專利名稱：一種氣體凈化組合吸收塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體凈化組合吸收塔，特別是用于回收氯乙烯合成氣中的氯化氫或吸收氯氣中的水分的氣體凈化組合吸收塔。
背景技術(shù)：
化工合成氣體時(shí)，往往伴隨著副產(chǎn)氣的產(chǎn)生或某種原料氣的過量，如果不將這類氣體除去，將會嚴(yán)重影響目標(biāo)氣體的品質(zhì)；此外有效地回收雜質(zhì)氣體對于減少環(huán)境污染、控制生產(chǎn)成本也是很重要的。
比如電石法合成氯乙烯工藝中，是由乙炔和氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯，為提高乙炔的轉(zhuǎn)化率，氯化氫必須過量，氯化氫和乙炔的分子比通?？刂圃?.05～1.1范圍內(nèi)，隨后用水、堿洗方法回收過量氯化氫、凈化合成氣。傳統(tǒng)的工藝過程為粗氯乙烯由轉(zhuǎn)化器出來，進(jìn)入除汞器用活性碳吸附汞蒸汽后通入合成氣冷卻器，經(jīng)冷卻后，進(jìn)入降膜吸收系統(tǒng)，用篩板塔流入的稀酸吸收合成氣中過量的氯化氫，制得25～28％的副產(chǎn)鹽酸。制酸后的合成氣先后進(jìn)入篩板塔、水洗塔和堿洗塔凈化、吸收余下的氯化氫、二氧化碳等雜氣，以獲得精制的氯乙烯供聚合用，水洗、堿洗塔要保持一定的液體循環(huán)量，以滿足凈化需要，新鮮水從水洗塔連續(xù)補(bǔ)充，廢液亦連續(xù)排放，少部分流入篩板塔后進(jìn)入降膜吸收系統(tǒng)制酸；堿液則定時(shí)更換，當(dāng)其中碳酸鈉濃度超標(biāo)后必須更用一定濃度的氫氧化鈉溶液作為吸收液。該工藝的不足之處a.水洗塔須向外連續(xù)排放廢水(稀酸)，廢水中還溶解有氯乙稀，不僅造成可觀損失，而且污染環(huán)境、構(gòu)成安全隱患，增大治污投入；b.氯化氫無法完全循環(huán)回收合成氯乙烯，只能副產(chǎn)難以直接銷售的低濃度鹽酸；c.工藝流程長，設(shè)備多，篩板塔操作彈性小、壓力降高，過程操作控制難；d.開車階段有大量氯化氫進(jìn)入系統(tǒng)，極易引起過程超溫、損壞設(shè)備；e.堿洗塔非連續(xù)操作，需定期更換堿液，這對氯乙烯精制質(zhì)量有一定影響。近10年來我國聚氯乙烯工業(yè)有飛速發(fā)展，據(jù)專家預(yù)測，到2008年年產(chǎn)量可達(dá)1000t/a～1100t/a，居世界首位，其中主要是發(fā)展電石法。對工藝過程也有改進(jìn)，1998年韓同安等采用了“水洗雙向逆流部分循環(huán)凈化工藝”，改進(jìn)之處是在水洗塔循環(huán)水系統(tǒng)加一冷卻器，用0℃冷凍水冷卻循環(huán)水，降低其溫度，提高氯化氫吸收率，經(jīng)此改進(jìn)回收鹽酸濃度達(dá)到27％～28％，水洗塔循環(huán)水濃度提高到1.5％左右，節(jié)約了用水總量，減少了水洗塔排放量；2000年謝彬提出用篩板塔回收高濃度鹽酸新技術(shù)，可副產(chǎn)更高濃度的鹽酸，其辦法也是采用帶有中間冷卻器的篩板塔吸收氯化氫，未吸收部分直接進(jìn)入堿洗塔處理。該方法取消了水洗塔，表面上看實(shí)現(xiàn)了零排放，但有相當(dāng)部分氯化氫是在堿洗塔吸收掉，務(wù)必加大用堿量和廢堿液排放量；2002年陳仲波的技改方案與上類同，據(jù)稱經(jīng)水洗塔后合成氣含氯化氫濃度下降到0.002％，副產(chǎn)酸濃度僅24％～28％。
