專利名稱：一種化學(xué)合成及精餾用填料塔塔節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)合成及精餾用填料塔塔節(jié)，屬于化學(xué)反應(yīng)工程與分離工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，反應(yīng)與精餾單元過程越來(lái)越注重連續(xù)式操作，它不僅有利于 提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)簡(jiǎn)化操作、降低物料和能源消耗有著重要的作用。目前在實(shí)驗(yàn)室里 通常是用層析柱或剌形蒸餾柱來(lái)模擬填料塔的這種過程，但這種模擬自身存在很大的局限 性和誤差，如對(duì)汽液兩相流體通道的分布、塔層間溫度的了解極為有限，仍屬于"黑匣子"。 因而，對(duì)于這類過程的工業(yè)放大，往往是理論與試驗(yàn)脫節(jié)，多是參照其它模型或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行， 給后期試車及工藝定型留下巨大的摸索工作量。 現(xiàn)有的工業(yè)精餾塔主要包括塔體和多層塔板，它只能檢測(cè)某幾個(gè)塔板的反應(yīng)溫 度，而無(wú)法同時(shí)檢測(cè)各層塔板的實(shí)時(shí)溫度，對(duì)全面了解精餾塔中的反應(yīng)進(jìn)程存在障礙，屬于 "黑匣子"。因此如何通過實(shí)驗(yàn)室手段模擬工業(yè)用精餾塔所需塔板數(shù)以及各塔板的反應(yīng)溫 度，實(shí)現(xiàn)對(duì)精餾塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)或精餾過程的分節(jié)(板)了解，并對(duì)用于指導(dǎo)后續(xù)的工業(yè)放大 設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室里用層析柱或剌形蒸餾柱模擬填料塔，在進(jìn)行工業(yè)放大時(shí)理論與 試驗(yàn)脫節(jié)的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種可以模擬化學(xué)合成及精餾用填料塔塔節(jié)，它相當(dāng)于 一塊實(shí)際塔板，可模擬連續(xù)式反應(yīng)器和精餾塔塔板間的能量和質(zhì)量傳遞過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 塔器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)或精餾過程的分節(jié)(板)進(jìn)行模擬和了解。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的所采用的技術(shù)方案是一種化學(xué)合成及精餾用填料 塔塔節(jié)，包括頂端設(shè)有蒸汽逸出口 ，底端設(shè)有蒸汽上升口的塔體，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，塔體內(nèi)設(shè) 有對(duì)上升蒸汽起均勻分配作用的上升蒸汽分配器；塔體一側(cè)上部有溢流進(jìn)管，該溢流進(jìn)管 下部為位于塔體內(nèi)的U形液體封頭；塔體另一側(cè)的下部設(shè)有溢流出管，該溢流出管上部位
于塔體內(nèi)。 所述塔節(jié)的一側(cè)的中間部位設(shè)置一個(gè)開口方向與豎直方向成a角的填料裝卸 口，所述a為10。 80° ，所述填料裝卸口內(nèi)置有測(cè)溫儀，以便準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)該塔節(jié)內(nèi)的溫度。
所述溢流進(jìn)管位于塔體內(nèi)的U形液體封頭的高度為5mm 100mm，溢流出管位于塔 體內(nèi)的高度為5mm 100mm，保障溢流進(jìn)管和液流出管內(nèi)有足夠的液柱高度足以阻止蒸汽 經(jīng)過該溢流進(jìn)管短路上升。 所述蒸汽逸出口和蒸汽上升口的內(nèi)徑大于溢流進(jìn)管和溢流出管的內(nèi)徑。
