專利名稱:網罩塔板的制作方法
本發(fā)明的新型網罩塔板屬于分離領域，是化工、輕工、煉油、石化、……等多種工業(yè)中傳質、傳熱、反應、吸收、洗滌、干燥……等多種過程中常用的塔器設備。
本發(fā)明的新型網罩塔板是在1954年化學世界上發(fā)明人沈繼香發(fā)表的篩板式帽蓋的基礎上創(chuàng)造改進而成的一類結構簡單、功效優(yōu)良，兼具泡罩、篩板、浮閥和導向作用等特點的復合塔板。
在國外也發(fā)表過與上述篩板式帽蓋功能相仿的復合塔板，如也由圓形泡罩和篩板組合的，有1965年美國專利3214504的海格巴司(Hagbarth)塔板，由條形泡罩和篩板組合的，有1958年美國專利2831667的威司特(West)塔板。它們都兼具泡罩和篩板的優(yōu)點，在1960年的國際蒸餾會議上很有好評，但上述這類篩罩復合塔板的泡罩，都要占去鼓泡區(qū)面積的20～25％，這個根本性矛盾，就會影響到塔板能力，且結構復合，造價較高等等，都是美中不足，70年代以來就很少這方面的創(chuàng)新報導。
上述網罩塔板的網板〔1〕，還可象常規(guī)的篩板塔那樣，不用升氣管、泡罩等配件，單獨成為新型網板塔板，除失去自動調節(jié)開孔率的功能和彈性稍小外，仍可使氣液分布均勻密切，只要網孔方向在本發(fā)明的角度范圍內，對壓降和夾帶，比其它角度的都有明顯改善。用板網組成相似的網板塔板，象網孔塔板的網孔方向，是偏向降液管左右各45°，近年來國內外已有不少研究測試和使用情況的報導。
本發(fā)明是由多條板網的網孔方向拼成一定角度的網板〔1〕與下塔盤〔2〕組合成網罩塔板。網板〔1〕還可象常規(guī)的篩板塔那樣，單獨成為網板塔板。當網孔偏向降液管方向左右各46～85°、中間分條時左時右時，功效更好。
網罩塔板的下塔盤〔2〕，可由常規(guī)的升氣管、授液盤和無齒縫的泡罩組成，不另附圖；采取新措施的，可由主要部件升氣管〔2.1〕泡罩兼降液管〔2.2〕和泡罩兼授液盤〔2.3〕組成；也可由升氣管〔2.1〕和降液管〔2.2〕組成。降液管〔2.2〕的下出口可以用常規(guī)的塔板上液封；也可用懸空液封；下出口方向還可對塔身一邊，或再在塔板上加進料堰；大塔時還可通到降液管對面的塔身一邊。網板〔1〕和升氣管〔2.1〕均可采用大開孔率、由液封自動調節(jié)，例如網板開孔率可大到40％；升氣管可大到25％。還可利用其它類型塔板進行改造來提高功效。采取新措施的具體結構及進一步描述可由附圖1～5說明給出。
圖1是甲型網罩塔板的主要結構示意，是利用降液區(qū)位置兼起泡罩作用，從而解決了泡罩占用鼓泡區(qū)面積的根本性矛盾；又用大開孔率的斜孔網板配合，由液封自動調節(jié)開孔率，使氣液分布均勻密切，功效強化，能力增大，壓降、夾帶、泄漏降低，彈性大，適應面廣，其中升氣管〔2.1〕的上口高于網板〔1〕時，可完全避免泄漏，低于〔1〕時可降低壓降，但下限提高，塔徑大時，可用雙或多溢流。圖中〔1〕為網板，由多條板網拼成，網孔方向，按箭頭偏向降液管左右各46～85°，中間方向相同，分條時左時右，即方向夾角92～170°，視物料性質、負荷和塔徑大小等條件選定，並用適當材料安裝固定，(圖上未畫出)水平地聯接泡罩出口，起齒縫作用布滿鼓泡區(qū)。
〔2〕為下塔盤，由升氣管〔2.1〕、泡罩兼降液管〔2.2〕、泡罩兼授液盤〔2.3〕等主件組成。
運轉時，上層塔板的溢流液經〔2.2〕通入〔2.3〕分布到〔1〕上，下層塔板的氣流經〔2.1〕通過〔2.2〕、〔2.3〕的出口與〔1〕的斜孔進入液層，產生新的蒸汽流，通往上層塔板，如有夾帶，遇到〔2〕的底時，就大都被擋住，同時汽流又推動液流，時左時右的推向〔2.2〕從而使液面梯度、塔邊無效區(qū)和滯止區(qū)減小，氣液分布均勻密切，無論在鼓泡或噴射狀況，均可滿意運轉，塔徑越大，功效越顯。當負荷低時，液封增大，開孔率自動減小。當網板發(fā)生泄漏時，即先由下塔盤承受，接著仍吹上網板；當負荷高時，液封縮小，開孔率自動增大，孔速、壓降和夾帶仍不會過高，故效率高，能力大。
