CN102861452A - 导向筛板浮阀塔 - Google Patents

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本发明涉及一种导向筛板浮阀塔,属于化工过程中的汽-液传质分离设备。主要由塔体(1)、塔板(2)、降液板(7)、受液盘(9)等元件组成。在塔板(2)的液体入口处设置鼓泡促进器(6),在塔板板面上开设有浮舌(3)、导向孔(4)、筛孔(5)和浮阀。当气速较低时,塔板上的浮阀不开启,气体只是通过导向孔(4)、筛孔(5)和浮舌(3),当气速增大到一定程度时,浮阀开启,并且随着气速的增加浮阀开启的高度也逐渐增大。本发明结构简单,造价低廉,操作弹性和分离效率大幅度提高。

Description

导向筛板浮阀塔
技术领域
本发明涉及一种导向筛板浮阀塔,属于化工过程中的汽-液传质分离设备。
背景技术
塔器作为气液和液液之间进行传质与传热的重要设备,广泛应用于炼油、石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离,涉及蒸(精)馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作。塔器作为化工生产中应用数量最多、涉及面最广、能耗最大的单元设备,其增效、扩能、降耗成为降低加工成本、提高经济效益最为活跃的领域之一,塔设备的性能对于整个装置和企业的生产能力、产品质量、消耗定额、环保等方面均有重要影响。
筛板是塔设备中最早出现的结构型式之一,但直到1912年,筛板塔才开始用于炼油工业。由于当时对筛板的操作性能缺乏研究,因而得不到合理的设计,难于稳定操作,也就无法达到预期的要求。
1949年以前,对筛板的结论是:这类板型的操作范围很窄。因此未获得广泛应用。1949年以后,对筛板塔的研究工作日益增多,美国的Celanese公司进行了大量的工业规模精馏筛板塔的研究,其中Mayfield等人作了有关筛板操作性能方面的试验研究。在以后的生产实践及深入研究中逐步撑握了筛板操作的规律。目前,对筛板上两相流的流体力学性能已有足够的认识,一个设计合理的筛板塔完全可以稳定地操作。
20世纪七八十年代,大量文献报导了筛板上气液两相的接触状态及传质方面的研究工作,说明筛板上两相传递的基础研究越来越引起人们的重视,这对建立精确的数学模型,预测板效率以及对塔板的开发有很大的意义。
筛板塔的优点是结构简单、造价低,此外也能稳定操作。缺点是小孔易堵,操作弹性和板效率比浮阀塔板略差。
发明内容
为了克服传统筛板所存在的上述不足,本发明公布了导向筛板浮阀塔,其结构简单,造价低廉,操作弹性和分离效率大幅度提高。
为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案。包括有塔体、塔板、降液板、受液盘,在塔板的液体入口处设置鼓泡促进器,在塔板板面上开设有导向孔、筛孔和浮阀,并在浮阀上开设浮舌。
本发明与已有技术相比具有的突出特点:
一、本发明在塔板板面上开设导向孔,从导向孔中喷出的气体倾斜向上,倾斜向上的力可以分解成水平的力和垂直于塔板向上的力,水平的力推动液体向前流动,垂直向上的力可以减轻液体与塔板之间的粘附作用,于是更加有利于液体的流动(特别是高粘度的液体)。从而消除了液面落差,塔板上不同部位气液接触更加均匀,传质效率提高;加设导向孔后,全塔各部位液面达到了均匀一致,所以生产能力要比普通塔板有大幅度提高。设在液流上游的鼓泡促进器诱导液体鼓泡,基本消灭了塔板上的“非活化区”。增大了塔板上气泡数量和气液接触面积,大幅度地提高了板效率,同时增大了气液通道和塔的生产能力。
二、在筛板上加设浮阀,可以起到如下作用:由于浮阀自重的原因,从而使得在气速较低时,浮阀不上升,随着气速的上升浮阀慢慢上升,从而使得塔板的操作弹性大大提高。由于在筛板上开设浮阀,从而能够使得在气速较大时,浮阀的上升高度也增大,从而增大气液两相的传质面积,使得气液两相的传质面积能够自动调节到一个较优值,从而使得导向筛板浮阀塔的分离效率较高。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。
图1是圆盘形浮阀组成的导向筛板浮阀塔示意图;
图2是圆盘形浮阀组成的导向筛板浮阀塔俯视图
图3是条形浮阀组成的导向筛板浮阀塔示意图;
图4是条形浮阀组成的导向筛板浮阀塔俯视图;
图5是导向孔的主视图;
图6是导向孔的剖视图
图中:1、塔体,2、塔板,3、浮舌,4、导向孔,5、筛孔,6、鼓泡促进器,7、降液板,8、圆盘形浮阀,9、受液盘,10、条形浮阀。
具体实施方式
鉴于提高精馏塔操作弹性和分离效率的重要意义,采用导向型塔板、筛板和浮阀相结合的新方法,开发出了操作弹性更大、分离效率更高的导向筛板浮阀塔。
如图1、2所示,圆盘形浮阀组成的导向筛板浮阀塔基本结构包括塔体1、塔板2、降液板7、受液盘9,在塔板2的液体入口处设置鼓泡促进器6,在塔板2板面上开设有浮舌3、导向孔4、筛孔5和圆盘形浮阀8。
如图3、4所示,条形浮阀组成的导向筛板浮阀塔基本结构包括塔体1、塔板2、降液板7、受液盘9,在塔板2的液体入口处设置鼓泡促进器6,在塔板2板面上开设有浮舌3、导向孔4、筛孔5和条形浮阀10。
如图5、6所示,导向孔4是设置在塔板2上的多个突起,其三面与塔板2相连,一面开口,开口方向指向溢流堰,从导向孔中吹出的气体与塔板2有一定的夹角,斜向上的推动液体前进,开口细长,其长度远大于高度,位于导向孔4正下方的塔板部分为贯通塔板的通孔。气体吹出方向如图6中箭头方向所示。在塔板板面上,合理地开设与液体粘度、密度、表面张力等相关的导向孔,可起到将塔板上液体接近于“零梯度”流动,上下游液流之间消除了液面落差,塔板上不同部位汽液接触更加均匀,传质效率提高;同时,原来是下游液层较薄处液体被气体吹开,即局部气速达到最大时,就是生产能力最大值,上游部分由于液层较厚而且密实,尚有部分气体难以突破的地方而气速极小(从而影响了生产能力)。加设导向孔后,全塔各部位液面达到了均匀一致,总体平均气速达到最大时,才是生产能力的最大值,所以生产能力要比普通塔板有大幅度提高。
在浮阀上设置浮舌3,气体通过舌孔斜向喷出时,有一个推动液体流动的水平分力,使液面落差减小,又因雾沫夹带量较小,塔板上无返混现象,从而强化了两相间的传质,解决了传统浮阀上端存在传质死区的不足,故能获得较高的塔板效率。板上液层较薄,塔板压降降小。
导向筛板浮阀塔的操作过程如下:气体从塔板下方以一定的速度通过塔板,当气速较低时,塔板上的浮阀不开启,气体只是通过筛孔、导向孔和浮舌,浮舌随着气速的上升浮起的高度也在上升,当气速增大到一定程度时,浮阀开启,并且随着气速的增加浮阀开启的高度也逐渐增大,气液两相在塔板上接触后,气体向上进入上一层塔板的开孔,液体下降到下一层塔板。在每一层塔板上都进行上述过程。
采用本实施例中的导向筛板浮阀塔进行汽液传质分离,操作弹性为30~160%,与传统筛板塔板相比,生产能力高出85~150%,分离效率高出25~40%。

