专利名称：一种复合吸收塔盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学工业中吸收过程使用的吸收塔盘，具体为一种传热和传质可同时进行的复合吸收塔盘，国际专利主分类号拟为Int.Cl7B01J19/00。
背景技术：
混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于该液体内而形成溶液，不能溶解的组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作即为吸收。气体的吸收是一种重要的分离操作，常在吸收塔中进行。常见的吸收塔形式有浮阀、筛孔、泡罩等。
化肥厂使用的等压回收塔即是利用了吸收原理工作的吸收塔。它是采用中压软水，将维持合成氨系统中惰性气浓度而定量排放的吹除气和高压下液氨中溶解的循环气，经减压后，在液氨贮罐中解吸出来的弛放。气中的氨吸收下来，以达到净化气体的目的。该装置要求做到，氨水浓度达到200tt以上，出塔气体中的氨含量在0.2g/m3以下。在氨溶于水的过程中，有大量的溶解热放出，使得塔内吸收温度上升。塔内的操作温度是影响吸收效果的关键因素，温度升高不利于吸收。因此回收塔需要冷却装置(如排管冷却等)将反应热移走，以保证塔内温度控制在一定范围内。
目前使用的等压回收塔(吸收塔)常用的塔盘型式是泡罩塔盘。其每层塔板上开有若干个孔，孔上焊有短管作为上升气体的通道，称为升气管。升气管上覆以泡罩，泡罩下部周边有许多矩形齿缝。气体通过泡罩的齿缝鼓泡进入液层，气体中的可溶组份被液体吸收，完成传质传递交换。回收塔内的溶解热量很大，一方面由于泡罩之间安装的冷却盘管装置面积较小，大量的溶解热不能被及时移出塔外；另一方面是冷却盘管安装在泡罩之间的这种传质区与冷却区相分离的设计，不利于有效排热，因此塔内温度较高，影响了回收塔的运行效果。此外，现有技术的等压回收塔还存在以下缺点1.泡罩塔盘本身的生产能力小，且操作弹性小；2.排布在泡罩之间才能起到冷却作用的所述冷却盘管占用了塔盘传质空间，而为保证吸收效果必将会使塔径成倍增大，使吸收塔体积和占地大增，成本提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明主要解决的技术问题就是提供一种新型的复合吸收塔盘。该塔盘具有传热和传质可同时进行的特点，传质效率高，吸收效果好，占地面积小，成本低廉等优点。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计的一种复合吸收塔盘，其包括支撑板和降液板，降液板和塔壳之间构成降液管，支撑板上开有升气孔和安装有冷却盘管，其特征在于所述的升气孔为长条形，且仅有一个；在升气孔位置处的支撑板上无缝安装有断面形状与所述升气孔形状一致的导气管；在所述导气管的外部套装有投影面积大于所述导气管横断面形状的集气盒，并通过支脚无缝安装在所述支撑板上，在集气盒顶面与导气管对应位置处开有稍大于所述导气管横断面形状的孔，并在其上无缝安装有罩盒，且罩盒的高度大于所述导气管的高度，而集气盒的高度低于所述导气管的高度；在所述集气盒的长度方向的两侧板上分别联通有多个均布的分气盒，且其底面与支撑板2之间留有空隙，在所述分气盒的非连接端有封口板，没有底面板，而两侧面均布有小孔；所述的冷却盘管覆盖安装在所述分气盒的上面，其高度稍低于所述导气管的高度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点由于设计了特殊的集气盒、分气盒结构，可以使气体分布更趋均匀，强化了气液传质，提高了传质效率；又由于所设计的集气盒、分气盒在下方，冷却盘管覆盖在其之上的复合式结构，因而可以使冷却和传质同步进行，进一步提高了塔盘效率和吸收效果，并且这种复合结构不占用径向有效传质空间，与现有技术相比，可减小塔径和占地，降低设备成本。另外，本发明可用导气管来控制塔盘上液层高度，使冷却盘管可完全浸没在塔盘上的液层当中，增加了换热面积，换热效果良好，满足了塔内温度控制的要求。
