CN102974116A

CN102974116A - 大型板式塔的溢流支撑装置

Info

Publication number: CN102974116A
Application number: CN2012105065130A
Authority: CN
Inventors: 刘春江; 全晓宇; 袁希钢
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN102974116B

Abstract

本发明涉及一种大型板式塔的溢流支撑装置。是以两层塔板为一个单元，每层塔板中心设置一个中心钢管，围绕中心钢管设置一个圆形钢板，在圆形钢板外侧设置一个环形钢板，层层塔板间的圆形钢板和圆形钢板之间、环形钢板和环形钢板之间设置有中空钢管焊接相连，塔底利用塔底支撑钢管焊接形成框架结构支撑整个塔内件。利用部分降液管作为支撑装置，同时利用中空钢管焊接而成的框架结构作为整个塔内的支撑，降低了大型塔支撑装置材料的用量，降低了支撑装置的投资，同时提高了塔内气体横向贯通；利用环形溢流方式，提高了塔板效率，增加了塔内气相的分布的均一性，提高了全塔的效率。

Description

大型板式塔的溢流支撑装置

技术领域

本发明属于精馏板式塔领域，涉及一种大型板式塔的溢流支撑装置。

背景技术

近年来，随着我国规模经济的蓬勃发展，大型塔器及超大型塔器不断涌现。这是我国大型塔器国产化和现代化的重大机遇和挑战。在致力于工艺优化、流程模拟的同时，要注重大型塔器硬件系列优化设计。支撑装置的强度、刚度及结构的合理性不仅影响到塔盘和液体分布器的水平度，还影响到填料层下端气液分布的端效应，甚至影响到总体设计的成败。

在大型塔设计过程当中，现在工程往往采用支撑梁作为主要的支撑结构，随着塔径的不断增大，梁的跨度也相应增加，支撑梁的挠度也必然相应增大，而塔盘的水平度要求却不断提高，这就要求不断加大支撑梁的高度厚度，这不仅增加了支撑装置的材料费用，更影响到塔内气液流动状况，这使得支撑梁技术越来越不适应现代大型塔的支撑。因此，寻找新型的支撑装置成为了大型板式塔研究设计的新型课题。

在大型板式塔中，由于传统的溢流方式将在塔板上引起液相的返混，从而降低了塔板效率。因此，寻找合适的溢流方式以提高塔板效率成为重要研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型板式塔的新型溢流支撑结构，使得在大型板式塔当中支撑结构的材料减少，从而降低制造成本，同时提高塔内气体的横向贯通性，提高塔板效率，降低投资成本，提高精馏塔效率。

本发明技术如下：

本发明中，大型板式塔溢流支撑装置主要有三方面技术特点：中空钢管支撑结构、环形溢流结构和塔底框架。

一种大型板式塔的溢流支撑装置，是以两层塔板为一个单元，每层塔板中心设置一根中心钢管，围绕中心钢管设置一个圆形钢板，在圆形钢板外侧设置一个环形钢板，层层塔板间的圆形钢板和圆形钢板之间、环形钢板和环形钢板之间设置有中空钢管焊接相连，塔底利用塔底支撑钢管焊接形成框架结构支撑整个塔内件。

所述的边环钢管与中心钢管长度为的塔板间距，中心钢管横截面积约为塔水平截面的2.5%到5%，在中心钢管和边环钢管的下部侧面开孔。

所述的边环钢管与中心钢管长度为的塔板间距为0.4-0.6m。

环形钢板将塔内水平截面分为两部分，使其内径包围的面积与外径与塔壁包围的面积相等，环形钢板面积约为塔内水平截面的8%-13%，圆形钢板半径较中心钢管半径大0.1-0.2m。

将塔板放置于环形钢板边缘与塔壁支撑和环形钢板与中心圆形钢板边缘之上，塔板与钢板用螺栓相连，形成对塔板的支撑结构；

塔顶第一层塔板以边环钢管作为降液管，下一层塔板上以中心钢管和隔层设置的塔壁降液管作为降液结构，整个塔的降液结构按以上方式层层交替，形成环形降液结构。

所述的环形钢板与圆形钢板，在作为溢流部分的环形钢板内外和圆形钢板外缘往内处焊接一圈竖直条形钢板，高度为40-60mm，形成环形溢流堰。

环形钢板与作为降液管的边环钢管上端相焊接的环形钢板开孔，使之与边环钢管贯通，从而部分边环钢管作为降液管使用；圆形钢板与作为降液管的中心钢管上端相焊接的圆形钢板开孔，使之与中心钢管贯通，从而部分中心钢管作为降液管使用。