圖2為乙型網罩塔板的主要結構示意，是利用網板兼起齒縫和泡罩作用，從而徹底解決了泡罩的麻煩和占用鼓泡區(qū)面積的根本性矛盾，進一步簡化了結構，又提高了功效。下塔盤〔2〕的升氣管〔2.1〕，可由板材加工，也可用定型材料拼成；懸空液封的降液管〔2.2〕，也可改用常規(guī)的塔板上液封，或再在網板上加進料堰授液，視情況選定，大塔時可用雙或多溢流。圖中〔1〕為網板，同甲型，由板網拼成水平安裝在降液管〔2.2〕以外的整個鼓泡區(qū)，起齒縫兼泡罩作用。
〔2〕為下塔盤，由升氣管〔2.1〕、降液管〔2.2〕等主件組成，降液管出口懸空液封。
運轉時，上層塔板的溢流液，經降液管〔2.2〕分布到網板〔1〕上，下層塔板的汽流經升氣管〔2.1〕通過網板〔1〕的斜網孔進入網上的液層中，產生新的蒸汽，通往上層塔板，倘有夾帶，則被擋等均同甲型所述。當負荷低時，汽流只從升氣管〔2.1〕相應部份的網孔中進入液層；負荷高時，則吹開升氣管兩旁液封的網孔，同樣通氣等也同甲型。
圖3是丙型網罩塔板的主要結構示意，與乙型相仿，但懸空液封的降液管〔2.2〕的下出口方向對塔身一邊，液流從塔邊開始，使液流長度和有效面積增加，效能提高。圖中〔1〕為網板，同甲、乙型由多條板網拼成。
〔2〕為下塔盤，同乙型由升氣管〔2.1〕和降液管〔2.2〕等主件組成，但〔2.2〕的下出口方向，對塔身一邊，其它同乙型。
運轉時，除上層來的溢流液均從塔邊開始分布到網板〔1〕，液流長度增加外，其它均同乙型。
圖4為丁型網罩塔板的主要結構示意，與乙型、丙型大體相仿，但降液管〔2.2〕的出口通到對面，使各層塔板的液流方向相同，在大塔時，汽液濃度梯度相當，可進一步提高功效，其它同上各型所述。圖中〔1〕為網板，同乙型、丙型由多條網板拼成；〔2〕為下塔盤，同乙型、丙型由升氣管〔2.1〕和降液管〔2.2〕等組合而成，其中降液管〔2.2〕下出口通到對面，其它均同乙、丙型。
運轉情況除各層塔板的液流方向相同外，其它同乙、丙型。
圖5為戊型網罩塔板的主要結構，是大塔時適用的雙溢流的甲型塔板，也是利用降液區(qū)位置兼起泡罩作用，其中兩邊的降液管〔2.2〕的下出口均通到中間泡罩頂的授液盤〔2.3〕，其作用同丁型，使液流方向相同，但也可采用常規(guī)方式。圖中〔1〕為網板，同上各型由板網拼成，聯接泡罩出口和降液管堰板；〔2〕為下塔盤，由升氣管〔2.1〕、降液管〔2.2〕和泡罩兼授液盤〔2.3〕組成。其中兩邊的降液管〔2.2〕出口均通到中間的泡罩授液盤〔2.3〕。
運轉時除各層液流方向相同外，同上述各型。
參照圖1～5，可利用其它塔板，因地制宜地進行改造，一般均可降低泄漏和夾帶，增加彈性，並使汽液分布均勻，從而顯出功效。只要配合恰當，一般不會增加干板壓降，倘增大開孔率后改造，還可減小壓降。例如(1)角鋼塔板上加一層網板〔1〕；(2)篩板塔下加若干小盤或定型材料起升氣管〔2.1〕的作用；(3)泡罩塔板的泡罩或齒縫改用網板〔1〕；(4)篩板泡罩組合的篩罩復合塔板的篩板改用網板〔1〕；(5)填料塔的填料改為網罩塔板的網板〔1〕和下塔盤〔2〕；(6)篩板塔的篩板改為網板〔1〕；填料塔的填料改為網板〔1〕；(7)其它塔板可視具體情況參照上述各例加網板〔1〕或下塔盤〔2〕。
本發(fā)明的新型網罩塔板，簡化了結構可解決泡罩占用鼓泡區(qū)面積的根本性矛盾；采用大開孔率的網板組合，而由液封自動調節(jié)，一般負荷的高低變化，對穿孔阻力均可降低和穩(wěn)定；利用氣流通過斜網孔的定向推力，縮小液面梯度、邊緣無效區(qū)和滯止區(qū)，強化氣液接觸和分布的均勻密切，它兼具泡罩、浮閥等塔板彈性好、泄漏小、效率高、容易操作，篩板、導向、網孔等塔板壓降低、能力大，立式篩板(V.S.T.)等塔板霧沫夾帶特別低，導向，網孔等塔板滯止區(qū)和返混小等優(yōu)點；又可避免篩板、立式篩板、導向、網孔等塔板氣相負荷低時容易發(fā)生泄漏，浮閥塔的活動部件有時會發(fā)生機械故障，泡罩塔等阻力大，能力小，泡罩、立式篩板等結構復雜，造價高等缺點。