其它合成氣的凈化也存在著類似問題，如何有效地吸收雜質(zhì)氣體并回收利用是化工行業(yè)普遍存在的難題。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種操作簡便、廢氣回收率高、基本實(shí)現(xiàn)零排放的氣體凈化組合吸收塔，尤其適用于回收氯乙烯合成氣中的氯化氫或吸收氯氣中的水分。
本實(shí)用新型所述的氣體凈化組合吸收塔包括塔殼體，塔腔，所述的塔腔內(nèi)包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，所述的填料段由上至下依次設(shè)有氣液分離腔、液體分布器、填料層、氣體分布器、貯料槽，所述的氣體分布器下部設(shè)有氣體入口，所述的液體分布器上部設(shè)有吸收液入口；所述的塔板段設(shè)有至少一層泡罩塔板，泡罩塔板上部設(shè)有吸收液入口；所述的泡罩塔板、氣液分離腔、液體分布器、填料層、氣體分布器、貯料槽相連通。
所述的氣體分布器可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的分布器，一般可從商業(yè)渠道獲得。同時(shí)， 發(fā)明人還設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、不占塔內(nèi)有效空間、無壓降、氣體分布效率高的分布器，所述的分布器結(jié)構(gòu)如下氣體分布器由平行布置固定在擋板支架上的擋板構(gòu)成，通常選用由10～15塊擋板構(gòu)成，所述的擋板之間留有間距，推薦擋板之間留有不等距離的間距，其間距沿氣流流動方向逐塊增大；所述的擋板支架與塔腔內(nèi)壁固定連接，所述擋板縱向中心線所構(gòu)成的平面與水平面成9～15°傾角，所述的擋板呈圓弧狀，所述圓弧開口朝向擋板支架與塔腔內(nèi)壁連接處較高的一側(cè)，所述擋板橫向截面圓弧弦的水平傾角為45～75°，所述氣體入口設(shè)在擋板圓弧開口相對一側(cè)并位于所述擋板支架下方的塔腔內(nèi)壁上。本實(shí)用新型所述的氣體分布器改善了填料層底段的氣流分布，提高了吸收率，進(jìn)氣段氣流從紊亂變?yōu)橛行蛄鲃?，還降低了流動壓降。
進(jìn)一步，所述的擋板支架由兩根在同一平面且從上到下成喇叭狀固定在塔腔內(nèi)壁上的條形板構(gòu)成，所述的兩根條形板的夾角為10～30°。
再進(jìn)一步，所述的氣體入口位于擋板支架與塔腔內(nèi)壁連接處的正下方，所述兩根條形板的在塔腔內(nèi)壁氣體入口端的直線距離與氣體入口的直徑大致相等。這里大致相等的含意是兩根條形板在塔腔內(nèi)壁氣體入口端的直線距離略大于或等于氣體入口的直徑，這樣會使氣體分布器的工作效率較高。
所述的液體分布器可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的分布器，一般可從商業(yè)渠道獲得。同時(shí)，發(fā)明人還設(shè)計(jì)了一種液體分布效率高的分布器，所述的分布器結(jié)構(gòu)如下液體分布器包括液體分配槽和若干個(gè)液體分布槽，推薦設(shè)置1～2個(gè)液體分配槽；分配槽置于分布槽上方，通常選擇分配槽置與分布槽相互成正交布置，所述的液體分配槽設(shè)有與液體分布槽導(dǎo)通的液體出口，所述的液體分布槽槽壁上設(shè)有液體流出口；所述液體流出口下方的槽外壁上開有導(dǎo)流溝，所述液體分布槽外壁上設(shè)有與液體流出口配合的擋流板。
進(jìn)一步，所述的液體分布槽槽體兩側(cè)分別均勻分布有若干液體流出口，所述液體分布槽兩側(cè)外壁上分別設(shè)有擋流板。
本實(shí)用新型所述的液體分布器確保了液體噴淋密度在10m3/m2h～50m3/m2h范圍內(nèi)可獲得穩(wěn)定的液體初始均勻分布。
