[发明专利]一种利用磁场强化液体混合的再分布器

说明书

本发明公开了一种利用磁场强化液体混合的再分布器，属于低温精馏空气分离技术领域，包括安装在精馏器中的底板以及设置在底板上的：升气管，其内部为升气管，用于底板下方来流气体的流通，升气管的顶部设有挡液盖；降液孔，用于底板上方来流液体流下；和磁场发生装置，设置在升气管的底端，其内通有交变电流产生交变磁场。升气管和底板将再分布器分隔为气体上升区和液体下降区，磁场发生装置布置在底板上方的液体下降区。当液体混合物进入液体下降区，区域内的交变磁场对液体混合物中的氧组分施加磁场力和磁力矩，分别促使氧组分平移和旋转，宏观上起到了液体混合物的搅拌混合作用，加速液体区域浓度和温度的均匀。适用于低温精馏空气分离过程。

技术领域

本发明涉及低温精馏空气分离技术领域，具体地说，涉及一种利用磁场强化液体混合的再分布器。

背景技术

低温精馏是目前大规模制取高纯氧、氮等产品最有效且经济性最好的方法，具有技术成熟、产品纯度高、产量大等优点，并且能直接获取液体产品。近几十年来，规整填料塔因其更低的压降、更高的效率和更高的容量等优点在低温空分中的应用已经越发广泛，能显著降低精馏塔的体积和空分机组能耗。

为了充分发挥规整填料的优异性能，填料塔内必须配备各类合适的塔内件。高性能的塔内件主要包括液体分布器、气体分布器、填料紧固装置、填料支撑装置、防壁流圈、液体收集器和液体再分布器等，可以实现气液均布、减小壁流和减小雾沫夹带等一系列效果。气液两相在规整填料内部充分接触才能充分发挥填料的高分离性能，这在很大程度上取决于液体在填料入口的初始分布和填料内的再分布。因此液体分布器和再分布器是填料表面均匀降液的关键装置。随着低温精馏空气分离的飞速发展，单套空分设备的制氧能力已超过120，000Nm3/h，大型精馏填料塔的直径可达5至6米。解决填料塔塔径增大的放大效应需要依托合适的液体分布设备，保证液体均匀分布和气液充分接触。

研究和实践表明，当填料超过一定高度后，由于沟流和壁流等因素造成局部液气比在径向上产生偏差，塔截面会出现液体流量、浓度和温度的不均匀。在距离填料入口一定高度设置液体再分布器能显著缓解这一问题。目前关于液体再分布器的设计主要集中在液体流量的均匀分布。公布号为CN101912716A的中国专利公开了一种托盘式液体混流再分布器，在收集与再分布之间增设了混流结构。公告号为CN204638209U的中国专利文献公开了一种液体再分布器，通过配置不同高度的插管适配不同流量负荷的液体再分布。但是当液体流入再分布器后由于混合时间较短或无外力辅助搅拌等原因，液体在再分布器内浓度和温度不均匀的现象仍然存在。因此，为了改善因径向温度和浓度不均导致的填料性能恶化问题，需要探索一种强化低温空分过程中液体再分布器内液体混合的方法或装置。

发明内容

本发明的目的为提供一种利用磁场强化液体混合的再分布器，通过外加交变磁场对液体混合物中的氧组分施加磁场力和磁力矩，对液体再分布器内的液体混合物施加额外搅拌效果，改善液体混合物在再分布器内浓度和温度不均匀的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的利用磁场强化液体混合的再分布器包括安装在精馏填料塔中的底板以及设置在底板上的：

升气管，其内部为升气孔，用于底板下方来流气体的流通，升气管的顶部设有挡液盖；

降液孔，用于底板上方来流的液体流下；

磁场发生装置，设置在升气管的底端，其内通有交变电流产生交变磁场。

上述技术方案中，升气管和底板将再分布器分隔为气体上升区域和液体下降区域，磁场发生装置布置在底板上方的液体下降区域。再分布器在精馏塔中位于填料段内，将上下两部分填料区分隔开，起到收集、整流和均布来流的气体和液体的作用。本发明所述再分布器适用于低温精馏空气分离过程。低温精馏中处理的工质主要为氧、氮和氩，其中氧具有顺磁性，在外磁场中会受到显著的磁场作用。当液体混合物进入液体下降区域，区域内的交变磁场对液体混合物中的氧组分施加磁场力和磁力矩，分别促使氧组分平移和旋转，宏观上起到了液体混合物的搅拌混合作用，加速液体区域浓度和温度的均匀。