CN101138685A - 接触盘的阀 - Google Patents

Abstract

适于应用在板面孔中的接触盘的阀，所述板面是矩形的或梯形的，具有在孔的侧面处的直立壁。上述阀体设置在孔中，具有上述孔上的盖子以及向下延伸以与至少壁的上端部互相配合的腿部，以阻断液流。上述阀体可是固定的或可移动的。在可移动的实施例中，所述阀体坐落于孔周围的壁上以封闭所述孔。上升的蒸汽使得阀上升，以允许对板面液体中的蒸汽起泡。

Description

接触盘的阀

技术领域

本发明涉及用于接触盘的阀。更具体的，本发明涉及适用于蒸馏柱中的用于气-液接触盘的阀。

背景技术

如已知的那样，蒸馏柱设有用于气-液接触目的的各种类型的接触盘。这种柱的例子在美国专利4,750,975；5,120,474以及5,453,222中有所描述。

通常，在蒸馏柱等中的接触盘具有其上经过液流的板面。在一些情况下，板面设有阀，上升蒸汽可流动通过该阀并且液体可在该阀之上流动，以便使得通过液体的蒸汽起泡。在另外情况下，使用筛盘，其在板面中仅仅具有孔而没有任何阀。由于筛盘简单并且便宜，因此其是普遍的，但是它们不具有象阀盘那样宽的工作范围。

使用的阀具有各种结构，诸如在美国专利3,770,255；5,120,474；5,453,222以及5,911,922中描述的那样。在每一上述情况下，阀基本具有设置在板面中的孔上面的盖子以及在孔上的封闭位置和相对于孔依赖于上升蒸汽流的升高位置之间的滑动操纵盖子的一对腿部。在这些情况下，一旦阀盖开始从盘的板面上升，上升蒸汽就能够从盖子之下侧向溢出。另外，液体能够直接流动到上述孔中。最佳的是，这种盘结构的操作应该是这样的，以便蒸汽和液体流达到稳定的水平。也就是说，上升蒸汽应该处于足够的压力之下，以防止液体流动通过相同孔或减少液体流动通过相同孔的液体量。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供用于接触盘的改进的阀。

本发明的另一目的是为了增加上升蒸汽接触蒸馏柱中液体的效率。

本发明还有一个目的是改善蒸馏柱中接触盘的效率。

本发明的另一个目的是通过降低压力力下降来增强接触盘的容量。

简而言之，本发明提供一注入阀，其具有横跨接触盘板面中的孔以便蒸汽上升流动的至少一对直立壁，以及设置在上述孔中的阀体。阀体具有位于限定上述孔的壁之上并与上述壁间隔开的盖子以及从盖子延伸通过上述孔的至少一对腿部。

阀体可以是固定的或可移动的，以便在上升蒸汽流的影响下从支撑在壁上的封闭位置移动到上述壁之上的升高位置。当为可移动顶部类型时，阀体的每一腿部在下端部设有底座，以便邻接处于升高位置中的板面下侧。

上述阀特别适用于传质柱，并且结合在接触盘中，上述接触盘具有其上经过液体的板面。

为了形成用于上升蒸汽的孔，对板面进行切割，使其具有笔直切割和在笔直切割末端处的两个横向切割。然后使作为结果的垂片向上弯曲到大致90°角，以形成矩形的孔和沿每一侧延伸孔长度的壁。上述壁的最大高度将是基部宽度的一半，因为它们是由位于矩形区域内部的板面材料构成的。可替换的，上述壁可小于阀宽度的一半，以控制所坐落的阀上升，以便用于不同的工艺应用。

然后将移动或浮动的阀体以类似于传统条状B类型阀所需的方式插入到矩形孔中。该结构的优势是由阀形成的孔从上述盘板面升高矩形侧边上的壁高度的距离。上述阀的腿部(端部)阻断矩形孔的端部。作为结果的上升阀使得蒸汽更容易流动，原因在于自盘板面上液体的结果头压将小于定位在上升板面处的其它传统阀或孔导致的头压。