由于網板和下塔盤的恰當配合和另一些措施的功效，除具有擋沫、阻漏、自動調節(jié)開孔率等作用外，可進一步降低阻力和夾帶，強化氣液接觸，增大彈性和能力，簡化結構，節(jié)約材料，制造、安裝、保養(yǎng)、操作管理等也較方便。1978年起，用空氣－水系統(tǒng)進行的冷模試驗，觀測了氣液接觸情況等流體力學性能，從圖6～8的舉例中壓降、夾帶、泄漏、氣相流速、液相噴淋密度等數據曲線的比較，可明顯看出優(yōu)點；1984年用酒精－水系統(tǒng)進行的熱模試驗，板效率可高達90％以上，與多種其它塔板比較，具有下述優(yōu)點1.氣流通過只有一線交叉的斜孔網板〔1〕進入液層，阻力小，並可推動液流，故與普通篩板或篩板和泡罩配合的塔板比，壓降、夾帶和泄漏更低，氣液分布均勻密切，能力和效率提高，又可簡化施工，節(jié)約材料；在φ1500上下的塔，還可利用手孔或大視孔分條安裝或清理網板〔1〕；2.利用多條板網拼成的網板〔1〕，網孔偏向降液管方向，左右各46～85°，即夾角92～170°，中間方向相同，但分條時左時右，推動液流，使液面梯度和塔邊的無效區(qū)、滯止區(qū)縮小，氣液分布均勻密切，壓降比夾角為0°、90°、180°的都低；可避免偏向降液管左右各90°及普通泡罩、浮閥等塔板不定向四面噴出時會發(fā)生的對沖、返混；或直向降液管及S形等塔板會發(fā)生的吹干等不利現象。92～170°夾角的網板，與下塔盤配合或單獨成為塔板，均可提高效率，塔徑越大，功效越顯；
3.利用液封自動調節(jié)開孔率，沒有活動部件的故障及吹開閥片的能耗，開度大小也不影響氣體通過液層的高度，故壓降低而穩(wěn)；4.板網有專業(yè)廠加工，無自備模具和施工之煩，壓延成網后面積和強度都有增加，材料又全部利用，無加工廢料，故可節(jié)約用料；5.由于壓降低、夾帶特別低或無夾帶，故板間距可小到200m／m上下，塔身和廠房總高均可降低，可節(jié)省投資，倘已有較高的塔身和廠房，則可安排較多層塔板、減小回流比來提高產量，節(jié)約能源；6.利用降液區(qū)位置兼起泡罩作用，增大有效面積，解決這類復合塔板的泡罩都要占用鼓泡區(qū)面積的根本性矛盾；7.利用網板兼起齒縫和泡罩的作用，徹底解決了泡罩的麻煩和占用鼓泡區(qū)面積的根本性矛盾，又簡化了結構，可節(jié)約材料和制造安裝費用。
8.利用擋沫、阻漏和自動調節(jié)開孔率的特點，采用大開率來減小高負荷時的穿孔阻力，並提高能力，例如網板開孔率可大到～40％，升氣管可大到～25％，視物料性質、負荷高低、塔徑大小等具體條件選擇；9.可在鼓泡和噴射狀態(tài)運轉，視物料性質選擇；10.降液管懸空液封，或更改向塔身一邊，可使降液管下也成為有效面積；11.大塔徑時降液管出口通到對面，使各層液流方向相同，從而汽液濃度梯度相當，功效更好；12.可利用定型材料，拼成下塔盤的升氣管，簡化施工；13.簡化了結構，制造、安裝、保養(yǎng)和操作管理方便，造價降低；14.塔板的支承架在下塔盤下，網板就安裝在下塔盤上，用適當材料固定即可，網板與塔體間密封要求不高，無需另設支架，故沒有邊緣無效區(qū)，有效面積增大；15.可利用其它塔板改造，從而降低泄漏和夾帶，汽液分布均勻接觸強化，顯出功效，只要配合恰當，不會提高干板壓降，增加了開孔率后改造，還可降低壓降。例如(1)角鋼塔板上加恰當的網板〔1〕；(2)篩板塔下加若干小盤或定型材料拼成升氣管〔2.1〕；(3)泡罩塔的泡罩或齒縫改用網板〔1〕；(4)篩板式帽蓋……等篩罩復合塔板的篩板改用網板〔1〕；(5)填料塔的填料，改為網罩塔板的網板〔1〕和下塔盤〔2〕；(6)篩板塔的篩板、填料塔的填料改為網板〔1〕；(7)其它塔板可視具體情況，參照上舉各例，加網板〔1〕或加升氣管〔2.1〕，因地制宜地進行改造。
