CN102908798B

CN102908798B - 一种倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板

Info

Publication number: CN102908798B
Application number: CN201210404809.1A
Authority: CN
Inventors: 田原宇; 乔英云
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: CN102908798A

Abstract

本发明提供一种倾斜长条立体帽罩与规整填料块耦合的复合塔板。它主要是通过将下大上小的倾斜长条帽罩内部设置隔板形成分区，长条帽罩开孔设置分段的下倾百叶窗，所述百叶窗在所述长条帽罩外侧面沿长度方向开孔设置，所述百叶窗由数个间隔设置的下倾式长条片组成，长条帽罩倾斜面上百叶窗开孔率为塔板开孔率的80%到300%；倾斜长条帽罩外侧设置规整填料块，降低了压降和雾沫夹带，减少返混，强化了传质，大大提高了塔板传质效率、处理能力和塔内空间的利用率。

Description

一种倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板

技术领域

本发明涉及分离设备领域，尤指一种进一步提高传质性能倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板。

背景技术

塔板和填料广泛用于蒸馏、吸收、萃取、吸附、洗涤、冷却等化工单元过程。填料具有分离效率高、压降小、处理能力大等优点，但成本较大，操作弹性小，对配套塔内件要求高；塔板操作弹性大、抗堵塞、成本低、但压降较大、分离效率校小、处理能力较低。塔板按气流方向分，可分为错流式、逆流式、并流式三种，现有并流式塔板性能较好的主要是新垂直筛板，塔的塔内空间利用率高、处理能力大、压降小、抗堵塞和抗汽泡性能好，但帽罩内外液体返混严重、雾沫夹带较大、传质效率较差。

为了提高新型垂直筛板的传质性能和处理能力，本发明人申报的中国专利CN101480538A提到了一种新型倾斜长条复合塔板采用倾斜长条帽罩与规整填料块组合，如图7、图8所示，这种复合塔板主要是由塔板11、内部无分区的倾斜长条帽罩13、梯形填料块15和压条14组成。塔板11外侧由螺栓等连接件与外壁上整圈的支撑圈固定。塔板11上开设有多个长条孔12。各长条孔12两长边还向上延伸凸出，延伸的两长边截面呈正八字形。

如图7所示，每个长条孔12上方固定设置有一个底部与塔板11留有间隙的长条帽罩13，长条帽罩13可通过数个钢脚件焊接于塔板11上，也可以由数个螺栓直接固定到外壁的固定圈上。如图8所示，长条帽罩13顶部的两个倾斜面向外开有下倾式百叶窗16，百叶窗16在长条帽罩13外侧面沿长度方向开孔设置。沿长度方向长条帽罩13外侧面设置的下倾百叶窗16，百叶窗16是由数个间隔设置的下倾式长条片焊接在长条帽罩5开孔壁上组成。

如图7所示，两个相邻长条帽罩13之间的中上部设置一个梯形规整填料块15，填料块15内可供放入反应所需填料。梯形填料块15通过长条帽罩13上的固定压条14固定。

气体经各长条孔12向上进入各长条帽罩13内，一部气体经百叶窗16进入填料块15，还有一部分气体经长条帽罩13底部与塔板11的间隙流动。这种复合塔板充分利用塔内空间，增加气液接触时间，强化了气流混合强度和截面更新速率，大幅度降低雾沫夹带，提高了塔板效率；但由于长条帽罩内气液撞击混合形成液体完全返混，气液喷入帽罩外的规整填料块同样存在严重的液体返混，成为提高传质性能的瓶颈。至今为止，长条帽罩内的液体返混现象未见关注和解决，影响了垂直筛板传质性能的进一步提高。

发明内容

本发明的目的就在于避免现有垂直筛板技术的不足而提供一种倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板，减少返混，进一步提高传质性能。

本发明技术方案：

本发明的目的是通过在塔板上开有长条孔，在长条孔上对应设置下大上小的倾斜长条帽罩；且沿长度方向将长条帽罩内设置竖直隔板形成分区，长条帽罩外侧面开孔设置为分段的下倾百叶窗式，且倾斜的长条帽罩外侧设置规整填料块。它能有效地减少液体返混，使液体呈螺旋式流动，延长气液接触时间，提高塔板开孔率，消除垂直筛板上下气体通道面积相互影响的难题，充分利用塔内空间，强化帽罩内外的并流传质，同时又利用填料块消除了雾沫夹带，大幅度降低了板间距，减少实际运行的板压降，提高了塔板的处理能力、操作弹性和分离效率。

一种倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板，其特征是包括：塔板、所述塔板上开设的多个长条孔、多个内部分区的梯形长条帽罩、多个梯形填料块和多个压条；所述长条帽罩底部到所述长条孔有3-15mm的间隙，所述两个长条帽罩之间的中上部设置有梯形填料块，所述填料块通过所述长条帽罩上的压条固定。

