋板的俯視圖。
[0017]圖3是板式塔段結構示意圖。
[0018]圖4是板式塔進料塔段結構示意圖。
[0019]圖5是填料塔段結構示意圖。
[0020]圖6是填料塔進料塔段結構示意圖。
[0021]圖7是塔釜段結構示意圖。
[0022]圖8是換熱器結構示意圖。
[0023]圖9是雙塔組裝結構示意圖。
[0024]圖10是圖9的A-A面示意圖。
[0025]圖11是板式塔冷模實驗裝置。
[0026]圖12是單塔精餾實驗裝置。
[0027]圖13是雙塔吸收解吸實驗裝置。
[0028]圖14是單塔吸收解吸實驗裝置。
[0029]圖15是雙效精餾實驗裝置。
[0030]圖16是精餾、提餾兩段精餾實驗裝置。
[0031]圖17是板式塔段和填料塔段的結構示意圖。
[0032]圖18是上法蘭盤結構示意圖。
[0033]圖19是下法蘭盤結構示意圖。
[0034]圖中:1.包裝箱，1-1.底座板，1-2/1-3.兩側側板，1_4/1_5.前後端板，1_6.上蓋板，E1/E2/E3.換熱器，Cl.風機，P1/P2.循環泵，V1.儲氣瓶，T1-1.第一塔釜段，T1-2板式塔段，T1-21.板式塔段外殼，T1-22.多層塔板結構，T1-23.物流檢測口，T1-3.板式塔進料塔段，T1-31.板式塔進料塔段外殼，T1-32.液相進料管，T1-33.氣相出口，T1-34.物流檢測或物流進、出口，T2-1.第二塔釜段，T2-2.填料塔段，T2-21.填料塔段外殼，T2-22.填料，T2-23.物流檢測口，T2-3.填料塔進料塔段，T2-31.填料塔進料塔段外殼，T2-32.液相分配器，T2-33.氣相出口，T2-34.物流檢測或物流進、出口，TX-1.第一或第二塔釜段，TX-11.橫臥筒型容器，TX-12.法蘭座，TX-13.進氣口，TX-14.釜液排出口，TX-15.釜液循環出口，TX-16.物流檢測或物流進、出口，LG.液位計，2.塔段外殼，3.上法蘭盤，4.下法蘭盤，5/6.密封墊，7.拉杆
【具體實施方式】[0035]參見圖1、2，它包括第一塔器組件、第二塔器組件、塔器外部配件和一個包裝箱；所述的第一塔器組件主要由第一塔釜段(T1-1)、一個板式塔段(T1-2)、一個板式塔進料塔段(T1-3)組成；所述的第二塔器組件主要由第二塔釜段(T2-1)、一個填料塔段(T2-2)、一個填料塔進料塔段(T2-3)組成；所述的第一、第二塔釜段其中之一為加熱塔釜段，即在塔釜中設有一個電加熱器；所述的塔器外部配件至少由三個換熱器(El、E2、E3)、二個循環泵(P1、P2)和一個風機(Cl)及一個儲氣瓶(Vl)組成；所述的包裝箱(I)是一個由底座板(1-1 )、兩側側板(1-2、1-3)、前後端板(1-4、1-5)和上蓋板(1-6)通過插入螺栓而連接構成的六面體；所述的第一塔釜段(T1-1)和第二塔釜段(T2-1)固定在底座板上，所述的板式塔段(T1-2)和板式塔進料塔段(T1-3)、所述的填料塔段(T2-2)和填料塔進料塔段(T2-3)及所述的塔器外部配件均放置在所述的包裝箱(I)中。
[0036]參見圖3，所述的板式塔段(T1-2)至少由一個板式塔段外殼(T1-21)、設在外殼內的多層塔板結構(T1-22)和設在本塔段外殼上的多個物流檢測口(T1-23)構成。根據實驗需要，還可以在本塔段設置塔板漏液測量裝置。
[0037]參見圖4，所述的板式塔進料塔段至少由一個板式塔進料塔段外殼(T1-31)、設在板式塔進料塔段外殼上的液相進料管(T1-32)和氣相出口(T1-33)及若干個物流檢測或物流進、出口(T1-34)構成。
[0038]參見圖5，所述的填料塔段(T2-2)至少由一個填料塔段外殼(T2-21)、設在該外殼內的填料(T2-22)和設在本塔段外殼上的多個物流檢測口(T2-23)構成。
