專利名稱:液體沿半徑流動(dòng)的板式塔塔盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種板式傳質(zhì)分離塔的核心部件——塔盤。
板式塔是一種傳統(tǒng)的傳質(zhì)設(shè)備。常用的板式塔如浮閥塔、篩板塔、泡罩塔等在石油化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛,然而,對(duì)于常用的工業(yè)塔盤,眾所周知存在著如下顯著的缺點(diǎn)1、整個(gè)塔盤液體流動(dòng)不均勻,尤其在塔盤上液體流動(dòng)方向的兩側(cè),存在液體滯止區(qū),這是因?yàn)楣I(yè)上使用的板式塔的截面是圓形的,且設(shè)置了截面為弓形的降液管,弓形降液管兩端尖角區(qū)的存在,使降液管下口出液量不勻,加之圓形塔盤上存在弧形區(qū)域,液體沿園周的流程較沿直徑的流程長,流動(dòng)阻力大,因此不可避免要出現(xiàn)液體流動(dòng)不均勻的情況。
2、塔盤液流流程長,梯度大,使氣體在穿過液層時(shí)因阻力不同而引起的分布不均勻。
為了改善板式塔的這種不良操作情況,很多文獻(xiàn)都公開了各自的技術(shù)方案,如中圖專利(912151102),英國專利BP1240490,BP1177999,日本專利特昭46-18122,特昭46-18123,美國專利USP3618912,以及文獻(xiàn)MD和DJ型塔板(小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù),7~11(1995),浙江大學(xué)化學(xué)工程研究所),但是它們不能根本上克服上述缺點(diǎn),對(duì)于大液量大型塔盤,為了解決液面梯度過大的難題,通常也采用雙溢流管方式,然而傳統(tǒng)的雙溢流塔盤的有效截面顯著地減小,并依然存在板面液體流動(dòng)不勻的缺點(diǎn),因此人們期望開發(fā)研究新型的板式塔塔盤。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有塔盤的上述缺點(diǎn),開發(fā)研究一種液體沿塔半徑流動(dòng),具有管環(huán)式降液管結(jié)構(gòu)的塔盤,它具有液面梯度小,氣液接觸均勻,無液體滯止區(qū),結(jié)構(gòu)可靠,操作性能良好等優(yōu)點(diǎn),可以進(jìn)一步提高塔板的傳質(zhì)效率。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的將降液管改為管環(huán)式,使液體在塔盤上作半徑流動(dòng),徹底消除弓形降液管以及塔板上弧形區(qū)域引起的液體流動(dòng)不均勻的弊病,同時(shí)增長了溢流堰長度,縮短了液體流程,減小了液面梯度,從而達(dá)到氣體均勻分布的目的。
根據(jù)上述構(gòu)思,發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種具有管式和環(huán)式降液管的塔盤。管式和環(huán)式降液管可以設(shè)計(jì)成自封結(jié)構(gòu)的,其下口高于下層液面,(自封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為一種現(xiàn)有技術(shù)),也可以設(shè)計(jì)成液封結(jié)構(gòu),其下口插入下層塔盤的液相中,構(gòu)成液封。下面將結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)特征。
圖1自封結(jié)構(gòu)的塔盤圖2液封結(jié)構(gòu)的塔盤圖3管式降液管塔盤俯視圖圖4環(huán)式降液管塔盤俯視圖其中1——塔體2——管式降液管3——環(huán)式降液管4——管式降液管塔盤5——環(huán)式降液管塔盤6——環(huán)形液體通道D1——環(huán)式降液管塔盤外徑D2——管式降液管直徑D——塔體內(nèi)徑圖中箭頭為液流方向。
管式降液管塔盤4的中部開有一園孔,管式降液管2穿過園孔固定于底板上,環(huán)式降液管塔盤5的外徑為D1,D1<D,與塔體1之間形成一個(gè)環(huán)隙,環(huán)式降液管3固定于環(huán)式降液管塔盤5的四周,構(gòu)成一個(gè)環(huán)形的液體通道6,環(huán)式降液管塔盤5與管式降液管塔盤4交錯(cuò)排列安裝于塔體1內(nèi),液體由管式降液管2流入下層塔盤,向四面作半徑流動(dòng),經(jīng)過環(huán)式降液管3流入下層塔盤,然后由四周向中心作半徑流動(dòng),經(jīng)過管式降液管2流下,這種結(jié)構(gòu)的塔盤,完全克服了弓形降液管帶來不均勻流動(dòng)的缺點(diǎn),液體分布均勻,液面梯度小,氣液接觸均勻,塔盤有效面積大,塔體1內(nèi)徑D為0.5~6米,管式降液管2的直徑D2與D之間的比例為D2/D=0.20-0.42,環(huán)式降液管塔盤5的外徑D1與D之間的比例為D1/D=0.98~0.90,塔盤的其他參數(shù)均可按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在所說的塔盤上,可以設(shè)置各種氣液接觸件,如浮閥、泡罩或篩孔等,本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種方形的浮閥,該方型浮閥保留了F1型浮閥通氣均勻的優(yōu)點(diǎn),也保持了條型浮閥不易磨損的優(yōu)點(diǎn)。圖5為該方形浮閥的立體圖。圖6為該方形浮閥全閉時(shí)塔盤的局部示圖。