Claims (6)

1.导向筛板浮阀塔,包括有塔体(1)、塔板(2)、降液板(7)、受液盘(9),其特征在于:在塔板(2)的液体入口处设置鼓泡促进器(6),在塔板(2)板面上开设有浮舌(3)、导向孔(4)、筛孔(5)和浮阀。
2.根据权利要求1所述的导向筛板浮阀塔,其特征在于:在液体进口区开设了向上凸起的斜台状鼓泡促进器(6),使塔板进口区的液层变薄,形成一个易被气体突破的部分,诱导液体刚进入塔板即出现大量鼓泡。
3.根据权利要求1所述的导向筛板浮阀塔,其特征在于:所述的导向孔(4)的三面与塔板(2)相连,一面开口。从导向孔中吹出的气体与塔板(2)有一定的夹角,斜向上的推动液体前进;位于导向孔(4)正下方的塔板部分开有通孔。
4.根据权利要求1所述的导向筛板浮阀塔,其特征在于:在塔板上同时开设筛孔(5)和浮阀。
5.根据权利要求1所述的导向筛板浮阀塔,其特征在于:浮阀可以采用圆盘形浮阀(8)、条形浮阀(10)或其它形式的浮阀。
6.根据权利要求1所述的导向筛板浮阀塔,其特征在于:在浮阀上设置浮舌(3)。
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