CN104492116B - 梯度台阶帽罩塔板 - Google Patents

Abstract

梯度台阶帽罩塔板，帽罩贯穿在塔板本体中，帽罩内设置有若干个台阶状流水板，上下相邻的台阶状流水板的分别设置在帽罩内一组相对边，台阶状流水板上设置有若干个通孔，帽罩的顶部设置有斜板，斜板上设置有若干个条形孔。帽罩的底部设置有从中间向着四周台阶状下降的帽底。本发明台阶状流水板和台阶状的帽底，在实际使用中，每层台阶上均布满液体，液体在流动上升过程中会与台阶上的液体传质，在不增加气液传质塔的体积的情况下，增加了气体与液体的传质接触面积，和接触时间，有利于工业化应用，和减小设备的占地面积，提高设备的功能效率。

Description

梯度台阶帽罩塔板

技术领域

本发明涉及梯度台阶帽罩塔板，它是一种安装在化工塔设备中的塔板，属于化工设备领域。

背景技术

塔设备是石油和化工领域常用的一种气液、液液接触传质设备，主要包括板式塔板和填料式塔板。高效填料塔板效果高，并且生产能力大，但是由于造价高，而且不适合于高压和易结焦的场合。相对于填料塔，普通板式塔由于其造价低廉，在常压和高压工况中国得到广泛的应用。

但是在大液量吸收、精馏等工况中由于液气比非常大，例如水水洗脱碳的液气摩尔比高达100以上。对于此类工况，普通的板式塔往往也能发挥优势：塔板上的受液区往往占据了很大塔截面积，造成塔的处理能力低。如采用填料塔，为了能通过大液量，塔径会设计得很大，气体以极低的气速通过填料层，传质小效率低，用水量大，能耗高。

固定浮阀塔板具有生产能力大，塔板效率高，加工及维护成本低等优点，在石油化工领域有着广泛的应用。目前，工业上的固定浮阀塔板主要为圆形固定浮阀和条形固定浮阀两种，这两种固定浮阀主要有以下特征：直接在塔板平面上冲出圆形和条形突起，将其边缘开口作为气相通道，阀片前后各有一条阀腿与塔板相连接，来支撑阀片，阀腿与塔板平面的夹角约为90度。对于圆阀，气体出口为一圆弧，从出口前半部喷出的气体对板上液流有一定的推动作用，而从出口后半部喷出的液体对板上液流有阻止作用，前后两种作用相互削弱。对于条形固定浮阀，气体喷出方向与液流方向垂直，不但没有推液作用，而且，相邻的两个阀片喷出的气体方向相对，造成严重的对喷现象，容易引起返混和雾沫夹带，削弱塔板的传质功能，降低塔板效率。舌形塔板上设有倾斜的舌孔，使喷出气流的方向接近水平，因而雾沫夹带大为减少，同时气流对液流有推进作用，因此气液流通过能力均较高，气体通量大，液面落差小，无返混现象，能够降低塔板压降。舌形塔板具有塔板效率高，板上液层较薄，塔板压力降小的优点。但是舌形塔板对负荷波动的适应能力差，操作弹性小，严重的气相夹带现象可能导致板效率下降，同时由于塔板上液层太薄，液体停留时间短，气液接触不充分，板效率显著降低。

塔板和填料复合主要有溢流式塔板复合填料和穿流式塔板复合填料，由于穿流式塔板结构简单、易于填料复合，是最为理想的塔板填料复合形式。但现有穿流塔板复合填料，由于规整填料的液泛使复合塔板的弹性和负荷能力受到限制。

发明人经过检索发现专利号200510094252.6公开了菱形固定浮阀。但是由于两个阀腿的存在，对喷和返混现象不能完全解决。在石油化工、石油炼制、化工、轻工、环保、医药及原子能等工业部门，塔板和填料广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、吸收、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、分离效率相对较大，但压降将较大，处理能力较低。塔板按有无降液管可分为溢流式塔板和穿流式塔板，相比之下，现有穿流式塔板结构简单，塔内空间利用率高，成本低，处理能力大，但汽液接触时间短，传质效率低，操作弹性小。理想的塔内件应同时具有低压降、高效率、大操作弹性、抗堵塞、低成本、大处理能力和塔内空间利用率高的特性。将塔板和填料复合是实现理想塔内件的有效途径之一。纤维束填料是一种新近开发的气液相均为连续相的高表面积挂网式柔性填料，液泛气速高达8m/s以上，传质效率高，压降仅为普通规整填料的1/2-1/3。