所述上升蒸汽分配器優(yōu)選為不銹鋼絲網(wǎng)和填料的組合體。 本發(fā)明的工作原理利用化工過程的熱量、質(zhì)量傳遞與守恒原理，參照化學(xué)工業(yè) 生產(chǎn)中的填料塔裝置之結(jié)構(gòu)，用玻璃、透明的樹脂材料、不銹鋼等材料制作實(shí)驗(yàn)室用的小型"塔節(jié)"，實(shí)現(xiàn)塔板結(jié)構(gòu)的微型化模擬。 工作前，將多個(gè)塔節(jié)裝配完畢，保證所述該塔節(jié)的溢流進(jìn)管與上一塔節(jié)的溢流出管對(duì)接連通，且該塔節(jié)的蒸汽逸出口與上一塔節(jié)的蒸汽上升口對(duì)接連通。當(dāng)連續(xù)式化學(xué)反應(yīng)或精餾過程在塔器裝置中進(jìn)行時(shí)，蒸汽從下一個(gè)塔節(jié)上部的蒸汽逸出口通過本塔節(jié)下部的蒸汽上升口進(jìn)入本塔節(jié)，經(jīng)過不銹鋼絲網(wǎng)和填充其上的填料所組成的上升蒸汽分配器的分配與導(dǎo)向，穿過液層，同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽液兩相的質(zhì)量與熱量傳遞。同樣塔節(jié)內(nèi)聚集的液體經(jīng)過設(shè)在下部的溢流出管下落至下一個(gè)塔節(jié)的溢流進(jìn)管中，再進(jìn)入下一塔節(jié)內(nèi)。通過溢流進(jìn)出管的分側(cè)設(shè)置來(lái)限制液體在塔節(jié)中的流動(dòng)路徑，由其高度和結(jié)構(gòu)來(lái)阻止蒸汽通過溢流進(jìn)管和溢流出管而可能發(fā)生的"短路上升"。 與現(xiàn)有的層析柱或剌形蒸餾柱相比，本發(fā)明所達(dá)到的技術(shù)效果是1、模擬仿真效果更好。本發(fā)明能更逼真地模擬填料塔內(nèi)塔板上蒸汽和液體的流通過程，分塔板逐一監(jiān)測(cè)各塔節(jié)物料溫度，根據(jù)塔板效率的不同可以用有限個(gè)"塔節(jié)"豎直串聯(lián)組合來(lái)完成連續(xù)式反應(yīng)或精餾過程，將得到的具體塔節(jié)數(shù)，該塔節(jié)數(shù)相當(dāng)于工業(yè)裝置中的塔板數(shù)，應(yīng)用于工業(yè)裝置的設(shè)計(jì)、放大時(shí)更貼切、更有效。 2、試驗(yàn)數(shù)據(jù)更可靠。利用本發(fā)明做精餾實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)和放大該實(shí)驗(yàn)室小試過程時(shí)提供可信度更高的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從根本上擺脫以往精餾塔的工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)沒有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，完全依賴經(jīng)驗(yàn)和參照其它精餾塔數(shù)據(jù)的困擾。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明所述填料塔塔節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明所述填料塔多個(gè)塔節(jié)的裝配示意圖。 在圖中 1-蒸汽逸出口 ；2-蒸汽上升口 ；3-上升蒸汽分配器； 4_溢流進(jìn)管；5_溢流出管；6_填料裝卸口 ； 7-測(cè)溫儀；8-塔體； 9-U形液體封頭。
具體實(shí)施例方式
—種化學(xué)合成及精餾用填料塔塔節(jié)，參照?qǐng)D1所示，頂端設(shè)有蒸汽逸出口 l，底端設(shè)有蒸汽上升口 2的塔體8，設(shè)在塔體8內(nèi)可對(duì)上升蒸汽起分配和導(dǎo)向作用的上升蒸汽分配器3，該上升蒸汽分配器3優(yōu)選為不銹鋼絲網(wǎng)和填料的組合體。所述塔體8 —側(cè)上部還設(shè)有溢流進(jìn)管4，該溢流進(jìn)管4下部為位于塔體8內(nèi)的U形液體封頭9，其高度為5mm 100mm ;塔體8另一側(cè)的下部設(shè)有溢流出管5，該溢流出管5上部位于塔體8內(nèi)，其高度為5mm 100mm，可保障溢流進(jìn)管和液流出管內(nèi)有足夠的液柱高度足以阻止蒸汽經(jīng)過該溢流進(jìn)管和液流出管短路上升。 所述蒸汽逸出口 l和蒸汽上升口 2的內(nèi)徑大于溢流進(jìn)管4和溢流出管5的內(nèi)徑，其中蒸汽逸出口 1和蒸汽上升口 2的內(nèi)徑為8mm 250mm，溢流進(jìn)管4和溢流出管5的內(nèi)徑為2mm 100mm。 所述塔體8的一側(cè)的中間部位設(shè)置一個(gè)開口方向與豎直方向成a角的填料裝卸口6，所述a為10° 80° ，優(yōu)選為45。。