一種穿流塔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穿流塔，包括塔體及多層塔板，所述塔板包括支撐板及設(shè)置于支撐板上的管組件，管組件在支撐板上間隔排列，支撐板與塔體連接，管組件為封閉結(jié)構(gòu)，管組件兩端分別與設(shè)置于塔體外部的夾套連通，夾套上設(shè)有介質(zhì)進出口，夾套和管組件間可通入加熱或冷卻介質(zhì)。本發(fā)明同傳統(tǒng)的穿流篩板、角型件穿流塔相比，本發(fā)明所提出的新型穿流塔是由水滴形或四邊形封閉結(jié)構(gòu)穿流塔板構(gòu)成，水滴形或四邊形管組件與篩孔和角型件相比，水滴形件由上部錐形段和下部曲面段組成，四邊形件由上下錐段組成，表面積更大，使氣液接觸面積大大增加，傳熱傳質(zhì)效率大幅提高。
【專利說明】一種穿流塔
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于化工設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種穿流塔。

【背景技術(shù)】
[0003]乙醇是一種液體燃料，也是最重要的石油替代品。纖維素制乙醇是將農(nóng)林廢棄物中的纖維素水解為單糖，然后再將單糖發(fā)酵得到乙醇。目前，纖維乙醇生產(chǎn)技術(shù)和裝備還存在著許多問題，如:原料適宜性差、原料轉(zhuǎn)化率低、生產(chǎn)過程能耗大等，高額的生產(chǎn)成本降低了纖維乙醇的市場競爭力。
[0004]與淀粉質(zhì)原料不同，在纖維乙醇生產(chǎn)中，原料中固含物高是其最大特征。由于發(fā)酵醪中固含物高，使用傳統(tǒng)的篩板、泡罩或浮閥等板式塔進行乙醇蒸餾時，容易造成堵塞，嚴重影響正常生產(chǎn)?，F(xiàn)有的穿流塔主要有篩板式、角型件式的結(jié)構(gòu)。
[0005]ZL201110068143.2公開了一種大型穿流篩板塔及塔板，該塔中有兩種不同結(jié)構(gòu)的新型穿流篩孔塔板交替排布。每種結(jié)構(gòu)的新型穿流篩孔塔板通過將傳統(tǒng)穿流篩孔塔板分塊安裝并在各個塔板子塊上加設(shè)導流擋板來實現(xiàn)。
[0006]ZL99200197.8公開了一種邊口上下方向間隔排列的角型件穿流塔盤，該塔盤由角型件組成的向上角型件組和向下角型件組，再用兩個邊框把向上、向下角型件組構(gòu)成盤狀或塊狀體。在保持氣相通道具有相同自由截面積的情況下，該結(jié)構(gòu)排列的角型件比單向角鋼穿流塔盤排列的角鋼多，傳熱比表面積較大。
[0007]上述結(jié)構(gòu)的穿流塔氣液接觸面積較小，容易形成局部渦流，壓降損失較大。
[0008]ZL200310119004.3公開了一種穿流塔板式載氣蒸發(fā)濃縮丙烯酰胺水溶液的設(shè)備及方法，該發(fā)明是以多層水平加熱管排組成的穿流塔板所構(gòu)成的穿流塔板式載氣蒸發(fā)塔，來進行丙烯酰胺的蒸發(fā)濃縮過程。工作時，加熱蒸汽通過加熱管提供熱量，使料液受熱蒸發(fā)，在塔底，由進氣口引入大量的空氣，通過穿流塔板與料液接觸，避免丙烯酰胺料液的聚合。該結(jié)構(gòu)氣液接觸面積較小，只能完成蒸發(fā)濃縮的功能，并且由于每層塔板加熱管的方位相同，物料分布的均勻性不好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種氣液接觸面積大、物料分布均勻的穿流塔。
[0010]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種穿流塔，包括塔體及多層塔板，所述塔板包括支撐板及設(shè)置于支撐板上的管組件，管組件在支撐板上間隔排列，支撐板與塔體連接，管組件兩端分別與設(shè)置于塔體外部的夾套連通。
