CN103893987B - 一种气体水平流动的垂直筛孔板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体水平流动的垂直筛孔板，属化工塔器技术领域。该塔板包括水平板，垂直筛孔板和用来增加气液接触面积的单元。气体水平穿过垂直筛板，消除了液层静压力，降低了塔板压降；液体与气体接触过程，垂直向下流动，不存在返混和其他非理想流动，易于塔的放大；气体水平穿过筛孔板对液体进行剪切、破碎，形成雾状喷射状，气体夹杂液体喷到增加气液接触面积的单元上，液体铺展在该单元表面，增加了气液接触面积，降低液膜厚度，进而降低液体向下流动的速度，增加气液接触时间，提高传质效率和塔板效率。该塔板传质效率高、结构简单、造价低廉、易于放大，可广泛的应用于化工、炼油、食品、轻工、环境等的分离塔中。

Description

一种气体水平流动的垂直筛孔板

技术领域

本发明涉及一种用于石油、制药、食品、化工等领域中，采用精馏方式分离、提纯的装置——精馏塔的塔板结构。

背景技术

精馏塔是一种广泛应用的分离提纯设备，按其内件分，有板式塔和填料塔。板式塔具有处理量大，弹性大的优点；填料塔具有传质效率高，压降低的优点。但它们也有各自的缺点，板式塔压降高，返混严重，传质效率低；填料塔处理量小，设备投资高，且填料要定期清理更换，运行费用高。两者在放大后，都存在非理想流动，传质效率明显降低。人们在应用过程中做了很多改变，有的将板式塔和填料塔结合，有的设置导流装置，有的加入分配效果更好的液体分配器。虽然都有一定的效果，但是设备成本增加，设备复杂度增加，施工难度增加，运行维护费用增加，对操作人员要求增加。

发明内容

本发明的目的在于避免板式塔的压降大、传质效率较低、返混严重、放大效应大，和填料塔处理量小、成本高、运行维护费用高的缺点，寻求设计一种安装便捷，压降较小，能有效避免液体的非理想流动，雾沫夹带和漏液现象，具有较大处理量和较好放大效果，而且便于操作维护，设备投资较低的板式结构。

附图展示了两种垂直筛孔板结构，但并不局限于这两种结构。在所附的图中：

图1是单垂直筛孔板实施例的剖视原理图；

图2是单垂直筛孔板实施例的单板结构图；

图3是单垂直筛孔板实施例组装立体图；

图4是一组增加气液接触面积的百叶窗结构侧视图；

图5是一组增加气液接触面积的百叶窗结构剖视图；

图6是双垂直筛孔板实施例的单板结构图（图中略去了增加气液接触面积的单元）；

图7是双垂直筛孔板实施例组装立体图（图中略去了增加气液接触面积的单元）；

图中：

1——水平板；2——垂直筛孔板；3——增加气液接触面积的单元；

4——降液管；5——受液盘；6——百叶窗结构单元；7——出口堰；

参阅附图，从图1可以看出该塔板结构的工作原理：气体沿空心箭头方向水平穿过垂直筛孔板，与沿实心箭头流动的液体接触，进行气液传质传热，同时气体会对液体进行剪切、破碎，形成雾状喷射混合物。在气体喷射方向适当距离设置一组增加气液接触面积的单元，该结构单元可以选用具有百叶窗结构或其他板式结构的或破沫网结构或填料结构的单元来增加液体铺展面积，本实施例选用百叶窗结构7。气液接触、作用后会形成的雾状喷射混合物，会喷到百叶窗结构单元的叶片表面，液体会润湿铺展成液膜，从而增加气液接触面积，同时液膜铺展后会降低液膜厚度，降低液体向下流动的速度，增加气液接触时间，从而提高传质传热效率。

该塔板结构所有材料都要求具有较好的原料润湿性能，以利于液体铺展，液体流动均匀，有效避免出现非理想流动。

百叶窗结构单元7的叶片厚度要适中，应根据具体工艺条件设计。在保障强度和使用寿命的同时，用比较薄的板材加工，这样能降低加工难度，增加传热速率，并且降低成本。叶片方向和气体流动方向的垂直面的夹角要小，这样会增加液体润湿面积，减少气体压降；但也不能太小，太小会增加叶片数，成本上升，压降也会发生升高。推荐角度15°到45°之间。

图1、图2和图3所展示实施例，提供了一种单垂直筛孔板构想结构，此结构简单，且不存在漏液现象，气体水平流动，能很好地避免雾沫夹带现象。但是该简单结构有一定的适用范围，随着处理量增大，气液负荷增大，塔径变大，要保证压降较低，就要保证有足够的开孔率。这个问题在这种模式下解决也是比较简单的，图5、图6和图7展现的是另一个实施例，该实施例是双垂直筛孔板结构，即具有两个垂直筛板，同时具有两个降液管和受液盘，其中图5、图6中箭头方向指示的是液体流动方向，为了使图形结构简洁，省去了增加气液传质面积的结构。如图6，双垂直筛板实施例的上一板的降液管和下一板的受液盘相对。受液盘具有一定深度，以增加液体在降液管中停留时间，减少液沫夹带。在受液盘和垂直板之间的水平板上可以设置一道或多道堰，设置堰的目的是为了使液体分布均匀，为了减小水平板上液层高度，所以堰高要在满足使堰上液相厚度均匀的条件下尽可能小，堰的装配上，为保障堰的水平度，建议采用螺丝固定。在设计安装上，堰可以选用具有一定强度的角铁，可以作为骨架，支撑固定水平板。图5、图6和图7作为实施例展示了解决处理能力增大、塔径增大后如何在不增加板间距条件下增加板的开孔率问题的思路，随着塔径加大可以考虑采用四个或更多的垂直筛孔板，设置更多降液管。

Claims (6)

1.一种精馏塔的塔板结构，该塔板结构包括：水平板、垂直筛孔板、增加气液接触面积的单元、降液管、受液盘、出口堰，其特征在于：

每层塔板上有上、下两层水平板，两层水平板之间为垂直筛孔板，

增加气液接触面积的单元安置在每层塔板的下层水平板上，

水平板不开孔，

每层塔板的液体依次流经上层水平板部、垂直筛孔板、下层水平板部、降液管、受液盘，之后进入下一层塔板的上层水平板部，

上下两层塔板之间形成大小不同的两个腔体：上一层塔板的上层水平板与下一层塔板的下层水平板之间形成大的腔体，上一层塔板的下层水平板与下一层塔板的上层水平板之间形成小的腔体。

2.如权利要求1所述的一种精馏塔的塔板结构，其特征在于：

气体通过垂直筛孔板后水平流动。

3.如权利要求1所述的一种精馏塔的塔板结构，其特征在于：

液体从垂直筛孔板的一侧自上而下流动，气体从垂直筛孔板的另一侧穿过垂直筛孔板，携带液体喷射到增加气液接触面积的单元。

4.如权利要求1所述的一种精馏塔的塔板结构，其特征在于：

增加气液接触面积的单元为百叶窗结构，百叶窗结构的叶片垂直于水平板，气体携带液体喷射在百叶窗结构的叶片上，液体在叶片上润湿成膜。

5.如权利要求1所述的一种精馏塔的塔板结构，其特征在于：

气液接触并进行传质传热的过程发生在大的腔体内。

6.如权利要求1所述的一种精馏塔的塔板结构，其特征在于：

所述精馏塔的塔板结构可适用于单垂直筛孔板、双垂直筛孔板或多垂直筛孔板。