所述該填料裝卸口 6內(nèi)徑8mm 300mm，且在填料裝卸口 6內(nèi)設(shè)置有測(cè)溫儀7，以便準(zhǔn)確測(cè)量該塔節(jié)內(nèi)的溫度。 本裝置的構(gòu)造材料優(yōu)選為玻璃、透明的樹脂材料或不銹鋼，其整體高度為50mm 600mm，裝置內(nèi)徑為50mm 600mm。 如圖2所示，工作前，將多個(gè)塔節(jié)裝配完畢，保證所述該塔節(jié)8的溢流進(jìn)管4與上一塔節(jié)的溢流出管5對(duì)接連通，且該塔節(jié)8的蒸汽逸出口 1與上一塔節(jié)的蒸汽上升口 2對(duì)接連通，其中塔節(jié)間連接管口的總高度為20mm 160mm。 當(dāng)連續(xù)式化學(xué)反應(yīng)或精餾過程在塔器裝置中進(jìn)行時(shí)，蒸汽從下一個(gè)塔節(jié)上部的蒸汽逸出口 l通過本塔節(jié)下部的蒸汽上升口 3進(jìn)入本塔節(jié)，經(jīng)過不銹鋼絲網(wǎng)和填充其上的填料所組成的上升蒸汽分配器3的分布與導(dǎo)向，穿過液層，同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽液兩相的質(zhì)量與熱量傳遞。同樣塔節(jié)內(nèi)聚集的液體經(jīng)過設(shè)在下部的溢流出管5下落至下一個(gè)塔節(jié)的溢流進(jìn)管4中，再進(jìn)入下一塔節(jié)內(nèi)。
權(quán)利要求
一種化學(xué)合成及精餾用填料塔塔節(jié)，包括頂端設(shè)有蒸汽逸出口(1)，底端設(shè)有蒸汽上升口(2)的塔體(8)，其特征在于，塔體(8)內(nèi)設(shè)有對(duì)上升蒸汽起均勻分配作用的上升蒸汽分配器(3)；塔體(8)一側(cè)上部有溢流進(jìn)管(4)，該溢流進(jìn)管(4)下部為位于塔體(8)內(nèi)的U形液體封頭(9)；塔體(8)另一側(cè)的下部設(shè)有溢流出管(5)，該溢流出管(5)上部位于塔體(8)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的填料塔塔節(jié)，其特征在于，所述塔體(8)的一側(cè)的中間部位設(shè)置一個(gè)開口方向與豎直方向成a角的填料裝卸口 (6)，所述a為10° 80° 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的填料塔塔節(jié)，其特征在于，所述填料裝卸口 (6)內(nèi)置有測(cè)溫儀(7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的填料塔塔節(jié)，其特征在于，所述溢流進(jìn)管(4)位于塔體(8)內(nèi)的高度為5mm 100mm，溢流出管(5)位于塔體(8)內(nèi)的高度為5mm 100mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的填料塔塔節(jié)，其特征在于，所述蒸汽逸出口 (1)和蒸汽上升口(2)的內(nèi)徑大于溢流進(jìn)管(4)和溢流出管(5)的內(nèi)徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的填料塔塔節(jié)，其特征在于，所述上升蒸汽分配器(3)為不銹鋼絲網(wǎng)和填料的組合體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)合成及精餾用填料塔塔節(jié)，它包括頂端設(shè)有蒸汽逸出口，底端設(shè)有蒸汽上升口的塔體，塔體內(nèi)設(shè)有對(duì)上升蒸汽起均勻分配作用的上升蒸汽分配器；塔體一側(cè)上部有溢流進(jìn)管，該溢流進(jìn)管下部為位于塔體內(nèi)的U形液體封頭；塔體另一側(cè)的下部設(shè)有溢流出管。本發(fā)明可逼真地模擬連續(xù)式反應(yīng)器和精餾塔塔板間的能量和質(zhì)量傳遞過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)或精餾過程的分節(jié)(板)進(jìn)行模擬和了解，應(yīng)用于工業(yè)裝置的設(shè)計(jì)、放大時(shí)比用層析柱或刺形蒸餾柱的模擬結(jié)果更貼切、更有效。
文檔編號(hào)B01D3/32GK101732882SQ20101002207
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者夏新年, 徐偉箭, 熊遠(yuǎn)欽 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)