专利名称：一种气液传质构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油和化学加工工业的板式塔中的高效高速气液传质 构件。
背景技术：
板式塔是逐级接触式的传质设备，主要的内构件是塔板，塔板上设有鼓泡元件，气 液传质在塔板上进行。常见的塔板类型有很多，其中以浮阀塔板和筛孔塔板为主，还有其他 一些类型的塔板大多属于浮阀塔板、筛板的改进类型。这些类型的塔板从传质机理上看是 类似的。经实践证明，传统塔器只要结构设计良好，操作正常，其性能颇为接近。当操作负 荷为最大负荷的85%时，不同结构的塔板效率大致相同。传统类型塔板的性能特点，主要由塔板上的气液错流接触方式决定。液相受重力 作用从降液管落到塔板入口，在惯性作用下流过塔板；而气体则是在一定压力下，由塔板下 方流向塔板上方，通过塔板上的鼓泡元件后被破碎成气泡，与横向通过塔板的液层进行接 触传质。因为气液相是呈错流接触，塔板上处于鼓泡状态，当气速继续增大，操作转入喷射 状态时，会产生大量的雾沫夹带，严重影响传质效率，所以气速不能太高，目前广泛采用的 板式塔中截面上的允许空塔气速不大，一般为0. 6 1. 5m/s ；并且气、液相传质完全依赖重 力场作用，传质面积比较小，分离能力有限。由此看来，要提高板式塔的处理能力和传质效率，必须考虑新的气液相分离方式。 高速喷射类的塔板正是利用气液相高速运动时存在的惯性力差来实现的气液相分离，可以 不受自然重力的制约。目前最常见的喷射提升类塔板主要有垂直筛板(VST)类塔板，它是1963年 日本三井造船株式会社开发的一种塔板，已申请了多项专利(专利号US3，633，882、 US3, 779，527)，由开孔的塔板和侧壁开孔的VST罩构成，气体通过板孔喷射，形成伯努利效 应，在板孔附近形成低压区，将塔板上的液体卷吸，提升到VST罩内，然后气体携带液相由 管壁上的开孔水平喷出，进行传热传质。与传统塔板相比，该塔板雾沫夹带量相对降低，处 理量显著增大，但是该塔板在大处理量操作时，板效率明显降低，同时塔板压降较高。CN 1978024A公开了一种高效高速气液传质构件，虽然该构件压降较低，但由于气 液两相在元件中停留时间较短，气液两相接触不完全，传质效率低，雾沫夹带量大，其锥底 下方安装的液体旋流部件，给塔板安装带来了不便。
发明内容针对现有立体喷射类塔板的压降大，大处理量下塔板传质效率急剧下降，结构复 杂的不足，本实用新型提供了一种高效高速的气液传质构件。该构件具有压降小，传质效率 高，雾沫夹带低，工程安装方便等特点，塔板上没有滞留区，消除了塔设备规模扩大后的放 大效应，允许高气速和大喷淋量下操作，构件里的网孔板结构，大大增加了气液两相的湍动 程度和相接触面积，有效的提高处理能力和塔板效率，强化了传质过程。[0008]本实用新型是这样实现的一种气液传质构件，所述构件包括塔板、集液板、板孔、升气筒、网孔板、帽罩和降 液管；其中升气筒固定在集液板上，升气筒的位置与板孔的位置相对应，在升气筒上设置有 网孔板，升气筒的顶部设有帽罩，所述的集液板与升气筒下端以及降液管联结。根据本实用新型提供的气液传质构件，每个升气筒上设置的网孔板层数至少为一 层，优选2 3层。所述网孔板的形状与帽罩的形状相对应，其网孔结构可以为圆形孔、条 形孔、菱形孔以及其他规则孔。网孔板的四周还可以有向下的挡板，以起到导流的作用。挡 板与网孔板的角度可以为15 60度，优选为30 45度。所述的升气筒可以是长方体形、正方体形、直圆筒或圆锥底结构，优选长方体形或 正方体形。