一种低能耗化工脱轻塔的制作方法

本发明属于化工设备技术领域，具体的说是一种低能耗化工脱轻塔。

背景技术：

脱轻塔是精馏塔的一种，脱轻塔利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使液相中的轻组分(低沸物)转移到气相中，而气相中的重组分(高沸物)转移到液相中，从而实现分离的目的。脱轻塔也是石油化工生产中应用极为广泛的一种传质传热装置。

现有技术中脱轻塔大多是以塔内的填料作为气液两相间接触传质的相界面。脱轻塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料成为脱轻塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定脱轻塔性能的主要因素。但在目前的使用过程中，发现诸多不足：

1.当液体沿填料层下流时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，发生壁流效应，壁流效应造成气液两相在填料层分布不均匀，从而使传质效率下降，为此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置，使得脱轻塔所需传质动力大，能耗较高。

2.当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低，脱轻塔的脱轻效果差；

3.脱轻塔中填料大多以乱堆或整砌的方式放置在支承板上，填料的装卸、清理较困难，造价也较高，生产成本大。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，解决脱轻塔所需传质动力大，能耗较高，当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低，脱轻效果差以及填料的装卸、清理较困难的问题，本发明提出的一种低能耗化工脱轻塔。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种低能耗化工脱轻塔，包括塔身、隔板、硅酸铝棉线、再沸器、冷凝器和收集箱；所述塔身整体为圆柱状结构，且塔身顶部为半球形结构；所述塔身底部中心处开设有进气口；所述进气口上方安装有再沸器，所述再沸器与塔身内壁固连，所述再沸器内部开设有均匀分布的气孔；所述再沸器上方的塔身侧壁对称开设有出液口；所述塔身内部安装有多层隔板，所述隔板由漏斗形结构的上隔板和倒漏斗形结构的下隔板组成，所述上隔板和下隔板之间相连通；相邻两块所述隔板之间安装有均匀分布的多条硅酸铝棉线，所述硅酸铝棉线两端与塔身内壁固连；所述塔身顶部中心处开设有进液口，所述进液口两侧开设有出气口；所述出气口外接有导气管，所述导气管与冷凝器相连，所述冷凝器通过输送管与收集箱相连；工作时，液体从进液口进入塔身内部，在重力作用下通过隔板流至硅酸铝棉线上，硅酸铝棉线吸附大量液体，同时气体从进气口进入塔身内部，再沸器对气体进行加热同时使塔身内部温度上升，加热后的气体通过再沸器中的气孔上移进入隔板，气体进入下隔板时先向隔板中心处汇集，进入上隔板时由隔板中心处向周围扩散，降低气体流速，使气体和液体在硅酸铝棉线上充分接触，提高液体和气体的接触时长，从而提高传质效率，降低成本消耗；由于硅酸铝棉具有优良的化学稳定性，分离一些具有腐蚀性的化学物质时，能降低装置受到的损害，提高其使用寿命，减少生产成本；气液两相密切接触进行传质时，液相中的轻组分转移到气相中，气相中的重组分转移到液相中，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降的液体愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而实现分离的目的；分离后，气体从出气口经导气管进入冷凝器，经冷凝器冷凝后进入收集箱，液体通过隔板下流至出液口处被收集；本发明用硅酸铝棉线代替填料，在气液两相接触传质时可以提供更多的比表面积，提高液体和气体的接触时长，从而提高传质效率，减少脱轻塔所需要提供的传质动力，降低能耗，使得脱轻塔的处理能力和传质性能均得到较大程度的提高。