结果形成上升阀，其将同时起到低压力下降阀(作为文丘里类型的)和泡沫发生器的作用。这些阀可用作中心第一排阀和用于多个盘的偏心下导管，或用于适于低压力下降装置的整个盘上。通常用于阀盘设计的标准实践是在单一的盘板面上结合使用光阀和重型阀，以便调整阀在较低的蒸汽速率下如何打开。通常阀的25-50％将是较薄的厚度，这样它们将早于较重阀上升。完成上述使得在较低的速率下具有更高的效率。但是，在一些情况下，为了腐蚀目的的特定情况下禁止使用光阀。本发明的上述阀可以代替光阀使用，从而避免该冲突。

板面中的孔可以是矩形之外的形状，并且阀体可成形为适配于上述孔的形状。例如，上述孔可以是梯形、圆形、椭圆形或多边形，只要在开孔的相对侧上设有一对直立壁。此外，可在孔周围设置若干直立壁，同时阀体设有悬垂于盖子的若干腿部，以便以可替换的方式与直立壁互相配合，从而形成对板面上液体的密封。

当使用下导管时，具有升高矩形端部的阀削弱液流离开下导管的动力，并且升高的较低压力下降阀将更有效地将蒸汽注入到上述液体中。该阀可在截平的下导管之下使用，以便调节液流和蒸汽注入，同时液体仍然在下导管之下。上述阀可以类似于泡沫发生器的方式作用，并且可以更靠近截平的下导管放置，而没有液体渗透的危险。以前，在下导管排放口附近使用的传统阀具有下述问题，即由于液体动力大于来自下方的蒸汽流的动力，快速移动的无气体液体被压入阀中。由本发明提供的上述阀可完全阻塞在上游侧，并且在侧面部分上的板面水平面处阻塞。上述也是很重要的，原因在于来自下导管的液体可倾斜达到上述阀并且还可从侧面穿过阀。上述液体的渗透导致盘的低效率和低容量，因为经由阀的液体占据原本用于蒸汽流动的空间。在该方面，由于液体滴落到下面盘的出口上，从盘入口侧渗透的液体不与盘上和盘下的蒸汽接触。因此，液体渗透在效率上具有非常明显的副作用。

本发明提供将增加盘工作范围的阀。具有不同尺寸/形状的孔的盘通常具有在翻转条件下的问题，因为不同的孔具有不同的孔系数，因此一个孔将优先滴落。由于具有该阀，可移动的阀体将封闭以防止任何可能的滴落并且有效降低板面的开放面积，从而延迟其它孔的滴落。

该阀还可有效用于具有截平下导管的盘，其中液体自下导管口滴落到下面的板面上。通常，迫使截平的下导管将液体沉积到盘板面的非开孔区域，从而确保没有液体渗透。一些设计师尝试使用各种的折流板来消弱滴落液体的动力，但是只有有限的成功性。该阀很可能不能正好在下导管液体管口之下使用，而是在非常紧密的接近处使用。该阀能很好经受住下导管之下的紊乱流动方式而没有滴落或渗透，而其它传统装置则不能。

该阀将增强盘的有关效率、容量和翻转(操作性)的性能。由于上述阀将允许蒸汽和液体流之间的立即混合和形成蒸汽和液体流之间的界面区域，因此将增强性能。由于上述阀将确保流动通过所有有用的孔，从而平衡盘板面之上的泡沫高度，降低压力降，并且上述孔的形状也降低压力降，因此容量将增加。这将有助于建立压降限制和操作成本，并且还降低盘下导管的额外负荷，赋予额外的液体处理能力。

特别是当结合使用移动的阀盘时，这些阀封闭的能力改善盘的翻转。结果，使用注入阀和传统移动阀的盘可获得超过4∶1的翻转，而传统筛盘通常只获得限定到2∶1的翻转。

上述阀具有在低蒸汽速率下封闭的能力。上述允许阀在整个盘板面上或只在盘的入口侧上均一使用。当处于封闭位置时，阀的较低侧面也允许中断一些明显的液体流动，从而促进在盘板面上的起泡，而不形成基本横过盘的液体梯度。上述移动特征将允许大于泡沫发生器的工作范围。盘板面中的圆孔使得阀成为低于传统泡沫发生器的低压力下降装置。