根据上述构思，下大上小倾斜的所述长条帽罩，其两倾斜面相对于垂线的倾斜角为10°～35°；所述长条帽罩内沿长度方向每隔50-80mm设置一块竖直隔板，将所述长条帽罩分割成几个分区；所述长条帽罩顶部的两个倾斜面向外开有分段下倾式百叶窗，所述百叶窗在所述长条帽罩外侧面沿长度方向开孔设置，所述百叶窗由数个间隔设置的下倾式长条片组成，每段百叶窗长与所述长条帽罩分区长度相等，所述长条帽罩倾斜面的上百叶窗的开孔率为所述塔板开孔率的80%～300%，占所述长条帽罩倾斜面面积的30％－80％，所述长条帽罩底部宽度比所述塔板的长条孔宽10－60mm，所述长条帽罩顶部宽度为10－40mm，所述长条帽罩高度为200－500mm。

根据上述构思，所述百叶窗各长条片相对于水平线较佳为下倾25～60°，所述百叶窗各长条片宽和间隔为5－20mm所述百叶窗各段总长度为所述长条帽罩长度的90%-99％。

根据上述构思，所述填料块为下部宽为20～60mm，上部宽为80～200mm，高度100～200mm的梯形；所述填料块外壁是由带有开孔的波纹板连接组成，内部连接数个薄板间隔为数个部分，各部分通过钢条穿过组装，所述薄板间距与所述竖直隔板间隔相等。

本发明提供一种倾斜长条立体帽罩与规整填料块耦合的复合塔板，由于采用分区的倾斜长条帽罩和罩间加规整填料块，有效地减少液体返混，使液体呈螺旋式流动，充分利用了塔内空间，成倍地增加了气液接触时间，强化了气流混合强度和界面更新速率，大幅度降低了雾沫夹带，大大提高了塔板传质效率；同时由于倾斜长条立体帽罩下大上小的结构，塔板开孔率可高达50%，大大提高了塔板的处理能力和操作弹性，降低了塔板压降和雾沫夹带，消除了物系发泡的影响，合理有效地利用了塔板和填料的优点，实现了并流传质，达到两者完美结合。

附图说明

图1是塔板的结构示意图，

图2是倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板的结构示意图，

图3是倾斜长条帽罩的剖视结构示意图，

图4是倾斜长条帽罩的侧剖的内部结构示意图，

图5是填料块的正视结构示意图，

图6是填料块的侧向的内部结构示意图；

图7为现有塔板的正视结构示意图；

图8为现有长条帽罩的剖视结构示意图。

附图标注说明1.塔板 2.长条孔 3.填料块 4.隔板 5.长条帽罩 6.压条 7.波纹板 8.梯形片状薄板 9.钢条、 11塔板、 12长条孔、 13长条帽罩、 14压条、 15填料块、 16百叶窗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例1，如图1、图2所示，本发明复合塔板主要由塔板1、长条孔2、带有分区的倾斜长条帽罩5、梯形规整填料3和压条6组成；，塔板1外侧由螺栓等连接件与外壁上整圈的支撑圈固定。塔板1为板厚3-5mm的平板，其上均匀间隔地开有相当于其面积10％－60％的长条矩形孔，矩形孔宽60mm，长为板长的90％；长条孔2和长条帽罩5的长度根据所处位置的外壁长度方向间距来定，中间的长，两边的短。

在长条孔2上设置一个底部与塔板留有3～15mm间隙的长条帽罩5，长条帽罩5可通过数个钢脚件焊接于塔板1上，也可以由数个螺栓直接固定到外壁的固定圈上。长条帽罩5底部到长条孔2较佳具有3-15mm的间隙，下大上小倾斜的长条帽罩5的两倾斜面相对于垂线的倾斜角3～35°。如图3所示，长条帽罩5顶部的两个倾斜面向外开有下倾式百叶窗51，百叶窗51在长条帽罩5外侧面沿长度方向开孔设置。长条帽罩5内沿长度方向每隔60mm较佳焊接或螺接设置一块竖直隔板，将长条帽罩5分割成多个分区，以减少长条帽罩内外的液体返混。沿长度方向长条帽罩5外侧面对称地开孔设置的百叶窗51，百叶窗51主体结构可为现有技术形式，本实施例中是由数个间隔设置的下倾式长条片焊接在长条帽罩5开孔壁上组成，长条帽罩5两倾斜面上百叶窗51条孔开孔率为塔板1开孔率的80%～300%，占长条帽罩5倾斜面面积的30％－80％；分段下倾式百叶窗51各长条片相对于水平线较佳为下倾为25～60°，以便于气流顺百叶窗51各长条片单向向下流出，且不会出现乱流返混。百叶窗51各长条片宽和间隔为5－20mm，沿帽罩长度方向按帽罩内分区长度分段，总长度为帽罩长度的90%-99％；长条帽罩5底部宽度比塔板1的长条孔2宽10－60mm，长条孔2优选为截面呈正八字的喷孔，宽优选为40mm或80mm，以达较佳实施效果。长条帽罩5顶部宽度为10－40mm，长条帽罩5高度为200－500mm。