优选的，所述塔身顶部安装有液体喷洒装置，所述液体喷洒装置包括导流筒、储液仓、涡轮和凸台，所述导流筒安装在进液口下方，且导流筒位于两个出气口之间，所述导流筒为漏斗形设计，所述导流筒口径较大的一端与塔身内壁固连，所述导流筒口径较小的一端侧壁截面为钩形设计，且导流筒口径较小的一端外表面转动连接有储液仓；所述储液仓为圆筒形结构，所述储液仓上表面开设有通孔，所述导流筒口径较小的一端通过通孔伸入储液仓内；所述储液仓底部侧壁上开设有均匀分布的排液口；所述储液仓内部安装有涡轮，所述涡轮两侧固连有固定杆，所述固定杆远离涡轮的一端固连在储液仓内壁；所述储液仓底部内表面安装有上表面为弧形设计的凸台，所述凸台底面为圆形，所述凸台内部开设有漏液孔，所述漏液孔从凸台中心处沿凸台底部半径方向呈递增趋势分布，所述储液仓底部开设有与漏液孔一一对应设置的排水口；工作时，液体从进液口经导流筒进入储液仓，液体下移时产生较大的冲击力带动涡轮旋转，涡轮通过固定杆带动储液仓转动，进入储液仓的液体在储液仓转动过程中产生离心力，将液体通过排液口和漏液孔喷洒出，使液体均匀分散在对应隔板的上方，且由于上隔板漏斗形设计，气体通过下隔板后通过上隔板过程中向周圈分散，气体流速降低，与均匀分散的液体充分接触并传质，且气体流速降低，液体分散后本身质量较低下落速度降低，从而有效提高气体和液体的接触时长，并提高气体液体的接触面积，进一步提高气体和液体之间的传质效果；同时利用液体下移时产生的冲击力带动涡轮，可减小装置所需动力，避免能源的浪费。

优选的，所述导流筒口径较小的一端和储液仓之间通过滚轮转动连接；工作时，储液仓转动时和导流筒会发生相对摩擦，滚轮可减小导流筒和储液仓之间的摩擦阻力，使储液仓转动地更加流畅，优化装置结构。

优选的，所述储液仓侧壁外表面固连有均匀分布的转板，所述转板倾斜设计，且转板倾斜方向与涡轮中叶片方向相反，实现涡轮驱动储液仓转动的方向和转板驱动储液仓转动的方向一致；工作时，从塔底上升的气体推动转板转动，转板带动储液仓转动，且转板驱动储液仓转动的方向和涡轮驱动储液仓转动的方向一致，使储液仓内喷洒的液体具有更好的分散效果，液体均匀分散且下落速度较低，可有效提高气体和液体的接触时长和接触面积，从而提高气液相之间的传质效率。

优选的，所述导气管围绕进液口螺旋环绕设计；工作时，导气管和出液口发生热传导，将气体中的热量传递给液体对液体进行预热，液体温度增加，液体进入塔身后需要的热量减少，使得液体能够快速被加热，提高加热效率，减少脱轻塔所需要提供的传质动力，从而降低能耗；同时，气体温度下降冷凝成液体，便于液化的气体流入收集箱，从而提高其收集效率。

优选的，所述储液仓下表面固连有多条均匀分布的飘带，所述飘带由硅酸铝棉线织成，且飘带上设置有分布均匀的孔；工作时，飘带上吸附大量从储液仓中喷淋出的液体，可增加气相与液相相遇的路径，同时增加气相与液相的接触面积和接触时间，使得气相中的高沸点的组分能够充分的向液相中转移，从而使得脱轻更加的彻底。

优选的，所述出液口上方设置有浮块，所述浮块位于塔身内部，所述浮块两侧固连有滑杆，所述滑杆远离浮块的一端与塔身内壁滑动连接；所述浮块内部开设有均匀分布的微孔，所述浮块底部两侧通过弹性绳固连有橡胶球，所述橡胶球的直径大于出液口的直径；工作时，液体从塔顶流至塔底，塔底液位较高时，浮块随液位上升，出液口打开，液体从出液口离开；塔底液位较低时，浮块随液位下移，浮块下表面的橡胶球进入出液口，使液体不再流出，从而保证塔底始终有液体和气体接触，增加气相与液相接触的途径，使得气体和液体之间经过多次分馏，液相中的轻组分充分转移到气相中，而气相中的重组分充分转移到液相中，提高脱轻塔的脱轻效果。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种低能耗化工脱轻塔，通过设置硅酸铝棉线，当液体从进液口进入塔身内部时，在重力作用下通过隔板流至硅酸铝棉线上，硅酸铝棉线吸附大量液体，使气体和液体在硅酸铝棉线上充分接触，提供更多的比表面积，提高液体和气体的接触时长，从而提高传质效率，减少脱轻塔所需要的传质动力，降低成本消耗，使得脱轻塔的处理能力和传质性能均得到较大程度的提高；同时，使导气管围绕进液口螺旋环绕设计，导气管和出液口发生热传导，气体中的热量传递给液体对液体进行预热，使得液体进入塔身后需要的热量减少，从而降低能耗。

