CN100360207C - 齿边浮阀 - Google Patents
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Abstract
一种齿边浮阀，包括平板状的阀盖、位于所述阀盖两端的迎液阀腿和背液阀腿，所述的迎液阀腿位于液体流向的上游位置，所述的背液阀腿位于液体流向的下游位置，所述的迎液阀腿下端和背液阀腿下端分别固接阀脚，所述阀盖的侧边设置有向下弯折的齿状结构，向下弯折的齿状结构可以减小气泡直径、提高泡沫层稳定性，又可防止气液的直接喷射。另外，阀盖上再开设有楔形槽，避免了在浮阀下方形成气流涡流，减小了液体返混、降低了气体通过浮阀的阻力；在背液阀腿上开设有导液孔，可通过气体推动液体向出口堰流动，降低了液面落差、减小了液体返混。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及一种浮阀塔板用的浮阀。
(二)背景技术
浮阀塔板具有操作弹性大，雾沫夹带量小，漏液少，处理能力大，传质效率高的优点，在化学工业、石油工业、制药工业中广泛应用。目前，工业生产中通常使用的是F1型浮阀塔板和条形浮阀塔板。F1型浮阀在气流作用下不断旋转，引起阀脚和阀孔磨损，浮阀容易卡住或脱落，影响塔板的流体力学和传质性能，甚至被迫停工检修。F1型浮阀塔板在操作过程中，气流从浮阀四周向外喷射，板上液相返混大，降低塔板传质效率。同时，由于液体流过F1型浮阀存在着相当大的阻力以及气流会逆液流喷射使板上液面落差大，引起气体分布不均匀和不均匀漏液现象产生，降低塔板传质效率和操作弹性。条形浮阀在阀孔中不会旋转，阀脚和阀孔不易磨损，浮阀不易脱落和卡住，检修周期长。条形浮阀在操作过程中，气流从条形浮阀与阀孔形成的侧孔中以与液流方向成90°角或小于90°角的方向喷出，板上液面落差较小，板上液相返混较小，塔板传质效率较高。同时，为了进一步降低板上液面落差，提高塔板传质效率，还出现了各种各样导向液流的浮阀，如导向浮阀、梯形浮阀、箭形浮阀、对称四边形浮阀、ADV浮阀等等，在一定操作范围内表现出优良的流体力学和传质性能。但这些浮阀塔板都存在着如下不足：
1.以上浮阀塔板为了降低制造成本，减小浮阀的数量，一般每个浮阀的开孔面积比常用的筛孔大得多，流出单个浮阀的气流柱的截面积大，在泡沫层中形成的气泡大且不均匀，气液接触面积小，影响塔板的传质效率。
2.以上浮阀有些在阀盖上开设导液孔以导向板上液流，降低液面落差，但这些导液孔在浮阀还未开启时已全开，会使浮阀塔板的操作下限升高。
3.以上浮阀由于阀盖较大，气流从阀孔向上升再折转从浮阀与阀孔形成的侧面向外喷射的过程中，容易在浮阀阀盖下方形成旋涡，增大塔板压降，降低传质效率。
4.以上浮阀由于浮阀阀盖侧边线或成一直线或成一曲线，均在同一水平面上，使喷出浮阀的气流均以相同的方向喷入液层，使浮阀和近浮阀上部的液层气含率较低，而两浮阀中间的液层中气含率较高，泡沫层不稳定，增大雾沫夹带，降低塔板处理能力，泡沫层气含率不均匀还会减少气液接触比表面积，降低塔板传质效率。
中国发明专利97122142.1提供了一种带翼浮阀塔板，该塔板的浮阀为带一带阀翼的浮阀，阀翼带有倒U形的向下翻边结构，通过阀翼支撑来连接阀翼和阀体，其阀翼的两边为直边或者冲压成齿状结构，阀盖的两边为直线或冲压成齿状结构。通过设置阀翼，能降低塔板上由筏缝气速向空塔气速过渡区间高度，提高处理能力；可以使气液接触更为均匀、气液分散更加充分；可以阻挡气液的直接喷射。但是，只有在高气量下，该发明才能较好地体现这些优点，在低气量下，设置阀翼的作用不大，而且反而会使位于浮阀之上的液层气含率更低，而两浮阀中间的液层中气含率更高，增加了泡沫层的不稳定性，降低塔板的处理能力。
此外，在浮阀上设置的阀翼结构复杂，制作工艺也相应较复杂且费料，而且阀翼的存在也会对液相的流动起阻挡作用，从而会增大塔板上的液面落差。
(三)发明内容
为了克服现有技术中浮阀塔板的处理效率不理想、塔板压降较高、泡沫层气含率和气泡大小不均匀、液面落差较大的不足，本实用新型提供一种传质效率高、塔板压降低、泡沫层气含率和气泡大小均匀、液面落差小的浮阀塔板用浮阀。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种齿边浮阀，包括平板状的阀盖、位于所述阀盖两端的迎液阀腿和背液阀腿，所述的迎液阀腿位于液体流向的上游位置，所述的背液阀腿位于液体流向的下游位置，所述的迎液阀腿下端和背液阀腿下端分别固接阀脚，所述阀盖的侧边设置有向下弯折的齿状结构。
