CN113413731A - 一种气液接触的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气液接触进行传热传质的装置，通过开有流体流通孔隙的倾斜板形成液膜，气体穿过液膜促进气液高效接触；通过构件单元间设置的液体流通通道，实现液体的顺畅下行，防止堵塞；通过构件单元间设置的液体流通通道下部留有液体流通通道的挡板，既控制了液体穿流直下，使液体形成持液层并使液体流向改变，延长流通时间，增加气液接触时间，又能实现液体的顺畅下行，防止堵塞，实现了高效率的传热传质效率高及低的装置投资。

Description

一种气液接触的装置
技术领域
本发明涉及气液接触进行传热传质的装置，特别是液相组分分离、气液吸收或气体冷却的情况，能够进行高效低阻力的气液间传热传质，实现液相组分分离或气体吸收，并防止堵塞，属于化工过程装备和环境治理领域。
背景技术
在化工和环境治理领域有很多应用蒸馏、气体吸收或气体冷却等气液接触进行液相组分分离或进行气液吸收的单元操作，这类单元操作需要由蒸馏塔或吸收塔等气液接触装置作气液间传热传质的场所。气液接触装置不仅要有高效的气液传质效率和气相阻力小，还需要防堵塞，且结构简单投资成本低。因此，气液接触装置的性能直接影响气液传热传质的效率和操作稳定性。迄今为止，在工业上已有筛板塔、泡罩塔和填料塔等内构件得到广泛应用，各自适应不同的工艺要求，取得良好的效果。但在分离性能、防堵塞和投资成本低等的兼备性方面还难于完全满足工业需求。本发明提供一种传质效率高、结构简单且防堵塞的气液接触装置，为工业气液传热传质提供一种新的接触装置。
发明内容
本发明的目的在于提供增大气液接触面积、提高传热传质效率的同时，避免溶液中杂质堵塞装置，并且节约能源和成本的设备。通过开有流体流通孔隙的倾斜板形成液膜，气体穿过液膜促进气液高效接触；通过内构件单元间设置的液体流通通道，实现液体的顺畅下行，防止堵塞；通过构件单元间设置的液体流通通道下部留有液体流通通道的横向挡板，既控制了液体穿流直下，使液体形成持液层并使液体流向改变，延长流通时间，增加气液接触时间，又能实现液体的顺畅下行，防止堵塞；内构件层在装置的垂直方向多层设置，构件层在垂直方向不直接接触，形成气液流场的交换促进气液接触。本设备结构简单，传热传质效率高，装置投资费用低。
本发明采用如下方案实现：
一种气液接触的装置，其特征在于气体从下向上，液体从上向下的流动路程中，设置有两个侧面板构成的内构件单元，其下部开口上部封闭，侧面板开有任意形状的孔隙，流体能够通过所述孔隙；所述内构件单元的侧面板与水平面的夹角呈45°～85°；内构件单元在水平面方向并列设置构成内构件层，内构件层内的内构件单元间留有液体流通通道。
所述装置，其特征在于所述内构件单元间留有的液体流通通道为流体折流型，在内构件单元间的空间的下方设置有横向挡板，该横向挡板与内构件单元间留有空隙。
所述装置，其特征在于所述内构件层在装置的垂直方向多层设置，内构件层在垂直方向不直接接触，各层间内构件单元对称轴线在一条直线上。
所述装置，其特征在于所述内构件单元间留有的液体流通通道为液体直下型；所述内构件层在装置的垂直方向多层设置，内构件层在垂直方向不直接接触；上一层内构件单元间液体流通通道的中间线与下一层内构件单元对称轴线在一条直线上。
具体说明如下：
在气体从下向上，液体从上向下的流动路程中，液体从下部开口上部封闭的侧面板外壁自上而下流动形成薄层液膜，侧面板上开有任意形状的孔隙，形成流体通道，侧面板倾斜设置，与水平面呈45°～85°；气体从下部进入内构件单元，然后穿过侧面孔隙并冲破液膜离开内构件单元，在这一过程中气体与液体膜进行气液接触，进行传热传质。由于液膜层薄，所以气体穿过液膜的阻力小，而气体穿过液膜又具有横向分力，很容易将液膜以液滴方式冲向气流动量方向，使液体变成分散的液滴，极大地增大了气液传质的接触面和接触时间，从而大幅提高了传热传质效果。内构件单元的侧面板与水平面的夹角呈45°～85°，侧面板开有任意形状的孔隙，能流通流体，根据侧面板的倾角与孔隙可以进行不同气量和传质负荷的优化。内构件单元在水平面方向并列设置构成内构件层，内构件层内的构件单元间留有液体流通通道，内构件层内可以通过不同的处理量设置内构件单元，内构件单元间设置的液体流通通道能够保障液体向下流动的顺畅，并防止液体中的杂质，特别是像煤化工等剩余氨水中焦油等的堵塞。
