CN101417198B

CN101417198B - 一种立体传质洗灰塔板

Info

Publication number: CN101417198B
Application number: CN2008101558397A
Authority: CN
Inventors: 耿皎; 骆培成; 张锋; 焦真; 吴有庭
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: CN101417198A

Abstract

一种立体传质洗灰塔板，主要包括带筛孔的平板1、洗涤箱2和带泄灰口3的溢流堰4组成，平板上排布有若干导向孔5和簸箕形倾斜降液板6。气体穿过塔板筛孔上方的液层进行第一次洗灰并夹带液体在洗涤箱内剧烈混合传质，最终从洗涤箱一侧的舌孔喷出，再次进入塔板液层进行脱灰。塔板表面的导向孔借助气相动能对板上液层和固体颗粒进行吹扫，使固体颗粒和泥沙通过溢流堰底部的泄灰口流入簸箕形倾斜降液板集中排出塔板。本发明具有传质效率高，通量大，抗冲击，防脏堵，适用范围广等优点。

Description

一种立体传质洗灰塔板

技术领域

本发明专利涉及分离塔的塔板，具体地说，是一种立体传质洗灰塔板。

背景技术

随着原油价格的不断攀升，以煤作为源头的化工产业链优势凸显，目前国内80％以上的化肥企业都已采用煤作为造气原料。从煤气化炉出来的原料气里含有大量的煤灰等固体杂质，需经过3台并联的水洗塔(也称为碳洗塔)进行气体洗涤除灰。水洗塔的组件包括3～4层特殊结构的洗涤塔板、塔板上方的1块旋流塔板和塔底部的灰水回收装置，其中洗涤塔板是其中的关键：首先，由于原料气夹带有大量的灰粉和固体颗粒，极易造成洗涤塔板的堵塞，引发压降升高，造成危险；其次，原料气量很大，容易冲击塔板引起变形，影响除灰效率；再次，灰含量的不确定性和分布不平均，要求水洗塔板必须保证具有很高的除灰效率和很好的操作弹性。早期考虑到脏堵问题，多采用筛板或者固定浮阀，但除灰效率低，抗冲击性能差容易变形；后来美国格利奇公司引进了一种洗涤塔板，塔板上由多个类似于小烟囱的升气管组成，升气管上方有锥形挡帽。气体从升气管流出后，受锥形挡帽的约束斜向进入液层进行洗气后气体上升，碳灰等固体留在液层中并流进下一层塔板。

目前塔板的发展已经从传统的筛板、浮阀、泡罩等二维传质塔板逐渐向三维立体传质方向发展。所谓三维立体传质指的是将两层塔板之间的空间有效利用起来也作为气液混合、传热、传质的场所。专利97107059.8提出的混合箱塔板是在按簇排列的筛孔上方加设一长方形混合箱，在箱体的一侧有与塔板上液流方向一致出气口。该种塔板具有二次传质的概念，传热传质效率高、抗冲击性能好，但压降偏大，造价偏高；200720080349.6提出了一种自下而上尺寸渐缩的圆台泡罩立体传质塔板，其实是一种改良型泡罩；以河北工业大学为代表的新垂直筛板是典型的立体传质塔板，并在洗气除尘应用领域有较好应用。96103116.6提出的垂直筛板烟气净化塔是在塔体内设置两块配气板，在配气板与塔体前、后塔壁间对称配置有大于两层VST塔板构成的塔板组，这是立体传质塔板在洗气领域的首次提出；200710035555.X和200710035556.4分别公开了一种垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔和一种双循环垂直筛板脱硫除尘塔；01221921.5还提出的一种立体传质塔板，其主要技术特征是在喷射罩的上方装着呈立体结构排布的分离板；新天进公司的专利96110153.9和03130402.8则是由提液管、填料和填料筐和填料支承板组成传质单元而构成的并流喷射式复合塔板，此类塔板将箱体或者罩体部的封闭结构改成了规整填料，在进一步传质去雾的基础之上还能降低压降。以上种种立体传质类塔板目标均主要集中在强化气液传质，提高分离效率，或者提高通量，降低压降。而对于煤气化炉后续的水洗塔而言，在保证效率的同时需要更多地考虑防脏堵、抗冲击等特殊要求。

