一種板式旋流復(fù)合汽提塔及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種板式旋流復(fù)合汽提塔，該復(fù)合汽提塔的塔體為一中空的立式塔器，在塔體底部?jī)?nèi)連通安裝一塔底液體出口，在解吸塔的塔體底部安裝一儲(chǔ)液段，在儲(chǔ)液段內(nèi)安裝一加熱裝置，在儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中通的旋流段，在旋流段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中空的布液段，在布液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置塔板，塔板頂端的塔體外表面安裝一與塔體內(nèi)部相連通的塔頂液相回流入口，在塔頂液相回流入口上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一除沫段，在除沫段上方的塔體內(nèi)頂端設(shè)置一塔頂蒸汽出口。本發(fā)明汽提塔利用旋流原理，增加了解吸的強(qiáng)度，減小了反應(yīng)塔的高度，節(jié)省了空間和材料，提高了反應(yīng)塔的解吸效果。
【專利說明】一種板式旋流復(fù)合汽提塔及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工、環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，涉及蒸餾解吸反應(yīng)塔，尤其是一種板式旋流復(fù)合汽提塔及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]研究表明，二氧化碳的過量排放，是造成全球變暖等環(huán)境問題的重要原因。我國對(duì)二氧化碳排放的控制也日趨嚴(yán)格。在諸多二氧化碳排放源中，以燃燒排放的二氧化碳最為集中，且濃度較高，較為利于吸收。
[0003]對(duì)于二氧化碳的治理，目前采用較多的方法，是對(duì)燃燒煙氣中的二氧化碳進(jìn)行吸收，然后對(duì)富集的吸收液進(jìn)行解析，將純度較高的二氧化碳收集，進(jìn)行相應(yīng)的二次處理，達(dá)到綜合治理的目標(biāo)。
[0004]二氧化碳吸收及解吸的工藝流程是成熟的并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，采用MEA或MDEA為吸收劑，吸收后的溶液中含20%左右的二氧化碳，稱此溶液為富液，將富液通入解吸設(shè)備中，進(jìn)行蒸餾解吸，分離出二氧化碳，剩余下的溶液中二氧化碳濃度為7%左右，稱此溶液為貧液。貧液通入吸收設(shè)備中，作為吸收劑循環(huán)利用。
[0005]在整個(gè)流程中，蒸餾解吸過程是該項(xiàng)技術(shù)能否循環(huán)使用吸收劑的關(guān)鍵，同時(shí)其解吸效率的高低直接影響了吸收的效果與解吸的能耗高低，不同的解吸方法直接影響了運(yùn)行的成本。蒸餾解吸過程主要是依靠蒸汽與液體接觸，蒸汽的熱量將溶液中的待分離物質(zhì)蒸發(fā)，形成氣態(tài)物質(zhì)進(jìn)入后續(xù)流程中，以達(dá)到溶質(zhì)和溶劑分離的目的。因此，氣液接觸面積的大小、氣液交換的強(qiáng)弱直接影響了蒸餾解吸的效率。
[0006]目前常用的汽提塔形式主要有填料塔和板式塔，板式塔又分為篩板塔、浮閥板塔等。填料塔是利用填料的表面積大，氣液接觸面積大的原理實(shí)現(xiàn)解吸，待解吸容液自上而下流經(jīng)填料表面，蒸汽自下而上流過填料，兩種介質(zhì)在填料表面接觸，實(shí)現(xiàn)汽提過程，其氣液接觸面大，但其氣液傳質(zhì)強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致填料塔體積較龐大，自重大，填料易發(fā)生堵塞，操作范圍小，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。板式塔是利用溶液流經(jīng)塔板表面，經(jīng)過板上裝置以加大氣液傳質(zhì)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)蒸餾過程的塔形，其中設(shè)置多層塔板，板型有多種樣式可選。塔板塔上液層高度需要較嚴(yán)格控制，容易發(fā)生淹塔的情況，單層塔板效率較低，需要串聯(lián)比較多層塔板才能達(dá)到目標(biāo)效率而且阻力較大。
[0007]根據(jù)現(xiàn)有汽提裝置的原理可知，增加氣液接觸表面積或增加氣液傳質(zhì)強(qiáng)度，可以提高蒸餾解吸的效果，提高解吸效率。