所述的升气筒在高出集液板以上的筒壁上开有若干孔，其开孔率一般大于塔板 的开孔率，优选升气筒筒壁的开孔率/塔板开孔率> 1. 5。在本实用新型的一种实施情况下，所述的升气筒相对的两侧为完全敞开结构。当 升气筒为直圆筒或圆锥底结构时，以圆形底为基准，将圆形底平均分成四份，以四个扇形为 单位将几何体平均分为四部分，间隔的两个几何体的外表面即为相对两侧。本发明气液传质构件的工作原理为气相由下层塔板通过板孔向上，液相从降液 管进入塔板，被向上的气相卷吸带入升气筒内，通过网孔板以及顶罩，在这个过程中，液相 被拉膜、破碎，气液两相进行传质，最后由升气筒的筒壁开孔或升气筒两侧喷出，气体流向 上层塔板，液体落在集液板上，通过降液管进入下一层塔板。本实用新型的优点在于(1)塔板压降小，能耗低，适用的压降范围较广，传质元件采用升气筒结构，升气筒 筒壁上开孔，升气筒相对两侧甚至可以为完全敞开的结构，构件的开孔率较大。(2)液相处理量大。该构件开孔率较大，高速上升的气体将液体提升，被提升的液 体可以迅速的从构件中喷出。(3)传质效率高，气液分离性能好。升气筒内设置一层或一层以上的网孔板结构， 充分利用了塔板的空间，又因为操作气速较高，气体流经网孔板时，可将液体喷射成细小的 液滴，两相接触面积、湍动程度都很大，可以强化传质过程。(4)雾沫夹带量小。帽罩、网孔板都有向下的挡板，起到导流作用，通过构件后的气 液两相分离的比较彻底，塔板上气液分布均勻，降低了液体的夹带量。(5)解决了传质后的液体与未传质的液体发生混合的问题。传质前的液体由上层 降液管通过分配管送到传质元件底部，传质后的液体从元件喷出后落到集液板上，然后由 降液管输送到下层塔板。(6)该构件降液管较长，一直伸到下层塔板下方，可以延迟降液管液泛，大大提高 液相的处理能力，增加了对起泡体系的适应性。(7)本构件由集液板上并联多个传质元件而成，传质主要发生在元件中，构件外的 气相和液相基本是相对无关的单相流动，塔板上不存在液体滞留区，可在一定程度上消除 塔设备扩大后产生的放大效应。(8)构件结构简单，便于实现，对现有塔设备进行改造时只需要更换塔板，内构件 不需改动，改造费用较低，可针对不同体系以及不同操作工况灵活调整。
图1为本实用新型气液传质塔板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的气液传质构件进行详细说明。如图1所示，本实用新型涉及的气液传质构件一般安装在板式塔内。该构件主要 包括塔板1、板孔2、升气筒3、集液板4、网孔板5、帽罩6和降液管7，升气筒3固定在集液 板4上，在升气筒3的顶部设有帽罩6，升气筒3内设置至少一层网孔板，例如可以设置两层 网孔板，即上层网孔板和下层网孔板，集液板4与上一层塔板的降液管及本层塔板的降液 管联结。所述的板孔2、升气筒3、网孔板5和帽罩6组成一个传质元件。本实用新型的气 液传质构件中包括多个这样的传质元件。所述的传质元件为可插式构件，其大小尺寸可以 相同，也可以不同，可以根据具体的工艺条件进行设计。所述的升气筒3可以是长方体形、 正方体形、也可以是直圆筒和圆锥底结构。本构件根据“小塔无放大效应，大塔有放大效应并随着塔径的增加而猛增”的现 实，将一层塔板上发生的气液相平衡过程，压缩到单个传质元件内，通过无数“小塔”并联 “大塔”，可以按传质元件的个数将塔板划分为若干个区域，气液传质过程只是发生在元件 内，而集液板上只是气相和液相的单相流动，所以传质元件的气液传质效果不受塔设备规 模的限制，塔板上基本没有滞留区，可以一定程度上消除塔设备规模扩大后引起的放大效 应。