2.本发明所述的一种低能耗化工脱轻塔，通过设置液体喷洒装置，液体从进液口经导流筒进入储液仓，液体下移时产生较大的冲击力带动涡轮旋转，涡轮通过固定杆带动储液仓转动，进入储液仓中的液体在转动力的作用下向周围分散，并通过排液口和凸台上的漏液孔喷淋到隔板中，喷淋减缓液体的下移速度，使液体更好的吸附在硅酸铝棉线上，增加气液相的接触面积，提高传质效率和脱轻效果。

3.本发明所述的一种低能耗化工脱轻塔，通过设置飘带，增加气相与液相相遇的路径，使得液相中的低沸点的组分能够充分的向气相中转移，从而使得脱轻更加的彻底，由于飘带易拆卸、清洗，更是解决了现有技术中填料的装卸清理较困难的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的剖视图；

图2是液体喷洒装置的剖视图；

图中：塔身1、隔板2、硅酸铝棉线3、再沸器4、进气口5、出液口6、进液口7、出气口8、导气管9、液体喷洒装置10、导流筒101、储液仓102、涡轮103、凸台104、排液口105、漏液孔106、固定杆107、滚轮108、转板109、飘带11、浮块12、橡胶球13。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图2所示，本发明所述的一种低能耗化工脱轻塔，包括塔身1、隔板2、硅酸铝棉线3、再沸器4、冷凝器和收集箱；所述塔身1整体为圆柱状结构，且塔身1顶部为半球形结构；所述塔身1底部中心处开设有进气口5；所述进气口5上方安装有再沸器4，所述再沸器4与塔身1内壁固连，所述再沸器4内部开设有均匀分布的气孔；所述再沸器4上方的塔身1侧壁对称开设有出液口6；所述塔身1内部安装有多层隔板2，所述隔板2由漏斗形结构的上隔板和倒漏斗形结构的下隔板组成，所述上隔板和下隔板之间相连通；相邻两块所述隔板2之间安装有均匀分布的多条硅酸铝棉线3，所述硅酸铝棉线3两端与塔身1内壁固连；所述塔身1顶部中心处开设有进液口7，所述进液口7两侧开设有出气口8；所述出气口8外接有导气管9，所述导气管9与冷凝器相连，所述冷凝器通过输送管与收集箱相连；工作时，液体从进液口7进入塔身1内部，在重力作用下通过隔板2流至硅酸铝棉线3上，硅酸铝棉线3吸附大量液体，同时气体从进气口5进入塔身1内部，再沸器4对气体进行加热同时使塔身1内部温度上升，加热后的气体通过再沸器4中的气孔上移进入隔板2，气体进入下隔板时先向隔板2中心处汇集，进入上隔板时由隔板2中心处向周围扩散，降低气体流速，使气体和液体在硅酸铝棉线3上充分接触，提高液体和气体的接触时长，从而提高传质效率，降低成本消耗；同时由于硅酸铝棉具有优良的化学稳定性，分离一些具有腐蚀性的化学物质时，能降低装置受到的损害，提高其使用寿命，减少生产成本；气液两相密切接触进行传质时，液相中的轻组分转移到气相中，气相中的重组分转移到液相中，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降的液体愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而实现分离的目的；分离后，气体从出气口8经导气管9进入冷凝器，经冷凝器冷凝后进入收集箱，液体通过隔板2下流至出液口6处被收集；本发明用硅酸铝棉线3代替填料，在气液两相接触传质时可以提供更多的比表面积，提高液体和气体的接触时长，从而提高传质效率，减少脱轻塔所需要的传质动力，降低能耗，使得脱轻塔的处理能力和传质性能均得到较大程度的提高。