上述阀的简单结构使得安装速度快。

另一实质性的优势将是在低蒸汽速率下保持盘的效率。在盘板面的入口侧处具有一定量开放面积的盘在低负荷下通常显示具有较差性能。这是因为太多的蒸汽从盘的入口侧冒出。这导致蒸汽将液体吹过盘或者在盘上只有一个混合区域，在那不能获得“流动路径长度”的效果。最后的结果只是获得盘上的点效率，而不是沿整个流动路径长度的连续蒸汽注入的额外的较高效率。该差异通常至少为10-15％并且可能高达25-30％。

由于因为升高孔和由于侧壁的液体阻塞导致上述阀将更早上升，该阀将允许比文丘里阀更好的翻转。

另一独特的益处是上述阀可经受在通常迫使液体向下通过阀的板面水平面处的强水流。因此该阀理想的用于放置在这些高动力区域中，诸如紧接液体入口下游的盘的入口侧、截平下导管之下，以及引导液体倾斜流动到达注入阀取向的折流或方向性蒸汽阀的下游。该阀可用于任何改向装置的下游并且不允许渗透。

该阀还可在盘的出口侧处使用，在该出口侧处由于圆形柱的形状液体朝向盘的中心线会聚。由于液体关于阀取向的倾斜流动，这些区域通常具有滴水阀。

由于上述阀在上游侧封闭，上述阀更具有有效性，其将防止液体迫使沿其路径进入阀。

通常圆形的阀盘使用一种入口堰，以防止液体渗透过盘上的第一排阀。该堰有时是连续的，并且可导致在堰上游侧上的污垢材料积聚。本发明的阀起到消弱动力的交替屏障的作用，而且允许污垢材料在上述阀之间通过，从而该材料不会积聚。

附图说明

通过结合附图所作的下述详细说明，本发明的这些和其它目的和优势可变得更加明了，其中：

图1示出根据本发明构建的注入阀的透视图；

图2示出图1所示阀的侧视图；

图3示出图1所示阀的侧视图；

图4示出图1所示阀的端视图；

图5示出根据本发明构建的变形阀的前视图；

图6示出根据本发明的使用梯形孔的变形阀的视图；

图7示出根据本发明的图1所示阀的视图，其中使用具有成角上边缘的壁；以及

图8示出根据本发明的类似于图7的壁的视图，其中壁具有在上边缘中的若干突出物。

具体实施方式

参照图1，注入阀10特别适用于接触盘11，例如，适用于使用下导管的蒸馏柱中。阀10可以是固定类型的或可移动(浮动)类型的。图1示出可移动类型的阀10。

如所示出的，接触盘11具有用于在其上接受液流的板面12以及若干阀10(只示出其中一个)，上述阀10以设置成交错阵列的排连排的方式定位在板面12中，例如以三角形的角度，或者以矩形阵列，例如具有直角。每一阀10具有一对平行的相对壁14以及单件的阀体16，上述壁14从板面12向上延伸以在矩形板面12中限定孔15，以便于蒸汽上升流动，而阀体16设置在孔15中，从而在上升蒸汽流动的影响下从壁14上的封闭位置移动到壁14之上的升高位置(如图所示)。

优选的，每一壁14与板面12是整体的，并且具有等于孔15的一半宽度的高度。

有利的是，在板面孔15侧面上的垂直壁14为流动通过板面12的蒸汽提供圆形的边缘，从而降低蒸汽压力下降。另外，在壁14顶部处的尖端边缘阻止将要倾斜流动进入板面孔15中的液体。应该注意的是，壁14的高度可最小化，以仅仅产生这些板面边缘孔的效果，否则的话液体可流动到板面上高达壁14的深度，而不由蒸汽注入。