图1为本发明复合吸收塔盘的一种实施例的整体结构及工作原理示意图；图2为本发明图1的A-A剖面图；图3为本发明所述的分气盒9和集气盒8等的形状结构一种实施例示意图。
图4是本发明图3的俯视图；图5是本发明图4的B-B剖面图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图对本发明作进一步叙述本发明设计的一种复合吸收塔盘(参见图1-5)，其包括支撑板2和降液板3，降液板3和塔壳1之间构成降液管4，支撑板2上开有升气孔5和安装有冷却盘管13，其特征在于所述的升气孔5为长条形，且仅有一个；在升气孔5位置处的支撑板2上无缝安装有断面形状与所述升气孔5形状一致的导气管6；在所述导气管6的外部套装有垂直投影面积大于所述导气管6横断面形状的集气盒8，并通过支脚7无缝安装在所述支撑板2上，在集气盒8顶面与导气管6对应位置处开有稍大于所述导气管6断面形状的孔，并在其上无缝安装有罩盒14，且罩盒14的高度大于所述导气管6的高度，而集气盒8的高度低于所述导气管6的高度；在所述集气盒8的长度方向的两侧板上分别联通有对称均布的多个分气盒9，且其底面与支撑板2之间留有空隙10，没有底面板，在所述分气盒9的非连接端有封口板11，而两侧面均布有小孔12；所述的冷却盘管13覆盖安装在所述分气盒9的上面，其高度稍低于所述导气管6的高度。
本发明所述的升气孔5为长条形，且仅有一个，但不排除排成一线均布的2-4个或更多个升气孔5的设计。所述升气孔5的长条形是指长度远大于宽度的矩形。但升气孔5的形状不限于实施例的长条形。升气孔5开在支撑板2(也称塔板)的中心。本发明设计的一个或者直线均布的多个升气孔5与现有技术散点状均布的多个升气孔5相比，具有上升气流集中而分配气流面积大且均匀的特点。所述的在升气孔5位置处的支撑板2上无缝安装有断面形状与所述升气孔5形状一致的导气管6，也与现有技术不同。后者要求帽罩(相当于所述的导气管6)与升气孔处的塔板之间必须留有一定高度的缝隙，以满足流体的运动要求。本发明设计为无缝安装。这种安装方法规定了工作流体新的运动路线。所述的导气管6的高度决定了工作时液层的高度。所述的集气盒8的垂直投影面积大于所述导气管6横断面形状是指其形状与所述导气管6横断面形状一致，但长度和宽度方向都大于所述导气管6横断面的长度和宽度。实施例优选的是其长度方向大于的程度大于其宽度大于程度的方案。其具体长度与塔径有关。在集气盒8顶面与导气管6对应位置处开有稍大于所述导气管6横断面形状的孔，并在其上无缝安装有罩盒14，且罩盒14的高度大于所述导气管6的高度，而集气盒8的高度低于所述导气管6的高度。这样设计的实际形状是高度较高而长度较短的罩盒14内部通联地安装在高度较低而长度较长的集气盒8的顶面中心处，而该处的下面正扣罩着高度较低的导气管6。罩盒14的顶面和侧面与导气管6的上口和侧面构成了工作流体的新通道。所述的分气盒9对称均布联通在所述集气盒8长度方向的两侧板上(参见图3-5)。分气盒9的数量与其宽度和塔盘直径有关，一般可以设计为8-16个。实施例设计了12个，每侧对称均布有6个。所述分气盒9没有底面板，但设计其底面与支撑板2之间留有空隙10。其作用是如果分气盒9上所述的小孔12被堵塞时，气体可从空隙10处与液体接触传质。所述分气盒9一端与集气盒8通联，另一端，也即非连接端有封口板11，以堵塞气体通道。所述分气盒9的横断面形状不受限定，可以是方形、矩形、梯形、圆或椭圆形以及三角形等。实施例优选的是横断面为三角形。在分气盒9的两侧面均布有小孔12。在分气盒9内的小孔12上方形成气体空间，便于气体流动，提高了塔盘操作弹性。气液可通过所述的小孔12鼓泡，完成水对传质(如氨)的吸收。所述小孔的直径范围为φ5-10mm。实施例具体设计为8mm。在所述集气盒8上没有连接分气盒9的侧壁上也可开有所述的小孔12。这样可以增强吸收工作效果。所述的集气盒8和其两侧均布的多个分气盒9构成一个方形或者矩形结构的塔盘工作单元，形状稍小于所述的支撑板。该塔盘工作单元由所述集气盒8上的支脚7无缝整体安装在所述的支撑板2上。支脚7为均布的4-8个，以安装牢固为准。实施例采用了6个。