作为本发明的一种实施方式，所述塔身1顶部安装有液体喷洒装置10，所述液体喷洒装置10包括导流筒101、储液仓102、涡轮103和凸台104，所述导流筒101安装在进液口7下方，且导流筒101位于两个出气口8之间，所述导流筒101为漏斗形设计，所述导流筒101口径较大的一端与塔身1内壁固连，所述导流筒101口径较小的一端侧壁截面为钩形设计，且导流筒101口径较小的一端外表面转动连接有储液仓102；所述储液仓102为圆筒形结构，所述储液仓102上表面开设有通孔，所述导流筒101口径较小的一端通过通孔伸入储液仓102内；所述储液仓102底部侧壁上开设有均匀分布的排液口105；所述储液仓102内部安装有涡轮103，所述涡轮103两侧固连有固定杆107，所述固定杆107远离涡轮103的一端固连在储液仓102内壁；所述储液仓102底部内表面安装有上表面为弧形设计的凸台104，所述凸台104底面为圆形，所述凸台104内部开设有漏液孔106，所述漏液孔106从凸台104中心处沿凸台104底部半径方向呈递增趋势分布，所述储液仓102底部开设有与漏液孔106一一对应设置的排水口；工作时，液体从进液口7经导流筒101进入储液仓102，液体下移时产生较大的冲击力带动涡轮103旋转，涡轮103通过固定杆107带动储液仓102转动，进入储液仓102的液体在储液仓102转动过程中产生离心力，将液体通过排液口105和漏液孔106喷洒出，使液体均匀分散在对应隔板2的上方，且由于上隔板漏斗形设计，气体通过下隔板后通过上隔板过程中向周圈分散，气体流速降低，与均匀分散的液体充分接触并传质，且气体流速降低，液体分散后本身质量较低下落速度降低，从而有效提高气体和液体的接触时长，并提高气体液体的接触面积，进一步提高气体和液体之间的传质效果；同时利用液体下移时产生的冲击力带动涡轮103，可减小装置所需动力，避免能源的浪费。

作为本发明的一种实施方式，所述导流筒101口径较小的一端和储液仓102之间通过滚轮108转动连接；工作时，储液仓102转动时和导流筒101会发生相对摩擦，滚轮108可减小导流筒101和储液仓102之间的摩擦阻力，使储液仓102转动地更加流畅，优化装置结构。

作为本发明的一种实施方式，所述储液仓102侧壁外表面固连有均匀分布的转板109，所述转板109倾斜设计，且转板109倾斜方向与涡轮103中叶片方向相反，实现涡轮103驱动储液仓102转动方向和转板109驱动储液仓102转动方向一致；工作时，从塔底上升的气体推动转板109转动，转板109带动储液仓102转动，且转板109驱动储液仓102转动的方向和涡轮103驱动储液仓102转动的方向一致，使储液仓102内喷洒的液体具有更好的分散效果，液体均匀分散且下落速度较低，可有效提高气体和液体的接触时长和接触面积，从而提高气液相之间的传质效率。

作为本发明的一种实施方式，所述导气管9围绕进液口7螺旋环绕设计；工作时，导气管9和出液口6发生热传导，将气体中的热量传递给液体对液体进行预热，液体温度增加，液体进入塔身1后需要的热量减少，使得液体能够快速被加热，提高加热效率，减少脱轻塔所需要提供的传质动力，从而降低能耗；同时，气体温度下降冷凝成液体，便于液化的气体流入收集箱，从而提高其收集效率。

作为本发明的一种实施方式，所述储液仓102下表面固连有多条均匀分布的飘带11，所述飘带11由硅酸铝棉线3织成，且飘带11上设置有分布均匀的孔；工作时，飘带11上吸附大量从储液仓102中喷淋出的液体，可增加气相与液相相遇的路径，同时增加气相与液相的接触面积和接触时间，使得气相中的高沸点的组分能够充分的向液相中转移，从而使得脱轻更加的彻底。