该构件利用气体通过塔板开孔时产生负压的原理，吸引液体上升，气液相在构件 内进行充分接触传质。同时本结构在升气筒内设置了至少一层网孔板结构，强化了气液两相的传质和分 离过程，充分利用了塔板的空间，可以降低雾沫夹带量，极大的提高了设备的处理能力。该构件升气筒的相对两侧可以为全敞开结构，构件的开孔率较大，塔板压降较小， 能耗较低，适用的压降范围很大。该构件降液管较长，一直伸到下层塔板下方，可以延迟降液管液泛，大大提高液相 的处理能力，增加了对起泡体系的适应性。该构件结构简单，便于实现，对现有塔设备进行改造时只需要更换塔板，内构件不 需改动，改造费用较低，可针对不同体系以及不同操作工况灵活调整。试验结果表明，该构件的分离效率较浮阀塔板可以提高15% 25%以上。因为气 速可以较高，气体流经元件时，可将液体喷射成细小的液滴，两相接触面积、湍动的程度都 很大，可以强化传质过程；并且雾沫夹带量少，构件内气液分布均勻，所以传质效率提高。传 质前的液体由上层降液管通过分配管送到传质元件底部，传质后的液体从元件顶部喷出后 落到该层塔板上，然后由降液管输送到下层塔板，解决了传质后的液体与未传质的液体发 生混合的问题，能够改善塔板效率。
权利要求1.一种气液传质构件，包括塔板、集液板、板孔、升气筒、网孔板、帽罩和降液管，其中升 气筒固定在集液板上，升气筒的位置与板孔的位置相对应，在升气筒上设置有网孔板，升气 筒的顶部设有帽罩，所述的集液板与升气筒下端及降液管联结。
2.按照权利要求1所述的气液传质构件，其特征在于，每个升气筒上设置的网孔板层 数至少为一层。
3.按照权利要求2所述的气液传质构件，其特征在于，所述的升气筒的层数为2 3层。
4.按照权利要求1 3任一权利要求所述的气液传质构件，其特征在于，所述网孔板的 形状与帽罩的形状相对应，其网孔结构可以为圆形孔、条形孔、菱形孔以及其他规则孔。
5.按照权利要求1所述的气液传质构件，其特征在于，所述网孔板的四周设置有向下 的挡板，挡板与网孔板的角度为15 60度。
6.按照权利要求5所述的气液传质构件，其特征在于，所述的挡板与网孔板的角度为 30 45度。
7.按照权利要求1所述的气液传质构件，其特征在于，所述的升气筒为长方体、正方 体、直圆筒或圆锥底结构。
8.按照权利要求1或7所述的气液传质构件，其特征在于，在所述的升气筒高出集液板 的筒壁上开有若干孔，其开孔率大于塔板的开孔率。
9.按照权利要求8所述的气液传质构件，其特征在于，所述的升气筒筒壁的开孔率/塔 板开孔率> 1.5。
10.按照权利要求1或7所述的气液传质构件，其特征在于，所述的升气筒相对的两侧 为完全敞开结构。
专利摘要本实用新型公开了一种新型的气液传质构件。该气液传质构件包括塔板、板孔、升气筒、集液板、网孔板、帽罩和降液管，其中升气筒固定在集液板上，升气筒与板孔的位置相对应，升气筒上设置网孔板，顶部设有帽罩，集液板与升气筒下端及降液管联结，所述的升气筒筒壁上开孔或者升气筒相对的两侧完全敞开。所述的板孔、升气筒、网孔板和帽罩组成传质元件，气液相在传质元件内充分接触传质，而在集液板上气相和液相都是单相流动，传质前后液体完全不混合。该气液传质塔板结构简单，能够消除放大效应、增大处理能力、强化传质。
文档编号B01D3/18GK201832435SQ20102060063
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者刘涛, 刘继华, 彭冲, 白振民, 黄新露 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院