可替换的，壁14可形成向外的弯曲，以在不切割壁14的情况下缩短壁14，从而防止液体渗透。

阀体16具有适于搁置在封闭位置中的壁14上的平坦矩形盖子17以及一对从盖子17的相对端部延伸通过孔15的腿部18。每一腿部18在下端部还具有底座19，以便邻接处于升高位置(图3和4)中的板面12的下侧。

如图1和2中所示，盖子17的长度小于或等于壁14的长度。另外，如图4中所示，盖子17从壁14的平面横向向外延伸。

可替换的，如图5中所示，其中相同的附图标记指示如上所述的相同部件，盖子17可在相对的端部向下弯曲，从而使上升的蒸汽流偏斜进入板面12上的液体中。上述降低液体在升高的阀10之间通过而没有气/液接触的危险。

壁14可弯曲成半圆形的C形，而不是弯曲成九十度的角度。上述将赋予在壁14的顶部和阀盖17的底部之间的圆形开口，以及可允许控制壁高度，并且还使得壁14的外边缘具有更小的传导性，以便适于液体向上经过壁14并进入阀孔15中。

此外，阀体16的每一腿部18具有为相应壁14高度两倍的高度，并且从结果的缝隙形成与板面中的孔相同的开放区域。但是，腿部18的长度可变化以控制每一阀的开放区域。

在所示的实施例中，在在板面12中在孔15的两个端部上切割槽15’，以允许比主要孔15宽的腿部18行进通过板面12，并起到动力消弱器的作用。例如，如果孔15在板面12中切割成2″×2″的尺寸，上部腿18可制成3″宽以阻断更多的液体。为了实现上述，可在板面12中切割槽15’以在孔15的每一侧上延伸1/2″，从而当阀体16上升和封闭时使得该腿部经过板面12。此外，延伸的槽15’不需要平行于现有的腿部18，从而转移液体或蒸汽。

在板面12不设有槽15’时，每一腿部18制成在壁14之间互相配合的宽度，并且体现为防止液体流动通过板面12的屏障。在板面12设有槽15’时，每一腿部18可制成比孔15宽，以便与壁14重叠。

在使用中，阀体16坐落在壁14的上边缘上，而液流围绕阀体16的上部腿部18和直立壁14流动。由于阀体16的腿部18设置为互相配合的关系或与孔15周围的壁14重叠的关系，对液体提供密封，因此只有少量的液体或没有液体泄漏通过孔15。

当上升蒸汽的压力变得足够时，阀体16从壁14升出以形成孔，通过该孔上升蒸汽可流动，从而经由板面12之上流动的液体起泡。上升的孔使得蒸汽容易流动，原因在于自盘板面12上液体的结果头压将小于定位在上升板面处的其它传统阀或孔导致的头压。

参照图6，其中相同的附图标记指示如上所述的相同部件，板面12中的阀24的孔15’可为梯形，并且阀体16’可为一致的形状。在示出的实施例中，阀体16’具有梯形的盖子23，在相对于箭头所示液体流动的孔15’下游侧上的一个端部处的狭窄腿部24以及在相对上游端部处的较宽腿部25。在该实施例中，液流围绕上游端部处的阀15’转移，同时阀15’的较窄下游端部开放以便流动。

在另一实施例中，腿部24和25可是相同的宽度，在该情况下，阀16’的下游腿部24以与在下游侧的壁14互相配合的关系设置，同时上游腿部25以与上游侧的壁14横向间隔的关系设置。

如图所示，在较宽腿部25的设置在相对于液流的上游侧上的地方，如图所示，上述可阻断更多的液体，同时允许下游腿部24和侧面的部件打开以便“推动”。在该方面，液体从一个下导管(从上面的盘)的出口流动过盘到达下一下导管的入口。由于塔是圆形的，来自侧面下导管的液体趋于朝向中心线聚集，赋予不均匀的流动。因此，使用方向性的蒸汽阀，其利用蒸汽动力来将方向性流动赋予到液体上，从而推动液体在设计师希望的任意方向上横过板面。通常，上述推动朝向出口堰并且远离液体流动的中心线。

