一种穿流塔的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种穿流塔，包括塔体及多层塔板，所述塔板包括支撑板及设置于支撑板上的管组件，管组件在支撑板上间隔排列，支撑板与塔体连接，管组件为封闭结构，管组件两端分别与设置于塔体外部的夹套连通，夹套上设有介质进出口，夹套和管组件间可通入加热或冷却介质。本发明同传统的穿流筛板、角型件穿流塔相比，本发明所提出的新型穿流塔是由水滴形或四边形封闭结构穿流塔板构成，水滴形或四边形管组件与筛孔和角型件相比，水滴形件由上部锥形段和下部曲面段组成，四边形件由上下锥段组成，表面积更大，使气液接触面积大大增加，传热传质效率大幅提高。
【专利说明】一种穿流塔
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于化工设备【技术领域】，尤其涉及一种穿流塔。
【背景技术】
[0003]乙醇是一种液体燃料，也是最重要的石油替代品。纤维素制乙醇是将农林废弃物中的纤维素水解为单糖，然后再将单糖发酵得到乙醇。目前，纤维乙醇生产技术和装备还存在着许多问题，如:原料适宜性差、原料转化率低、生产过程能耗大等，高额的生产成本降低了纤维乙醇的市场竞争力。
[0004]与淀粉质原料不同，在纤维乙醇生产中，原料中固含物高是其最大特征。由于发酵醪中固含物高，使用传统的筛板、泡罩或浮阀等板式塔进行乙醇蒸馏时，容易造成堵塞，严重影响正常生产。现有的穿流塔主要有筛板式、角型件式的结构。
[0005]ZL201110068143.2公开了一种大型穿流筛板塔及塔板，该塔中有两种不同结构的新型穿流筛孔塔板交替排布。每种结构的新型穿流筛孔塔板通过将传统穿流筛孔塔板分块安装并在各个塔板子块上加设导流挡板来实现。
[0006]ZL99200197.8公开了一种边口上下方向间隔排列的角型件穿流塔盘，该塔盘由角型件组成的向上角型件组和向下角型件组，再用两个边框把向上、向下角型件组构成盘状或块状体。在保持气相通道具有相同自由截面积的情况下，该结构排列的角型件比单向角钢穿流塔盘排列的角钢多，传热比表面积较大。
[0007]上述结构的穿流塔气液接触面积较小，容易形成局部涡流，压降损失较大。
[0008]ZL200310119004.3公开了一种穿流塔板式载气蒸发浓缩丙烯酰胺水溶液的设备及方法，该发明是以多层水平加热管排组成的穿流塔板所构成的穿流塔板式载气蒸发塔，来进行丙烯酰胺的蒸发浓缩过程。工作时，加热蒸汽通过加热管提供热量，使料液受热蒸发，在塔底，由进气口引入大量的空气，通过穿流塔板与料液接触，避免丙烯酰胺料液的聚合。该结构气液接触面积较小，只能完成蒸发浓缩的功能，并且由于每层塔板加热管的方位相同，物料分布的均匀性不好。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种气液接触面积大、物料分布均匀的穿流塔。
[0010]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种穿流塔，包括塔体及多层塔板，所述塔板包括支撑板及设置于支撑板上的管组件，管组件在支撑板上间隔排列，支撑板与塔体连接，管组件两端分别与设置于塔体外部的夹套连通。
[0011]四个塔板构成一组，相邻塔板的管组件互相垂直或者两两塔板的管组件互相垂直，当相邻塔板的管组件互相垂直时，每个塔板管组件两端的塔体外部分别设置夹套，当两两塔板的管组件互相垂直时，每两个塔板管组件两端的塔体外部设有公用夹套，所述各夹套并联连接或串联连接；相邻塔板的管组件相错分布。
[0012]所述夹套上设有介质进出口，夹套与管组件形成封闭结构，两者相互连通，夹套及管组件内通入加热或冷却介质。
[0013]所述管组件由两个平面板和一个曲面板组成，曲面板及平面板相互连接，其截面呈水滴形，两平面板之间的夹角为10°?120°。
[0014]所述管组件截面为左右对称的四边形，四边形一组对角竖直设置，四边形上下段夹角为10°?120。。
[0015]所述管组件的宽度与组件间缝隙宽度之比为广10。
[0016]本发明的有益效果是:
1、同传统的穿流筛板、角型件穿流塔相比，本发明所提出的新型穿流塔是由水滴形或四边形封闭结构穿流塔板构成，水滴形或四边形管组件与筛孔和角型件相比，水滴形件由上部锥形段和下部曲面段组成，四边形件由上下锥段组成，表面积更大，使气液接触面积大大增加，传热传质效率大幅提闻;
2、水滴形或四边形管组件形成了封闭的结构，与角型件相比，下部的蒸汽经封闭的曲面上升，不会形成涡流，压降损失小；
3、由于本发明中水滴形或四边形穿流塔内交替排布的相邻两级塔板结构不同，从上一级塔板流下的液相在相邻的下一级塔板上分配到不同的位置，从而实现了液相在相邻两层塔板间的重新混合分布，改善了气液两相浓度在水滴型或棱型穿流塔内部分布的均匀性，进一步强化了两相传质；
4、水滴形或四边形管组件内通入蒸汽介质使其作为加热件，使物料在下降过程中被进一步加热，物料中的水分和有机质被充分蒸发出来，起到了浓缩和蒸馏的效果；
5、降低了设备投资，省去了塔釜再沸器。
[0017]6、水滴形或四边形管组件内通入冷却介质使其作为冷却件，使物料在下降过程中被冷却，适合易分解或易聚合物料的蒸馏或分馏、吸收过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例1结构示意图；
图2是本发明中塔板结构示意图一；
图3是图1中A-A剖视图；
图4是图1中B-B剖视图；
图5是本发明实施例2结构示意图；
图6是图5中A-A剖视图；
图7是图5中B-B剖视图；
图8是本发明中塔板结构示意图二。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
如图1、图3、图4所示，一种纤维乙醇浓缩蒸馏穿流塔，塔体2的顶部设置排气口 10，塔体2的上部设置进料口 9，进料口 9与液体分布器8相连，塔体的下部设置进气口 3，底部设置出料口 I。塔体内装有多层由水滴形(如图2所示)或四边形(如图8所示)管组件及支撑板40组成的穿流塔板4 (图中仅用水滴形组件示出，水滴形或四边形管组件可自由组合使用，也可单独使用)，塔体2外部设有夹套5，夹套5上设有蒸汽进口 6和冷凝水出口 7，穿流塔板4截面如图:Γ4所示。水滴形管组件41由两个平面板42和一个曲面板43组成，曲面板43及平面板42相互连接形成封闭结构，其截面呈水滴形，材质可以是碳钢、不锈钢，也可以是工程塑料、石墨等非金属材料。水滴型管组件的水平宽度与管组件间缝隙宽度之比为广10，组件数量根据工艺条件而定；两平面板之间的夹角为1(Γ120°，其上可加工翅片、凸起、凹坑或花纹；曲面段43可以是圆形、椭圆形、扁圆形或抛物线型等凸面。四边形管组件44截面为左右对称的四边形且四边形一组对角竖直设置，四边形管组件44包括上角形段45，下角形段46 (四边形管组件也可以是菱形管组件)。四边形管组件I材质可以是碳钢、不锈钢，也可以是工程塑料、石墨等非金属材料。四边形管组件水平宽度与组件间缝隙宽度之比为广10，四边形管组件数量根据工艺条件而定，上下段夹角为1(Γ120°，上角形段45，下角形段46上可加工有翅片、凸起、凹坑和花纹；下角形段12可与上角形段11结构相同(此时四边形为菱形)，也可不同；上下角形段可直接连接，也可通过圆弧光滑连接。
[0020]相邻两塔板4的分布件相错分布，四块塔板1、I1、ΙΙΙ、IV组成一组，相邻塔板的分布件可互相垂直如图1下部的一组塔板I和II相互垂直、III和IV相互垂直，此时，每个塔板管组件两端的塔体外部分别设置夹套5 ;也可以两两塔板互相垂直如图1上部的一组塔板1、II和II1、IV相互垂直，此时，每两个塔板管组件两端的塔体外部设有公用夹套5。塔体2直径一般为40(T3000mm，穿流塔板4间距30(T800mm，塔板数目根据工艺条件确定。穿流塔板4结构采用盘状，水滴形或四边形管组件可以正装、反装或混装。
[0021]工作过程:纤维乙醇发酵醪通过塔体上端进料口 9流入，通过液体分布器8流出，在第一级塔板4上均匀分布，物料经过水滴形或四边形管组件向下流动，依次顺序通过第二级、第三级…向下流动，最后降到塔体下部，通过出料口 I流出；加热蒸汽一路通过底部进气口 3流入，通过最后一级塔板上升，依次层层上升到塔顶，通过排气口 10排出；加热蒸汽另一路通过夹套5上设置的蒸汽进口 6 (即介质进口)进入，通过管组件后被冷凝，由另一侧夹套上设置的冷凝水出口 7 (即介质出口)流出。
