一种塔式气液接触设备均匀布气装置及其用途制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种塔式气液接触设备均匀布气装置及其用途，所述装置从上到下依次包括塔体、气体分布盘、阻力层和气室；塔体下部水平设置有气体分布盘，气体分布盘的基体上开设有贯穿基体的竖直孔道，开设的竖直孔道中插有圆直管，圆直管的外壁与孔道内壁之间密封；阻力层由2个以上空心圆筒和固体颗粒填充物组成；固体颗粒填充物由织物包裹后填充于由空心圆筒形成的中心圆筒空腔和圆环空腔中；气室为位于阻力层下方的与塔体相连的圆锥形空腔。该装置通过增加气室阻力实现塔体横截面内气泡的均匀分布，并且气泡的直径均一。

【技术实现步骤摘要】
一种塔式气液接触设备均匀布气装置及其用途
本专利技术属于化学工程领域，涉及一种塔式气液接触设备均匀布气装置及其用途，尤其涉及一种通过增加气室阻力实现均匀布气的塔式气液接触设备均匀布气装置及其用途。
技术介绍
化工反应过程常常涉及到塔式气液接触设备，需要实现气泡均匀分散于液相中，这不仅需要单位传质高度内气泡分散相均匀分布，而且需要气泡分散相的直径均一。关于气固两相反应的均匀布气方法和装置已多有报道，专利CN10250867A和CN202621144U均提出了一种固体颗粒状物料悬浮流态化反应的均匀布气装置，但是该布气装置不适用于在液体中产生均匀直径的气泡。专利CN102728283A和CN202700473U均提出了一种气固两相反应器均匀布气方法，所述方法为：在料斗的壁板上开设布气口，布气口为狭长开孔，可解决装置内单位传质高度气压分布不均匀的问题，使固体颗粒物料在装置内流态化均匀分散，但是该装置无法在液体中实现气压均匀分布，狭长的布气口开孔容易产生较大直径的气泡，无法在液体中均匀布气。专利CN202289881U公开了一种在液体中均匀布气的外压膜过滤器。在装置中，均匀布气的装置是一组曝气管，用于膜过滤过程加强膜表面的扰动，对膜的表面进行擦洗。但是，对于产生气泡均匀程度要求严格的场合，这种布气方式是不适用的。专利CN202844893U公开了一种由砂头、气体主流管和气体分流管组成的快速均匀布气装置。这种装置有效提高了单位体积的液体内气泡的分布密度，提高了气液反应的速率，已经被具体应用于石油工业领域，但是将这种布气方式在使用过程中仍然存在问题。原因在于这种设备难以做到气泡在反应器不同高度的横截面上均匀分布，无法实现单位传质高度内气泡分散相的相含率均匀一致。专利CN203484063U公开了一种快速均匀布气盘，其布气盘由多层砂网重叠组成，从上到下各层砂网可透气部分的面积逐渐缩小，砂网的孔径为20微米。但是，这种装置也仅适用于气液混合反应的石油工业，并且无法获得直径均一的气泡分散相。塔式气液接触设备均匀布气的困难主要表现在气体分布盘上不同区域生成气泡的难易程度不同，导致单位传质高度内气泡分散相的相含率无法均匀一致，且生成气泡的直径大小差别相当大。由于设备壁效应的影响，在同一液体深度下，分布盘上方的压力不均匀，导致在相同的进气压力条件下，分布盘上越靠近反应器内壁的局部区域，越容易生成气泡，而远离反应器内壁的局部区域较难生成气泡。加大进气压力或流量，尽管可以使远离反应器内壁的局部区域也产生气泡，但是由于靠近反应器内壁的区域所受液压阻力较小，生成气泡直径过大，导致塔式设备中无法获得均匀直径的气泡。
技术实现思路
针对现有技术中存在的塔式气液接触设备中气泡分布不均匀的问题，本专利技术提供了一种塔式气液接触设备均匀布气装置及其用途，通过增加气室阻力实现塔体横截面内气泡的均匀分布，并且气泡的直径均一。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种塔式气液接触设备均匀布气装置，所述装置从上到下依次包括塔体、气体分布盘、阻力层和气室。本专利技术中，所述塔体为顶端开放的空心圆筒，塔体下部设置有气体分布盘。优选地，塔体下部水平设置有气体分布盘。优选地，所述气体分布盘的直径与塔体的内径相等。其中，空心圆筒是充填料液的容器，空心圆筒内充填的料液在塔体内应该具有一定高度。所述的“均匀布气”，指的是气体每单位时间穿过每单位面积的气体分布盘的平面时，不仅生成的气泡个数相同，而且气体分布盘的每个区域生成的气泡直径大小一致。本专利技术中，所述气体分布盘的基体为具有耐腐蚀性能的平板，该平板是由具有一定机械强度并且耐腐蚀的材料制备而成。优选地，所述气体分布盘基体的厚度为2～20mm，例如2mm、5mm、7mm、10mm、13mm、15mm、17mm或20mm等，进一步优选为10mm；优选地，所述气体分布盘的基体上开设有贯穿基体的竖直孔道。优选地，所述气体分布盘的基体上开设的竖直孔道的内径为0.1～5mm，例如0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等，优选为1～4mm，进一步优选为2mm。优选地，所述气体分布盘的基体上开设的竖直孔道的孔眼总面积占气体布气盘基体总面积的5～80％，例如5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％等，优选为10～30％，进一步优选为20％。优选地，所述气体分布盘的基体上开设的竖直孔道中插有圆直管，圆直管的外壁与孔道内壁之间密封，即圆直管的外径与孔道内径相同。优选地，所述圆直管贯穿气体分布盘的基体。优选地，所述圆直管的顶部平面高出气体分布盘的基体上端面0.1～20mm，例如0.1mm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、10mm、13mm、15mm、17mm或20mm等，优选为0.1～10mm，进一步优选为5mm。优选地，所述圆直管的底部平面与气体分布盘的基体下端面保持水平。本专利技术中，所述阻力层由2个以上空心圆筒和固体颗粒填充物组成，其中填充物通常为具有一定粒度分布且表面疏水的固体颗粒物。当气体通过阻力层后，因为阻力层对气体的阻碍，使得气体到达气体分布盘基体底面时，气压变小。阻力层内填充的固体颗粒物的粒径或者密度不同时，对气体穿过的阻碍能力不同，气体穿过阻力层到达气体分布盘基体底面的气体压力就不同，于是可通过调节阻力层内填充的固体颗粒物的粒度和/或填充密度，使得从贯穿气体分布盘基体的细小圆直管内喷出的气泡尺寸均一，并且气体分布盘上方塔体横截面内生成气泡的个数均匀。优选地，所述阻力层厚度为2～100mm，例如2mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm等，且阻力层的厚度沿塔体横截面的径向由内向外逐渐增大。优选地，固体颗粒填充物为不溶于水的固体颗粒，该固体颗粒具有一定的强度，优选为玻璃球和/或聚苯乙烯球，例如可为玻璃球或聚苯乙烯球，或是玻璃球和聚苯乙烯球混合后一起作为固体颗粒填充物，优选为聚苯乙烯球。优选地，所述空心圆筒以塔体的中心轴线为轴，空心圆筒上端与气体分布盘基体的下端面密封连接。优选地，所述空心圆筒的个数为2～100，例如2、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100等，进一步优选为3～30。优选地，所述空心圆筒的内径沿塔体横截面的径向由内向外逐渐增大，且相邻两个空心圆筒间留有空隙形成圆环空腔。优选地，所述直径最小的空心圆筒内形成中心圆筒空腔。形成的圆筒空腔和圆环空腔可以固定固体颗粒填充物，空心圆筒也是可以更换的，这样有利于以调整阻力层对气体的阻力。优选地，所述固体颗粒填充物由织物包裹，包裹的织物一方面允许气体通过，另一方面还起着承载填充物的作用，使填充物不会掉落在气室中。优选地，所述固体颗粒填充物由织物包裹后填充于中心圆筒空腔和圆环空腔中。优选地，贯穿气体分布盘的基体上圆直管与中心圆筒空腔和圆环空腔连通，这样使气体可以穿过填充于圆筒空腔和圆环空腔中的阻力层，从气体分布盘上端面的圆直管喷出，形成气泡。本专利技术中，填充于中心圆筒空腔和圆环空腔中的的固体颗粒物允许气体通过的阻力沿塔体横截面的径向由内向外逐渐增大。优选地，填充于中心圆筒空腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔式气液接触设备均匀布气装置，其特征在于，所述装置从上到下依次包括塔体(1)、气体分布盘(2)、阻力层(7)和气室(3)。

【技术特征摘要】
1.一种塔式气液接触设备均匀布气装置，其特征在于，所述装置从上到下依次包括塔体(1)、气体分布盘(2)、阻力层(7)和气室(3)；塔体(1)下部水平设置有气体分布盘(2)，所述气体分布盘(2)的直径与塔体(1)的内径相等；所述气体分布盘(2)的基体上开设有贯穿基体的竖直孔道；所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道中插有圆直管，圆直管的外壁与孔道内壁之间密封；所述圆直管贯穿气体分布盘(2)的基体；所述阻力层(7)由2个以上空心圆筒(8)和固体颗粒填充物(9)组成；所述阻力层(7)厚度为2～100mm，且阻力层(7)的厚度沿塔体横截面的径向由内向外逐渐增大；所述空心圆筒(8)的内径沿塔体(1)横截面的径向由内向外逐渐增大，且相邻两个空心圆筒(8)间留有空隙形成圆环空腔(12)；所述直径最小的空心圆筒(8)内形成中心圆筒空腔(11)；所述固体颗粒填充物(9)由织物包裹后填充于中心圆筒空腔(11)和圆环空腔(12)中；所述中心圆筒空腔(11)和圆环空腔(12)之间的气体不串通；所述圆环空腔(12)之间的气体不串通。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述塔体(1)为顶端开放的空心圆筒，塔体(1)下部设置有气体分布盘(2)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体为具有耐腐蚀性能的平板。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)基体的厚度为2～20mm。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)基体的厚度为10mm。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道的内径为0.1～5mm。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道的内径为1～4mm。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道的内径为2mm。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道的孔眼总面积占气体分布盘(2)基体总面积的5～80％。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道的孔眼总面积占气体分布盘(2)基体总面积的10～30％。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述气体分布盘(2)的基体上开设的竖直孔道的孔眼总面积占气体分布盘(2)基体总面积的20％。12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆直管的顶部平面高出气体分布盘(2)的基体上端面0.1～20mm。13.据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述圆直管的顶部平面高出气体分布盘(2)的基体上端面0.1～10mm。14.据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述圆直管的顶部平面高出气体分布盘(2)的基体上端面5mm。15.据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆直管的底部平面与气体分布盘(2)的基体下端面保持水平。16.据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固体颗粒填充物(9)为不溶于水的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄焜，肖传绪，隋娜，郑翰，刘会洲，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11