此外，壁14可以是如图所示的矩形或如图7所示的具有由于从孔15’对壁14进行切割而形成的成角上边缘的梯形。在所需要之处，壁14可调整为梯形的，要么在液体流动的主要方向要么在与液体流动的主要方向相对的方向上。

在阀体16’具有不同宽度的腿部24，25并且确保腿部具有相同长度时，较宽的腿部25会比更窄的腿部24重。这使得阀体16’不平衡，并且阀体16’趋于倾斜打开，而不是阀体16’的盖子23为水平的。如果较宽的腿部25开有孔，腿部25的重量较少，并且上述使得阀体16’更平衡。

此外，梯形孔15’可设置有垂直于液体流动方向的基部。

在梯形壁在阀的上游端部处较高时，如图所示，在上游端部处在蒸汽流动孔15上具有较少的液体头，其将趋于偏离较宽上游腿部和阀端部的重量。在该情况下，在下游端部处的壁应该具有最小的适于制造的实用高度，以便确保最多的蒸汽注入。

在梯形壁在阀的下游端部处较高时，在下游端部处具有较少的液体头。当结合较低重量的较窄腿部和端部时，这些特征将同时促使优选的下游阀打开。在该情况下，在上游端部处的壁应该具有最大的适于制造的实用高度，以便确保最多的蒸汽注入。

参照图7，每一壁14可设有与板面12的平面设置成一角度的上边缘20，这样当阀体16的盖子17处于封闭位置时，盖子17向下朝向盘的出口侧倾斜，允许液体流动过上述盘，从而有助于提升上述阀。上述是在从板面中梯形孔切割时的自然壁形状，此外上述壁会呈现向前倾斜并呈现为从侧面的梯形而不是矩形。上述壁的左上角会使圆头的而右上角会是尖的。坐落的阀会朝向盘的出口侧向下倾斜。因此上述将使移动通过阀的液体通过撞击延伸到壁外侧的阀盖的表面趋于提升上述阀使其打开。

如图8所示，每一壁14在上边缘可设有一个或多个三角形状的突出物21，以适于阀盖17搁置，以便限定变成附着在处于粘性状态的盘上的阀体16的通道。该结果性的小接触面积是较少受到处于粘性状态下的阀体16的影响的。可替换的，壁14的上边缘可是堞形、正弦曲线或制成锯齿状的以提供突出物的多样性。

另外进一步的，阀体16的盖子17和腿部18的至少一个可设有一个或多个孔22(见图2)、狭缝或垂片，以平衡重量，减少重量，促使从板面12的流动和/或提供蒸汽动力来进一步将液体引导到盘板面12上。将孔22放置在盖子17中起到促进起泡和使阀体16变轻的作用，从而增加更容易的上升。

为了最小化阀体腿部18，以及向内引导阀腿部凸缘的孔15的侧面可形成腿部18上，以提供与壁14的圆形表面进行表面接触的边缘。

本发明可使用阀，其中上述阀具有与悬垂于阀体的三个腿部相匹配的三个壁，例如为圆形、三角形或六角形或其它多边形。

这样本发明提供适于接触盘的注入阀，其具有简单结构性提供适于上升蒸汽流通过的上升孔。此外，上述阀能够更精确地控制阻断在阀上游端部上的液体流动。

本发明还提供能够将蒸汽注入到盘板面上的液体中以便在盘的入口上起泡的阀。

本发明还提供阀，其增加上升蒸汽与蒸馏柱中的液体接触的效率，并通过降低压力下降增加接触盘的容量。

Claims (24)