进一步，所述的阀盖上开设有楔形槽。
进一步，所述的背液阀腿上开设有导液孔。
进一步，所述迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。或者：所述迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。
进一步，所述齿状结构向下弯折的角度为0-60°。
本实用新型的有益效果在于：1.向下弯折的齿状结构将气体分割成数股细小的气流，减小了气泡直径，增加气液接触面积，提高了传质效率，而且在高气量时可防止气液的直接喷射。2.向下弯折的齿状结构导流气体以斜向下的方向喷入浮阀与浮阀间的液层，另一部分气体则通过齿状结构间的空隙以斜向上的方向喷入浮阀上及浮阀与浮阀间液层，使得塔板上浮阀与浮阀间及浮阀上部液层的局部气含率趋于一致，提高了泡沫层的稳定性，增大了塔板的处理能力。3.楔形槽可导流气体向上一层塔板的阀孔两侧流动，避免了在浮阀下方形成气流涡流，减小了液体返混、降低了气体通过浮阀的阻力。4.导液孔可通过气体推动液体向出口堰流动，降低了液面落差、减小了液体返混。5.向下弯折的齿状结构与塔板的阀孔之间在浮阀未浮起的时形成一个静止开度，即使在气量极小的时候也可以进行气液传质。
(四)附图说明
图1是具有本实用新型所述齿边浮阀的浮阀塔结构示意图。
图2是图1的A-A向视图。
图3是本实用新型所述浮阀在塔板上处于全开时的示意图。
图4-6是具有不同形状阀盖的本实用新型所述齿边浮阀的示意图。
图7-9是各种不同横截面形状的楔形槽示意图。
图10-15是各种不同形状齿状结构的示意图。
图16-21是不同形状导液孔的示意图。
图22是实施例十三中本实用新型与F1浮阀塔板干板压降对比图。
图23是实施例十三中本实用新型与F1浮阀塔板湿板压降对比图。
图24是实施例十四中本实用新型与F1浮阀塔板塔效对比图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
实施例一
参照图1、图2，数个安装有本实用新型所述的齿边浮阀的塔板1依次安装在直立塔2内。液体由液体供给管线3引入最上方的塔板的上游端。降液管4将液体由一较高的塔板的下游端引向相邻的较低塔板的上游端。气体又气体供给管线5引入最下方的塔板下方，气体通过塔板上的齿边浮阀进入塔板上的液体中。直立塔的顶部设有气体排出口6，底部设有液体排出口7。每块塔板上有一个受液区8，它接受来自降液管4的液体，液体从降液管4出来落入受液区8后转向流至设有齿边浮阀的鼓泡区9。在鼓泡区9内开设有阀孔10，液体与通过齿边浮阀进入液层的气体进行传质接触后，越过出口堰进入降液管4，通过降液管4再进入下一层塔板。
参照图3、图4，在所述的塔板上开设有阀孔10，所述的阀孔10与本实用新型所述的齿边浮阀相配合。齿边浮阀包括平板状的阀盖11、位于所述阀盖两端的迎液阀腿12和背液阀腿13，所述的迎液阀腿12位于液体流向的上游位置，所述的背液阀腿13位于液体流向的下游位置，所述的迎液阀腿12下端和背液阀腿13下端分别固接阀脚14，阀脚14用来控制浮阀升起的高度，所述阀盖11的侧边设置有向下弯折的齿状结构15，所述齿状结构15向下弯折的角度为0-60°。
根据本实用新型，气体通过齿状结构15与阀孔10的边组成的空间时被分割成许多股细小气流喷入液层，这样可以减小气泡直径，提高气泡直径的均匀性，从而增大泡沫层中的气液接触比表面积，提高塔板的传质效率。特别是，一部分气体碰到向下弯折的齿状结构15后在齿状结构15的导流下以斜向下的方向喷入浮阀与浮阀间的液层，而另一部分气体则通过齿状结构15间的空隙以斜向上的方向喷入浮阀之上以及浮阀与浮阀间的液层，使得板上浮阀与浮阀间及浮阀上部液层中的局部气含率趋于一致，提高泡沫层的稳定性，增大塔板的处理能力。
即使当气量极小的时候，浮阀未浮起，气体也可以通过向下弯折的齿状结构15与塔板阀孔10之间的静止开度进入液层进行传质。
图4所示的齿边浮阀的阀盖为矩形，当然也可以是如图5所示的梯形、如图6所示的椭圆形、圆形等等，只要阀盖11的形状与塔板上阀孔10的形状相匹配即可。
在齿状结构中，齿的形状也可以是多种多样的，如图10-15所示，可以是三角形齿、梯形齿、椭圆形齿，也可以是它们的任意组合。另外，齿与齿之间的间距也不是固定的，可以根据需要任意调整。