圖中7——閥蓋 11-底板8——閥腿 12-閥孔9——閥腳10——支角方形浮閥的邊長為L,通常為36~52mm,支角10位于每邊的1/3處,其寬度一般為3~5mm,支角略向下彎,使其在全閉時(shí)有一個(gè)最小開啟度h0,一般h0為0.5~3mm,閥腳與閥腿連在一起,以保證浮閥不從閥孔12中脫落,并限制其最大上升高度,通常上升高度為h1為8~14mm,方形浮閥可以沖壓而成,裝入閥孔(12)后,將閥腳(9)彎曲,以固定浮閥。
本實(shí)用新型所說的塔盤,應(yīng)用于飽和熱水塔系統(tǒng),進(jìn)行了流體力學(xué)和傳質(zhì)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)1、與單溢流塔盤相比,堰長可增長2倍以上,因而適合于大液流量操作。
2、與單溢流塔相比,在相同液流強(qiáng)度下,塔盤有效面積增加1.35倍以上,因而可以提高主體通過能力。
3、盤面液流呈半徑流動(dòng),流體接觸均勻,液面梯度顯著減小,確保氣液良好接觸,傳質(zhì)效率提高10%以上。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的半徑流動(dòng)的浮閥塔盤可廣泛用于蒸餾、吸收、汽提、增濕或減濕等傳質(zhì)操作。
權(quán)利要求1.一種液體沿半徑流動(dòng)的板式塔塔盤,主要由氣液接觸件、降液管、底板等部件構(gòu)成,所說的氣液接觸件為浮閥、泡罩、篩孔中的一種,其特征在于所說的降液管為管式和環(huán)式,管式降液管(2)設(shè)置于塔盤中部,組成管式降液管塔盤(4),環(huán)式降液管(3)設(shè)置于塔盤外園,組成環(huán)式降液管塔盤(5),管式降液管塔盤(4)與環(huán)式降液管塔盤(5)交錯(cuò)排列安裝于塔體(1)內(nèi)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的塔盤,其特征在于管式降液管(2)的內(nèi)徑(D2)與塔體(1)內(nèi)徑(D)之比為(D2)/(D)=0.20~0.42;環(huán)式降液管塔盤(5)的外徑(D1)與塔體內(nèi)徑(D)之比為(D1)/(D)=0.98~0.90,D為0.5~6米。
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的塔盤,其特征在于所說的降液管(3)、(4)下口懸空于下層液面之上,為具有自封結(jié)構(gòu)的降液管。
4.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的塔盤,其特征在于所說的降液管(3)、(4)下口插入下層液面之中,為具有液封結(jié)構(gòu)的降液管。
5.據(jù)權(quán)利要求1所說的塔盤,其特征在于所說的氣液接觸件為一種正方形浮閥,由閥蓋(7)、閥腿(8)、閥腳(9)、支角(10)組成,通過閥腿(8)和閥腳(9)置于底板(11)上的方形閥孔(12)中。
6.據(jù)權(quán)利要求5所說的塔盤,其特征在于所說的正方形浮閥的邊長(L)為36~52mm,最大上升高度(h1)為8~14mm。
專利摘要本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種液體沿半徑流動(dòng)的板式塔塔盤,其降液管為管式和環(huán)式,具有管式降液管的塔盤與具有環(huán)式降液管的塔盤沿塔體交錯(cuò)排列安裝,完全克服了弓形降液管帶來的液流不均勻和溢流堰過短的弊病,并采用了一種正方形的浮閥。本塔盤具有氣液接觸均勻,無液體滯止區(qū),塔板效率高,結(jié)構(gòu)可靠等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于大液量操作,適用于各種蒸餾、吸收、汽提、增濕或減濕等氣液傳質(zhì)過程。
文檔編號(hào)B01D3/16GK2288756SQ97234218
公開日1998年8月26日 申請(qǐng)日期1997年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月7日
發(fā)明者張成芳, 劉時(shí)賢, 鄭志勝, 楊明生 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)