CN103100291A - 一种气液传质装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液传质装置，属于气液传质装置领域。所述装置包括：塔体、两个或两个以上传质单元组、独立集液器和独立受液盘；塔体顶部设有气相出口和液相进口，底部设有液相出口和气相进口；独立集液器和独立受液盘位于塔体底部；所述传质单元组由上到下包括集液器、受液盘、布液器、传质区，传质单元组在塔体内部上下排列；受液盘底部开有小孔。所述装置运行时，气液两相流向为总体的逆流、局部的并流，即气相从塔底流入，塔顶流出，液相从塔顶流入，塔底流出；而在每个传质区内，气液两相均为自上而下并流接触传质。这种特殊流态综合了逆流并流各自的优点，可同时实现较大的传质推动力和充分稳定的气液接触，提高传质速率，保证传质效果。

Description

一种气液传质装置

技术领域

本发明涉及一种气液传质装置，具体涉及一种包含蒸馏、吸收（或解吸）传质过程的气液传质装置，属于气液传质装置领域。

背景技术

均相混合物的分离是化工工业生产的重要过程，分离依据是基于物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某种组分或某些组分从一相转移到另一相中去以达到分离的目的。蒸馏和吸收（或解吸）是实现分离的典型化工单元操作。虽然两者是基于不同原理的分离过程，即蒸馏操作是基于物系的挥发度的差异进行的，而吸收（或解吸）操作是基于物系的溶解度的差异实现的，但是从气液传质的角度来看，二者又有着本质上的共同点，所以蒸馏和吸收（或解吸）操作可在同样的设备中进行。

塔设备是实现蒸馏和吸收（或解吸）操作的传质设备。按照气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡塔；第二类是液体以膜状流动与气相接触传质的填料塔和降膜塔；第三类是液体以液滴状分散在气相中的喷雾塔、喷射器、文氏管。其中板式塔和填料塔是实现蒸馏和吸收（或解吸）分离操作的常用设备。

塔内气液两相的流动方式可为逆流也可为并流，两种流向各具优缺点。在相同的操作条件下，逆流操作全塔吸收推动力均匀，传质平均推动力大，分离效率高，吸收剂利用率高，所以化工生产中多采用逆流操作。但是逆流操作时自上而下流动的液体会受到向上流动的气体的作用，引起雾沫夹带和返混现象，严重时还会引发液泛现象，导致传质效率的严重下降，所以为了保证塔设备能维持正常的操作效果，逆流操作时塔内的气液两相的流量是受限的，这就限制了设备生产能力的进一步提高。而并流操作时气体自上而下流动，可消除逆流操作中的液泛现象，雾沫夹带和返混现象也会明显减少，保证了传质效果。另外，由于并流操作时气速不受液流限制，所以可通过提高操作气速来提高设备的生产能力，降低设备投资费用。此外，压强降是塔设备性能的重要指标之一，气体通过塔板或填料层的压强降的大小决定了塔的动力消耗，气液并流操作时的压强降较小，这也就意味着并流操作可降低能耗，节省操作费用。

传统塔设备的优化和新型塔设备的开发通常是建立在单一的两相流向基础上的，即或逆流或并流。而由于逆流并流操作各自固有的缺陷，塔设备性能的进一步提升受到了难以逾越的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液传质装置，所述装置综合了逆流并流两者的优点，可同时实现较大的传质推动力和充分稳定的气液接触，提高传质速率，保证传质效果。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种气液传质装置，所述装置包括：塔体、两个或两个以上传质单元组、独立集液器和独立受液盘；塔体顶部设有气相出口和液相进口，底部设有液相出口和气相进口；独立集液器和独立受液盘位于塔体底部；

所述传质单元组由上到下包括集液器、受液盘、布液器、传质区，传质单元组在塔体内部上下排列；传质单元组中的集液器和受液盘配合有设定的水头高度，在操作时形成液封，液封的水头高度大于两个传质区的等效压力损失折算水头高度，使得气相不会穿越集液器和受液盘形成的液封而形成短路，确保实现传质区内的并流操作；另外为了设备停机时能够卸放存储的液体，受液盘底部开有小孔；

所述传质区为塔板、散堆填料或规整填料；

所述独立集液器与传质单元组中的集液器相同，独立受液盘与传质单元组中的受液盘相同；

操作时，气液两相流向为总体的逆流、局部的并流，即气相从塔底流入，塔顶流出，液相从塔顶流入，塔底流出，但是在每个传质区内，气液两相都是自上而下并流接触传质的。

有益效果

本发明所述装置与传统的蒸馏和吸收（或解吸）塔设备相比，塔内气液两相形成了一种特殊流态，即气相从塔底流入，塔顶流出，液相从塔顶流入，塔底流出，但是在每个传质区内，气液两相都是自上而下并流接触传质的。这种特殊流态综合了逆流并流两者的优点，可同时实现较大的传质推动力和充分稳定的气液接触，提高传质速率，减少雾沫夹带和返混，消除液泛现象，保证传质效果，也为进一步提高设备的生产能力和降低压力损失提供了新思路和可能性。

