專利名稱：一種用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體分餾塔，尤其是一種用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔。
背景技術(shù)：
采用氣體分餾塔對(duì)混合氣體進(jìn)行分離是一種常用的低溫精餾的方法，它是先將氣體混合物冷凝為液體，然后再按各組分蒸發(fā)溫度的不同，在分餾塔內(nèi)將它們分離。近年來， 由于能源緊缺，可燃性氣體混合物的分離利用，逐漸引起人們的重視。例如煤礦瓦斯氣就是一種可燃性氣體混合物，其中含有30% 45%的甲烷，其余是空氣。為了很好地利用其中的甲烷氣(也就是天然氣)，就需要采用氣體分餾塔對(duì)煤礦瓦斯氣體進(jìn)行低溫分離?？扇夹詺怏w混合物的分離，存在著一定的安全隱患。只有掌握了它的規(guī)律，才能夠確保安全?？扇夹詺怏w燃燒和爆炸有三個(gè)要素，就是1)可燃性氣體處于一定的濃度范圍； 2)有最低濃度以上的氧氣存在；幻有最小溫度、能量、持續(xù)時(shí)間的點(diǎn)火源。這三個(gè)要素，缺一不可，只要缺少一個(gè)要素，它就不可能發(fā)生燃燒和爆炸。例如在煤礦瓦斯氣低溫分離的項(xiàng)目中，原料氣含甲烷在30%以上，已經(jīng)超出了常溫常壓下甲烷燃燒和爆炸的濃度范圍(一般為5 15%)。因此，在一般情況下，在裝置內(nèi)沒有發(fā)生燃燒和爆炸的可能。但是，在低溫分餾塔中，氣體的甲烷濃度是逐漸變化的，塔底的甲烷濃度最高，塔頂?shù)募淄闈舛茸畹?。因此在分餾塔中必然有一段，其氣體的甲烷濃度正好處在甲烷燃燒和爆炸的濃度范圍。盡管可以采取措施，避免在分餾塔中出現(xiàn)靜電火花，以防止燃燒和爆炸事故的發(fā)生，但是為了確保全，還應(yīng)該對(duì)分餾塔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。通常分餾塔的結(jié)構(gòu)分為篩板塔和填料塔兩種。篩板塔是塔內(nèi)安裝有數(shù)十層(30 40層)篩板，篩孔的直徑根據(jù)設(shè)備流量的大小從0. 8 2mm不等，因?yàn)楹Y板數(shù)量多，所以篩孔直徑不能太小，否者阻力就太大。另外，篩板塔與填料塔相比，傳熱面積也要小得多。填料塔是在塔內(nèi)填放了許多金屬或非金屬填料，由于可燃性氣體混合物的濃度通常不穩(wěn)定， 而金屬填料塔具有工作彈性好、阻力小、不容易產(chǎn)生靜電、傳熱面積大等優(yōu)點(diǎn)，所以很適合可燃性氣體的分離。但是金屬填料塔的間隙卻偏大，一般都在幾個(gè)毫米以上。根據(jù)阻火器的原理，火焰通道越小，傳熱面積越大，壁面的冷卻效應(yīng)而產(chǎn)生的熱損失就加大，參加燃燒的活化分子就減少，導(dǎo)致燃燒溫度降低與火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?。?dāng)通道直徑小到一定程度、傳熱面積大到一定程度時(shí)，火焰就不能通過和傳播。根據(jù)國際電工協(xié)會(huì) (IEC)的測(cè)試，不同的可燃性氣體有不同的“最大實(shí)驗(yàn)安全間隙”，例如乙炔為0. 25mm，氫氣為0. 28mm,乙烯為0. 65mm,丙烯為0. 90mm,甲烷為1. 12mm。這樣，如何一方面發(fā)揮金屬填料塔在可燃性氣體分離上的優(yōu)點(diǎn)，另一方面又能夠使它具有良好的阻火功能，就是一個(gè)需要解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)如何一方面發(fā)揮金屬填料塔在可燃性氣體分離上的優(yōu)點(diǎn)，另一方面又能夠使它具有良好的阻火功能的需要，提供一種用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，該分餾塔可以有效地防止可燃性氣體在分離過程中可能出現(xiàn)的燃燒和爆炸。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，包括分餾塔塔體，所述分餾塔塔體的上部設(shè)有冷凝器，下部設(shè)有蒸發(fā)器，中部設(shè)有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口的上方具有上段金屬填料，所述進(jìn)料口的下方具有下段金屬填料， 所述金屬填料分餾塔內(nèi)設(shè)有至少一塊阻火篩板。