[0039]參見圖6，所述的填料塔進料塔段(T2-3)至少由一個填料塔進料塔段外殼(T2-31)、設在本外殼內的液相分配器(T2-32)和設在本外殼上的氣相出口(T2-33)及若干個物流檢測或物流進、出口(T3-34)構成。
[0040]參見圖7，為使塔釜段能兼作循環槽用，所述的第一或第二塔釜段(TX-1)具有一個橫臥筒型容器(TX-1I),在該橫臥筒型容器的上端面設有一個與塔徑配合的法蘭座(TX-12)，在所述的法蘭座上設有一個進氣口(TX-13)作為塔底進氣口，在所述的橫臥筒型容器上至少還設有一個液位計(LG)、釜液排出口(TX-14)、釜液循環出口(TX-15)和若干個物流檢測或物流進、出口(TX-16)。
[0041]參見圖8，所述的換熱器(El、E2、E3)採用普通的列管式換熱器，其外殼採用與塔段外殼相同的結構，以便它能與塔段對接，作為內置塔頂冷凝器用。
[0042]參見圖9、10，組裝實驗塔時，需根據不同的實驗流程，對第一、第二塔器組件進行不同的變換組合，圖中以雙塔吸收解吸實驗流程為例給出第一、第二塔器和塔器外部配件的組裝。組裝過程為:先拆卸掉包裝箱六面體的連接螺栓，使底座板(1-1)、兩側側板(1-2、1-3)、前後端板(1-4、1-5)、上蓋板(1-6)相互分開,其中的底座板作為塔器底座,前後端板(1-4、1-5 )作為一對立架板，並用螺栓連接固定在底座板上，所述的兩側側板(1-2、1-3 )作為兩個隔板分別橫搭在一對立架板上，從而在兩塔之間形成一個架子，用於放置外置式換熱器(E1、E2)。
[0043]通過第一、第二塔器組件的變換組合，本發明可以實現多種單塔或雙塔實驗流程，舉例如下:
[0044]實驗1、板式塔或填料塔冷模實驗
[0045]⑴裝置組裝:參見圖11，先用第一塔釜段(T1-1)、板式塔段(T1-2)和板式塔進料塔段(T1-3)組成一個板式塔器，然後用循環泵(P1)、風機(Cl)和流量計(F)、計量器(L)這些塔器外部配件通過管道及閥門等連接構成一個板式塔冷模實驗裝置。如果將板式塔器中的板式塔段和板式塔進料塔段更換成填料塔段和填料塔進料塔段即可組成一個填料塔器，進而構成一個填料塔冷模實驗裝置。
[0046]⑵實驗流程:原料(如:水)一次注入第一塔釜(Tl-1)中，由第一循環泵(Pl)加壓輸送至進料塔段(T1-3)內，風機送出的空氣進入第一塔釜中，上升的氣體與下降的液體在板式塔段(T1-2)內逆流接觸，完成水力學性能測試實驗。
[0047]實驗2、單塔精餾(熱模)實驗:
[0048]⑴裝置組裝:參見圖12，由第二塔釜段(T2-1)、板式塔段(T1-2)、板式塔進料塔段(T1-3)、填料塔段(T2-2)、填料塔進料塔段(T2-3)組裝成一個精餾實驗塔，並以第一塔釜段(Tl-1)作循環槽，然後用第一、第二換熱器(El、E2)、循環泵(P1、P2)這些塔外配件和管道、閥門、流量計等連接構成一個單塔精餾實驗裝置。其中換熱器El作為外置塔頂冷凝器。
[0049]⑵實驗流程:原料一次注入第一塔釜(Tl-1)中，由第一循環泵(Pl)加壓輸送，經第二換熱器(E2)預熱後進入板式塔進料塔段(T1-3)內，第二塔釜(T2-1)中的釜液經釜中加熱器的加熱，產生的上升蒸汽與下降液體在板式塔段(T1-2)內逆流接觸，完成提餾段傳質過程；繼續上升的氣體由填料塔進料塔段(T2-3)出塔，進入第一換熱器(El)中被冷凝，部分作為塔頂產品進入第一塔釜中，部分回流進入進料塔段內，回流液與上升的氣體在填料塔段(T2-2)內逆流接觸，完成精餾段傳質過程。第二塔釜中的釜液由第二循環泵(P2)加壓，經第二換熱器被第一塔釜中的原料冷卻後進入第一塔釜中，與塔頂產品混合後作為原料。
[0050]實驗3、雙塔吸收、解吸實驗
