專利名稱：超音速飛機型板式化工塔器的制作方法
超音速飛機型板式化工塔器本發(fā)明涉及一種可為化工精餾分離工程所用的汽液傳熱傳質裝置，其是超音速飛 機型板式化工塔器(簡稱飛機型/B-2型)。系發(fā)明者許開天獲國家發(fā)明專利“低阻高速飛 閥型化工塔器”(專利號ZL01113693. 6)和“平板型雙閥片浮閥塔板”(專利號86103561. 5) 及“ SDJ型精餾塔等的基礎上深化發(fā)明創(chuàng)新而成。目前，在諸多化工文獻以及化工生產實踐中，公知的具有F-I圓浮閥型、雙層浮閥 型、十字架浮閥型和方形浮閥型等塔板的化工塔器方面，從塔板的流體動力學狀態(tài)來分析， 汽液均沿著浮閥體(圓、方或其它形狀)的周邊而產生接觸作用。在這些塔板上，物體的返 混現(xiàn)象較為嚴重，相應地具不均性。液面梯度和阻力大。并在塔板的邊緣區(qū)域及兩側弓形 區(qū)域存在著死區(qū)和滯緩區(qū)現(xiàn)象，影響塔板效率和傳熱傳質功能的更好發(fā)揮。本發(fā)明的目的是提供一種設計構思極為獨特而創(chuàng)新的飛機型板式化工塔器，其基 本上是針對上述常見浮閥型塔板的弊病而加以提出的。其屬于低阻力高汽速及高效接觸型 的順流式塔板，板上流體均朝著降液裝置方向運動，呈扇形噴射狀，為柱塞流狀態(tài)，故流體 動力學(類似飛機的空氣動力學)性能大為改善，成為二十一世紀先進的化工塔器之一。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在塔板上采用超音速飛機型浮閥，(簡稱飛閥)。這 種浮閥狀似飛行中的蝙蝠狀或飛機狀的外形體。本飛閥基礎閥型的主要參數(shù)為閥平展寬 度104mm、閥長42mm。也可按物料的性質及設計的需要、塔徑的大小等不同因素而放大或縮 小，相關部位則采用一定比例而設計制作，并可形成系列。本飛機閥外形的前緣平直，兩條 長邊呈33-35°傾斜成后掠角向兩側展開，其斜邊與中心線約呈55°，后緣呈“雙W型“。飛機型浮閥在塔板上的布置，采用錯流方式排列，在此塔板上，飛機型浮閥 既可是同一系列尺寸相同的；也可以是不同系列尺寸大小不同而呈間隔布置的(即 大-小-大-小-大或小-大-小-大-小)。布局可分為四種類型I-型為起飛型；II-型 為俯沖型；III-型為起飛俯沖混成型；IV-型為俯沖起飛混成型。在運行時，飛閥與塔板平面呈5-20°傾角，好似蝙蝠或飛機在迎著氣流而俯沖飛 行或呈向下滑翔之勢。在塔板上，由汽液所組成的物料流體迎向飛機型浮閥頭部通過全閥 或通過尾體而經全閥而緊密充分接觸，從而實施傳熱傳質之功能。相鄰的飛閥當處于工作 狀態(tài)的條件下，其傾角分別為 10°和 20°兩種，上下可形成兩層接觸面和呈扇狀散射 面，相互間互相滲透，互相混溶，緊密接觸，物料各分子間產生強烈碰撞，進而產生質的變 化。與此同時，流體不斷按順流路徑朝降液裝置方向推進。流體幾無返混現(xiàn)象，液面梯度又 小，并可激活常規(guī)塔板上所存在的邊緣死區(qū)和兩側弓形滯緩區(qū)，充分改善塔板上的流體動 力學狀況，進而向優(yōu)化、理想化方向發(fā)展。塔內流體動力學與飛機的空氣動力學相仿。在塔板的底板上，在每個飛閥所定的位置上，則按其形狀開有梯形升氣孔，為了固 定飛閥，又在底板上開有長方形小孔，可將飛閥頭部或機尾之長條部分(可稱為閥足)插入 其小孔，并在塔板的背面，將其彎曲成一定角度之鉤狀，使其與底板鉤掛住而不脫落，并能 隨工況之不同而自如地調節(jié)浮動角度。為了考慮飛閥的穩(wěn)定性，防止飛閥左右搖擺，并能輔 助控制飛閥之角度，同時又考慮到使飛閥在一定狀態(tài)下具有一定的振幅，強化接觸作用，于 是又在飛閥的閥翼內兩側設置“ ?！毙卧刂泣c，也可用不銹鋼條(圓或扁)及其它材料具相應高度的“ Γ1 ”形元件點焊在底板上加以控制。