专利名称：新型空分上塔结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于深冷空气分离技术领域，具体涉及一种全低压空气分离方法中的上塔结构。
背景技术：
空分上塔塔盘结构型式有筛板和规整填料两种，两种结构型式的精馏塔相比而言，性能都是一样的可靠。采用规整填料塔与采用筛板塔相比，填料塔的开车阻力更小，操作弹性更大(主要更利于下限操作);但是规整填料塔造价高，适用于低压的环境下运行。90年代初，规整填料开始应用于空分深冷精馏塔，取代传统的筛板。目前国外推出的空分装置中，上塔和氩塔全部采用填料塔(见图1)。上塔采用低压降的规整填料后，可以显著地降低空气进入下塔的压力，从而降低空气的压缩比节省5% 10%的能耗。
实用新型内容本实用新型的目的是在空分上塔上段的辅塔段采用筛板，其余各段采用规整填料，满足在降低上塔底部压力的同时降低上塔的成本，而降低上塔底部压力是降低空气进下塔的压力，同样达到节能的目的。技术方案:一种新型空分上塔结构，包括连接在一起上段筒体和下段筒体，上段筒体的顶部设置封头，封头上至少设置一个氮气出口管及闷板，上段筒体至少设置一个液氮进口管，在上、下段筒体之间区域至少设置一个污氮气出口管，下段筒体底部设置闷板；其特征是:上段筒体内采用两层以上塔板以一定距离间隔叠放组合而成筛板结构，塔板是无孔板、筛孔板和溢流斗对接固定的组合体，每层塔板上至少设置一个溢流斗，上、下层塔板的溢流斗交错设置；下段筒体内采用填料结构，两层或两层以上的某种规格规整填料以一定角度交错叠放在填料支撑上，最上层设填料压紧机构(填料压圈)，所述上段筒体最底部的塔板下部设置有接液斗，接液斗通过降液管与下部筒体顶部的分配器连接。上段筒体及塔板材料采用铝合金，不锈钢或者铜等深冷工程常用材料。筛板采用环流筛板或者对流筛板,其中环流筛板为单溢流或者双溢流或者三溢流或者四溢流的环流筛板型式，对流筛板塔为单溢流或者双溢流或者三溢流或者四溢流的对流筛板型式。所述上段筒体直径等于或者小于下段筒体直径，以柱体或者锥体方式组合连接。筛板的数量为6 15块。所述溢流斗的高度高于无孔板的高度，在无孔板和筛孔板之间设置有挡液板，该挡液板的高度高于溢流斗的高度。所述筛板结构的下部设置横梁，横梁固定在上段筒体上，横梁上设置有用于支撑并控制塔板间距的定距杆。所述填料结构自上而下依次包括分配器，填料压圈，规整区和填料支撑，其中填料压圈和填料支撑上分别设置有通孔。[0013]在上段筒体还设置有至少一个压力接头、一个温度接头、一个分析接头。有益效果:1.因为在分子筛流程中，决定下塔操作压力的最根本因素是污氮气为了满足纯化系统的再生，污氮气出主换热器必须具有大约IOKpa的压力。与传统规整填料上塔一样，污氮出口以下依旧采用规整填料，可以降低上塔底部压力达到节能的目的。2.辅塔塔盘改成筛板，代替常用的规整填料，性能同样可靠，并且具有造价低的特点。3.采用筛板同时可以降低辅塔高度，同时可以有效降低保冷箱高度。
:图1是常用筛板上塔上段的结构简图；图2是本实用新型的上塔上段结构简图；图3是筛孔板和溢流斗连接结构侧面示意图；图4是筛孔板和溢流斗连接结构俯视示意图；图5是图4中A向结构示意图。图中，标号I为下闷板，2为支撑耳，3为填料支撑，4为筒体(上段筒体和下段筒体)，5为填料区，6为填料压圈，7为分配器，8为垫板，9为接液斗及降液管，10为筛板，11为吊耳，12为计器管(用于安装压力接头或温度接头或分析接头)，13为氮气出口管，14为上闷板，15为封头，16为垫板,17为挡液板,18为液氮进口管，19为横梁及定距柱,20为污氮气出口管，21为无孔板,22为筛孔板,23为溢流斗,24为上压环,25为下压环，26为挡液台，27为锥体，28为垫板，29为支撑环，30为收集器，31为分配器，32为固定板，33为填料压圈，34为填料，35为调料支撑，36为支撑耳，37为降液管，38为支撑耳。
具体实施方式