发明内容

本发明专利的目的，在于提供特别适用于煤气化炉后续水洗塔的一种立体传质洗灰塔板，该类塔板结构能够实现气液二次传质，除灰效率极高、通气量大、雾沫夹带小，压降低；特别具有防脏堵、抗冲击、自清洁等特殊功能。

为达到上述目的，本发明是通过下述方案来实现的：

一种立体传质洗灰塔板，如附图所示，它主要包括带筛孔的平板1、洗涤箱2和带泄灰口3的溢流堰4组成，平板1上排布有导向孔5和簸箕形倾斜降液板6，所述的平板上的筛孔按组排列，每组筛孔由2～3排圆形孔或者1～2排腰形孔组成，两组筛孔之间的距离为120～300mm，在每组筛孔的正上方有一个长条形的无底的洗涤箱2，洗涤箱2的横截面呈驼峰形或者梯形，自下而上宽度渐缩，洗涤箱2下沿宽100～200mm，高100～250mm，罩住一组筛孔，洗涤箱2下沿距离平板1表面10～50mm，洗涤箱2通过支脚焊接或用紧固件固定在平板1上，洗涤箱2面向溢流堰一侧开设有1～2排舌孔，舌孔可以是方形并排或者三角形错排，舌板与洗涤箱2表面的角度在30°～90°之间。所述的平板1上的导向孔5一般如下排布：平板1上在靠近在上的一块塔板降液板出口处设有至少1排导向孔；在相邻洗涤箱之间平板1表面设有1～2排导向孔(如有2排，需错开排列)，导向孔的开口必须正对洗涤箱的支脚，且宽度大于或等于支脚的宽度；平板1在靠近溢流堰的位置需设一排导向孔，孔开口位置正对相邻两个泄灰口之间有遮挡部分，导向孔大小和形状符合常规标准，开孔方向与液流方向一致，所述的带泄灰口3的溢流堰4是溢流堰下部与平板1连接部分开有方形或梯形的泄灰口，方形孔边长为5～20mm，梯形孔上边、下边和高分别为5～15mm、10～20mm、5～20m，相邻泄灰口之间的距离为10～20mm，所述的簸箕形倾斜降液板6是与溢流堰4相连的、与垂直面夹角β为30°～60°的、下降L距离后变为垂直的降液板。