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述阻火篩板的數(shù)量為1 3塊。進(jìn)一步，所述阻火篩板的數(shù)量為1塊時(shí)，所述阻火篩板設(shè)于上段金屬填料中、下段金屬填料中或者上段金屬填料和下段金屬填料之間。進(jìn)一步，所述阻火篩板的數(shù)量為2塊時(shí)，所述阻火篩板設(shè)于上段金屬填料中、下段金屬填料中、以及上段金屬填料與下段金屬填料之間的任意兩個(gè)位置處。S卩，所述阻火篩板可以設(shè)于上段金屬填料中和下段金屬填料中，也可以設(shè)于上段金屬填料中以及上段金屬填料與下段金屬填料之間，也可以設(shè)于下段金屬填料中以及上段金屬填料與下段金屬填料之間。進(jìn)一步，所述阻火篩板的數(shù)量為3塊時(shí)，所述阻火篩板分別設(shè)于上段金屬填料中、 下段金屬填料中和上段金屬填料和下段金屬填料之間。進(jìn)一步，所述阻火篩板的篩孔直徑小于或等于分離氣體中可燃性氣體的最大實(shí)驗(yàn)安全間隙。進(jìn)一步，所述每塊阻火篩板下方依次設(shè)有液體搜集器和液體分布器。所述阻火篩板的數(shù)量和安裝位置，要根據(jù)所分離的可燃性氣體在分餾塔內(nèi)濃度的情況確定，一般只需要安裝1 3塊，安裝在可燃性氣體濃度最容易發(fā)生燃燒的區(qū)域。所述的阻火篩板的其它結(jié)構(gòu)與通常篩板塔的篩板結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔中，其篩板的篩孔將有效地防止火焰通過，同時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量又會(huì)被傳熱面積很大的金屬填料吸收，使液體蒸發(fā)，液體蒸發(fā)后，就會(huì)使氣體中的可燃性氣體的濃度超出它的燃燒范圍，起到了滅火的效果，阻火篩板和金屬填料相結(jié)合的結(jié)構(gòu)可以有雙重保險(xiǎn)的作用，有效地防止了燃燒和爆炸事故的發(fā)生，保證了生產(chǎn)過程的安全；同時(shí)，因?yàn)閹в休^小篩孔的篩板數(shù)量不多，分餾塔的阻力也沒有明顯的增加。

圖1為本實(shí)用新型用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。如圖1所示，所述用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔用在煤礦瓦斯氣低溫分離中，包括分餾塔塔體1，所述分餾塔塔體1的上部設(shè)有冷凝器2，下部設(shè)有蒸發(fā)器3，中部設(shè)有進(jìn)料口 4，所述進(jìn)料口 4的上方、冷凝器2的下方具有上段金屬填料5，所述蒸發(fā)器3的上方、進(jìn)料口 4的下方具有下段金屬填料6，在本實(shí)施例中，所述上段金屬填料5和下段金屬填料6之間沿著從上至下的方向依次設(shè)有一塊阻火篩板7、液體搜集器8和液體分布器 9。經(jīng)壓縮凈化并冷卻后的煤礦瓦斯氣原料，其甲烷濃度為45%，從分餾塔的中部進(jìn)料口 4進(jìn)入。計(jì)算可以知道，在分餾塔中部，氣體的甲烷濃度在10%左右，正好處于甲烷在常溫常壓下燃燒的濃度范圍的中間點(diǎn)，雖然由于分餾塔的低溫狀態(tài)使甲烷燃燒的濃度范圍變小，但此處10%甲烷濃度仍然有燃燒的可能性。因此在分餾塔的中部，在上段金屬填料5的下方安裝了一塊阻火篩板7，為了搜集篩板流下的液體并把液體均勻分布在下段金屬填料6上， 在阻火篩板7下面，又安裝了液體搜集器8和液體分布器9。液體搜集器8和液體分布器9 是常規(guī)的結(jié)構(gòu)，不需要詳細(xì)描述。阻火篩板7的篩孔直徑設(shè)計(jì)為0. 9mm，小于甲烷氣體的最大實(shí)驗(yàn)安全間隙1. 12mm。篩孔中心距離為3. 25mm，篩板的液體出口堰高8mm，溢流裝置出口的液封高度為 12mm，這些是篩板的常規(guī)設(shè)計(jì)，不再詳細(xì)敘述。