实施例二
参照图3、4，在所述的阀盖10上开设楔形槽16。楔形槽16可导流气体向上一层塔板的阀孔两侧流动，避免了在浮阀下方形成气流涡流，减小了液体返混、降低了气体通过浮阀的阻力。所述楔形槽16的横截面的形状可以是多种多样的，如图7-9所示的V形、弧形，倒梯形等。
其余结构和实施方式与实施例一相同。
实施例三
参照图3、图4，在所述的背液阀腿13上开设有导液孔17，此导液孔17可通过气体推动液体向出口堰流动，降低了液面落差、减小了液体返混。导液孔17开设在背液阀腿上，在通过浮阀的气量较小时，浮阀未浮起，导液孔17在塔板的下方，因此，导液孔17的开设不会升高浮阀塔板的操作下限。所述导液孔17的形状可以是多种多样的，如图16-21所示的圆形、椭圆形、矩形、梯形、三角形、菱形等。
其余结构和实施方式与实施例一相同。
实施例四
参照图3、图4，在所述的阀盖10上开设楔形槽16。楔形槽16可导流气体向上一层塔板的阀孔两侧流动，避免了在浮阀下方形成气流涡流，减小了液体返混、降低了气体通过浮阀的阻力。所述楔形槽16的横截面的形状可以是多种多样的，如图7-9所示的V形、弧形，倒梯形等。
其余结构和实施方式与实施例三相同。
实施例五
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较小时，流体通过塔板面的流体阻力较小，塔板上液面落差也较小，即可采用迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度这样的结构。
其余结构和实施方式与实施例一相同。
实施例六
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较小时，流体通过塔板面的流体阻力较小，塔板上液面落差也较小，即可采用迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度这样的结构。
其余结构和实施方式与实施例二相同。
实施例七
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较小时，流体通过塔板面的流体阻力较小，塔板上液面落差也较小，即可采用迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度这样的结构。
其余结构和实施方式与实施例三相同。
实施例八
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较小时，流体通过塔板面的流体阻力较小，塔板上液面落差也较小，即可采用迎液阀腿高度等于背液阀腿高度这样的结构。
其余结构和实施方式与实施例四相同。
实施例九
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较大时，流体流过塔板面的流体阻力较大，此时采用迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度的结构，浮阀全开后，在流体流动方向上阀盖与塔板形成一个锐角，从而浮阀两侧喷出的气体将推动液体向前流动，降低板面上的液面落差。
其余结构和实施方式与实施例一相同。
实施例十
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较大时，流体流过塔板面的流体阻力较大，此时采用迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度的结构，浮阀全开后，在流体流动方向上阀盖与塔板形成一个锐角，从而浮阀两侧喷出的气体将推动液体向前流动，降低板面上的液面落差。
其余结构和实施方式与实施例二相同。
实施例十一
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较大时，流体流过塔板面的流体阻力较大，此时采用迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度的结构，浮阀全开后，在流体流动方向上阀盖与塔板形成一个锐角，从而浮阀两侧喷出的气体将推动液体向前流动，降低板面上的液面落差。
其余结构和实施方式与实施例三相同。
实施例十二