優(yōu)選地，所述的塔板段至上而下設(shè)有條形泡罩塔板與圓形泡罩塔板，所述條形泡罩塔板及圓形泡罩塔板的上部分別設(shè)有吸收液入口。所述的條形泡罩塔板與圓形泡罩塔板均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。發(fā)明人還設(shè)計(jì)了一種特殊結(jié)構(gòu)的條形泡罩塔板，使得吸收效率更高，其采用的技術(shù)方案為條形泡罩塔板中條形泡罩的長寬比為10～80∶1，條形泡罩沿徑向平行排布，每排條形泡罩間留有間隙；每相鄰的兩排泡罩中一排為一整根條形泡罩，所述整根條形泡罩兩端與塔內(nèi)壁間均留有間隙，該間隙構(gòu)成液體通道；另一排為同列排布的兩根條形泡罩構(gòu)成，所述的兩根條形泡罩相鄰的一端留有構(gòu)成液體通道的間隙，另一端均與塔腔內(nèi)壁間通過擋液板封閉，所述的條形泡罩間的間隙相互連通，構(gòu)成液體通道。采用本實(shí)用新型所述的條形泡罩塔板后，氣體流動路徑與普通泡罩塔板相同，即從下層塔板經(jīng)升氣管、泡罩后穿過液層流出；液體流徑較特殊，從進(jìn)口堰的排出口流出，在每根泡罩周圍迂回流動后經(jīng)出口堰上的排出口流出，其流程很長，流速不大，故在板上有足夠的長的停留時(shí)間，僅用少量液體即可吸收氣流中的雜質(zhì)氣體。
再進(jìn)一步，所述的塔板段下部設(shè)有數(shù)層圓形泡罩塔板，通常設(shè)有1～3層，上部設(shè)有數(shù)層條形泡罩塔板，一般設(shè)有1～3層。
本實(shí)用新型所述的氣體凈化組合吸收塔適用于吸收并回收利用混合氣體中的雜質(zhì)氣體。特別適用于回收氯乙烯合成氣中的氯化氫，當(dāng)然也可以適用于其它場合，如吸收氯氣中的水分、氯乙烯中的二氧化碳等。
本實(shí)用新型所述吸收塔用于回收氯乙烯合成氣中的氯化氫時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下述有益效果a.以組合塔代替了原降膜塔、篩板塔和水洗塔，簡化了設(shè)備和流程，減小了占地面積和降低了設(shè)備投資。
b.過程無需補(bǔ)加過量水，實(shí)現(xiàn)了零排放。不僅氯化氫全回收，而且沒有氯乙烯流失，從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全角度來看均優(yōu)于原過程。
c.可生產(chǎn)高濃度的成品鹽酸或循環(huán)利用氯化氫，實(shí)現(xiàn)了該過程的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
d.過程的控制和操作較原系統(tǒng)方便，尤其是開車階段因有大量氯化氫進(jìn)入系統(tǒng)，極易引起過程超溫、損壞設(shè)備，使用組合塔技術(shù)完全可以避免。
e.實(shí)現(xiàn)了堿洗塔的連續(xù)操作，提高了氯乙烯精制質(zhì)量。
本實(shí)用新型所述吸收塔用于回收其它氣體時(shí)，同樣可以得到與上述相同或類似的有益效果。


圖1為所述組合吸收塔的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為所述氣體分布器的安裝示意圖。
圖3為所述氣體分布器的側(cè)視圖。
圖4為所述液體分布器流道單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為所述條形泡罩塔板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，一種氣體凈化組合吸收塔，包括塔殼體1，塔腔，塔腔內(nèi)包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，填料段由上至下依次設(shè)有氣液分離腔2、液體分布器3、填料層4、氣體分布器5、貯料槽6，氣體分布器下部設(shè)有氣體入口7，液體分布器上部設(shè)有吸收液入口8。