发明人经过检索还发现专利201310401260.5，专利名称为垂直吹膜塔板，它包括一水平塔板和若干个帽罩；水平塔板上设有若干个板孔，板孔之间设有间距；孔板的数量与所述帽罩的数量相等；帽罩包括两端开口的垂直筒、顶盖和底托，顶盖和所述底托分别设置于所述垂直筒的上开口端和下开口端处，且顶盖和所底托与所述垂直筒之间均设有间隙；垂直筒固定于所述板孔内，且垂直筒与所述水平塔板之间设有间隙；垂直筒的横截面的形状和底座的形状均与所述板孔的形状相同，且顶盖在水平面上的投影可遮罩所述垂直筒。本发明可以使气体以水平吹破液膜的形式通过塔板，相比传统塔板不需要克服液层静压力，所以塔板压降小。但是本发明需要逐个安装帽罩，安装工程浩大，每个帽罩均需垂直安装，安装的要求高，塔内帽罩的定期检修成本高。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了梯度台阶帽罩塔板，具体的技术方案如下：

梯度台阶帽罩塔板，包括塔板本体和若干个帽罩，其特征是所述帽罩贯穿在塔板本体

中，帽罩内设置有若干个台阶状流水板，所述台阶状流水板从高处向着低处逐级降低高度上下相邻的台阶状流水板分别设置在帽罩内一组相对边，所述台阶状流水板的上端与帽罩的内壁固定，所述台阶状流水板的下端与帽罩的内壁之间留有空隙，台阶状流水板的上端低于相邻的台阶状流水板的下端，所述台阶状流水板上设置有若干个通孔，帽罩的顶部设置有斜板，斜板的上侧边与帽罩的一个顶边固定，斜板的下侧边向下倾斜，斜板的下侧边朝向最上面一个台阶状流水板的顶部倾斜。

所述斜板上设置有若干个条形孔。

所述条形孔的宽度为0.5cm~1.5cm。

所述通孔为圆形孔，通孔的直径为0.1cm~1.0cm。

所述帽罩的底部设置有从中间向着四周台阶状下降的帽底。

所述帽底与若干根从帽罩底部垂直向下延伸的连接杆固定连接。

所述帽罩的横截面为矩形或正方形。

本发明的工作原理和有益效果是：

本发明作为一个整体结构安装固定在气液传质塔内，塔板本体水平设置在气液传质塔内，塔板本体的四周与气液传质塔的额内壁固定，塔板本体与气液传质塔互为垂直。

使用过程中，气体介质从气液传质塔的底部进入塔内，从气液传质塔的顶部排出，液体介质从气液传质塔的顶部进入塔内，从气液传质塔的底部排出。气体介质和液体介质在气液传质塔中接触，发生传质过程。

液体介质从帽罩的顶部进入帽罩内，液体掉落在斜板上或者台阶状流水板上，落在斜板上的液体顺着斜板倾斜的方向向下流动，最终掉落到最上面一个台阶状流水板，液体依次流过每一个台阶状流水板，液体从台阶状流水板的最上面一个台阶流到最下面一个台阶，并从最下面一个台阶掉落到下面一个台阶状流水板的最上面一个台阶，依次流下去，台阶状流水板增加液体在塔内的流过路径，已经增加液体在流淌过程中提供的液体表面积，给气体提供更大的传质接触面积，让气体和液体能充分传质，提高传质的效率。

气体介质从气液传质塔的底部进入到塔内后，气体要进入帽罩内，首先要绕过帽底，帽底的每层台阶上均布满了液体，使得气体在经过帽底的过程中，就与液体充分接触，增加气体与液体的接触面积；同时，气体绕过帽底的过程会降低气体的流动速度，气体从帽底的四周均匀上升进入帽罩内，气体与帽底四周的液体充分均匀接触，增加接触传质的面积。气体进入帽罩内部后，气体垂直上升会进入到台阶状流水板与帽罩内壁之间的空间，从而限制气体直线上升，直接才从帽罩中出去，气体经过的路线和与液体的接触时间延长。