所述的框架结构，与塔底封头焊接，与上方的溢流结构焊接相连，采用塔底支撑钢管焊接，钢管与钢管之间利用钢筋连接，钢筋焊接呈三角形状，形成稳定的框架支撑塔内件。

所述的溢流支撑装置，其特征是在安装过程中实行层层组装，保证塔板的水平度。

本发明的优点在于：利用部分降液管作为支撑装置，同时利用中空钢管焊接而成的框架结构作为整个塔内的支撑，降低了大型塔支撑装置材料的用量，降低了支撑装置的投资，同时提高了塔内气体横向贯通；利用环形溢流方式，提高了塔板效率，增加了塔内气相的分布的均一性，提高了全塔的效率。

附图说明

图1-板式塔支撑结构正视图；

图2-板式塔一个溢流单元正视图；

图3-板式塔支撑结构自A-A面的俯视图；

图4-板式塔支撑结构自B-B面的俯视图；

图5-塔底支撑结构自C-C面俯视图

其中：1-回流管；2-溢流堰；3-塔板；4-钢筋；5-塔底支撑钢管；6-钢管下端开口；7-塔壁降液环管；8-壁面支撑；9-边环钢管；10-中心钢管；11-塔底封头；12-环形钢板；13-圆形钢板。

具体实施实例

下面结合附图对进行说明：

一种大型板式塔的溢流支撑装置，是以两层塔板（3）为一个单元，每层塔板（3）中心布置一块圆形钢板（13），圆形钢板（13）外侧布置一个环形钢板（12），层层塔板间的圆形钢板（13）和环形钢板（12）利用中空钢管焊接相连，中心钢管（10）为1根，边环钢管（9）数量按实际需要确定。塔底利用塔底支撑钢管（5）焊接形成框架结构支撑整个结构。

所述的边环钢管（9）与中心钢管（10）长度为的塔板间距，为0.4-0.6m，中心钢管（10）横截面积约为塔水平截面的2.5%到5%，边环钢管（9）半径与数量相关，并在中心钢管（10）和边环钢管（9）的下部开孔（6）。

所述的环形钢板（12）其将塔内水平截面分为两部分，使其内径包围的面积与外径与塔壁包围的面积相等，环形钢板（12）面积约为塔内水平截面的10%-14%，圆形钢板（13）半径较中心钢管（10）半径大0.1-0.2m。

所述的支撑结构，将塔板（3）放置于环形钢板（12）与塔壁支撑（8）和环形钢板（12）与中心圆形钢板（13）之上，塔板（3）与钢板用螺栓相连，形成对塔板的支撑结构。

所述的环形溢流方式，其特征是塔顶第一层塔板以边环钢管（9）作为降液管，下一层塔板上以中心钢管（10）和隔层设置的塔壁降液管（7）作为降液结构，整个塔的降液结构按以上方式层层交替，形成环形降液结构。

所述的环形钢板（12）与圆形钢板（13），在作为溢流部分的环形钢板（12）内外和圆形钢板（13）外部焊接一圈竖直条形钢板，高度为40-60mm，形成环形溢流堰（2）。

所述的环形钢板（12），其特征是与作为降液管的边环钢管（9）上端相焊接的环形钢板开孔，使之与边环钢管（9）贯通，从而部分边环钢管（9）作为降液管使用，圆形钢板（13）特征是与作为降液管的中心钢管（10）上端相焊接的圆形钢板（13）开孔，使之与中心钢管贯通，从而部分中心钢管（10）作为降液管使用。

所述的框架结构，与塔底封头（11）焊接，与上方的溢流结构焊接相连，采用塔底支撑钢管（5）焊接，钢管与钢管之间利用钢筋（4）连接，钢筋（4）焊接呈三角形状，形成稳定的框架支撑塔内件。

在安装过程中实行层层组装，保证塔板的水平度。

代表例：但并不局限于此。

塔的直径为5m，以两层塔板（3）为一个单元，每层塔板（3）中心布置一块圆形钢板（13），圆形钢板（13）布置一个环形钢板（12），层层塔板间的圆形钢板（13）和环形钢板（12）利用中空钢管焊接相连，中心钢管（10）为1根，边环钢管（9）数量为12根。将塔板（3）置于环形钢板（12）与塔壁支撑（8），环型钢板（12）与圆形钢板（13）之上，并用螺栓连接，形成对塔板（3）的支撑。自塔底层层安装塔板与中空钢管，保证塔板（3）的水平度。

边环钢管（9）与中心钢管（10）长度为的塔板间距，为0.5m，中心钢管（10）直径0.85m，边环钢管（9）直径为0.4m，并在中心钢管（10）和边环钢管（9）的下部开孔（6）。