附图说明

图1为本发明所述气液传质装置的示意图；

其中，1—塔体、2—传质区、3—布液器、4—受液盘、5—集液器、A—液相进口、B—气相进口、C—液相出口、D—气相出口，空心箭头表示液相，实心箭头表示气相。

具体实施方式

下面结合附图来详述本发明，但不限于此。

如图1所示，一种气液传质装置，所述装置包括：塔体1、两个或两个以上传质单元组、独立集液器和独立受液盘；塔体1顶部设有气相出口D和液相进口A，底部设有液相出口C和气相进口B；独立集液器和独立受液盘位于塔体1底部；

所述传质单元组由上到下包括集液器5、受液盘4、布液器3、传质区2，传质单元组在塔体1内部上下排列；传质单元组中的集液器5和受液盘4配合有设定的水头高度，在操作时形成液封，液封的水头高度大于两个传质区2的等效压力损失折算水头高度，使得气相不会穿越集液器5和受液盘4形成的液封而形成短路，确保实现传质区2内的并流操作；另外为了设备停机时能够卸放存储的液体，受液盘4底部开有小孔；

所述传质区2为塔板、散堆填料或规整填料；

所述独立集液器与传质单元组中的集液器5相同，独立受液盘与传质单元组中的受液盘4相同；

待除氧的去离子水从塔顶的液相进口A进入所述的气液传质装置，气提蒸汽自所述装置底端侧部的气相进口B进入，当所述装置底部蒸汽沿上升气体通道快速上升超越下方传质区2后，受到集液器5和受液盘4的液封的阻挡，迅速折返，与从受液盘4溢流下降的液体混合自上而下进入下方传质区2内。当传质区2采用塔板时，气体由于自身的压力在塔板的开孔处自上而下喷射。由于气体喷出的方向与液体流动方向一致，遂可消除逆流操作中的液泛现象，也可充分利用气体的动能来促进气液两相间的接触，增强传质，并且气体不再是通过较厚的液层而鼓泡，所以降低了塔板压降，减小了雾沫夹带量，提高了传质效果。当传质区2采用填料时，气体将挟带液体在填料区间内形成的微流道中并流下行，并将液体拉成液膜分布于填料表面，由此增大了气液两相间的接触面积，并减小了雾沫夹带量和压强降，消除了液泛。当气液混合物到达下方传质区2底部后，由于底部的液封和整个塔内的压力控制，气液两相将发生分离，液体将继续下行，进入独立集液器和独立受液盘溢流至塔底，然后从所述装置底部的液相出口C引出，气体则发生折返进入气体通道内上行超越上方传质区2后，受到集液器5和受液盘4的阻挡，再次折返，与从受液盘4溢流下降的液体混合自上而下进入上方传质区2内，进行下一次传质。当气液混合物到达上方传质区2底部后，由于液封和整个塔内的压力控制，气液两相将发生分离，液体将继续下行，进入液封，然后溢流至下方传质区2，气体则再次发生折返通过上升气体通道进入塔顶，而后自塔顶气相出口D排出。

在具体实施过程中，传质区2的数量、受液盘4、集液器5和布液器3的结构、传质区2内的塔板或者填料的规格和尺寸都需要根据实际情况进行计算后选定。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种气液传质装置，其特征在于：所述装置包括：塔体（1）、两个或两个以上传质单元组、独立集液器和独立受液盘；塔体（1）顶部设有气相出口（D）和液相进口（A），底部设有液相出口（C）和气相进口（B）；独立集液器和独立受液盘位于塔体（1）底部；

所述传质单元组由上到下包括集液器（5）、受液盘（4）、布液器（3）、传质区（2），传质单元组在塔体（1）内部上下排列；传质单元组中的集液器（5）和受液盘（4）配合有设定的水头高度，在操作时形成液封，液封的水头高度大于两个传质区（2）的等效压力损失折算水头高度；受液盘（4）底部开有小孔；

所述装置操作时，气液两相流向为总体的逆流、局部的并流，即气相从塔底流入，塔顶流出，液相从塔顶流入，塔底流出；在每个传质区（2）内，气液两相均为自上而下并流接触传质。

2.根据权利要求1所述的一种气液传质装置，其特征在于：所述传质区（2）为塔板、散堆填料或规整填料。

Images