[0022]有益效果:在穿流塔板上，物料与蒸汽在水滴形或四边形管组件表面剧烈扰动，逆流通过，增加了传热传质的比表面积，提高了传热传质速率，提高了每层塔板的蒸发能力。同时穿流塔板没有溢流装置，物料在塔板上不易造成堵塞，压降损失小。水滴形或四边形穿流塔内交替排布的相邻两级塔板结构不同，从上一级塔板流下的液相在相邻的下一级塔板上分配到不同的位置，从而实现了液相在相邻两层塔板间的重新混合分布，改善了气液两相浓度在水滴形或四边形穿流塔内部分布的均匀性，进一步强化了两相传质。加热蒸汽通过分布件对物料进行加热，同时实现了浓缩和蒸馏的效果，降低了设备投资，省去了塔釜再沸器。
[0023]实施例2
如图5、图6、图7所示，一种热解气分馏穿流塔，塔体2的顶部设置排气口 10，塔体的下部设置进气口 3，底部设置出料口 I。塔体内装有多层水滴形或四边形穿流塔板4，塔体外部设有夹套5，夹套上设有冷却介质进口 6和冷却介质出口 7，塔中部设有多个侧线出口 8，穿流塔板截面如图6?7所示。相邻两塔板的分布件相错分布，四块塔板组成一组，相邻塔板的分布件可互相垂直如图5，也可以两两塔板互相垂直如图5 ο塔体2直径一般为40(T3000mm，穿流塔板间距30(T800mm，塔板数目根据工艺条件确定。穿流塔板结构采用盘状，水滴型或棱型分布件可以正装、反装和混装。其他同实施例1。
[0024]工作过程:热解气通过塔体下部进气口 3流入，在通过塔下部第一级塔板4，热解气经过水滴形或四边形管组件向上升，由于管组件中充入了冷却介质，使热解气温度不断降低，其中有机质一焦油首先冷凝下来，依次顺序通过第二级、第三级…向上升，热解气中的有机物质依次被冷凝下来，通过塔中部的侧线出口 8流出，得到不同的有机物酸和醛类产品，最后的不凝气体上升到塔体顶部，通过排气口 10排出；冷却介质通过夹套5上设置的冷却介质进口 6进入，通过管组件后，由另一侧夹套上设置的冷却介质出口 7流出。
[0025]有益效果:在穿流塔板上，热解气与冷却介质在水滴形或四边形管组件表面换热，与圆管相比，增加了传热传质的比表面积，提高了传热传质速率，提高了每层塔板的冷却能力。同时穿流塔板没有溢流装置，物料在塔板上不会造成堵塞，压降损失小。水滴形或四边形穿流塔内交替排布的相邻两级塔板结构不同，从上一级塔板流下的液相在相邻的下一级塔板上分配到不同的位置，从而实现了液相在相邻两层塔板间的重新混合分布，改善了气液两相浓度在水滴型或棱型穿流塔内部分布的均匀性，进一步强化了两相传质。冷却介质通过管组件对物料进行冷却，实现了分馏的效果，降低了设备投资，省去了塔顶冷却回流装置。
【权利要求】
1.一种穿流塔，包括塔体及多层塔板，其特征在于，所述塔板包括支撑板及设置于支撑板上的管组件，管组件在支撑板上间隔排列，支撑板与塔体连接，管组件两端分别与设置于塔体外部的夹套连通。
2.如权利要求1所述的穿流塔，其特征在于，四个塔板构成一组，相邻塔板的管组件互相垂直或者两两塔板的管组件互相垂直，当相邻塔板的管组件互相垂直时，每个塔板管组件两端的塔体外部分别设置夹套，当两两塔板的管组件互相垂直时，每两个塔板管组件两端的塔体外部设有公用夹套，所述各夹套并联连接或串联连接；相邻塔板的管组件相错分布。
3.如权利要求1或2所述的穿流塔，其特征在于，所述夹套上设有介质进出口，夹套与管组件形成封闭结构，两者相互连通，夹套及管组件内通入加热或冷却介质。
4.如权利要求3所述的穿流塔，其特征在于，所述管组件由两个平面板和一个曲面板组成，曲面板及平面板相互连接，其截面呈水滴形，两平面板之间的夹角为10°?120°。
5.如权利要求3所述的穿流塔，其特征在于，所述管组件截面为左右对称的四边形，四边形一组对角竖直设置，四边形上下段夹角为10°?120°。
6.如权利要求4或5所述的穿流塔，其特征在于，所述管组件的宽度与组件间缝隙宽度之比为Γ?Οο
【文档编号】B01D3/14GK104258590SQ201410503016
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】陈俊英, 李洪亮, 马晓建, 方书起, 常春, 韩秀丽, 刘利平, 白净 申请人:郑州大学