所述齿边浮阀的迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。当流体溢流强度较大时，流体流过塔板面的流体阻力较大，此时采用迎液阀腿高度小于背液阀腿高度的结构，浮阀全开后，在流体流动方向上阀盖与塔板形成一个锐角，从而浮阀两侧喷出的气体将推动液体向前流动，降低板面上的液面落差。
其余结构和实施方式与实施例四相同。
实施例十三
在板间距为600mm、直径为600mm的直立塔内安装层塔板，第一层为雾沫夹带收集板，第二、三层为具有齿边浮阀的工作塔板，第四层为漏液收集板，材质为不锈钢。齿边浮阀塔板的降液管为常规弓形降液管，溢流堰高50mm，溢流堰长为392mm，降液管底部距下层塔板40mm，每块塔板上设置有31个重为29g的齿边浮阀，齿边浮阀的阀盖为20mm×50mm的矩形，塔板底板上的阀孔为21mm×51mm的矩形，阀盖上的楔形槽为宽10mm，深4mm的等腰V字型，阀盖的齿形边的齿为上底4mm，下底8mm，高8mm的等腰梯形齿，梯形齿向下弯曲的角度为30°，两相邻梯形齿间为梯形的缺口，齿边导液浮阀阀盖每侧齿形边上有四个齿，齿边导液浮阀升起后其升起高度为10mm，齿形导向浮阀背液阀腿上设置有直径为8mm的圆形导液孔，齿边导液浮阀全开时，塔板的空塔开孔率为11.75％。塔操作的物系为空气-水，测试了塔板压降、雾沫夹带、泄漏等实验数据，并与F1型浮阀塔板进行对比，其中F1型浮阀塔板的降液管结构与齿边导液浮阀相同，塔板上共装28个F1型浮阀，F1型浮阀塔板的空塔开孔率为11.83％。
实验结果见图22、图23，图中的F0为阀孔动能因子，ΔP为塔板压降，在做湿板压降对比时，液量为20m3/m2/h。由图可以看出，在浮阀全开前，具有本实用新型所述齿边浮阀的浮阀塔板的压降略高于F1型浮阀塔板，而在浮阀全开后压降低于F1型浮阀塔板。
实施例十四
在板间距为600mm、直径为600mm的不锈钢塔内安装本发明的齿边导液浮阀塔板6层。齿边导液浮阀塔板的降液管为常规弓形降液管，溢流堰高50mm，溢流堰长为392mm，降液管底部距下层塔板40mm，每块塔板上设置有31个重为29g的齿边导液浮阀，齿边导液浮阀的阀盖为20mm×50mm的矩形，塔板底板上的阀孔为21mm×51mm的矩形，阀盖上的楔形槽为宽10mm，深4mm的等腰V字型，阀盖的齿形边的齿为上底4mm，下底8mm，高8mm的梯形齿，梯形齿向下弯曲的角度为30°，两相邻梯形齿间为梯形的缺口，齿边导液浮阀阀盖每侧齿形边上有三个齿，齿边导液浮阀升起后其升起高度为10mm，齿形导向浮阀背液阀腿上的设置有直径为8mm的圆形导液孔，齿边导液浮阀全开时，塔板的空塔开孔率为11.75％。塔操作的物系为酒精-水，测试了全塔效率，并与F1型浮阀塔板进行对比，其中F1型浮阀塔板的降液管结构与齿边导液浮阀相同，塔板上共装28个F1型浮阀，F1型浮阀塔板的空塔开孔率为11.83％。
实验结果见图13，图中的F为空塔动能因子，由图可以明显地看出，具有本实用新型所述的齿边浮阀的浮阀塔板的塔效高于F1型浮阀塔板。
Claims (8)
1.一种齿边浮阀，包括平板状的阀盖、位于所述阀盖两端的迎液阀腿和背液阀腿，所述的迎液阀腿位于液体流向的上游位置，所述的背液阀腿位于液体流向的下游位置，所述的迎液阀腿下端和背液阀腿下端分别固接阀脚，其特征在于：所述阀盖的侧边设置有向下弯折的齿状结构，所述的阀盖上开设有楔形槽。
2.如权利要求1所述的齿边浮阀，其特征在于：所述的背液阀腿上开设有导液孔。
3.如权利要求1所述的齿边浮阀，其特征在于：所述迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。
4.如权利要求2所述的齿边浮阀，其特征在于：所述迎液阀腿的高度等于背液阀腿的高度。
5.如权利要求1所述的齿边浮阀，其特征在于：所述迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。
6.如权利要求2所述的齿边浮阀，其特征在于：所述迎液阀腿的高度小于背液阀腿的高度。
7.如权利要求4所述的齿边浮阀，其特征在于：所述齿状结构向下弯折的角度为0-60°。
8.如权利要求6所述的齿边浮阀，其特征在于：所述齿状结构向下弯折的角度为0-60°。
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