[0051]⑴裝置組裝:參見圖13，由第一塔釜段(T1-1)、填料塔段(T2-2)、填料塔進料塔段(T2-3)組裝成一個常壓填料塔，由第二塔釜段(T2-1)、板式塔段(T1-2)、板式塔進料塔段(T1-3)和第三換熱器(E3)組裝成一個高壓板式塔，其中第三換熱器(E3)作為內置塔頂冷凝器；然後用第一、第二換熱器(E1、E2)、第一、第二循環泵(P1、P2)這些塔器外部配件和管道、閥門、流量計等連接構成一個雙塔吸收、解吸實驗裝置。
[0052]⑵實驗流程:貧液一次注入第二塔釜(T2-1)中，由第二循環泵(P2)加壓輸送，經第二換熱器(E2)與來自第一塔釜(Tl-1)的富液換熱，再經第一換熱器(El)冷卻後進入填料塔進料塔段(T2-3)內；來自儲氣瓶(Vl)的原料氣與空氣混合後，由第一塔釜進入塔內，在填料塔段(T2-2)內完成吸收過程，吸收後淨化氣從填料塔進料塔段上排空，富液流入第一塔釜中，並由第一循環泵(Pl)輸送，經第二換熱器被第二塔釜的貧液加熱後，進入板式塔進料塔段(T1-3)內，第二塔釜中的貧液經釜中加熱器的加熱，產生的蒸汽與風機輸送的空氣混合上升，與下降的富液逆流接觸，進行解吸過程，解吸後氣體經塔頂冷凝器(E3)冷凝後，冷凝液回流，不凝氣與原料氣混合作為吸收質循環使用，第二塔釜中的貧液作為吸收劑循環使用。
[0053]實驗4、單塔吸收、解吸實驗
[0054]⑴裝置組裝:參見圖14，由第二塔釜段(T2-1)、板式塔段(T1-2)、板式塔進料塔段(T1-3)、第三換熱器(E3)、填料塔段(T2-2)、填料塔進料塔段(T2-3)組裝成一個吸收解吸塔，並以第一塔爸(Tl-1)作為循環槽，然後用第一、第二換熱器(El、E2)、風機(Cl)、儲氣瓶(Vl)這些塔外配件和管道、閥門、流量計等連接構成單塔吸收解吸實驗裝置。
[0055]⑵實驗流程:貧液一次注入第一塔釜(Tl-1)中，由第一循環泵(Pl)加壓輸送，經第二換熱器(E2 )與來自第二塔釜(T2-1)中的釜液換熱，進入填料塔進料塔段(T2-3 )內，來自儲氣瓶(Vl)的原料氣由填料塔段(T2-2)底部進入，在填料塔段完成吸收過程，吸收後，淨化氣排空；第二塔釜中的釜液經加熱器的加熱，產生的蒸汽與風機輸送的空氣混合上升，與下降的富液逆流接觸，在板式塔段(T1-2)內進行解吸過程，解吸後，氣體經冷凝器(E3)冷凝後，冷凝液回流，不凝氣與原料氣混合作為吸收質循環使用；第二塔釜中的釜液由第二循環泵(P2)加壓輸送，經第二換熱器與來自第一塔釜的貧液換熱，再經第一換熱器(El)冷卻後進入第一塔釜內，作為吸收劑循環使用。
[0056]以上吸收解吸實驗裝置可以進行工業尾氣回收實驗，可以對煉油廠、煤化工和熱電廠的含硫尾氣進行現場實驗研究。
[0057]實驗5、雙效精餾實驗
[0058]⑴裝置組裝:參見圖15，由第一塔釜段(T1-1)、板式塔段(T1-2)、板式塔進料塔段(T1-3)組裝成一個低壓板式塔，由第二塔釜段(T2-1)、填料塔段(T2-2)、填料塔進料塔段(T2-3)組裝成一個高壓填料塔；然後用第一、第二、第三換熱器(El、E2、E3)、第一、第二循環泵(P1、P2)和管道、閥門、流量計等連接構成一個雙效精餾實驗裝置，其中換熱器(E3)作為外置式低壓板式塔的塔頂冷凝器。
[0059]⑵實驗流程:原料一次注入第二塔釜(T2-1)中，經釜中加熱器的加熱產生上升蒸汽，所述蒸汽從填料塔進料塔段(T2-3)出塔，進入換熱器(El、E2)中作為板式塔段下部液體再沸器熱源，自身被冷凝後進入第一塔釜(Tl-1)中(釜Tl-1上端加盲板)，再經第一循環泵(Pl)加壓輸送，部分回流至填料塔進料塔段內，部分採出至第二塔釜中；第二塔釜中的釜液，經第二循環泵(P2)加壓進入板式塔段(T1-2)內，板式塔段下部的液體被抽出進入換熱器(El、E2)中，被加熱後產生的蒸汽返回至板式塔段內，蒸汽上升，由板式塔進料塔段(T1-3)出塔，進入換熱器(E3)中被冷凝，冷凝液部分回流至板式塔內，部分作為塔頂產品進入第二塔釜中。
[0060]實驗6、精餾、提餾兩段精餾實驗