[0008]通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明專利申請(qǐng)相關(guān)的專利公開文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種板式旋流復(fù)合汽提塔，該塔體內(nèi)安裝有新型汽提塔內(nèi)件，該塔體利用旋流原理工作，該塔體的特點(diǎn)是氣液傳質(zhì)強(qiáng)度高，能夠有效地提高該反應(yīng)塔的汽提效果，降低了塔底阻力。[0010]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種板式旋流復(fù)合汽提塔，該復(fù)合汽提塔的塔體為一中空的立式塔器，在塔體底部?jī)?nèi)連通安裝一塔底液體出口，在解吸塔的塔體底部安裝一儲(chǔ)液段，在儲(chǔ)液段內(nèi)安裝一加熱裝置，在儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中通的旋流段，在旋流段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中空的布液段，在布液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置塔板，塔板頂端的塔體外表面安裝一與塔體內(nèi)部相連通的塔頂液相回流入口，在塔頂液相回流入口上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一除沫段，在除沫段上方的塔體內(nèi)頂端設(shè)置一塔頂蒸汽出口；
[0012]所述旋流段包括旋流筒和旋流器，旋流段內(nèi)同軸安裝多個(gè)中空的旋流筒，該旋流筒內(nèi)底端安裝旋流器，旋流器包括旋流葉片軸和旋流葉片，旋流葉片圍繞旋流葉片軸成環(huán)形排列、傾斜安裝于旋流葉片軸上，旋流葉片軸與旋流筒同軸，旋流筒與旋流葉片軸之間安裝旋流葉片，每個(gè)旋流筒之間的頂部和底部通過密封安裝封板連接在一起，該封板的外緣密封安裝于塔體內(nèi)側(cè)。
[0013]而且，在解吸塔的塔體內(nèi)的下部同軸設(shè)置一中空的儲(chǔ)液段，在儲(chǔ)液段的一側(cè)邊安裝一加熱裝置，或者，所述儲(chǔ)液段安裝于解吸塔的塔體外，與解吸塔利用連通管相連，上部連通管輸送蒸汽，下部連通管輸送溶液，在儲(chǔ)液段底部的一側(cè)邊上安裝一加熱裝置。
[0014]而且，所述旋流段由多個(gè)旋流器并聯(lián)組成，儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸串聯(lián)多層旋流段。
[0015]而且，所述加熱裝置為電加熱器、蒸汽加熱器或?qū)嵊图訜嵫b置。
[0016]而且，所述布液段的布液方式采取樹狀主支管、管網(wǎng)并聯(lián)、溢流槽、噴嘴均勻噴出溶液的中的一種布液方式。
[0017]而且，所述塔板為穿流塔板、帶溢流裝置塔板、篩型塔板或舌型塔板多級(jí)串聯(lián)。
[0018]而且，所述除沫段采用絲網(wǎng)除沫器或折板除沫器。
[0019]而且，所述旋流葉片為螺旋槳式傾斜的葉片結(jié)構(gòu)，其傾斜角度與軸向成30-60度，采用平面或曲面的葉片形狀，其投影面為矩形或扇形。
[0020]如上所述的板式旋流復(fù)合汽提塔在作為煙氣脫碳系統(tǒng)中的解吸裝置方面的應(yīng)用。[0021 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0022]1、本汽提塔的儲(chǔ)液段生成的蒸汽自下而上通過旋流器，形成旋轉(zhuǎn)氣流；旋流段以上為布液段，將待汽提溶液按不同工藝需求的分布方式通入汽提塔中，溶液進(jìn)入后自上而下流經(jīng)若干層旋流器，在旋轉(zhuǎn)氣流的作用下，被切割分散成小顆粒液滴，并在氣流向上的作用下，形成懸浮的液滴段，充分進(jìn)行其氣液也接觸達(dá)到氣液傳質(zhì)目的；在布液段上設(shè)置塔板段在塔板上進(jìn)行多次冷凝和多次分布汽化過程達(dá)到進(jìn)一步氣液傳質(zhì)的目的，在不同塔板上形成組分不同的液相；塔頂設(shè)置液相回流管路達(dá)到液相提純的目的；在塔頂除沫段，用于除去解吸氣體中攜帶的液體顆粒，以達(dá)到提純解吸氣體的目的，該汽提塔利用旋流原理，增加了解吸的強(qiáng)度，減小了反應(yīng)塔的高度，節(jié)省了空間和材料，提高了反應(yīng)塔的解吸效果。
[0023]2、本汽提塔，相對(duì)填料塔體積更小、自重更輕，塔內(nèi)件流通直徑較大，不宜發(fā)生堵塞，而且操作范圍更大。
[0024]3、本汽提塔相對(duì)板式塔，旋流段單層傳質(zhì)效果更強(qiáng)，淹塔情況也可得到有效的緩解而且阻力更小?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)局部剖視圖；
[0026]圖2為圖1中旋流段的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