至于飛閥的布置間距、數(shù)量之多寡，當視設計所選定的開孔率和空塔速度 (1. 5-3m/s)之大小經計算而定。為了增加飛閥的接觸面及起導向作用，又在每只飛閥的平面上沖壓出2-3個帶弧 度而扁矮之噴射孔，飛閥之厚度為0. 5-2mm。在底板上，當部署相隔3-5排飛閥后又設有1-2排小圓孔(孔徑f 3-5mm)或條形 孔縫(縫寬3-5mm)，其狀好似呈一條線排開的密集的地面“高射炮火”與“飛機狀的飛閥” 模似作戰(zhàn)而交織成“火力網”，再次增加汽液接觸之機率，更有利于塔板上傳熱傳質作用之 發(fā)揮。塔板經上述處理后，再配置弓形降液裝置及不等高進口堰(均液板)，其兩側比中 間略低3-5mm，具有均液和均速作用，即構成完整的塔板布置。在塔器中，塔板的板間距(H)為200-600mm。其隨設計的空塔速度及物料特性而
已 升。塔器之胴體外形，可為圓筒形狀或矩形狀相應地塔板亦可設計和制作成上述兩種 形體，使內外相互協(xié)調一致。當采用矩形結構時，其截面長寬之比，可采用0.618黃金分割 法(即1 0.618)加以設計。塔板面布局可參照圓形塔板上之矩形中央主傳質區(qū)。然后，根據(jù)物料的性質(有無腐蝕性等)或所承受的壓力之大小和溫度之高低等 因素而決定材質，采用相應的牌號和壁厚，如屬壓力容器還應按相應要求進行有關工作。與 此同時，根據(jù)工藝設計需要，而再決定塔板數(shù)和塔高以及物料的進出口管徑、數(shù)量和位置。 再者，又可根據(jù)加工制造、吊裝、運輸、現(xiàn)場安裝等具體情況，而決定是否采用分段制作(用 法蘭聯(lián)接之塔節(jié))或整體制作。本發(fā)明所述之新型塔板及其塔器，適用于潔凈物系之分離及精餾分離工程，對無 纖維類雜物又無過量固形物之污穢物系或生物工程之發(fā)酵清液亦可應用。由于本塔板阻力低，傳質速度快，物料呈順流態(tài)(或稱并流態(tài))運動，液面梯度小， 霧沫夾帶少，幾無返混現(xiàn)象，不易形成新的雜質，故有節(jié)能、優(yōu)質、高產之功能，比常用浮閥 板化工塔器有明顯的改良。在常減壓、加壓、真空條件下均可應用。下面結合附圖進一步說明
具體實施例方式

圖1為超音速飛機化工塔器專利附2為I-型，起飛型3為II-型，俯沖型4為III-型，起飛俯沖混成型5為IV型，俯沖起飛混成型1中(1)為本發(fā)明塔器中的縱向剖視圖
圖1中(2)為本發(fā)明塔器中塔板平面布置示意圖(II型) 圖1中(3)為本發(fā)明塔器中的飛閥元件示意圖 圖1中(4)為本發(fā)明塔器中的底板開孔示意圖 圖1中(5)為本發(fā)明塔器中的飛閥限位裝置示意圖 圖面說明圖1中(1)，可見在塔的胴體內，相鄰塔板間的關系及飛閥呈一定角度啟動。在兩
4層之間的塔板上，流體呈相反方向運行，自上而下交叉流動通過全塔。圖1中O)，可見塔板系由底板1、飛閥2、圓孔或孔縫3、進口堰4、弓形降液裝置 5、和飛閥限位控制點6組合而成，板面貌似一座飛機場或航空母艦停機坪上之機群，蔚為 壯觀圖1中(3)，可見飛閥元件之平面概況，其厚度0. 5-2mm圖1中0)，可見塔板之底板的開孔情況，其中有梯形升氣孔1、閥足孔2、底板厚 2-5mm圖1中(5)，可見飛閥限位裝置有1、2兩種，其需視飛閥之浮動角度而定其限位器 之內在高度尺寸在飛閥型塔板上，汽液接觸流動之概況，擬分數(shù)階段(1)初始期⑵鼓泡期(3)過渡期(4)噴射期(工作狀態(tài))；(5)超負荷期。其中飛閥可隨不同階段不同程度地而定向開啟浮動，并在湍激的流體中，帶有某 種程度的振動性，以資強化傳質功能。實現(xiàn)本發(fā)明專利的最好方式是將其運用于燃料乙醇工業(yè)的物料蒸餾及精餾和脫 水?，F(xiàn)以燃料乙醇脫水塔的設計為最佳實施例本脫水塔可用以制取濃度為99. 5% (V)以 上之燃料無水乙醇。