上述的立体传质洗灰塔板，所述的筛孔：圆形孔孔径10～30mm，腰形孔宽度10～ 20mm，长度30～60mm，孔按照正方形对排或等边三角形错排。

上述的立体传质洗灰塔板，所述的簸箕形倾斜降液板6，其中L距离为150～300mm。

上述的立体传质洗灰塔板，所述的舌孔其后端呈长方形，宽度范围20～50mm，长度30～80mm；前端呈半圆，半圆直径与宽度相同，舌板与舌孔的形状相同。

本发明的工作原理如下：整个洗气分为脱灰和排灰两个过程。脱灰是一传热传质过程，主要在塔板筛孔和洗涤箱内完成：含灰气穿过塔板筛孔上方的液层进行第一次洗灰。由于气体高速通过筛孔使周围产生负压，液体被吸至洗涤箱内，并被高速气体卷起，在洗涤箱内剧烈混合接触、传热传质；由于洗涤箱宽度自下而上逐渐变窄，含液气体压力升高，并且最终从洗涤箱一侧的舌孔喷出，受到舌板角度约束，二次进入相邻洗涤箱之间的液层进行脱灰。最终洁净气体从液层表面逸出，碳灰等固体留在液相。排灰主要是解决大量碳颗粒或者碳灰在塔板表面的停留、沉淀、结垢，主要由塔板表面特殊布置的导向孔、洗涤箱侧面的舌孔、出口溢流堰上的泄灰口以及带有倾斜的降液板配合完成，具体过程如下：含灰液体从上块塔板降液板流进本层塔板，受到降液板出口处导向孔的分流导向作用，均匀进入塔板传质区；而洗涤箱之间所排布的导向孔既能借助气相动能对塔板表面进行吹扫，又能降低塔板的液面梯度，特别是开孔正对洗涤箱支脚和泄灰口之间的导向孔，有效降低了液相中部分固体颗粒和碳灰在支脚遮挡部位附近沉淀结垢的可能性；箱侧舌孔对所喷出气体对两箱之间的塔板表面也有自清洁作用；与传统水洗塔板不同，本发明的出口溢流堰下部留有泄灰口有利于固体颗粒和沉积碳灰的***，使扑集下来的固体及时排出塔板，不累积；靠近泄灰口部分的簸箕形倾斜降液板能有效收集和排出固体易脏堵物，并有利于破除进入降液管液体的泡沫，液气分离。

本发明的优点在于：

1、气相两次穿过液层洗涤，并且在洗涤箱内充分混合传热传质，洗气效率极高；

2.塔板抗冲击、防脏堵；

3.塔板表面的导向孔充分利用气相动能对塔板表面进行冲刷清洗，防止物料停留以及在死角的沉积；同时精心合理的布置有利于优化流体在塔板上的流动，提高板效率。

4.溢流堰底部的泄灰口，可有效将扑集下来的固体和泥灰及时排出塔板，使塔板能长时间稳定运行。

5.塔板效率高、通量大、压降低、适用范围广，既能用于各种类型的洗气去雾脱灰等过程，也能用于需要强化换热传质等过程。

本发明的目的、特点及其优点，将通过以下优选实施例的非限制性说明并结合图示给予说明。

附图说明

图1为立体传质洗灰塔板的示意图。

图2为本发明的塔板平板筛孔为圆孔时排布示意图，其中图2a为塔板的侧视图；图2b为平板筛孔为圆孔时排布示意图。

图3为本发明的塔板平板筛孔为腰孔时排布示意图，其中图3a为塔板的侧视图；图3b为平板筛孔为腰孔时排布示意图。

图4为本发明的洗涤箱开舌孔侧示意图。

图5为本发明的洗涤箱剖面示意图。

图6为本发明的带方形泄灰口溢流堰和降液板结构示意图。

图7为本发明的带梯形泄灰口溢流堰和降液板结构示意图。

具体实施方式

实施例1

某化肥厂煤气化后续水洗塔，采用3层本发明的立体传质洗灰塔板，塔径为2400mm，板间距800mm，平板1上的设有4排共8组洗涤箱2，每排两组洗涤箱2排列成一直线，洗涤箱2的横截面呈驼峰形，洗涤箱2下沿宽150mm，上沿宽80mm，总高200mm，洗涤箱2下沿距离平板1表面30mm，每个洗涤箱2通过8根支脚焊接在平板1表面，洗涤箱2面向溢流堰4一侧开设有1排舌孔，舌板与洗涤箱2表面的角度为60°。相邻两排洗涤箱2之间的距离为250mm。洗涤箱2下方所开设的筛孔由2排腰形孔组成，腰形孔宽度12mm，长度50mm，孔错排。塔板的溢流堰4下部与平板1连接部分开有方形泄灰口3，泄灰口3为方形孔，边长为10mm，相邻泄灰口3之间的距离为15mm。靠近泄灰口部分的簸箕形降液板与垂直平面夹角β为45°，下降L距离150mm后变为垂直降液板。进气量30000Nm³/h，含碳灰约5～10％，经过水洗塔后，洗涤效果很好，出口气基本无灰，含灰废水连续从底部排出。目前已稳定运行2年。

实施例2

某厂煤气化后续水洗塔改造，采用3层本发明的立体传质洗灰塔板替换原有的固阀塔板，塔径为3200mm，板间距800mm，平板上的设有5排共15组洗涤箱2，每排3组洗涤箱2排列成一直线，洗涤箱2横截面呈梯形，洗涤箱2下沿宽200mm，上沿宽100mm，总高250mm，洗涤箱2下沿距离平板1表面40mm，每个洗涤箱2通过8根支脚焊接在平板1上，洗涤箱2面向溢流堰4一侧开设有2排舌孔，舌板与洗涤箱2表面的角度为45°。相邻两排洗涤箱2之间的距离为300mm。洗涤箱2下方平板1上开设的筛孔由3排直径30mm圆孔组成，孔错排。塔板的溢流堰4下部与平板1连接部分开有梯形泄灰口3，上边长为10mm，下边长20mm，相邻泄灰口3之间的距离为20mm。靠近泄灰口部分的簸箕形降液板与垂直平面夹角β为30°，下降L距离200mm后变为垂直降液板。进气量50000Nm³/h，含碳灰约10％，水洗塔经改造后，压降与原先相当，但洗涤效果明显提高，出口气含灰率明显下降，同时洗水用量减少30％，从底部排出的含灰废水浓度明显提高。原先运行过程中出现的脏堵造成压力升高的现象消失。

Claims

1.一种立体传质洗灰塔板，其特征是：它主要包括带筛孔的平板(1)、洗涤箱(2)和带泄灰口(3)的溢流堰(4)，平板(1)上排布有导向孔(5)和簸箕形倾斜降液板(6)，所述的平板(1)上的筛孔按组排列，每组筛孔由2～3排圆形孔或者1～2排腰形孔组成，两组筛孔之间的距离为120～300mm，在每组筛孔的正上方有一个长条形的无底的洗涤箱(2)，洗涤箱(2)的横截面呈驼峰形或者梯形，自下而上宽度渐缩，洗涤箱(2)下沿宽100～200mm，高100～250mm，罩住一组筛孔，洗涤箱(2)下沿距离平板(1)表面10～50mm，洗涤箱(2)通过支脚焊接或用紧固件固定在平板(1)上，洗涤箱(2)面向溢流堰一侧开设有1～2排舌孔，舌孔可以是方形并排或者三角形错排，舌孔上沿连有舌板，舌板与洗涤箱(2)表面的角度在30°～90°之间，所述的平板(1)上的导向孔(5)如下排布：平板(1)上在靠近在上的一块塔板降液板出口处设有至少1排导向孔；在相邻洗涤箱之间平板(1)表面设有1～2排导向孔(5)，导向孔(5)的开口必须正对洗涤箱(2)的支脚，且宽度大于或等于支脚的宽度；平板(1)在靠近溢流堰(4)的位置设有一排导向孔(5)，孔开口位置正对相邻两个泄灰口(3)之间有遮挡部分，开孔方向与液流方向一致，所述的带泄灰口(3)的溢流堰(4)与平板(1)连接部分开有方形的泄灰口(3)，方形孔边长为5～20mm，相邻泄灰口之间的距离为10～20mm，所述的簸箕形倾斜降液板(6)与溢流堰(4)相连，倾斜降液板(6)的斜板向下倾斜，与垂直面夹角β为30°～60°，斜板长L，L距离为150～300mm，随后变为垂直的降液板。

2.根据权利要求1所述的立体传质洗灰塔板，其特征是：所述的筛孔：圆形孔孔径10～30mm，腰形孔宽度10～20mm，长度30～60mm，孔按照正方形对排或等边三角形错排。

3.根据权利要求1所述的立体传质洗灰塔板，其特征是：所述的舌孔其后端呈长方形，宽度范围20～50mm，长度30～80mm；前端呈半圆，半圆直径与宽度相同，舌板与舌孔的形状相同。