本技術(shù)應(yīng)用于化工領(lǐng)域，涉及化工產(chǎn)品的精餾分離，具體是一種精餾塔，采用霧化方式精餾。

背景技術(shù)：

1、精餾通常在精餾塔中進(jìn)行，附圖1為現(xiàn)有技術(shù)精餾工藝流程網(wǎng)上截圖，氣液兩相在精餾塔內(nèi)通過(guò)逆流接觸，液體沿塔板下流，汽體自塔板孔上流，進(jìn)行氣液兩相傳熱傳質(zhì)。液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入氣相，氣相中的難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相，于是在塔頂可得到幾乎純的易揮發(fā)組分，塔底可得到幾乎純的難揮發(fā)組分。料液從塔的中部加入，進(jìn)料口以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發(fā)組分進(jìn)一步增濃，稱為精餾段。進(jìn)料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發(fā)組分，稱為提餾段。從塔頂引出的蒸氣經(jīng)冷凝，一部分凝液作為回流液從塔頂返回精餾塔，其余餾出液即為塔頂產(chǎn)品。塔底引出的液體經(jīng)再沸器部分氣化，蒸汽沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產(chǎn)品量之比稱為回流比，其大小會(huì)影響精餾操作的分離效果和能耗。

2、精餾的理論基礎(chǔ)是氣液兩相平衡，氣液相平衡常數(shù)為組分在氣相中摩爾分?jǐn)?shù)與組分在液相中摩爾分?jǐn)?shù)的比值，也等于組分在沸點(diǎn)下的飽和蒸汽壓與氣相中組分的分壓的比值。飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，組分分壓是總壓與組分在氣相中摩爾分?jǐn)?shù)的乘積，與總壓有關(guān)，所以，氣液相平衡常數(shù)是溫度和壓力的函數(shù)。當(dāng)溫度和總壓確定時(shí)，氣液相平衡常數(shù)為常數(shù)，決定了組分在氣液兩相中的摩爾數(shù)，這就是冷凝器回流液塔頂回流精餾汽體的原因?；亓鞅刃?，精餾效果差，回流比大，則造成能源浪費(fèi)，所以強(qiáng)調(diào)最小回流比。

3、精餾塔大體上可以分為板式塔和填料塔，板式塔的塔板可分為篩板、泡罩、浮閥、浮舌等，填料塔的填料可分為散裝填料、格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。兩種塔型均是液體下流，汽體上流，氣液兩相逆流接觸進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換。氣液兩相平衡是解決精餾的熱力學(xué)問(wèn)題，精餾塔解決精餾的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)氣液兩相的充分接觸和交換，精餾塔通常很高，從十幾米到幾十米高度不等，個(gè)別幾乎近百米高度。

4、為減低精餾塔高度，增加汽液界面面積，cn107297084a公開了一種霧化塔板和霧化塔板精餾塔，液相霧化裝置安裝在塔板上，包括圓臺(tái)形入口段、圓柱形喉管和喇叭形出口段，在喉管上均布液相噴射孔，當(dāng)液相穿過(guò)噴射孔時(shí)，被氣相切割為細(xì)小的液滴，液滴直徑為微米級(jí)，與傳統(tǒng)板式塔中毫米級(jí)的氣泡相比，極大地增加了氣液兩相的接觸面積，氣液兩相的傳遞效率極大提高。由于液相和氣相的流速較慢，氣相切割液相的作用有限，雖然與傳統(tǒng)板式塔相比增加了氣液兩相接觸面積，但由于流速或壓力差有限，液滴很難霧化為微米級(jí)。cn105920861a公開了一種噴霧蒸餾裝置，蒸發(fā)室殼體的上部安裝有連接原料液進(jìn)料管的原料液霧化器，下部安裝有連接水蒸汽進(jìn)汽管的水蒸汽分布器，多個(gè)水蒸汽噴嘴均布在水蒸汽分布盤上。殼體上口連接精餾柱，精餾柱內(nèi)填充填料或孔板，其上部有回流灑水圈，下部有回流透氣帽和殘液流出口。殼體下口連接殘液處理器，殘液處理器內(nèi)交替安裝大小殘液處理盤，殘液處理盤內(nèi)安裝有利用水蒸汽加熱的殘液加熱圈，殘液處理器底部有廢液排放口。蒸發(fā)室殼體內(nèi)壁圓周安裝回流液處理裝置，該裝置的上部有回流液導(dǎo)管和灑水環(huán)，回流液導(dǎo)管與精餾柱的殘液流出口連通，中部為填料網(wǎng)圈，下部有安裝板，安裝板上均布?xì)堃和笟饷保虏吭O(shè)計(jì)殘液排放管，殘液排放管將殘液導(dǎo)向殘液處理盤。該專利申請(qǐng)與傳統(tǒng)的精餾塔相比，相同點(diǎn)是易揮發(fā)相精餾依然采用傳統(tǒng)的填料方式。易揮發(fā)相蒸汽穿過(guò)殘液透氣帽進(jìn)入填料柱，與填料或孔板下來(lái)的回流液傳質(zhì)傳熱濃縮。在精餾柱里形成的殘液由殘液流出口、回流液導(dǎo)管和灑水環(huán)，灑落在填料網(wǎng)圈，與下面上來(lái)的蒸汽傳熱傳質(zhì)，易揮發(fā)相蒸發(fā)上行，難揮發(fā)相下行。不同點(diǎn)主要有三點(diǎn)：1)原料液?jiǎn)为?dú)霧化，與蒸汽匯合受熱氣化蒸發(fā)；2)回流液變?yōu)闅堃旱恼麄€(gè)精餾過(guò)程，不經(jīng)過(guò)蒸發(fā)室；3)底部增加了殘液處理器，殘液經(jīng)加熱圈加熱，易揮發(fā)相繼續(xù)蒸發(fā)。該專利申請(qǐng)雖然霧化了原料液，提高了提餾效率，但是回流液沒(méi)有霧化，而是采用傳統(tǒng)的填料精餾方式，沒(méi)有提高精餾效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種霧化精餾塔，總體思路是將液體霧化，增加氣液兩相的傳熱傳質(zhì)界面，強(qiáng)化動(dòng)力學(xué)過(guò)程，從而降低精餾塔的高度。一是通過(guò)回流液加壓液相霧化，提高氣相精餾效率；二是采用氣液兩相同時(shí)霧化，提高提餾效率和液相精餾效率。