[0027]圖3為圖2的俯視圖；
[0028]圖4為本發(fā)明旋流器的軸側(cè)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面以附圖實(shí)施方式為例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030]一種板式旋流復(fù)合汽提塔，如圖1所示，該復(fù)合汽提塔的塔體4為一中空的立式塔器，該塔體的下部安裝有支腿1，在塔體底部?jī)?nèi)連通安裝一塔底液體出口 2。
[0031]在復(fù)合汽提塔塔體內(nèi)的下部同軸設(shè)置有一中空的儲(chǔ)液段3，在該儲(chǔ)液段內(nèi)儲(chǔ)存溶液，該儲(chǔ)存溶液量可以滿足十分鐘的蒸發(fā)量，在儲(chǔ)液段一側(cè)邊安裝一加熱裝置5，加熱裝置可用電加熱器、蒸汽加熱器或?qū)嵊偷燃訜嵫b置，加熱功率按照解吸中所需熱量配置；或者，儲(chǔ)液段與加熱裝置也可以作為獨(dú)立的設(shè)備安裝于解吸塔體以外，與解吸塔利用連通管相連，上部連通管輸送蒸汽，下部連通管輸送溶液，在儲(chǔ)液段底部的一側(cè)邊上安裝一加熱裝置。
[0032]在儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中通的旋流段6，該旋流段由多個(gè)旋流器并聯(lián)組成，儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)也可以同軸串聯(lián)多層旋流段，本實(shí)施例中儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸串聯(lián)兩層旋流段，每層旋流段由4個(gè)旋流器并聯(lián)組成。
[0033]在旋流段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中空的布液段7，本實(shí)施例中采取單管末端安裝噴嘴的布液方式，也可采取樹狀主支管、管網(wǎng)并聯(lián)、溢流槽等多種形式。在布液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置塔板8，該塔板可以為穿流塔板、帶溢流裝置塔板、篩型塔板、舌型塔板多級(jí)串聯(lián)，本實(shí)施例中采取穿流塔板3級(jí)串聯(lián)。塔板頂端的塔體外表面安裝一與塔體內(nèi)部相連通的塔頂液相回流入口 9，在塔頂液相回流入口上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一除沫段10，除沫段可以采用絲網(wǎng)除沫器或折板除沫器。在除沫段上方的塔體內(nèi)頂端設(shè)置一塔頂蒸汽出口11。
[0034]如圖2-3所示，所述旋流段包括旋流筒和旋流器(圖中未標(biāo)號(hào))，旋流段內(nèi)同軸安裝多個(gè)中空的旋流筒15，例如可以為2?6個(gè)，該旋流筒高300mm-1000mm。該旋流筒內(nèi)底端安裝旋流器，旋流器包括旋流葉片軸13和旋流葉片14，旋流葉片圍繞旋流葉片軸成環(huán)形排列，并傾斜安裝于旋流葉片軸上，旋流葉片軸與旋流筒同軸，旋流筒與旋流葉片軸之間安裝旋流葉片，旋流筒的內(nèi)徑與旋流葉片的外徑相同。旋流葉片為螺旋槳式傾斜的葉片結(jié)構(gòu)，其傾斜角度與軸向成30-60度，該旋流葉片的數(shù)量可根據(jù)具體情況而定，本實(shí)施例中設(shè)置六片旋流葉片；本實(shí)施例中旋流葉片與軸線方向的傾斜角度為30度；旋流葉片可采取平面或曲面形狀，本實(shí)施例為平面葉片；葉片投影的輪廓可以為矩形或扇形，本實(shí)施例為扇形。每個(gè)旋流筒之間的頂部和底部通過密封安裝封板12連接在一起，該封板的外緣密封安裝于塔體內(nèi)側(cè)，該封板可以防止煙氣短路，將旋流筒以外的解吸塔塔體的截面封閉，該封板可以焊接于旋流筒上。
[0035]本發(fā)明板式旋流復(fù)合汽提塔的工作原理如下:[0036]待汽提的溶液由布液段7的管路進(jìn)入汽提塔中，自上而下在重力的作用下流至儲(chǔ)液段3中，在儲(chǔ)液段保持一定的液位高度，至少要高過加熱裝置5。加熱裝置對(duì)儲(chǔ)液段中的溶液進(jìn)行加熱，至沸騰后持續(xù)的加熱以產(chǎn)生穩(wěn)定量的蒸汽。蒸汽自下而上流經(jīng)旋流段6，在旋流葉片13的作用下形成螺旋狀的氣流，沿旋流筒15向上流動(dòng)，旋流段以上為布液段，將待汽提溶液按不同工藝需求的分布方式通入汽提塔中，溶液進(jìn)入后自上而下流經(jīng)若干層旋流器，螺旋狀的氣流在旋流筒中與自上而下的溶液接觸，溶液在旋轉(zhuǎn)氣流的作用下被破碎分割成小液滴，直徑小于分割直徑的液滴會(huì)隨自下而上的氣流向上運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中逐漸聚合成較大顆粒的液滴，在重力的作用下落下，此過程會(huì)不停的循環(huán)往復(fù)，在宏觀上就會(huì)在旋流筒15中形成一段氣液懸浮段，在此懸浮段中氣液兩相發(fā)生劇烈的傳質(zhì)作用，實(shí)現(xiàn)了將溶液中的溶質(zhì)被蒸汽帶出的提餾效果。