氣體分布器5由平行布置固定在擋板支架13上的擋板14構(gòu)成，擋板14之間留有不等距離的間距，其間距沿氣流流動方向逐塊增大，擋板支架13與塔腔內(nèi)壁固定連接，擋板縱向中心線所構(gòu)成的平面與水平面成12°傾角，擋板14呈圓弧狀，圓弧開口朝向擋板支架與塔腔內(nèi)壁連接處較高的一側(cè)，擋板橫向截面圓弧弦的水平傾角為60°。擋板支架13由兩根在同一平面且從上到下成喇叭狀固定在塔腔內(nèi)壁上的直桿構(gòu)成，兩根條形板的夾角為20°。氣體入口7位于擋板支架13與塔腔內(nèi)壁連接處的正下方，兩根條形板的在塔腔內(nèi)壁氣體入口端的直線距離與氣體入口的直徑相等。
液體分布器3包括1個(gè)液體分配槽和若干個(gè)液體分布槽15，分配槽置于分布槽上方，分配槽置與分布槽相互成正交布置，液體分配槽設(shè)有與液體分布槽15導(dǎo)通的液體出口，液體分布槽槽體15兩側(cè)分別均勻分布有若干液體流出口16；液體流出口16下方的槽外壁上開有導(dǎo)流溝17，液體分布槽15兩側(cè)外壁上分別設(shè)有擋流板18。
塔板段至上而下設(shè)有2層條形泡罩塔板10與3層圓形泡罩塔板9，條形泡罩塔板及圓形泡罩塔板的上部分別設(shè)有吸收液入口12、11。條形泡罩塔板10中條形泡罩19的長寬比為50∶1，條形泡罩19沿徑向平行排布，每排條形泡罩間留有間隙；每相鄰的兩排泡罩中一排為一整根條形泡罩，整根條形泡罩兩端與塔內(nèi)壁間留有間隙，該間隙構(gòu)成液體通道；另一排為同列排布的兩根條形泡罩構(gòu)成，所述兩根條形泡罩相鄰的一端留有構(gòu)成液體通道的間隙，另一端均與塔內(nèi)壁間通過擋液板20封閉，條形泡罩間的間隙相互連通構(gòu)成液體通道。
條形泡罩塔板10、圓形泡罩塔板9、氣液分離腔2、液體分布器3、填料層4、氣體分布器5、貯料槽6依次連通。
將上述組合吸收塔用來回收氯乙烯合成氣中的氯化氫時(shí)，氯乙烯合成氣中含HCl4～10％，其它氣體微量，合成氣由氣體入口7通入吸收塔，吸收液入口8加30～35％的濃鹽酸，吸收液入口11加10～22％的稀鹽酸，吸收液入口12加清水。進(jìn)氣經(jīng)氣體分布器5分布后進(jìn)入填料層4與經(jīng)液體分布器3下降的液體接觸傳質(zhì)。上升的氣流夾帶有少許液末，在氣流分離空間2中得到分離。氣流再依次進(jìn)入圓形泡罩塔板9、條形泡罩塔板10與下降的吸收液接觸傳質(zhì)。塔頂?shù)玫郊兟纫蚁?，氯化氫吸收率接?00％。塔底的貯料槽得到30～35％的副產(chǎn)鹽酸，可以循環(huán)用作吸收液或者直接作為工業(yè)鹽酸使用。
權(quán)利要求1.一種氣體凈化組合吸收塔，包括塔殼體，塔腔，其特征在于所述的塔腔內(nèi)包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，所述的填料段由上至下依次設(shè)有氣液分離腔、液體分布器、填料層、氣體分布器、貯料槽，所述的氣體分布器下部設(shè)有氣體入口，所述的液體分布器上部設(shè)有吸收液入口；所述的塔板段設(shè)有至少一層泡罩塔板，泡罩塔板上部設(shè)有吸收液入口；所述的泡罩塔板、氣液分離腔、液體分布器、填料層、氣體分布器、貯料槽相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的氣體分布器由平行布置固定在擋板支架上的擋板構(gòu)成，所述的擋板之間留有間距，所述的擋板支架與塔腔內(nèi)壁固定連接，所述擋板縱向中心線所構(gòu)成的平面與水平面成9～15°傾角，所述的擋板呈圓弧狀，所述圓弧開口朝向擋板支架與塔腔內(nèi)壁連接處較高的一側(cè)，所述擋板橫向截面圓弧弦的水平傾角為45～75°，所述氣體入口設(shè)在擋板圓弧開口相對一側(cè)并位于所述擋板支架下方的塔腔內(nèi)壁上。