内构件单元间留有的液体流通通道设置为流体折流型，在内构件单元间的空间的下方设置有横向挡板，该横向挡板与内构件单元将留有空隙。这样液体在此产生类似于液封的作用，防止随液体下流形成虹吸，卷席气体向下流动，形成混流，降低气液传热传质效果；而且能够将液体导向气体上升通道增加气液接触机会，促进气液传热传质。横向挡板与内构件单元间的空隙根据气液负荷决定。
内构件层在装置的垂直方向多层设置，构件层在垂直方向不直接接触，由此形成气液分离空间防止形成液泛，同时也使得每层间的气液进行再分布提高传热传质效率。各层间内构件单元对称轴线在一条直线上，由此通过上述横向挡板的作用使得上层液体落到下层内构件单元的顶部，形成更好的液膜布置，大幅提高内构件的传热传质效果。
内构件单元间留有的液体流通通道为液体直下型，内构件层在装置的垂直方向多层设置，构件层在垂直方向不直接接触，上一层内构件单元间液体流通通道的中间线与下一层内构件单元对称轴线在一条直线上(如图2所示)。这种内构件单元间设置液体直下型通道，不设横向挡板的内构件层更适应液体中有固体粘结物的情况，在这种情况下，上一层内构件单元间液体流通通道的中间线与下一层内构件单元对称轴线在一条直线上可以使得上层液体下落到下层内构件的顶部，形成更好的液膜布置，大幅提高内构件的传热传质效果。
本发明的有益效果是提供了一种增大气液接触面积、提高传热传质效率的同时，避免溶液中杂质堵塞装置，并且节约能源和成本的设备；通过开有流体流通孔隙的倾斜的侧面板，形成液膜气体穿过液膜，促进气液高效接触；通过构件单元间设置的液体流通通道，实现液体的顺畅下行，防止堵塞；通过构件单元间设置的液体流通通道下部留有液体流通通道的横向挡板，既控制了液体穿流直下，使液体形成持液层并使液体流向改变，延长流通时间，增加气液接触时间，又能实现液体的顺畅下行，防止堵塞；内构件层在装置的垂直方向多层设置，构件层在垂直方向不直接接触，形成气液流场的交换促进气液接触。本设备结构简单，传热传质效率高，装置投资费用低。
附图说明
图1：内构件单元间设置横向挡板的气液接触装置示意图；
图2：内构件单元间不设横向挡板的气液接触装置示意图。
其中：1-传质塔，2-传质内构件侧面板，3-传质内构件顶部，4-传质内构件下部气体入口，5-传质内构件侧面板孔隙，6-传质内构件单元间液体横向挡板，7-传质内构件侧面板底部与液体横向挡板间空隙，8-传质内构件单元间液体流通通道，9-传质内构件单元对称轴线，10-液体，11-气体，12-传质内构件单元间液体流通通道中间线，β-内构件单元的侧面板与水平面的夹角。
具体实施方式
实施例1：
本实施例是焦化行业含氨废水蒸氨工艺的装置应用例，如图1所示。含氨废水(液体10)在蒸氨塔(传质塔1)内从上向下流动沿传质内构件侧面板2形成液膜(图中未标示)，蒸氨蒸汽(气体11)在蒸氨塔内从下向上移动从传质内构件下部气体入口4进入传质内构件内部。由于传质内构件顶部3为密封结构，所以只能穿过传质内构件侧面板2上设置的传质内构件侧面板孔隙5，进一步冲破在其上面形成的液膜，气液进行良好的接触，进行传热传质，将液体中的氨挥发迁移到蒸汽中，达到去除废水中氨的目的。内构件单元的侧面板与水平面的夹角β为65°。
传质内构件侧面板2上流下的液体进入传质内构件单元间液体流通通道7穿过传质内构件侧面板2底部与传质内构件单元间液体横向挡板6构成的传质内构件侧面板底部与液体挡板间空隙8流向下层传质内构件层，进行进一步的蒸氨；蒸汽进一步进入上一层传质内构件层实现蒸氨过程。