2、本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：霧化精餾塔塔體內(nèi)由上隔板和下隔板分隔成上部的汽精餾腔、中部的提餾腔和下部的液精餾腔。在汽精餾腔內(nèi)設(shè)置回流液霧化器，在提餾腔內(nèi)設(shè)置原料液霧化器，在液精餾腔內(nèi)設(shè)置殘液霧化器。所述上隔板上均布通孔，該通孔可以實(shí)現(xiàn)汽精餾腔內(nèi)的殘液下落到提餾腔，提餾腔內(nèi)的揮發(fā)汽可進(jìn)入汽精餾腔。所述下隔板底端的殘液出口通過(guò)殘液管連通殘液霧化器，該下隔板上均布通汽孔或蒸汽管，該通汽孔或蒸汽管只能實(shí)現(xiàn)液精餾腔內(nèi)的蒸汽進(jìn)入提餾腔，提餾腔內(nèi)的殘液只能通過(guò)殘液管進(jìn)入殘液霧化器。

3、優(yōu)選的，所述回流液霧化器包括回液環(huán)管和液噴頭，所述回液環(huán)管連通回液管，在回液管上設(shè)置回液泵。所述液噴頭包括液立管ⅰ、連桿ⅰ和液噴盤ⅰ。所述液立管ⅰ的噴口設(shè)置錐狀液噴盤ⅰ，所述液噴盤ⅰ通過(guò)連桿ⅰ與液立管ⅰ固定連接。當(dāng)回流液噴向液噴盤ⅰ后，飛濺成為細(xì)小液滴。

4、優(yōu)選的，所述原料液霧化器包括氣環(huán)管、進(jìn)料環(huán)管和霧化噴頭。所述霧化噴頭包括套裝的氣立管和液立管ⅱ，所述氣立管連通氣環(huán)管，所述液立管ⅱ連通進(jìn)料環(huán)管。

5、優(yōu)選的，所述殘液霧化器包括殘液環(huán)管、回汽環(huán)管和霧化噴頭。所述霧化噴頭與上述霧化噴頭結(jié)構(gòu)類同，包括套裝的氣立管和液立管ⅱ，所述氣立管連通回汽環(huán)管，所述液立管ⅱ連通殘液環(huán)管。

6、優(yōu)選的，上述霧化噴頭液立管ⅱ的端口內(nèi)棱角為弧面或斜面，該端口處安裝錐狀液噴盤ⅱ，液噴盤ⅱ通過(guò)連桿ⅱ與液立管ⅱ固定連接。氣立管的端口采用堵頭密封，該氣立管的端部圓周均布?xì)鈬娍?，所述氣噴口朝向液立管ⅱ端口?nèi)棱角的弧面或斜面。當(dāng)霧化噴頭氣液同時(shí)霧化時(shí)，噴出的氣流及弧面或斜面折返的氣流可以兩次切割液流，將液體霧化為微米級(jí)細(xì)小液滴，大大增加氣液兩相界面面積，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化動(dòng)力學(xué)過(guò)程的目的。

7、優(yōu)選的，所述殘液管上設(shè)置殘液泵，該殘液管連通殘液環(huán)管。殘液泵可以為殘液加壓，有助于殘液的霧化。

8、優(yōu)選的，所述下隔板為下凹式，既可減小熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力，又有助于殘液收集。

9、本實(shí)用新型的有益效果是：汽精餾腔回流液霧化強(qiáng)化了揮發(fā)汽精餾動(dòng)力學(xué)過(guò)程，提高了揮發(fā)汽精餾效率；提餾腔原料液與高能量氣體同時(shí)霧化，強(qiáng)化了提餾動(dòng)力學(xué)過(guò)程，提高了原料液的提餾效率；液精餾腔殘液與蒸汽同時(shí)霧化，強(qiáng)化了殘液精餾動(dòng)力學(xué)過(guò)程，提高了殘液精餾效率。從而從整體上降低了精餾塔的有效高度，簡(jiǎn)化了精餾塔塔內(nèi)結(jié)構(gòu)。工藝參數(shù)采集及控制數(shù)量少，自動(dòng)化控制更為簡(jiǎn)單。

技術(shù)特征：

1.一種霧化精餾塔，其特征在于：塔體內(nèi)由上隔板(16)和下隔板(22)分隔成上部的汽精餾腔(15)、中部的提餾腔(18)和下部的液精餾腔(23)；所述汽精餾腔(15)內(nèi)設(shè)置回流液霧化器；所述提餾腔(18)內(nèi)設(shè)置原料液霧化器；所述液精餾腔(23)內(nèi)設(shè)置殘液霧化器；所述上隔板(16)上均布通孔(17)；所述下隔板(22)底端的殘液出口通過(guò)殘液管(5)連通殘液霧化器，該下隔板(22)上均布通汽孔(21)或蒸汽管(27)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述回流液霧化器包括回液環(huán)管(9)和液噴頭(14)，所述回液環(huán)管(9)連通回液管(10)，所述回液管(10)上設(shè)置回液泵(11)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述液噴頭(14)包括液立管ⅰ(141)、連桿ⅰ(142)和液噴盤ⅰ(143)；所述液立管ⅰ(141)的噴口設(shè)置錐狀液噴盤ⅰ(143)，所述液噴盤ⅰ(143)通過(guò)連桿ⅰ(142)與液立管ⅰ(141)固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述原料液霧化器包括氣環(huán)管(6)、進(jìn)料環(huán)管(8)和霧化噴頭(19)；所述霧化噴頭(19)包括套裝的氣立管(191)和液立管ⅱ(197)，所述氣立管(191)連通氣環(huán)管(6)，所述液立管ⅱ(197)連通進(jìn)料環(huán)管(8)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述殘液霧化器包括殘液環(huán)管(24)、回汽環(huán)管(25)和霧化噴頭(19)；所述霧化噴頭(19)包括套裝的氣立管(191)和液立管ⅱ(197)，所述氣立管(191)連通回汽環(huán)管(25)，所述液立管ⅱ(197)連通殘液環(huán)管(24)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述液立管ⅱ(197)的端口內(nèi)棱角為弧面或斜面，該端口處安裝錐狀液噴盤ⅱ(194)，所述液噴盤ⅱ(194)通過(guò)連桿ⅱ(195)與液立管ⅱ(197)固定連接；所述氣立管(191)的端口用堵頭(193)密封，該氣立管(191)的端部圓周均布?xì)鈬娍?192)，所述氣噴口(192)朝向液立管ⅱ端口內(nèi)棱角的弧面和斜面。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述殘液管(5)上設(shè)置殘液泵(4)，該殘液管(5)連通殘液環(huán)管(24)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種霧化精餾塔，其特征在于：所述下隔板(22)為下凹式。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種霧化精餾塔，塔體內(nèi)由上下隔板分成汽精餾腔、提餾腔和液精餾腔。三腔內(nèi)分別設(shè)置回流液霧化器、原料液霧化器和殘液霧化器。上隔板均布?xì)庖毫魍ǖ耐?，下隔板均布通汽孔或蒸汽管，其底部殘液出口通過(guò)殘液管連通殘液霧化器?；亓饕红F化器的回液環(huán)管連通回液管，液噴頭的液噴盤Ⅰ使得回流液飛濺成細(xì)小液滴。原料液霧化器和殘液霧化器結(jié)構(gòu)類同，其霧化噴頭的液立管Ⅱ內(nèi)棱角為弧面或斜面，端口安裝液噴盤Ⅱ。在氣立管端部均布?xì)鈬娍?，氣噴口朝向?nèi)棱角的弧面或斜面，噴出的氣流可兩次切割液流，將液體霧化為細(xì)小液滴。本技術(shù)通過(guò)液體霧化增加傳熱傳質(zhì)界面，強(qiáng)化動(dòng)力學(xué)，降低了塔高，簡(jiǎn)化了塔內(nèi)結(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：毛凱田,劉立國(guó),劉志剛,張蕾,焦玲,易榮瑞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：卓然（靖江）設(shè)備制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240508
技術(shù)公布日：2025/1/2