实施例1:参见图2，该新型空分上塔结构包括连接在一起上段筒体和下段筒体，其材质可以选择采用铝合金，不锈钢或者铜等深冷工程常用材料，可以在-200°C工作。上段筒体的顶部设置封头15，封头15上设置氮气出口管及闷板，上段筒体设置液氮进口管，在上、下段筒体之间区域设置污氮气出口管，下段筒体底部设置闷板。其中，上段筒体内采用多层塔板以一定距离间隔叠放组合而成的筛板结构，如图3-图5中所示，塔板是无孔板、筛孔板和溢流斗对接固定的组合体，溢流斗的高度高于无孔板的高度，在无孔板和筛孔板之间设置有挡液板，该挡液板的高度高于溢流斗的高度。上、下层塔板的溢流斗交错设置，筛板可以采用环流筛板或者对流筛板，图2中的对流筛板塔为单溢流型式。所述上段筒体直径等于或者小于下段筒体直径，以柱体或者锥体方式组合连接。所述上段筒体最底部的塔板下部设置有接液斗，接液斗通过降液管与下部筒体顶部的分配器连接。所述筛板结构的下部设置横梁，横梁固定在上段筒体上，横梁上设置有用于支撑并控制筛板间距的定距杆。下段筒体内采用填料结构，该填料结构自上而下依次包括分配器，填料压圈，填料区和填料支撑，其中填料压圈和填料支撑上分别设置有通孔。上段筒体及其内部的筛板结构成为辅塔(是指上塔顶部氮气出口与污氮出口之间的塔体)，一般在用户要求含氧小于IOPPM低压氮气才设置。在该段精馏工作中，参与精馏的回流液是经过冷后的下塔顶部液氮，上升气是含氧量大于10PPM的污氮气，最后在上塔顶部获得含氧小于10PPM的氮气。上塔理论筛板数由产品氮气纯度要求决定，一般在6 15块。该段塔体的直径与产品氮气产量决定。所述辅塔具有一个或多个氮气出口，一个或多个液氮进口，一个或多个污氮气出口，一个或多压力、温度、分析接头。
权利要求1.一种新型空分上塔结构，包括连接在一起的上段筒体和下段筒体，上段筒体的顶部设置封头，封头上至少设置一个氮气出口管及闷板，上段筒体至少设置一个液氮进口管，在上、下段筒体之间区域至少设置一个污氮气出口管，下段筒体底部设置闷板；其特征是:上段筒体内采用两层以上塔板以一定距离间隔叠放组合而成的筛板结构，塔板是无孔板、筛孔板和溢流斗对接固定的组合体，每层塔板上至少设置一个溢流斗，上、下层塔板的溢流斗交错设置；下段筒体内采用填料结构，两层以上规格规整填料以一定角度交错叠放在填料支撑上，最上层设填料压紧机构，所述上段筒体最底部的塔板下部设置有接液斗，接液斗通过降液管与下部筒体顶部的液体分配器连接。
2.根据权利要求1所述的新型空分上塔结构，其特征是:上段筒体及塔板材料采用铝合金，不锈钢或者铜的深冷工程材料。
3.根据权利要求1所述的新型空分上塔结构，其特征是:筛板采用环流筛板或者对流筛板，其中环流筛板为单溢流或者双溢流或者三溢流或者四溢流的环流筛板形式，对流筛板为单溢流或者双溢流或者三溢流或者四溢流的对流筛板形式。
4.根据权利要求3所述的新型空分上塔结构，其特征是:所述上段筒体直径等于或者小于下段筒体直径，以柱体或者锥体方式组合连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的新型空分上塔结构，其特征是:塔板的数量为6 15块。
6.根据权利要求1所述的新型空分上塔结构，其特征是:所述溢流斗的高度高于无孔板的高度，在无孔板和筛孔板之间设置有挡液板，该挡液板的高度高于溢流斗的高度。
7.根据权利要求1所述的新型空分上塔结构，其特征是:所述筛板结构的下部设置横梁，横梁固定在上段筒体上，横梁上设置有用于支撑并控制塔板间距的定距杆。
8.根据权利要求1所述的新型空分上塔结构，其特征是:所述填料结构自上而下依次包括分配器，填料压圈，填料区和填料支撑，其中填料压圈和填料支撑上分别设置有通孔。
9.根据权利要求1所述的新型空分上塔结构，其特征是:在上段筒体还设置有至少一个压力接头、一个温度接头、一个分析接头。
专利摘要本实用新型公开了一种新型空分上塔结构，包括上部的筛板结构和下部的填料结构，两者通过降液管连接。本实用新型可以降低上塔底部压力达到节能的目的；辅塔塔盘改成筛板，代替常用的规整填料，性能同样可靠，并且具有造价低的特点，采用筛板同时可以降低辅塔高度，同时可以有效降低保冷箱高度。
文档编号F25J3/04GK202947427SQ20122050742
公开日2013年5月22日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者刘代勇, 冷全起, 张伟杰, 王志锋 申请人:河南开元空分集团有限公司