處于氣液兩相狀態(tài)的煤礦瓦斯氣，進(jìn)入分餾塔后，氣體向上升，液體向下流。氣體需要通過阻火篩板7的直徑為0. 9mm的篩孔，才能進(jìn)入塔的上部。因此，如果由于某種原因，產(chǎn)生了火花，造成燃燒，篩孔將有效地防止火焰通過。同時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量又會(huì)被傳熱面積很大的金屬填料吸收，使液體蒸發(fā)，由于液體的甲烷濃度遠(yuǎn)大于氣體的甲烷濃度，液體蒸發(fā)后，就會(huì)使氣體中的甲烷濃度超出它的燃燒范圍，起到了滅火的效果。因此，這種阻火篩板和金屬填料相結(jié)合的結(jié)構(gòu)可以有雙重保險(xiǎn)的作用，有效地防止了燃燒和爆炸事故的發(fā)生。同時(shí)，因?yàn)閹в休^小篩孔的篩板只有一塊，分餾塔的阻力也沒有明顯的增加。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，包括分餾塔塔體，所述分餾塔塔體的上部設(shè)有冷凝器，下部設(shè)有蒸發(fā)器，中部設(shè)有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口的上方與冷凝器的下方之間具有上段金屬填料，所述蒸發(fā)器的上方與進(jìn)料口的下方之間具有下段金屬填料，其特征在于，所述金屬填料分餾塔內(nèi)設(shè)有至少一塊阻火篩板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，其特征在于，所述阻火篩板的數(shù)量為1 3塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，其特征在于，所述阻火篩板的數(shù)量為1塊時(shí)，所述阻火篩板設(shè)于上段金屬填料中、下段金屬填料中或者上段金屬填料和下段金屬填料之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，其特征在于，所述阻火篩板的數(shù)量為2塊時(shí)，所述阻火篩板設(shè)于上段金屬填料中、下段金屬填料中、以及上段金屬填料與下段金屬填料之間的任意兩個(gè)位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，其特征在于，所述阻火篩板的數(shù)量為3塊時(shí)，所述阻火篩板分別設(shè)于上段金屬填料中、下段金屬填料中和上段金屬填料和下段金屬填料之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，其特征在于，所述阻火篩板的篩孔直徑小于或等于分離氣體中可燃性氣體的最大實(shí)驗(yàn)安全間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔，其特征在于，所述每塊阻火篩板的下方依次設(shè)有液體搜集器和液體分布器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于分離可燃性氣體的金屬填料分餾塔。所述金屬填料分餾塔包括分餾塔塔體，分餾塔塔體的上部設(shè)有冷凝器，下部設(shè)有蒸發(fā)器，中部設(shè)有進(jìn)料口，進(jìn)料口的上方具有上段金屬填料，進(jìn)料口的下方具有下段金屬填料，金屬填料塔內(nèi)設(shè)有至少一塊阻火篩板。本實(shí)用新型金屬填料分餾塔中篩板的篩孔將有效地防止火焰通過，同時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量又會(huì)被傳熱面積很大的金屬填料吸收，使液體蒸發(fā)，液體蒸發(fā)后，就會(huì)使氣體中的可燃性氣體的濃度超出它的燃燒范圍，起到了滅火的效果，阻火篩板和金屬填料相結(jié)合的結(jié)構(gòu)可以有雙重保險(xiǎn)的作用，有效地防止了燃燒和爆炸事故的發(fā)生。
文檔編號(hào)B01D3/14GK202052338SQ20112012780
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者楊克劍 申請(qǐng)人:北京國能時(shí)代能源科技發(fā)展有限公司, 楊克劍