1.一种阀，包括：

至少一对在其间具有孔的直立壁，以便蒸汽的上升流动；以及

阀体，所述阀体具有位于所述壁之上并与所述壁间隔开的盖子以及从所述盖子延伸通过所述孔并与所述壁成交错关系的至少一对腿部。

2.根据权利要求1所述的阀，其中所述壁彼此平行，以及所述孔为矩形，并且其中所述盖子为矩形以及所述腿部从所述盖子的相对端部延伸。

3.根据权利要求2所述的阀，其中所述盖子的长度小于每一所述壁。

4.根据权利要求1所述的阀，其中所述壁彼此相对，以及所述孔为梯形，并且其中所述盖子为梯形以及所述腿部从所述盖子的相对端部延伸。

5.根据权利要求4所述的阀，其中所述梯形孔具有其中设置于相对于液流的上游侧上的较长基部以及设置于相对于液流的下游侧上的较短基部。

6.根据权利要求4所述的阀，其中所述阀体相对于所述壁是可移动的，并且具有在所述上游侧处以与所述壁互相配合的关系设置的所述一对腿部的上游腿部以及在所述下游侧处以与所述壁横向间隔的关系设置的所述一对腿部的下游腿部。

7.根据权利要求1所述的阀，其中每一所述壁具有与所述板面的平面设置成一角度的上边缘。

8.根据权利要求1所述的阀，其中每一所述壁具有在其上边缘上的至少一个突出物，以便在其上定位所述阀的所述盖子。

9.根据权利要求1所述的阀，其中所述阀的所述盖子和所述腿部的至少之一具有其中的至少一个开孔。

10.根据权利要求1所述的阀，其中所述盖子在相对侧面处向下弯曲来偏斜上升的蒸汽流。

11.一种接触盘，包括：

用于在其上接收液流的板面，所述板面具有适于上升蒸汽流的孔以及邻近所述孔并从所述孔向上延伸的至少一对壁；以及

设置在所述孔中的阀体，以便在通过所述孔的上升蒸汽流的影响下从所述壁上的封闭位置移动到所述壁之上的升高位置，所述阀体具有用于搁置在所述封闭位置中的所述壁上的盖子以及从所述盖子延伸通过所述孔的至少一对腿部，每一所述腿部在下端部具有底座，以便邻接处于所述升高位置中的所述板面下侧。

12.根据权利要求11所述的接触盘，其中所述盖子是矩形的。

13.根据权利要求11所述的接触盘，其中所述盖子是梯形的。

14.根据权利要求11所述的接触盘，其中所述盖子具有小于每一所述壁的长度。

15.根据权利要求11所述的接触盘，其中每一所述壁与所述板是整体的。

16.根据权利要求11所述的接触盘，其中每一所述壁具有等于所述孔宽度一半的高度。

17.根据权利要求16所述的接触盘，其中每一所述腿部具有为相应壁高度两倍的高度。

18.根据权利要求11所述的接触盘，其中所述阀体是单件的结构。

19.根据权利要求11所述的接触盘，其中所述孔为梯形，具有其中设置于相对于液流的上游侧上的较长基部以及设置于相对于液流的下游侧上的较短基部。

20.根据权利要求11所述的接触盘，其中所述盖子在相对侧面处向下弯曲来偏斜从所述孔进入到所述板面上液体中的上升蒸汽流。

21.一种接触盘，包括：

用于在其上接收液流的板面，所述板面具有从其向上延伸的若干对相对壁，每一对所述壁具有在其中的用于上升蒸汽流的孔；以及

若干阀体，每一所述阀体设置在所述孔的相应之一上，以便在上升蒸汽流的影响下从所述相应成对壁上的封闭位置移动到所述相应成对壁上之上的升高位置，每一所述阀体具有用于搁置在所述封闭位置中的所述相应成对壁上的盖子以及从所述盖子延伸通过所述相应孔的至少一对腿部，每一所述腿部在下端部具有底座，以便邻接处于所述升高位置中的所述板面下侧。

22.根据权利要求21所述的接触盘，其中所述成对壁以设置成交错阵列的排连排的方式定位。

23.根据权利要求21所述的接触盘，其中每一所述成对壁横向于所述板面上的液流设置。

24.根据权利要求21所述的接触盘，其中每一所述成对壁平行于所述板面上的液流设置。

Images