如图2、图5、图6所示，两个相邻长条帽罩5之间的中上部设置由数组下部宽20～60mm,上部宽80～200mm，高度100～200mm的梯形分区组成的规整填料块3，梯形填料块3外壁是由带有开孔的波纹板7连接组成一个截面呈梯形的长条状，其形状与两个长条帽罩5之间的间隙匹配，填料块3内部由焊接的数个薄板8间隔为数个部分，并且，各部分通过两个钢条9穿过后固定在外壁相应的支撑圈上，以固定于指定高度，薄板8间距与竖直隔板4间隔相等，梯形填料块3通过长条帽罩5上的固定压条固定，填料块3内相邻两薄板9之间可供放入反应所需填料。压条为固定于长条帽罩5顶部的板件，与长条帽罩5长度相同，能压住固定填料块3避免脱出。

实施例2，各长条孔2用长条正八字喷孔代替长条矩形孔，孔宽为40mm，其余同实施例1相同。

实施例3，各长条孔2用长条喷嘴孔（孔的4边都向上延伸）代替长条矩形孔，孔宽为80mm，其余同实例1相同。

本发明所提供的倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板经实验室冷模实验测定，空塔气速0.5－10.0m/s范围内，空气默佛里板效率超过90％，高于F1浮阀塔板40％以上；雾沫夹带均小于0.2％，压降比F1浮阀塔板小35％；最大空塔动能因子高达12（m/s）.（kg/m3）1/2以上，高于普通塔板6倍以上，处理能力提高3倍以上，操作弹性为7。倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板在茂名石化环氧乙烷精制塔改造上应用，改造前后塔的冷凝器和再沸器未变，仅更换塔板和再沸器位置下移2.5m；应有效果是环氧乙烷产量由2吨/小时提高到17吨/小时，提高8.5倍；回流比由7.0降到1.87，产品质量关键指标水含量由180ppm下降到小于70ppm，质量由不合格变为国优品，节能大于50%以上，打破了国内外高效塔板改造旧塔处理能力不超过1倍，同时板效率提高幅度不大的限制，实现了以小塔改造代替大塔的规模大型化和设备高效化的目标，节省了改造投资和施工周期，经济和社会效益显著。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板，其特征是包括：塔板、多个内部分区的梯形长条帽罩、多个梯形填料块和多个压条；所述塔板上开设多个长条孔；下大上小倾斜的所述长条帽罩，其两倾斜面相对于垂线的倾斜角为10°～35°；所述长条帽罩内沿长度方向每隔50-80mm设置一块竖直隔板，将所述长条帽罩分割成几个分区；所述长条帽罩顶部的两个倾斜面对称地向外开有分段式下倾式百叶窗，所述百叶窗在所述长条帽罩外倾斜面沿长度方向开孔设置，所述百叶窗由数个间隔设置的下倾式长条片组成，每段百叶窗长与所述长条帽罩分区长度相等，所述长条帽罩两倾斜面的上百叶窗的开孔率为所述塔板开孔率的80%～300%，占所述长条帽罩倾斜面面积的30％－80％；所述长条帽罩底部边缘到所述塔板上边缘有3-15mm的间隙，所述两个长条帽罩之间的中上部设置有梯形填料块，所述填料块通过所述长条帽罩上的压条固定；所述填料块内包含数组下部宽为20～60mm，上部宽为80～200mm，高度100～200mm的梯形分区；所述填料块外壁是由带有开孔的波纹板连接组成，内部连接数个薄板间隔为数个分区，各分区通过钢条穿过组装，所述薄板间距与所述竖直隔板间隔相等。

2.根据权利要求1所述的倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板，其特征在于，所述长条帽罩底部宽度比所述塔板的长条孔宽10－60mm，所述长条帽罩顶部宽度为10－40mm，所述长条帽罩高度为200－500mm。

3.根据权利要求2所述的倾斜长条立体帽罩与规整填料耦合的复合塔板，其特征在于，所述百叶窗各长条片相对于水平线为下倾25～60°，所述百叶窗各长条片宽和间隔为5－20mm所述百叶窗各段总长度为所述长条帽罩长度的90%-99％。