主要設計參數(shù)如下1、擬日產燃料級無水乙醇200噸，按年工作日300天計；2、本脫水塔在表壓-0. 09 0. 098 0. IMPa的真空條件下運行；3、塔徑# 2800mm ；4、塔板數(shù)60-80 板；5、板間距300-400mm ；6、開孔率8-16%;7、降液面為塔截面(Af/AT)之4-6% ；8、弓形降液板之寬度為塔直徑(Wd/D)之8-10% 9、設計空塔速度1. 5-3m/s10、全塔高大約 38-4 !；11、塔重(含試水重)大約觀0_320噸；12、材質選用 SUS304 或 lCrl8Ni9Ti 板；13、塔壁厚8-12mm ；外加槽鋼加強；14、加熱方式塔底利用再沸器加熱；因操作溫度低，可利用廢汽、廢熱水加熱、節(jié) 能顯著。15、利用真空泵抽真空；應選用無油、干式真空泵、水環(huán)式者不合用。16、配備相應的附屬設備。(致冷機組、熱交換器、貯罐、泵等)。
權利要求
1.超音速飛機型板式化工塔器，系由塔體、一定數(shù)量的飛閥型塔板和降液裝置組成。其 特征是塔體及塔板呈圓形或矩形，塔板主要由一定數(shù)量的飛機型浮閥(簡稱飛閥)元件和 圓形小孔及長條形孔縫組成。
2.飛閥基礎閥型的主要參數(shù)及特征為閥平展寬度104mm，閥長42mm，也可按物料的性 質及設計需要，塔徑的大小等不同因素而放大或縮小。相關部位則采用一定比例而設計制 作，并可系列化。飛閥外形的前緣平直，兩條長邊呈33-35°傾斜成后掠角向兩側展開，其斜 邊與中心線約呈55°，后緣呈“雙W型”。在飛閥平面上沖壓出2-3個帶弧度而扁矮之噴射 孔，飛閥板厚為0. 5-2mm。
3.在塔板底板上，在每個飛閥所定的位置上，則按其形狀開有梯形升氣孔；為了固定 飛閥，又在底板上開有長方形小孔?？蓪w閥頭部或閥體尾部之長條部分(閥足)插入其 小孔，并在塔板的背面，將其彎曲成一定角度之鉤狀，使其與底板鉤掛而不脫落，能隨工況 之不同自如地調節(jié)浮動角度(0-20° )，并在閥翼內兩側設置“ |~”或“ π ”形元件加以 控制。
4.飛閥按錯排方式布置，可用同一規(guī)格之飛閥或大小不同之飛閥相間排列，相鄰兩飛 閥之浮動角度不同(0-10°和0-20° )，運行時可形成兩層接觸面和扇狀散射面。并分為四 種類型Ι-型為起飛型；II-型為俯沖型；III-型為起飛-俯沖混成型；IV-型為俯沖-起 飛混成型。
5.在塔板上，每隔3-5行飛閥設置1-2行圓形小孔或長條形孔縫或兩者交替排列。
6.在塔板上液體從降液裝置溢流而下后之出口處，設有不等高之進口堰(均液板)，其 兩側比中間略低3-5mm。
7.當在設計矩形塔器時，其長寬可采用0.618黃金分割法。塔板面布置可參照圓形塔 板上之矩形中央主傳質區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可為化工精餾分離工程所用的氣液傳熱傳質裝置，稱為超音速飛機型板式化工塔器，簡稱“飛機型”、“B-2型”。它克服了常規(guī)浮閥型塔板常見的弊病，如物料返混、液面梯度和阻力大，存在死區(qū)和滯緩區(qū)現(xiàn)象。飛機型板式塔板，其運行時，飛閥與塔板平面呈5-20°傾角，由汽液所組成的物料流體迎向飛閥頭部或尾部通過全閥，實施充分的傳熱傳質。相鄰飛閥傾角分別為10°和20°兩種，上下可形成兩層接觸面和呈扇狀散射面，物料各分子間產生強烈碰撞進而產生質的變化。流體不斷按順流路徑朝降液裝置方向前進，幾無返混現(xiàn)象，液面梯度和阻力小，并可激活常規(guī)塔板上所存在的邊緣死區(qū)和兩側弓形滯緩區(qū)，充分發(fā)揮塔板效率和傳熱傳質功能。
文檔編號B01D3/20GK102068830SQ20101028956
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權日2010年9月25日
發(fā)明者許開天 申請人:許開天