溶質(zhì)氣體和蒸汽共同向上運(yùn)動(dòng)，在塔板8上經(jīng)過多次冷凝和多次部分汽化達(dá)到進(jìn)一步氣液傳質(zhì)的目的，在不同塔板上形成組分不同的液相，達(dá)到精餾的效果。經(jīng)過除霧器10將氣體攜帶的液滴捕捉除去，凈化后的氣體經(jīng)過汽提塔蒸汽出口 11經(jīng)旋分后進(jìn)入冷凝器，冷凝器回流液通過塔頂液相回流入口 9回到汽提塔頂部，汽提產(chǎn)品進(jìn)入后續(xù)設(shè)備進(jìn)一步處理。塔頂設(shè)置液相回流管路達(dá)到液相提純的目的；在塔頂除沫段，用于除去解吸氣體中攜帶的液體顆粒，以達(dá)到提純解吸氣體的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種板式旋流復(fù)合汽提塔，該復(fù)合汽提塔的塔體為一中空的立式塔器，在塔體底部?jī)?nèi)連通安裝一塔底液體出口，其特征在于:在解吸塔的塔體底部安裝一儲(chǔ)液段，在儲(chǔ)液段內(nèi)安裝一加熱裝置，在儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中通的旋流段，在旋流段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一中空的布液段，在布液段上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置塔板，塔板頂端的塔體外表面安裝一與塔體內(nèi)部相連通的塔頂液相回流入口，在塔頂液相回流入口上方的塔體內(nèi)同軸設(shè)置一除沫段，在除沫段上方的塔體內(nèi)頂端設(shè)置一塔頂蒸汽出口 ； 所述旋流段包括旋流筒和旋流器，旋流段內(nèi)同軸安裝多個(gè)中空的旋流筒，該旋流筒內(nèi)底端安裝旋流器，旋流器包括旋流葉片軸和旋流葉片，旋流葉片圍繞旋流葉片軸成環(huán)形排列、傾斜安裝于旋流葉片軸上，旋流葉片軸與旋流筒同軸，旋流筒與旋流葉片軸之間安裝旋流葉片，每個(gè)旋流筒之間的頂部和底部通過密封安裝封板連接在一起，該封板的外緣密封安裝于塔體內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:在解吸塔的塔體內(nèi)的下部同軸設(shè)置一中空的儲(chǔ)液段，在儲(chǔ)液段一側(cè)邊安裝一加熱裝置，或者，所述儲(chǔ)液段安裝于解吸塔的塔體外，與解吸塔利用連通管相連，上部連通管輸送蒸汽，下部連通管輸送溶液，在儲(chǔ)液段底部的一側(cè)邊上安裝一加熱裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:所述旋流段由多個(gè)旋流器并聯(lián)組成，儲(chǔ)液段上方的塔體內(nèi)同軸串聯(lián)多層旋流段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:所述加熱裝置為電加熱器、蒸汽加熱器或?qū)嵊图訜嵫b置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:所述布液段的布液方式采取樹狀主支管、管網(wǎng)并聯(lián)、溢流槽、噴嘴均勻噴出溶液的中的一種布液方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:所述塔板為穿流塔板、帶溢流裝置塔板、篩型塔板或舌型塔板多級(jí)串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:所述除沫段采用絲網(wǎng)除沫器或折板除沫器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板式旋流復(fù)合汽提塔，其特征在于:所述旋流葉片為螺旋槳式傾斜的葉片結(jié)構(gòu)，其傾斜角度與軸向成30-60度，采用平面或曲面的葉片形狀，其投影面為矩形或扇形。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的板式旋流復(fù)合汽提塔在作為煙氣脫碳系統(tǒng)中的解吸裝置方面的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B01D53/18GK103537110SQ201310477469
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】黃虎成, 王碩, 王蘇寧, 楊利軍, 黃娟, 吳紹強(qiáng), 范春學(xué), 許艷, 張印來 申請(qǐng)人:航天環(huán)境工程有限公司