[发明专利]一种液体并流复合塔

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液接触设备，特别是一种在化工、炼油、石化、制药、环保等领域的传质、传热等过程中普遍应用的一种液体并流塔。

背景技术

目前，在石油、化工、制药、环保等领域的传质(如精馏、吸收、解吸、气提等单元操作)、传热等过程中应用的气液接触设备，板式塔的应用最为广泛，板式塔以筛板式、浮阀式和泡罩式等液相连续型塔板为基本类型，是在一个筒形的塔体内分别设置多层塔板，塔板上还设置一些传质元件。一些新开发的塔板也是这几种塔板的改进形式，这些塔板的处理能力较小、塔板效率低，而且压降大、能耗也相对较高。近年来出现了一些气相连续型塔板，如垂直筛板式及其后续发展形式，其处理能力和效率等方面都有明显的提高，但还是存在一些不足，如罩体过多占用塔板上的液体通道，在液相处理量大时会产生较大的液面梯度，影响气液正常接触；并且气相连续型塔板的发展一般局限在气液传质元件结构和排布的改进，基本都是采用了气液错流接触的传统方式，气相经过塔板上的开孔逐级上升，液相通过降液管和塔板逐级下降，液相在相邻的两层塔板上形成逆向流动状态，气相和液相在塔板局部形成错流状态。但是不管是气相连续型塔板还是液相连续型塔板，由于相邻塔板间液体的流向相反，因此都存在弓形滞缓区和周边死区，大约占塔板面积的20-30％，致使有效传质区大为减少，并且返混现象严重，大大影响分离效率。

Lewis推导的同向流效应为：当相邻两层精馏塔板液体流动方向相同时，塔板上的传质推动力最大，塔板效率最高。并且经研究进一步指出，Lewis同向流效应是塔板效率提高20％以上唯一可行的策略。1981年，Jenkins首先提出了Parastillation的同向流塔结构，并对其进行了实验研究，在相同的分离要求下，并流塔板分离效率大幅提高、所需回流比也大幅度降低；后人对该塔型进行了更为深入的研究和改进，结果证明同向流结构对精馏塔塔板效率的提高有明显促进作用，但由于设备和技术经济性问题，至今未见该类型塔板工业化的报道。Kuhni公司提出的Slit塔板，是Lewis同向流效应的直接工业实施，可以有效消除常规错流塔板的液体滞留区和增加塔板的鼓泡面积，从而在确保传质分离效果的基础上大大提升生产处理能力，但该塔板采用液相连续(鼓泡)型操作，传质区域仅限在塔板上的液层，不能尽显同向流效应大幅提高分离效率的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够增大传质推动力，提高分离效率的大通量液体并流复合塔。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种液体并流复合塔，包括塔体和多层连续传质塔板，每层连续传质塔板包括设置有升气孔的塔板、位于升气孔上方的立体传质元件和降液系统，所述塔体分为内塔和外塔，内塔套装在外塔内，所述内塔中平行设置有与内塔横截面相应的塔板Ⅰ，所述外塔中也平行设置有与外塔横截面相应的塔板Ⅱ，所述塔板上设置有能够使每层塔板上的液体呈同方向流动的降液系统；

所述外塔内设置的降液系统为交替设置的降液管，每套降液管包括平行设置的降液板Ⅰ和降液板Ⅱ，两块降液板之间为降液通道，降液通道的上端、降液板Ⅰ上设置有垂直于塔板Ⅱ的溢流堰；降液板Ⅰ、降液板Ⅱ与内塔外壁垂直设置，降液板Ⅰ的上端与上层塔板上另一降液管的溢流堰连接，下端与塔板Ⅱ密封连接；与降液板Ⅰ平行设置的降液板Ⅱ的上端与上层塔板上另一降液管的降液板Ⅰ的下端连接，降液板Ⅱ的下端与塔板Ⅱ之间设置有液体流出通道；

所述内塔中的降液系统位于内塔中心，包括穿越塔板Ⅰ中心的中心降液管、中间受液盘、降液挡板、导流管和环形受液盘；在塔板Ⅰ上对应中心降液管的进口周围设置有与其相连并高出塔板Ⅰ平面的中心溢流堰；中心降液管位于中间受液盘的上方，中间受液盘的周边间隔设置有导流管，各导流管之间设置有降液挡板；环形受液盘位于下一层塔板Ⅰ的周边，导流管出口与环形受液盘对应。

本发明所述塔体的改进在于：所述塔体和内塔均为圆柱形，外塔为圆环形。

本发明外塔降液系统的改进在于：所述平行设置的降液板结构为折流式、直降式或曲线式中的任意一种。

本发明所述外塔的改进在于：所述外塔内包括由单套或多套降液管组成的降液系统。

本发明所述内塔降液系统的改进在于：所述中心降液管和中间受液盘为圆形或规则多边形；所述导流管为圆形管、矩形管或上开口槽钢中的一种；所述环形受液盘通过进口堰与塔板Ⅰ固定连接。