作为本发明的一种实施方式，所述出液口6上方设置有浮块12，所述浮块12位于塔身1内部，所述浮块12两侧固连有滑杆，所述滑杆远离浮块12的一端与塔身1内壁滑动连接；所述浮块12内部开设有均匀分布的微孔，所述浮块12底部两侧通过弹性绳固连有橡胶球13，所述橡胶球13的直径大于出液口6的直径；工作时，液体从塔顶流至塔底，塔底液位较高时，浮块12随液位上升，出液口6打开，液体从出液口6离开；塔底液位较低时，浮块12随液位下移，浮块12下表面的橡胶球13进入出液口6，使液体不再流出，保证塔底始终有液体和气体接触，增加气相与液相接触的途径，使得气体和液体之间经过多次分馏，液相中的轻组分充分转移到气相中，而气相中的重组分充分转移到液相中，提高脱轻塔的脱轻效果。

本发明的具体工作流程如下：

工作时，气体从进气口5进入塔身1内部，再沸器4对气体进行加热同时使塔身1内部温度上升，加热后的气体通过再沸器4中的气孔上移进入隔板2，气体进入下隔板时先向隔板2中心处汇集，进入上隔板时由隔板2中心处向周围扩散，减小气体流速；同时液体从进液口7进入塔身1内部，在重力作用下经导流筒101进入储液仓102，液体下移时产生较大的冲击力带动涡轮103旋转，涡轮103通过固定杆107带动储液仓102转动，进入储液仓102的液体在储液仓102转动过程中产生离心力，将液体通过排液口105和漏液孔106喷洒出，使液体均匀分散在对应隔板2的上方，且由于上隔板漏斗形设计，气体通过下隔板后通过上隔板过程中向周圈分散，气体流速降低，与均匀分散的液体充分接触并传质，且气体流速降低，液体分散后本身质量较低下落速度降低，从而有效提高气体和液体的接触时长，并提高气体液体的接触面积，进一步提高气体和液体之间的传质效果；由于导流筒101口径较小的一端和储液仓102之间通过滚轮108转动连接，滚轮108可减小导流筒101和储液仓102之间的摩擦阻力，使储液仓102转动地更加流畅；同时储液仓102侧壁外表面固连有均匀分布的转板109，转板109倾斜设计，从塔底上升的气体推动转板109转动，转板109驱动储液仓102转动的方向和涡轮103驱动储液仓102转动的方向一致，使储液仓102内喷洒的液体具有更好的分散效果；气液两相在硅酸铝棉线3上密切接触进行传质时，液相中的轻组分转移到气相中，气相中的重组分转移到液相中，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降的液体愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而实现分离的目的；本发明用硅酸铝棉线3代替填料，在气液两相接触传质时可以提供更多的比表面积，有效提高气体和液体的接触时长和接触面积，从而提高气液相之间的传质效率，减少脱轻塔所需要的传质动力，降低能耗，使得脱轻塔的处理能力和传质性能均得到较大程度的提高；同时由于硅酸铝棉具有优良的化学稳定性，分离一些具有腐蚀性的化学物质时，可能降低装置受到的损害，提高其使用寿命，减少生产成本。

在硅酸铝棉线3上进行传质后，气体上升，液体下移，塔身1底部出液口6上方设置有浮块12，液体从塔顶流至塔底，塔底液位较高时，浮块12随液位上升，出液口6打开，液体从出液口6离开被收集；塔底液位较低时，浮块12随液位下移，浮块12下表面的橡胶球13进入出液口6，使液体不再流出，保证塔底始终有液体和气体接触，使得气体和液体之间经过多次分馏，提高脱轻塔的脱轻效果；塔顶储液仓102下表面固连有多条均匀分布的飘带11，飘带11上吸附大量从储液仓102中喷淋出的液体，当气体上升至储液仓102底部时，可增加气相与液相相遇的路径，同时增加气相与液相的接触面积和接触时间，使得气相中的高沸点的组分能够充分的向液相中转移，从而使得脱轻更加的彻底；多次分馏后的气体继续上升，从出气口8进入导气管9，导气管9围绕进液口7螺旋环绕设计，导气管9和出液口6发生热传导，气体中的热量传递给液体对液体进行预热，使得液体进入塔身1后需要的热量减少，从而降低能耗；同时，气体温度下降发生液化，液化后的气体经冷凝器冷凝后进入收集箱。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。