两个传质内构件侧面板2构成传质内构件单元，其传质内构件单元对称轴线9决定着安装位置，上下层的传质内构件单元对称轴线在同一条线上，使得液体能够经过传质内构件单元间液体挡板6后下落到下层内构件单元的顶部区域，使下一层液体能够很好地分布在内构件层面板上，从而实现高效率的气液传热传质。由此，液体与蒸汽实现很好的气液接触，而液体又由于传质内构件单元间液体横向挡板的作用形成较好的水封效果，防止了蒸汽直接穿过传质内构件单元间液体流通通道7向上流动形成短路。而传质内构件侧面板底部与液体挡板间空隙8在合理的设计下，又不会形成焦油等的堵塞。
通过本装置的蒸氨能够实现高效率的蒸氨，稳定的操作，设备结构简单，造价低。
实施例2
本实施例是气体吸收工艺的装置应用例，如图2所示。脱硫吸收液(液体10)在吸收塔(传质塔1)内从上向下流动沿传质内构件侧面板2形成液膜(图中未标示)，含S42废气(气体11)在吸收塔内从下向上移动从传质内构件下部气体入口4进入传质内构件内部。由于传质内构件顶部3为密封结构，所以，只能穿过传质内构件侧面板2上设置的传质内构件侧面板孔隙5，进一步冲破在其上面形成的液膜，气液进行良好的接触，进行传热传质，将废气中的SO2溶解迁移到吸收液中，达到去除废气中SO2的目的。
传质内构件侧面板2上流下的液体进入传质内构件单元间液体流通通道7流向下层传质内构件层，进行进一步的吸收；废气进一步进入上一层传质内构件层实现气体吸收净化过程。
两个传质内构件侧面板2构成传质内构件单元，上一层内构件单元间液体流通通道的中间线12与下一层内构件单元对称轴线9在一条直线上，其下层的传质内构件单元顶部3处于上层的传质内构件单元间液体流通通道7的正下方，使得液体能够经过传质内构件单元间液体流通通道7后下落到下层内构件单元的顶部区域，使下一层液体能够很好地分布在内构件层面板上，从而实现高效率的气液传热传质。由此，吸收液与废气实现很好的气液接触。由于吸收液中存在固体颗粒容易结垢堵塞，这种不设置传质内构件单元间液体横向挡板的结构可以更好地避免结垢物在平面上的沉淀，有利于防止堵塞。为防止气体传质内构件单元间液体流通通道7直接上升形成短路，可以将上下层间距离缩短，下层的传质内构件单元顶部3会对液体形成疑似液封的作用，形成一定的水封效果。内构件单元的侧面板与水平面的夹角β为85°。
通过本装置的气体吸收能够实现高效率的废气净化，稳定的操作，设备结构简单，造价低。
实施例3
本实施例也是焦化行业含氨废水蒸氨的工艺应用例，采用图2所示结构的蒸氨塔，内构件单元的侧面板与水平面的夹角β为45°。
实施例4
本实施例是化工行业溶解性挥发气体的吸收回收工艺的装置应用例，采用图1所示结构的吸收塔，内构件单元的侧面板与水平面的夹角β为72°。

Claims (4)

1.一种气液接触的装置，其特征在于气体从下向上，液体从上向下的流动路程中，设置有两个侧面板构成的内构件单元，其下部开口上部封闭，侧面板开有任意形状的孔隙，流体能够通过所述孔隙；所述内构件单元的侧面板与水平面的夹角呈45°～85°；内构件单元在水平面方向并列设置构成内构件层，内构件层内的内构件单元间留有液体流通通道。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于所述内构件单元间留有的液体流通通道为流体折流型，在内构件单元间的空间的下方设置有横向挡板，该横向挡板与内构件单元间留有空隙。
3.如权利要求2所述装置，其特征在于所述内构件层在装置的垂直方向多层设置，内构件层在垂直方向不直接接触，各层间内构件单元对称轴线在一条直线上。
4.如权利要求1所述装置，其特征在于所述内构件单元间留有的液体流通通道为液体直下型；所述内构件层在装置的垂直方向多层设置，内构件层在垂直方向不直接接触；上一层内构件单元间液体流通通道的中间线与下一层内构件单元对称轴线在一条直线上。
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