本发明所述的冷却盘管13覆盖安装在所述分气盒9的上面，其高度要稍低于导气管6的高度。所谓覆盖是指冷却盘管13的形状大小与所述的塔盘工作单元的形状大小基本相同或者略小。为了排热和控制塔温，所述的冷却盘管13可以是多层结构，但总高度要低于所述导气管6的高度。因为导气管6高度可确定塔盘上的溢流堰高，从而确保塔盘上的液层高度。在塔工作时，这种设计可以使所述的冷却盘管13完全浸没在液体当中，提高冷却效果，减小冷却面积，并使传质与散热同时进行，提高塔盘效率。本发明的这种冷却盘管覆盖安装在塔盘工作单元之上的结构设计名之为复合吸收塔盘。
本发明复合吸收塔盘的工作原理如下(参见图1、2)塔盘内由上层支撑板2下降的液体(图中实箭头所示)从降液管4流入该层支撑板2上，并沿箭头方向流动。上升气体(空芯箭头所示)则通过升气孔5、导气管6进入罩盒14，并被罩盒14的顶面所挡在罩盒14内折返向下进入集气盒8。在集气盒8内，气体被均匀的分配到各个分气盒9内。由于在分气盒9的两侧板上开有均布适当孔径的小孔12，气体可从小孔12中鼓泡而出，与所述流经的液体接触。由于所述的小孔12是均布在分气盒9上的，所以这种接触差不多是在整个塔盘的支撑板2平面上的，是充分的。气液接触进行传质交换后，液体从降液管4流到下一层支撑板2上，而气体则通过升气孔5上升进入上一层支撑板2中，进入下一个工作循环，进而完成整个吸收过程。由于冷却盘管13可完全浸没在液体当中，因而塔盘的冷却效果提高，塔盘内温度控制良好。
权利要求
1.一种复合吸收塔盘，其包括支撑板(2)和降液板(3)，降液板(3)和塔壳(1)之间构成降液管(4)，支撑板(2)上开有升气孔(5)和安装有冷却盘管(13)，其特征在于所述的升气孔(5)为长条形，且仅有一个；在升气孔(5)位置处的支撑板(2)上无缝安装有横断面形状与所述升气孔(5)形状一致的导气管(6)；在所述导气管(6)的外部套装有垂直投影面积大于所述导气管(6)横断面形状的集气盒(8)，并通过支脚(7)无缝安装在所述支撑板(2)上，在集气盒(8)顶面与导气管(6)对应位置处开有稍大于所述导气管(6)横断面形状的孔，并在其上无缝安装有罩盒(14)，且罩盒(14)的高度大于所述导气管(6)的高度，而集气盒(8)的高度低于所述导气管(6)的高度；在所述集气盒(8)的长度方向的两侧板上分别联通有对称均布的多个分气盒(9)，其底面与支撑板(2)之间留有空隙(10)，没有底面板，在所述分气盒(9)的非连接端有封口板(11)，而两侧面均布有小孔(12)；所述的冷却盘管(13)覆盖安装在所述分气盒(9)的上面，其高度稍低于所述导气管(6)的高度。
2.根据权利要求所述的复合吸收塔盘，其特征在于所述的升气孔(5)为排成一线均布的2-4个；所述的分气盒(9)为8-16个；所述的支脚(7)为均布的4-8个；所述小孔(12)的直径为5-10mm。
全文摘要
本发明涉及一种复合吸收塔盘，其包括支撑板和降液板，降液板和塔壳之间构成降液管，支撑板上开有升气孔和安装有冷却盘管，其特征在于升气孔为长条形，且仅有一个；在升气孔位置处的支撑板上无缝安装有断面形状与升气孔形状一致的导气管；其外部套装有投影面积大于导气管横断面形状的集气盒，并通过支脚无缝安装在支撑板上，在集气盒顶面与导气管对应位置处开有稍大于导气管横断面形状的孔，并在其上无缝安装有罩盒，罩盒高度大于导气管高度，而集气盒高度低于导气管的高度；在集气盒长度方向的两侧板上分别联通有多个均布的分气盒，其底面与支撑板2之间留有空隙，在分气盒的非连接端有封口板，没有底面板，而两侧面均布有小孔；冷却盘管覆盖安装在分气盒的上面，其高度稍低于导气管的高度。
文档编号B01D3/14GK1631491SQ20041007272
公开日2005年6月29日 申请日期2004年11月16日 优先权日2004年11月16日
发明者王柱祥, 商恩霞, 宋洪涛 申请人:天津市创举科技有限公司