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的擋板支架由兩根在同一平面且從上到下成喇叭狀固定在塔腔內(nèi)壁上的條形板構(gòu)成，所述的兩根條形板的夾角為10～30°。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的氣體入口位于擋板支架與塔腔內(nèi)壁連接處的正下方，所述兩根條形板的在塔腔內(nèi)壁氣體入口端的間距與氣體入口的直徑大致相等。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的液體分布器包括液體分配槽和若干個(gè)液體分布槽，所述的液體分配槽置于液體分布槽的上方，所述的液體分配槽設(shè)有與液體分布槽導(dǎo)通的液體出口，所述的液體分布槽槽壁上設(shè)有液體流出口；所述液體流出口下方的槽外壁上開有導(dǎo)流溝，所述液體分布槽外壁上設(shè)有與液體流出口配合的擋流板。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的液體分布槽槽體兩側(cè)分別均勻分布有若干液體流出口，所述液體分布槽兩側(cè)外壁上分別設(shè)有擋流板。
7.如權(quán)利要求1～6之一所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的塔板段至上而下設(shè)有條形泡罩塔板與圓形泡罩塔板，所述條形泡罩塔板及圓形泡罩塔板的上部分別設(shè)有吸收液入口。
8.如權(quán)利要求7所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的條形泡罩塔板中條形泡罩的長寬比為10～80∶1，條形泡罩沿徑向平行排布，每排條形泡罩間留有間隙；每相鄰的兩排條形泡罩中有一排為一整根條形泡罩，所述整根條形泡罩兩端與塔腔內(nèi)壁均留有間隙，所述的間隙構(gòu)成液體通道；另一排為同列排布的兩根條形泡罩構(gòu)成，所述的兩根條形泡罩相鄰的一端留有構(gòu)成液體通道的間隙，另一端均與塔腔內(nèi)壁通過擋液板封閉連接。
9.如權(quán)利要求7所述的氣體凈化組合吸收塔，其特征在于所述的塔板段下部設(shè)有1～3層圓形泡罩塔板，上部設(shè)有1～3層條形泡罩塔板。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣體凈化組合吸收塔，所述的吸收塔包括塔殼體，塔腔，塔腔內(nèi)包括位于上部的塔板段和位于下部的填料段，所述的填料段由上至下依次設(shè)有氣液分離腔、液體分布器、填料層、氣體分布器、貯料槽，所述的氣體分布器下部設(shè)有氣體入口，所述的液體分布器上部設(shè)有吸收液入口；所述的塔板段設(shè)有至少一層泡罩塔板，泡罩塔板上部設(shè)有吸收液入口；所述的泡罩塔板、氣液分離腔、液體分布器、填料層、氣體分布器、貯料槽相連通。本實(shí)用新型以組合塔代替了原降膜塔、篩板塔和水洗塔，簡化了設(shè)備和流程，減小了占地面積和降低了設(shè)備投資，特別適用于回收氯乙烯合成氣中的氯化氫或吸收氯氣中的水分的氣體。
文檔編號B01D53/18GK2905194SQ20062010161
公開日2007年5月30日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者董誼仁 申請人:董誼仁