[0061]⑴裝置組裝:參見圖16，由第一塔釜段(T1-1)、填料塔段(T2-2)、填料塔進料塔段(T2-3)組裝成一個填料塔，由第二塔釜段(T2-1)、板式塔段(T1-2)、板式塔進料塔段(T1-3)組裝成一個板式塔；然後用第一、第二換熱器(E1、E2)、第一、第二循環泵(P1、P2)及管道、閥門、流量計等連接構成一個精餾、提餾兩段精餾實驗裝置。
[0062]⑵實驗流程:原料一次注入第一塔釜(Tl-1)中，由第一循環泵(Pl)加壓輸送，經第二換熱器(E2)預熱後進入板式塔進料塔段(T1-3)內，第二塔釜(T2-1)中的釜液經加熱器加熱後由第二循環泵(P2)加壓，在第二換熱器中被原料冷卻返回至第一塔釜中，同時，第二塔釜產生的上升蒸汽與下降的原料逆流接觸進行傳質，然後蒸汽繼續上升從塔頂出塔，再從填料塔下部進入塔內，蒸汽在填料塔中上升，從塔頂出塔，進入第一換熱器(El)中被水冷凝，冷凝液自流，部分進入填料塔塔頂，部分進入第一塔釜中，從而完成在填料塔中的精餾和在板式塔中的提餾兩段精餾過程。
[0063]該實驗裝置可以進行廢水處理或回收，可以對採油廠等比較分散而且量少的廢水進行現場處理，也可以對甲醇水、乙醇水等進行精餾回收甲醇或乙醇。[0064]通過上述實驗裝置的組裝，可以看出，本發明的模塊化塔器組件變換靈活、多樣，可實現單塔和雙塔的多種實驗流程，並且它為撬裝式結構，移動和組裝都非常方便。
[0065]參見圖17?19，為了實驗觀察，所述的填料塔段或板式塔段由一個塔段外殼(2)、設在該塔段外殼兩端的上、下法蘭盤(3、4)、設在塔段外殼與上、下法蘭盤之間的密封墊(5、6)和設在上、下法蘭盤之間的拉杆(7)構成。採用這樣的結構，可以方便地將塔段外殼更換成透明材料(如:玻璃管)，這樣，就可以直觀看到板式塔和填料塔中的工作情況。
【權利要求】
1.一種撬裝式模塊化雙塔實驗裝置，其特徵是: 它包括第一塔器組件、第二塔器組件、塔器外部配件和一個包裝箱； 所述的第一塔器組件主要由第一塔釜段(T1-1)、一個板式塔段(T1-2)、一個板式塔進料塔段(T1-3)組成； 所述的第二塔器組件主要由第二塔釜段(T2-1)、一個填料塔段(T2-2)、一個填料塔進料塔段(T2-3)組成； 所述的第一、第二塔釜段其中之一中為加熱塔釜段； 所述的塔器外部配件至少由三個換熱器(E1、E2、E3)、二個循環泵(P1、P2)和一個風機(Cl)及一個儲氣瓶(Vl)組成； 所述的包裝箱(I)是一個由底座板(1-1 )、兩側側板(1-2、1-3)、前後端板(1-4、1-5)和上蓋板(1-6)通過插入螺栓而連接構成的六面體； 所述的第一塔釜段(Tl-1)和第二塔釜段(T2-1)固定在所述的底座板上，所述的板式塔段(T1-2)和板式塔進料塔段(T1-3)、填料塔段(T2-2)和填料塔進料塔段(T2-3)及所述的塔器配件均放置在所述的包裝箱(I)中。
2.根據權利要求1所述的撬裝式模塊化雙塔實驗裝置，其特徵是:所述的填料塔段或板式塔段由一個塔段外殼(2)、設在塔段外殼兩端的上、下法蘭盤(3、4)、設在塔段外殼與法蘭盤之間的密封墊(5、6)和設在上、下法蘭盤之間的拉杆(7)構成。
3.根據權利要求1所述的撬裝式模塊化雙塔實驗裝置，其特徵是:所述的第一、第二塔釜段(TX-1)具有一個橫臥筒型容器(TX-11)，在該橫臥筒型容器的上端面設有一個與塔徑配合的法蘭座(TX-12)，在所述的法蘭座上設有一個進氣口(TX-13)作為塔底進氣口，在所述的橫臥筒型容器上至少還設有一個液位計(LG)、釜液排出口(TX-14)、釜液循環出口(TX-15)和若干個物流檢測及回流口(TX-16)。
【文檔編號】B01D53/18GK103585778SQ201310632542
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】馬曉迅, 褚雅志, 曲非, 楊燕紅, 桂凱, 高中強, 曹斌 申請人:西北大學