[0011]四個塔板構(gòu)成一組，相鄰塔板的管組件互相垂直或者兩兩塔板的管組件互相垂直，當相鄰塔板的管組件互相垂直時，每個塔板管組件兩端的塔體外部分別設(shè)置夾套，當兩兩塔板的管組件互相垂直時，每兩個塔板管組件兩端的塔體外部設(shè)有公用夾套，所述各夾套并聯(lián)連接或串聯(lián)連接；相鄰塔板的管組件相錯分布。
[0012]所述夾套上設(shè)有介質(zhì)進出口，夾套與管組件形成封閉結(jié)構(gòu)，兩者相互連通，夾套及管組件內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)。
[0013]所述管組件由兩個平面板和一個曲面板組成，曲面板及平面板相互連接，其截面呈水滴形，兩平面板之間的夾角為10°?120°。
[0014]所述管組件截面為左右對稱的四邊形，四邊形一組對角豎直設(shè)置，四邊形上下段夾角為10°?120。。
[0015]所述管組件的寬度與組件間縫隙寬度之比為廣10。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1、同傳統(tǒng)的穿流篩板、角型件穿流塔相比，本發(fā)明所提出的新型穿流塔是由水滴形或四邊形封閉結(jié)構(gòu)穿流塔板構(gòu)成，水滴形或四邊形管組件與篩孔和角型件相比，水滴形件由上部錐形段和下部曲面段組成，四邊形件由上下錐段組成，表面積更大，使氣液接觸面積大大增加，傳熱傳質(zhì)效率大幅提聞;
2、水滴形或四邊形管組件形成了封閉的結(jié)構(gòu)，與角型件相比，下部的蒸汽經(jīng)封閉的曲面上升，不會形成渦流，壓降損失?。?br> 3、由于本發(fā)明中水滴形或四邊形穿流塔內(nèi)交替排布的相鄰兩級塔板結(jié)構(gòu)不同，從上一級塔板流下的液相在相鄰的下一級塔板上分配到不同的位置，從而實現(xiàn)了液相在相鄰兩層塔板間的重新混合分布，改善了氣液兩相濃度在水滴型或棱型穿流塔內(nèi)部分布的均勻性，進一步強化了兩相傳質(zhì)；
4、水滴形或四邊形管組件內(nèi)通入蒸汽介質(zhì)使其作為加熱件，使物料在下降過程中被進一步加熱，物料中的水分和有機質(zhì)被充分蒸發(fā)出來，起到了濃縮和蒸餾的效果；
5、降低了設(shè)備投資，省去了塔釜再沸器。
[0017]6、水滴形或四邊形管組件內(nèi)通入冷卻介質(zhì)使其作為冷卻件，使物料在下降過程中被冷卻，適合易分解或易聚合物料的蒸餾或分餾、吸收過程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中塔板結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖3是圖1中A-A剖視圖；
圖4是圖1中B-B剖視圖；
圖5是本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖5中A-A剖視圖；
圖7是圖5中B-B剖視圖；
圖8是本發(fā)明中塔板結(jié)構(gòu)示意圖二。

【具體實施方式】
[0019]實施例1:
如圖1、圖3、圖4所示，一種纖維乙醇濃縮蒸餾穿流塔，塔體2的頂部設(shè)置排氣口 10，塔體2的上部設(shè)置進料口 9，進料口 9與液體分布器8相連，塔體的下部設(shè)置進氣口 3，底部設(shè)置出料口 I。塔體內(nèi)裝有多層由水滴形(如圖2所示)或四邊形(如圖8所示)管組件及支撐板40組成的穿流塔板4 (圖中僅用水滴形組件示出，水滴形或四邊形管組件可自由組合使用，也可單獨使用)，塔體2外部設(shè)有夾套5，夾套5上設(shè)有蒸汽進口 6和冷凝水出口 7，穿流塔板4截面如圖:Γ4所示。水滴形管組件41由兩個平面板42和一個曲面板43組成，曲面板43及平面板42相互連接形成封閉結(jié)構(gòu)，其截面呈水滴形，材質(zhì)可以是碳鋼、不銹鋼，也可以是工程塑料、石墨等非金屬材料。水滴型管組件的水平寬度與管組件間縫隙寬度之比為廣10，組件數(shù)量根據(jù)工藝條件而定；兩平面板之間的夾角為1(Γ120°，其上可加工翅片、凸起、凹坑或花紋；曲面段43可以是圓形、橢圓形、扁圓形或拋物線型等凸面。四邊形管組件44截面為左右對稱的四邊形且四邊形一組對角豎直設(shè)置，四邊形管組件44包括上角形段45，下角形段46 (四邊形管組件也可以是菱形管組件)。四邊形管組件I材質(zhì)可以是碳鋼、不銹鋼，也可以是工程塑料、石墨等非金屬材料。四邊形管組件水平寬度與組件間縫隙寬度之比為廣10，四邊形管組件數(shù)量根據(jù)工藝條件而定，上下段夾角為1(Γ120°，上角形段45，下角形段46上可加工有翅片、凸起、凹坑和花紋；下角形段12可與上角形段11結(jié)構(gòu)相同(此時四邊形為菱形)，也可不同；上下角形段可直接連接，也可通過圓弧光滑連接。
[0020]相鄰兩塔板4的分布件相錯分布，四塊塔板1、I1、ΙΙΙ、IV組成一組，相鄰塔板的分布件可互相垂直如圖1下部的一組塔板I和II相互垂直、III和IV相互垂直，此時，每個塔板管組件兩端的塔體外部分別設(shè)置夾套5 ;也可以兩兩塔板互相垂直如圖1上部的一組塔板1、II和II1、IV相互垂直，此時，每兩個塔板管組件兩端的塔體外部設(shè)有公用夾套5。塔體2直徑一般為40(T3000mm，穿流塔板4間距30(T800mm，塔板數(shù)目根據(jù)工藝條件確定。穿流塔板4結(jié)構(gòu)采用盤狀，水滴形或四邊形管組件可以正裝、反裝或混裝。
[0021]工作過程:纖維乙醇發(fā)酵醪通過塔體上端進料口 9流入，通過液體分布器8流出，在第一級塔板4上均勻分布，物料經(jīng)過水滴形或四邊形管組件向下流動，依次順序通過第二級、第三級…向下流動，最后降到塔體下部，通過出料口 I流出；加熱蒸汽一路通過底部進氣口 3流入，通過最后一級塔板上升，依次層層上升到塔頂，通過排氣口 10排出；加熱蒸汽另一路通過夾套5上設(shè)置的蒸汽進口 6 (即介質(zhì)進口)進入，通過管組件后被冷凝，由另一側(cè)夾套上設(shè)置的冷凝水出口 7 (即介質(zhì)出口)流出。
[0022]有益效果:在穿流塔板上，物料與蒸汽在水滴形或四邊形管組件表面劇烈擾動，逆流通過，增加了傳熱傳質(zhì)的比表面積，提高了傳熱傳質(zhì)速率，提高了每層塔板的蒸發(fā)能力。同時穿流塔板沒有溢流裝置，物料在塔板上不易造成堵塞，壓降損失小。水滴形或四邊形穿流塔內(nèi)交替排布的相鄰兩級塔板結(jié)構(gòu)不同，從上一級塔板流下的液相在相鄰的下一級塔板上分配到不同的位置，從而實現(xiàn)了液相在相鄰兩層塔板間的重新混合分布，改善了氣液兩相濃度在水滴形或四邊形穿流塔內(nèi)部分布的均勻性，進一步強化了兩相傳質(zhì)。加熱蒸汽通過分布件對物料進行加熱，同時實現(xiàn)了濃縮和蒸餾的效果，降低了設(shè)備投資，省去了塔釜再沸器。
[0023]實施例2
如圖5、圖6、圖7所示，一種熱解氣分餾穿流塔，塔體2的頂部設(shè)置排氣口 10，塔體的下部設(shè)置進氣口 3，底部設(shè)置出料口 I。塔體內(nèi)裝有多層水滴形或四邊形穿流塔板4，塔體外部設(shè)有夾套5，夾套上設(shè)有冷卻介質(zhì)進口 6和冷卻介質(zhì)出口 7，塔中部設(shè)有多個側(cè)線出口 8，穿流塔板截面如圖6?7所示。相鄰兩塔板的分布件相錯分布，四塊塔板組成一組，相鄰塔板的分布件可互相垂直如圖5，也可以兩兩塔板互相垂直如圖5 ο塔體2直徑一般為40(T3000mm，穿流塔板間距30(T800mm，塔板數(shù)目根據(jù)工藝條件確定。穿流塔板結(jié)構(gòu)采用盤狀，水滴型或棱型分布件可以正裝、反裝和混裝。其他同實施例1。
[0024]工作過程:熱解氣通過塔體下部進氣口 3流入，在通過塔下部第一級塔板4，熱解氣經(jīng)過水滴形或四邊形管組件向上升，由于管組件中充入了冷卻介質(zhì)，使熱解氣溫度不斷降低，其中有機質(zhì)一焦油首先冷凝下來，依次順序通過第二級、第三級…向上升，熱解氣中的有機物質(zhì)依次被冷凝下來，通過塔中部的側(cè)線出口 8流出，得到不同的有機物酸和醛類產(chǎn)品，最后的不凝氣體上升到塔體頂部，通過排氣口 10排出；冷卻介質(zhì)通過夾套5上設(shè)置的冷卻介質(zhì)進口 6進入，通過管組件后，由另一側(cè)夾套上設(shè)置的冷卻介質(zhì)出口 7流出。
[0025]有益效果:在穿流塔板上，熱解氣與冷卻介質(zhì)在水滴形或四邊形管組件表面換熱，與圓管相比，增加了傳熱傳質(zhì)的比表面積，提高了傳熱傳質(zhì)速率，提高了每層塔板的冷卻能力。同時穿流塔板沒有溢流裝置，物料在塔板上不會造成堵塞，壓降損失小。水滴形或四邊形穿流塔內(nèi)交替排布的相鄰兩級塔板結(jié)構(gòu)不同，從上一級塔板流下的液相在相鄰的下一級塔板上分配到不同的位置，從而實現(xiàn)了液相在相鄰兩層塔板間的重新混合分布，改善了氣液兩相濃度在水滴型或棱型穿流塔內(nèi)部分布的均勻性，進一步強化了兩相傳質(zhì)。冷卻介質(zhì)通過管組件對物料進行冷卻，實現(xiàn)了分餾的效果，降低了設(shè)備投資，省去了塔頂冷卻回流裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種穿流塔，包括塔體及多層塔板，其特征在于，所述塔板包括支撐板及設(shè)置于支撐板上的管組件，管組件在支撐板上間隔排列，支撐板與塔體連接，管組件兩端分別與設(shè)置于塔體外部的夾套連通。
2.如權(quán)利要求1所述的穿流塔，其特征在于，四個塔板構(gòu)成一組，相鄰塔板的管組件互相垂直或者兩兩塔板的管組件互相垂直，當相鄰塔板的管組件互相垂直時，每個塔板管組件兩端的塔體外部分別設(shè)置夾套，當兩兩塔板的管組件互相垂直時，每兩個塔板管組件兩端的塔體外部設(shè)有公用夾套，所述各夾套并聯(lián)連接或串聯(lián)連接；相鄰塔板的管組件相錯分布。
3.如權(quán)利要求1或2所述的穿流塔，其特征在于，所述夾套上設(shè)有介質(zhì)進出口，夾套與管組件形成封閉結(jié)構(gòu)，兩者相互連通，夾套及管組件內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的穿流塔，其特征在于，所述管組件由兩個平面板和一個曲面板組成，曲面板及平面板相互連接，其截面呈水滴形，兩平面板之間的夾角為10°?120°。
5.如權(quán)利要求3所述的穿流塔，其特征在于，所述管組件截面為左右對稱的四邊形，四邊形一組對角豎直設(shè)置，四邊形上下段夾角為10°?120°。
6.如權(quán)利要求4或5所述的穿流塔，其特征在于，所述管組件的寬度與組件間縫隙寬度之比為Γ?Οο
【文檔編號】B01D3/14GK104258590SQ201410503016
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】陳俊英, 李洪亮, 馬曉建, 方書起, 常春, 韓秀麗, 劉利平, 白凈 申請人:鄭州大學