[实用新型]受液导流式降液管

说明书

技术领域

本实用新型属于炼油、化工、生物、医药设备技术领域，尤其涉及一种板式塔设备内构件的降液管结构。

背景技术

塔器是炼油、化工、生物、医药等行业最基础的设备之一，是进行蒸馏、分馏、精馏、吸收和萃取等化工单元操作必备的过程设备。依据内部结构的不同，塔器可分为填料塔和板式塔，分别适用于不同的工况条件和工艺任务。除穿流式结构外，板式塔包含塔板和降液管等内构件，以实现气液两相的逆流接触和分离，利用相对挥发度的不同（萃取塔是利用不同溶液中的介质溶解度的不同），达到分离不同组分物质的目的。因几乎所有的化工工艺流程中，原料精制、产品分离等关键过程异常重要，且塔器数量众多，所以提高塔器性能对化工装置的设备成本、工艺操作、产品质量、装置能耗等产生极其重要的影响。

提高板式塔性能的主要方法是加强气液接触条件和加强液相中气泡的分离，主要表现为以下几个关键问题的优化和解决：①分离效率；②塔板压降；③全塔负荷；④雾沫夹带；⑤液泛；⑥液面梯度；⑦防堵性；⑧操作难度；⑨设备成本等。

其中①分离效率是指单位压降条件下，塔的分离效果，对板式塔以板效率表示；②塔板压降是塔器设备能耗的主要体现，也是影响设备长周期平稳运行的重要参数，例如对于二烯烃或环戊二烯的精馏物系，由于存在严重的聚合反应，在塔温控制不良的情况下，易造成塔板的严重堵塞，使塔板压降大幅上升，严重时致使停工；③全塔负荷表示塔设备的处理能力，经常以通量或允许空塔气速表示；④雾沫夹带是指上升气流穿过塔板上液层时，将板上液体带入上层塔板的现象，其造成液相在塔板间的返混，导致塔板效率严重下降，是制约塔器各方面性能的主要因素之一；⑤液泛是指现有结构的塔内气、液两相中之一的流量增大，使降液管内液体不能顺利流下，使得上下两板间液体相连，甚至液相充满两板之间，全塔操作遭到严重破坏，压降大幅上升，也是制约塔器各方面性能的主要因素之一；⑥液面梯度是指液相在塔板上流动的过程中，因各种阻力原因，使其沿流动方向产生的板上液层厚度的梯度变化，这种液面的不均匀性使得局部气相接触不良，甚至直接穿透，严重时使全塔效率大幅下降，并影响正常操作；⑦防堵性主要是指特殊（如黏度较大，含沉淀较多，易絮凝等）物系性质条件下的分离操作，使得塔器设备内构件需要具备一些特殊的结构以防止该恶性现象的发生；⑧操作难度是在全力避免上述现象发生的前提下，全塔可供操作的灵活度和可调量，包括回流比、气液比等因素。另外，由雾沫夹带、液泛、液相负荷上限、漏液、液相负荷下限等形成对塔器的负荷性能图。

上述关键问题相互关联影响，例如，在提高全塔负荷的同时，单层塔板的分离效率和全塔效率往往不能维持最佳；在保证较高的全塔负荷且不发生雾沫夹带和液泛等恶性现象的同时，操作难度和能耗提高；等等。

目前行业内提高塔器性能的主要研究方向是从塔板方面入手，以优化塔板结构和开发新型浮阀为主要方法，从而提供更有益于气液接触、传质传热的条件来达到目的。这些研究的应用专利非常丰富，但也遇到了一些瓶颈问题，不能从根本上有效避免前述关键问题的影响及其关联性产生的恶性循环。

同时由于现有降液管的结构简单，被误认为可优化改进的内容较少，对于改善或解决前述关键问题不具有效性，使得对于降液管结构的研究和优化改进相较塔板结构少得多。

现有的降液管仅是由降液管管壁与塔壁、受液盘围成一个受液空间，由受液盘和管壁之间的留口空隙作为管内液体的流出通道。在避免塔内气相出现塔板短路的情况下，降液管通常需要建立液封，即需要将该流出通道低于下层塔板，以避免气相由管内上升而将塔板短路，这就使得管内液体的流出阻力变得更大。

现有结构十分简单，易于建设制造，但同时产生以下若干具体问题，越来越严重地制约全塔性能的提高。

1） 流出阻力的存在使得管内液相不易流出，在一些特殊情况下，例如塔板压降逐渐变大时，液泛现象极易发生，严重影响平稳生产和全塔效率。

2） 同时流出阻力使从降液管流入塔板的液相流速变慢，极易产生沉淀，堵塞塔板，造成塔板压降变大，塔器设备能耗上升，且不能长周期运行。

3） 板上液相流速较慢，不能有效抑制雾沫夹带现象。雾沫夹带的本质气相由于本身的能量较大，在液层中鼓泡，气泡迅速破裂，使液体破碎成飞溅的液滴，被快速上升的气相带到上层塔板，形成塔内液相的板间返混，大幅降低全塔效率，在大通量、特殊工况下极易发生，严重限制全塔负荷。

4） 降液管流入塔板的液相流速较慢，易产生液面梯度问题。液面梯度使塔板上液相产生偏流、死区等不均匀流动，严重影响塔板上气液两相的接触情况，使分离效率波动或严重下降。