圖1為甲型網罩的結構示意，〔1〕為網板，〔2〕為下塔盤，由升氣管〔2.1〕、泡罩兼降液管〔2.2〕和泡罩兼授液盤〔2.3〕等主件組合；圖2～4為乙、丙、丁型網罩塔板的結構示意，〔1〕網板，〔2〕為下塔盤，由升氣管〔2.1〕、降液管〔2.2〕組成，其中乙型的降液管下出口分向兩面，丙型的下出口向塔身一面，丁型的降液管下出口則通到對面；圖5為戊型網罩塔板示意，〔1〕為網板，〔2〕為下塔盤，由升氣管〔2.1〕、降液管〔2.2〕和泡罩兼授液盤〔2.3〕等主件組成，其中兩邊的降液管〔2.2〕均通入中間的泡罩授液盤〔2.3〕；
圖6～8為冷模試驗中流體力學性能數據舉例，壓降、夾帶、泄漏和氣速及噴淋密度的數據曲線與其它塔板的曲線比較，圖中編號塔板名稱噴淋密度m3／m2h 數據來源1.1 乙型網罩 10 發(fā)明人等測定1.2 乙型網罩 20 發(fā)明人等測定1.5 乙型網罩 50 發(fā)明人等測定1.8 乙型網罩 80 發(fā)明人等測定2.2 甲型網罩 20 發(fā)明人等測定3.2 浮閥 20 發(fā)明人等測定4.2 斜孔 17 摘自石油化工1976.65.5 網孔(Perform) 50 摘自化工煉油機械1978.37.1 篩板 12.5 摘自化工煉油機械1977.26.1 導向(Linde) 12.5 摘自化工煉油機械1977.28.1 立式篩板(V.S.T.) 10 摘自化學工程1982.2(25)9.8 多降液管塔板(M.D.) 78.51 摘自化工煉油機械1974.4
權利要求
1.一種網罩塔板，其特征在于由網板[1]和下塔盤[2]組合而成。其中(1)網板[1]是由壓延板網分塊拼裝而成；(2)下塔盤[2]可由下列方式構成a)由常規(guī)的主要部件升氣管、降液管、授液盤和無齒縫的泡罩組成；b)由主要部件升氣管[2.1]、泡罩兼降氣管[2.2]和泡罩兼授液盤[2.3]組成；c)由主要部件升氣管[2.1]，降液管[2.2]組成。
2.一種由壓延板網拼成的網板塔板，其特征在于網板〔1〕的網孔偏向降液管左右各46～85°，中間方向相同，但分若干條時左時右。
3.如權利要求
1所述的網罩塔板，其特征在于降液管懸空液封的下出口對塔身一邊。
4.如權利要求
1所述的網罩塔板，其特征在于可用大開孔率，其中網板開孔率可大到40％，升氣管可大到25％。
5.一種利用現成塔器改造的塔板，其特征在于(1)在角鋼塔板或相仿類型的塔板上加配網板〔1〕；(2)在篩板類型塔板下加配小盤或定型材料拼成的升氣管〔2，1〕；(3)泡罩類型塔板的泡罩改成網板〔1〕；(4)泡罩類型塔板的泡罩齒縫改成網板〔1〕；(5)泡罩篩板類型復合塔板的篩板改成網板〔1〕；(6)填料塔的填料，改成網板〔1〕和下塔盤〔2〕；(7)填料塔的填料，改成網板〔1〕；(8)篩板塔的篩板，改成網板〔1〕。
專利摘要
網罩塔板是由網板[1]和下塔盤[2]組合而成。具有擋沫、阻漏、強化氣液接觸、自動調節(jié)開孔率等功能。壓降、夾帶、泄漏均低，能力大、效率高、彈性好，容易操作。鼓泡或噴射狀況，均可適用，塔徑越大，功效越顯著。板間距200m/m，塔和廠房總高可低。網板[1]還可象篩板那樣單獨成為網板塔板，用該網孔偏向降液管左右各46°-85°時，效果更好。可利用其它塔器改造來提高功效。可在化工、輕工、煉油、石化等工業(yè)中應用。
文檔編號B01D3/14GK85201594SQ85201594
公開日1986年7月30日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者沈繼香, 王守恒, 沈文豪, 朱憲, 路秀林, 鄭鴻淵 申請人:沈繼香導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan