本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種流線形導(dǎo)流氣液傳質(zhì)元件，它涉及化學(xué)工程等工業(yè)領(lǐng)域的氣液傳質(zhì)設(shè)備。該新型氣液傳質(zhì)元件采用流線形的外形來代替?zhèn)鹘y(tǒng)圓形或矩形，元件上供氣體通過的齒縫或孔旁設(shè)置導(dǎo)流翅片，齒縫或孔和導(dǎo)流片不均勻布置，使氣體經(jīng)過齒縫或孔時最大限度地推動液體更加均勻、穩(wěn)定地流動。本發(fā)明專利技術(shù)可以減小流體流經(jīng)氣液接觸元件時所受的阻礙和擾動，減小液面落差并減小或消除塔板上流體流動的渦流和滯流現(xiàn)象，促使物料在塔板上均勻穩(wěn)定流動，促進(jìn)氣液均勻傳質(zhì)，從而提高塔板效率和生產(chǎn)能力。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種氣液傳質(zhì)元件
本專利技術(shù)涉及一種帶導(dǎo)向作用的流線形氣液傳質(zhì)元件，屬于化學(xué)工程等工業(yè)領(lǐng)域中的氣液傳質(zhì)設(shè)備，具體的說是精餾(包括吸收、氣提)塔板的氣液傳質(zhì)元件。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)精餾技術(shù)經(jīng)過近2個世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，研究者開發(fā)了種類眾多的塔板和氣液傳質(zhì)元件。但是，目前的塔板仍有一些方面需要改進(jìn)，其中之一就是繼續(xù)提高塔板的傳質(zhì)效率。影響塔板效率的因素很多，板上液體的流動狀態(tài)就是其中之一。近年來的研究表明，傳統(tǒng)塔板上液體的流動并不是很規(guī)則的流動，而是存在渦流、回流、滯留以及返混等現(xiàn)象。這其中，以傳統(tǒng)塔板上弓形區(qū)存在的湍流和滯流影響最為嚴(yán)重。對常規(guī)圓形塔板，液體并不是以均勻的流速在整個塔板寬度方向均勻向前流動，而是中間的液體流速快，兩側(cè)則較慢。這樣大部分的液體是從入口堰到溢流堰的直線路徑流過，而兩側(cè)弓形區(qū)內(nèi)的液體的流動則很緩慢，且存在嚴(yán)重的湍流和滯流。常規(guī)塔板的湍流區(qū)大小與堰高和液流強(qiáng)度有關(guān)，其面積可占塔板面積的25%?40%。因?yàn)橥牧鲄^(qū)的液體流動緩慢，嚴(yán)重影響該區(qū)域的氣液傳質(zhì)效果，并浪費(fèi)大量塔板面積。對于諸如反應(yīng)精餾等特殊的場合，嚴(yán)重的湍流和滯留能產(chǎn)生很寬的液相停留時間分布，造成反應(yīng)選擇性下降。研究者開發(fā)了一些方案來解決上述問題，導(dǎo)向塔盤就是其中之一，即在塔盤上或氣液接觸原件上增加一些導(dǎo)向孔，利用氣體的推動作用規(guī)范液體的流動，使板上液體的流動更加均勻穩(wěn)定，并降低液面落差。這種技術(shù)已經(jīng)在導(dǎo)向篩板和導(dǎo)向浮閥中得到了成功的應(yīng)用，如 CN200610043178、CN200620046889、CN00261944、CN01220319、CN02112748 公開的方案所示。但是，這些導(dǎo)向孔一般是為導(dǎo)流而特殊設(shè)計的，與氣液傳質(zhì)功能相比屬于補(bǔ)充和從屬地位，并未將導(dǎo)流和氣液傳質(zhì)很好的結(jié)合起來。專利CN02148496和CN03822439中公開的條形泡罩塔盤采用了另一種形式的導(dǎo)流片，但僅限于條形泡罩塔盤，應(yīng)用受限制較多，如CN03822439中塔盤的弓形區(qū)因?yàn)闂l形泡罩的限制完全沒有導(dǎo)流孔，而CN03822439中或者仍是設(shè)置專門的常規(guī)導(dǎo)流孔作為附屬；同時齒縫和導(dǎo)流片形式、尺寸和方向完全相同，限制了其導(dǎo)流效果。以上類型的導(dǎo)流塔盤都還有改進(jìn)的空間。另外，對于板式塔，最核心的是氣液接觸元件，而板上的流體流經(jīng)氣液接觸元件時，勢必受到阻礙和擾動，產(chǎn)生湍流、滯流等非理想流動現(xiàn)象，從而影響塔板效率；一些對流動要求比較高的場合，如反應(yīng)精餾，嚴(yán)重的非理想流動還會影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性。但是人們對氣液接觸元件形狀對板上液體流動的影響研究尚不多，目前應(yīng)用最廣泛的泡罩、浮閥、篩板塔盤大量采用的圓形、矩形氣液接觸元件，氣體普遍無差別的向四周或兩側(cè)噴射，存在的氣體與液體流動方向相反的情況，造成嚴(yán)重的湍流和滯流，影響了塔板效率的繼續(xù)提高，并增加了塔板壓降，限制了生產(chǎn)能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種帶導(dǎo)流作用的流線形氣液傳質(zhì)元件，通過將氣體出口和導(dǎo)向作用完全有機(jī)結(jié)合，同時借助優(yōu)化的元件形狀，可以優(yōu)化塔板上的液體流動，減小或消除塔板上流體流動的渦流和滯流現(xiàn)象，促使物料在塔板上均勻穩(wěn)定流動，并可以有效減少或消除塔板上的液面落差，促進(jìn)氣液均勻傳質(zhì)，從而提高塔板效率和生產(chǎn)能力。在本申請中，塔板與塔盤具有相同的意義。根據(jù)本專利技術(shù)的第一個實(shí)施方案，提供:1.一種帶導(dǎo)流作用的流線形導(dǎo)流氣液傳質(zhì)元件，其特征在于:a)氣液傳質(zhì)元件采用流線形的形狀，該元件的長寬比大于1，優(yōu)選1.2?20:1，優(yōu)選2?10:1，更優(yōu)選2.5?8:1，b)氣液傳質(zhì)元件上開有供氣體通過的多個齒縫和/或孔(齒縫和/或孔的數(shù)量例如但不限于是I?1000個，例如10 - 500個，優(yōu)選30-300個)，以及在齒縫和/或孔的旁邊設(shè)置多個導(dǎo)流片(導(dǎo)流片的數(shù)量例如但不限于是I?1000個，例如10 - 500個，優(yōu)選30-300個)，所述導(dǎo)流片的方向與沿入口堰到溢流堰的直線方向呈O?90°角，優(yōu)選O?60°角，最優(yōu)選O?45°角；以及c)所述齒縫和/或孔以及導(dǎo)流片沿著液體流動方向不均勻布置(優(yōu)選分布在元件的外周上)，優(yōu)選，齒縫或孔的分布在方向上和/或數(shù)量上和/或面積上和/或形狀上和/或高度上具有不均勻性，例如可以是一個帽罩上的齒縫或孔的分布或方向不均，也可是多個帽罩的齒縫或孔的分布或方向各不相同。2.根據(jù)以上項I所述的氣液傳質(zhì)元件，其中，所述流線形形狀是沿流體流動方向元件寬度平緩變化，不存在尖銳折角，折角處采用平緩曲線過渡，優(yōu)先是選自長圓形、橢圓形、圓角矩形、梯形、多邊形、鯨形或者漸變截面結(jié)構(gòu)中的一種或多種。3.根據(jù)以上項I或2的氣液傳質(zhì)元件，其中當(dāng)該元件布置在包括受液盤和溢流堰的精餾塔板、吸收塔板或氣提塔板中時，該元件較長的方向沿受液盤到溢流堰的液體流動方向布置。4.根據(jù)以上項I或2所述的氣液傳質(zhì)元件，其特征在于，齒縫或孔的分布在方向上和/或數(shù)量上或面積上和/或形狀上和/或高度上具有不均勻性包括:其中在從氣液傳質(zhì)元件的液體流動方向的上游端(或前端)到下游端(或后端)的方向上:分布在氣液傳質(zhì)元件上(優(yōu)選分布在元件的外周上)的齒縫或孔和/或?qū)Я髌姆植紨?shù)量密度逐漸增大(例如但不限于，在元件背對液體流向的最上游不開孔，中間段設(shè)置4?10個，在下游段設(shè)置14?24個)，和/或，分布在氣液傳質(zhì)元件上(優(yōu)選分布在元件的外周上)的多個齒縫或多個孔的面積依次變大；和/或，齒縫或孔和/或?qū)Я髌c沿入口堰到溢流堰的直線方向的角度，在元件最寬處之前逐漸減小或不變，在元件最寬處之后逐漸減小或不變。5.根據(jù)以上項3或4所述的氣液傳質(zhì)元件，所述齒縫和/或孔的流體(即氣液)流動方向平行于塔板的平面或垂直于塔板的平面，或者是與塔板的平面呈傾斜的角度。齒縫的流體流動方向優(yōu)選與塔板垂直。6.根據(jù)以上項5所述的氣液傳質(zhì)元件，其中當(dāng)齒縫和/或孔的流體(即氣液)流動方向平行于塔板的平面時，齒縫或孔的高度為I?50mm(優(yōu)選2_40mm，更優(yōu)選3_20mm，進(jìn)一步優(yōu)選3.5-10mm,例如4、5或6mm);或，當(dāng)齒縫和/或孔的流體(即氣液)流動方向垂直于塔板的平面時，齒縫或孔的寬度為I?50mm (優(yōu)選2_40mm，更優(yōu)選3_20mm，進(jìn)一步優(yōu)選3.5-10mm，例如4、5或6mm);或，當(dāng)齒縫或孔的流體(即氣液)流動方向與塔板呈傾斜的角度(例如流體(即氣液)流動方向與塔板的平面之間的角度是從>0度到〈90度，優(yōu)選5-85度，更優(yōu)選10-80度，例如30，45，60度)時，并且塔板水平放置時，齒縫和/或孔的流體(即氣液)流動方向斜向上或斜向下，優(yōu)選斜向上，流體(即氣液)流動方向與塔板的平面之間的角度是從>0度到〈90度，優(yōu)選5-85度，更優(yōu)選10-80度，優(yōu)選15?75度，最優(yōu)選45?60。，例如50或55度。7.根據(jù)以上項I?6中任何一項所述的氣液傳質(zhì)元件，氣液傳質(zhì)元件上的氣體通道優(yōu)選為齒縫，沿齒縫方向設(shè)置導(dǎo)流片，導(dǎo)流片向外突出或向內(nèi)凹進(jìn)。8.根據(jù)以上項I?7所述的氣液傳質(zhì)元件，所述氣液傳質(zhì)元件是選自泡罩、篩板、浮閥、固閥、垂直篩板和并流噴射塔板元件中的一種或多種。9.塔板，它包括以上1-8中任何一項的流線形導(dǎo)流氣液傳質(zhì)元件。每一個塔板中該元件的數(shù)量是2-1000，優(yōu)選5-500，優(yōu)選10-本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種帶導(dǎo)流作用的流線形導(dǎo)流氣液傳質(zhì)元件，其特征在于：a)氣液傳質(zhì)元件采用流線形的形狀，該元件的長寬比大于1，優(yōu)選1.2～20:1，優(yōu)選2～10:1，更優(yōu)選2.5～8:1，b)氣液傳質(zhì)元件上開有供氣體通過的多個齒縫和/或孔，以及在齒縫和/或孔的旁邊設(shè)置多個導(dǎo)流片，所述導(dǎo)流片的方向與沿入口堰到溢流堰的直線方向呈0～90°角，優(yōu)選0～60°角，最優(yōu)選0～45°角；以及c)所述齒縫和/或孔以及導(dǎo)流片沿著液體流動方向不均勻布置(優(yōu)選分布在元件的外周上)，優(yōu)選，齒縫或孔的分布在方向上和/或數(shù)量上和/或面積上和/或形狀上和/或高度上具有不均勻性，例如是一個帽罩上的齒縫或孔的分布或方向不均，也可是多個帽罩的齒縫或孔的分布或方向各不相同。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶導(dǎo)流作用的流線形導(dǎo)流氣液傳質(zhì)元件，其特征在于: a)氣液傳質(zhì)元件采用流線形的形狀，該元件的長寬比大于1，優(yōu)選1.2~20:1，優(yōu)選2~10:1，更優(yōu)選2.5~8:1， b)氣液傳質(zhì)元件上開有供氣體通過的多個齒縫和/或孔，以及在齒縫和/或孔的旁邊設(shè)置多個導(dǎo)流片，所述導(dǎo)流片的方向與沿入口堰到溢流堰的直線方向呈O~90°角，優(yōu)選O~60°角，最優(yōu)選O~45°角；以及 c)所述齒縫和/或孔以及導(dǎo)流片沿著液體流動方向不均勻布置(優(yōu)選分布在元件的外周上)，優(yōu)選，齒縫或孔的分布在方向上和/或數(shù)量上和/或面積上和/或形狀上和/或高度上具有不均勻性，例如是一個帽罩上的齒縫或孔的分布或方向不均，也可是多個帽罩的齒縫或孔的分布或方向各不相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液傳質(zhì)元件，其特征在于，所述流線形形狀是沿流體流動方向元件寬度平緩變化，不存在尖銳折角，折角處采用平緩曲線過渡，優(yōu)先是選自長圓形、橢圓形、圓角矩形、梯形、多邊形、鯨形或者漸變截面結(jié)構(gòu)中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的氣液傳質(zhì)元件，其特征在于，當(dāng)該元件布置在包括受液盤和溢流堰的精餾塔 板、吸收塔板或氣提塔板中時，該元件較長的方向沿受液盤到溢流堰的液體流動方向布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣液傳質(zhì)元件，其特征在于，所述齒縫或孔的分布在方向上和/或數(shù)量上和/或面積上和/或形狀上和/或高度上具有不均勻性包括:在從氣液傳質(zhì)元件的液體流動方向的上游端(或前端)到下游端(或后端)的方向上:分布在氣液傳質(zhì)元件上(優(yōu)選分布在元件的外周上)的齒縫或孔和/或?qū)Я髌姆植紨?shù)量密度逐漸增大；和/或，分布在氣液傳質(zhì)元件上(優(yōu)選分布在元件的外周上)的多個齒縫或多個孔的面積依次變大；和/或，齒縫或孔和/或?qū)Я髌c沿入口堰到溢流堰的直線方向的角度，在元件最寬處之前逐漸減小或...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何巖，員玫，黎源，趙磊，張俊華，成兆坤，
申請(專利權(quán))人：萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司，萬華化學(xué)寧波有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37
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