环形钢板（12）内径3.2m，外径3.7m，布置在塔内径3.5m处，其将塔内水平截面分为面积相等的两部分，圆形钢板（13）直径1m。

塔顶第一层塔板以边环钢管（9）作为降液管，下一层塔板上以中心钢管（10）和塔壁降液管（7）作为降液结构，整个塔的降液结构按以上方式层层交替，形成环形降液结构。

环形钢板（12）与圆形钢板（13），在作为溢流部分的环形钢板（12）内外和圆形钢板（13）外部焊接一圈竖直条形钢板，高度为50mm，形成环形溢流堰（2）。

所述的环形钢板（12），其特征是与作为降液管的边环钢管（9）上端相焊接的环形钢板开孔，使之与边环钢管（9）贯通，从而部分边环钢管（9）作为降液管使用，圆形钢板（13）与中心钢管（10）同样方式处理。

如图所示，在大型板式塔底部封头（11）焊接塔釜支撑钢管（5），如图5所示，塔底C-C面俯视图，钢管之间用钢筋（4）焊接，钢筋（4）焊接呈三角形，形成一个框架式的结构，其支撑整个塔的作用。

如图3，图4所示，环形支撑管的数量为12，此数量由塔径和钢管直径决定，塔中心钢管直径由降液面积决定，但要保证每块塔板降液面积约为整个塔板面积的10%。

下面结合图1、图2来说明整个塔的液体流动状况：塔顶回流液经回流管(1)流入第一块塔板，在此塔板有12个呈环形的作为降液管的边环钢管（9），经溢流堰（2）沿边环钢管进入第二块塔板，即图中所示的A-A型塔板，形成环形溢流形式，液体溢流经作为降液管的中心钢管（10）和塔壁的环形降液管（7）流入第三块塔板，即图中所示的B-B型塔板，在B-B型塔板上经溢流堰（2）流入边环钢管（9）进入下块A-A型塔板。按以上方式，最终液体流到塔底。

采用本发明中的溢流支撑装置，降低了大型塔支撑装置材料的用量，与传统支撑梁式的支撑方式相比，降低了30%的钢材需求量，降低了支撑装置的投资。环形溢流的方式避免了传统方式带来的塔板回流，提高了塔板效率，增加了塔内气相的分布的均一性，提高了全塔的效率。

Claims

1.一种大型板式塔的溢流支撑装置，是以两层塔板为一个单元，每层塔板中心设置一根中心钢管，围绕中心钢管设置一个圆形钢板，在圆形钢板外侧设置一个环形钢板，层层塔板间的圆形钢板和圆形钢板之间、环形钢板和环形钢板之间设置有中空钢管焊接相连，塔底利用塔底支撑钢管焊接形成框架结构支撑整个塔内件。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的边环钢管与中心钢管长度为的塔板间距，中心钢管横截面积为塔水平截面的2.5%到5%，在中心钢管和边环钢管的下部侧面开孔。

3.如权利要求2所述的装置，其特征是所述的边环钢管与中心钢管长度为0.4-0.6m。

4.如权利要求1中所述的装置，其特征是环形钢板将塔内水平截面分为两部分，使其内径包围的面积与外径与塔壁包围的面积相等，环形钢板面积为塔内水平截面的10%-14%，圆形钢板半径较中心钢管半径大0.1-0.2m。

5.如权利要求2或3所述的装置，其特征是将塔板放置于环形钢板边缘与塔壁支撑和环形钢板与中心圆形钢板边缘之上，塔板与钢板用螺栓相连，形成对塔板的支撑结构。

6.如权利要求1中所述的装置，其特征是塔顶第一层塔板以边环钢管作为降液管，下一层塔板上以中心钢管和塔壁降液管作为降液结构，整个塔的降液结构按以上方式层层交替，形成环形降液结构。

7.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的环形钢板与圆形钢板，在作为溢流部分的环形钢板内外和圆形钢板外缘往内处焊接一圈竖直条形钢板，高度为40-60mm，形成环形溢流堰。

8.如权利要求1所述的装置，其特征是环形钢板与作为降液管的边环钢管上端相焊接的环形钢板开孔，使之与边环钢管贯通，从而部分边环钢管作为降液管使用；圆形钢板与作为降液管的中心钢管上端相焊接的圆形钢板开孔，使之与中心钢管贯通，从而部分中心钢管作为降液管使用。

9.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的框架结构，与塔底封头焊接，与上方的溢流结构焊接相连，采用塔底支撑钢管焊接，钢管与钢管之间利用钢筋连接，钢筋焊接呈三角形状，形成稳定的框架支撑塔内件。

10.如权利要求1所述的装置，其特征是所述的溢流支撑装置，其特征是在安装过程中实行层层组装，保证塔板的水平度。