本发明中台阶状流水板和台阶状的帽底，在实际使用中，每层台阶上均布满液体，液体在流动上升过程中会与台阶上的液体传质，在不增加气液传质塔的体积的情况下，增加了气体与液体的传质接触面积，和接触时间，有利于工业化应用，和减小设备的占地面积，提高设备的功能效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1的A向视图，

附图标记列表：1—塔板本体，2—帽罩，3—台阶状流水板，4—通孔，5—斜板，6—条形孔，7—连接杆，8—帽底。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明的结构示意图，由图可见，本梯度台阶帽罩2塔板，包括塔板本体1和若干个帽罩2，所述帽罩2贯穿在塔板本体1中，帽罩2内设置有若干个台阶状流水板3，所述台阶状流水板3从高处向着低处逐级降低高度，上下相邻的台阶状流水板3的分别设置在帽罩2内一组相对边，所述台阶状流水板3上设置有若干个通孔4，帽罩2的顶部设置有斜板5，斜板5的上侧边与帽罩2的一个顶边固定，斜板5的下侧边向下倾斜，斜板5的下侧边朝向最上面一个台阶状流水板3的顶部倾斜。

图2是图1的A向视图，由图可见，所述斜板5上设置有若干个条形孔6，条形孔6的宽度为0.5cm~1.5cm。当液体从气液传质塔的顶部喷入到气液传质塔中时，喷淋到斜板5上后，部分液体会从斜板5上的条形孔6中掉落到下面的台阶状流水板3上，液体从条形孔6中掉落下去的过程中，以水滴或者水柱的形式下降，均能与气体接触，有很大的接触面积，提高传质效率。

所述通孔4为圆形孔，通孔4的直径为0.1cm~1.0cm。在台阶状流水板3上的液体也会通过通孔4下降落到下面的台阶状流水板3，液体从通孔4中掉落下去的过程中，以水滴或者水柱的形式下降，均能与气体接触，有很大的接触面积，提高传质效率。

所述帽罩2的底部设置有从中间向着四周台阶状下降的帽底8。气体要进入帽罩2内，首先要绕过帽底8，帽底8的每层台阶上均布满了液体，使得气体在经过帽底8的过程中，就与液体充分接触，增加气体与液体的接触面积。

所述帽底8与若干根从帽罩2底部垂直向下延伸的连接杆7固定连接。固定连接缩短连接杆7的长度，减少制造成本，同时，连接杆7短也有利于减少对气体的阻挡。

所述帽罩2的横截面为矩形或正方形。矩形或正方形的形状有利于台阶状流水板3相对设置，高度上相互错来，形成一个完成的液体逐级下降的过程。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.梯度台阶帽罩塔板，包括塔板本体和若干个帽罩，其特征是所述帽罩贯穿在塔板本体中，帽罩内设置有若干个台阶状流水板，所述台阶状流水板从高处向着低处逐级降低高度，上下相邻的台阶状流水板分别设置在帽罩内一组相对边，所述台阶状流水板的上端与帽罩的内壁固定，所述台阶状流水板的下端与帽罩的内壁之间留有空隙，台阶状流水板的上端低于相邻的台阶状流水板的下端，所述台阶状流水板上设置有若干个通孔，帽罩的顶部设置有斜板，斜板的上侧边与帽罩的一个顶边固定，斜板的下侧边向下倾斜，斜板的下侧边朝向最上面一个台阶状流水板的顶部倾斜。

2.根据权利要求1所述的梯度台阶帽罩塔板，其特征是所述斜板上设置有若干个条形孔。

3.根据权利要求2所述的梯度台阶帽罩塔板，其特征是所述条形孔的宽度为0.5cm~1.5cm。

4.根据权利要求1所述的梯度台阶帽罩塔板，其特征是所述通孔为圆形孔，通孔的直径为0.1cm~1.0cm。

5.根据权利要求1所述的梯度台阶帽罩塔板，其特征是所述帽罩的底部设置有从中间向着四周台阶状下降的帽底。

6.根据权利要求5所述的梯度台阶帽罩塔板,其特征是所述帽底与若干根从帽罩底部垂直向下延伸的连接杆固定连接。

7.根据权利要求1所述的梯度台阶帽罩塔板,其特征是所述帽罩的横截面为矩形或正方形。