CN106140075B - 一种大通量气液均布的新型塔盘 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种大通量气液均布的新型塔盘，包括塔板、阀孔及浮阀；浮阀的阀片边缘由外凸弧形及凹弧形交错排布，外凸弧形构成的凸部及凹弧形构成的凹部分别有三个，三个凸部的曲率半径小于等于三个凹部的曲率半径；浮阀的阀腿垂直固定于凸部下端面，阀腿有三个且等间距间隔分布；阀片的边缘还设有定距条。本发明创造所提供的新型大通量气液均布浮阀塔盘的操作弹性大、传质效率高、气流分散均匀、气液接触充分。

Description

一种大通量气液均布的新型塔盘

技术领域

本发明创造属于塔设备内构件领域，尤其是涉及一种新型塔盘。

背景技术

塔设备是化工、炼油、食品、医药及环境保护等部门中一种重要的单元操作设备，塔设备使气相与液相充分接触，来实现相际间传质和传热的目的，对于板式塔而言，实现该目的的核心部件就是塔板。塔板是主要的气液、液液接触元件，塔板性能优劣不仅影响产品的性能和质量，还影响经济效益、能耗、产值和环境。

现有塔板的形式主要有：筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板以及各种穿流塔板，每种塔板都有适用的领域，筛孔塔板结构简单，但是操作弹性小；泡罩塔板操作弹性较大，塔板不易堵塞，但是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低，由于齿缝开度是固定的，对蒸汽负荷变动的适应性能不好，气速小时，气液接触不好，气速大时，又易使蒸汽吹开液体；浮阀塔的操作弹性较大，气液搅动较好，雾沫夹带小，接触时间长，传质效果好，在石化领域应用最为广泛。因此，各内件商对浮阀的研究较多。目前，市场浮阀种类繁多，圆形阀、矩形阀、梯形阀、菱形阀等，但是仍然存在一些问题：(1)液体进入塔盘后，呈中间流速大，两侧弓形区流速较慢形成一定的滞留区，传质面积不能充分利用；(2)气体沿阀孔的周边喷出，仍然有液体的逆向混合，传质效率低；(3)塔盘上液面梯度比较大，气体在穿过阀孔时分布不均匀；(4)受浮阀本身结构所限，塔盘布阀方式较单一，空间利用率低，操作弹性受限，已不能满足增产、提质、降耗的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种大通量气液均布的新型塔盘，以解决现有技术中操作弹性小、传质效率低、气流分散不均匀、气液接触不充分的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种大通量气液均布的新型塔盘，包括塔板、阀孔及浮阀；所述浮阀包括阀片、阀腿、及定距条；其中，所述阀片边缘由外凸弧形及凹弧形交错排布，所述外凸弧形构成的凸部及凹弧形构成的凹部分别有三个，三个所述凸部的曲率半径相同，三个所述凹部的曲率半径相同，且所述凸部的曲率半径小于等于所述凹部的曲率半径；所述阀腿垂直固定于所述凸部下端面，所述阀腿有三个，所述阀腿等距间隔分布；每个所述凹部的弧形边缘中间处向下冲压成所述定距条。

进一步的，所述定距条的竖直高度为1.5～3mm；所述阀片周边向下倾斜。

进一步的，所述阀腿的高度为8-12mm。

进一步的，所述阀腿底端设有有可卡在所述塔板下表面的折边。

进一步的，所述阀片上开设有一个或多个导向孔，所述导向孔上固设有倾斜支起的导向阀片；所述导向孔为舌形、梯形、矩形、圆形或三角形。

进一步的，所述塔板上设有数排互相平行的所述浮阀；所述浮阀按照所述凹部正对入口堰，所述凸部正对出口堰放置；相邻两排的所述浮阀之间交错排布；后一排的所述浮阀的两个凸部与前一排与其距离最近的所述浮阀的凹部相对应，呈三角形排布。

进一步的，所述阀孔的边缘形状与所述阀片边缘形状相同；所述阀孔开设方向与所述浮阀放置方向一致。

进一步的，所述阀腿中包括两条窄阀腿，所述窄阀腿之间的凹部面向入口堰。

一种固阀塔盘，包括塔板、阀孔及固阀；所述固阀包括阀片及阀腿，其特征在于：所述阀片边缘由外凸弧形及凹弧形交错排布，所述外凸弧形构成的凸部及凹弧形构成的凹部分别有三个，三个所述凸部的曲率半径相同，三个所述凹部的曲率半径相同，且所述凸部的曲率半径小于等于所述凹部的曲率半径；所述阀腿有三个，所述阀腿等距间隔分布，所述阀腿一端固定于所述凸部下端面，另一端与所述塔板固定连接。

进一步的，所述塔板上设有数排互相平行的所述固阀；所述固阀按照所述凹部面向入口堰，所述凸部面向出口堰设置；相邻两排的所述固阀之间错开排布；后一排的所述固阀的两个凸部与前一排与其距离最近的所述固阀的凹部相对应，呈三角形排布。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种大通量气液均布的新型塔盘具有以下优势：

(1)本发明创造所述的浮阀具有独特的阀片外形，阀片边缘的外凸弧形及凹弧形交错排布的结构使得相同面积润湿周长增加，气液接触面积增加，传质效率提高；气相进入塔盘后经由阀片下端面沿弧形边缘流出，分散成直径很小的气流，气流分散的均匀而细密，两相接触更充分，利于两相的传质，同时雾沫夹带量明显变小，操作弹性变大；定距条的设计，阀片和塔板接触面很小，避免阀片粘在塔板上，同时当浮阀完全关闭时，确保阀片与塔板之间有一定间隙，保证气相负荷很小时仍有气体进入上层塔板。

(2)本发明创造所述的浮阀由于其独特的阀片结构，使得浮阀有了其独特的排布方式。通过相邻两排交错排布，相邻两排的浮阀的凹部及凸部互相配合，排布均匀而紧密，充分利用了空间，开孔率增加，增大了处理量，可适用于大气量场合；同时这种独特的排布方式，液体通道曲折，增加了液体的流经长度，使得塔盘上液体的停留时间方差更小，塔盘上液体停留时间增长，进一步增强了气液传质，提高了整个塔盘的传质效率。

(3)本发明创造所述的阀孔具有与阀片形状相同的曲线边缘，增加了单位阀孔面积的周边长，利于气体的分散；且因为阀片与阀孔边缘形状相同，放置方向一致，阀腿可卡合在阀孔的三个凸部位置，使浮阀只能在竖直方向上移动而不能在水平方向上旋转，防止了阀片磨损和脱落。

(4)本发明创造所述的浮阀的阀片上还设有舌形、梯形等固阀结构，起到了二次传质和导向的作用，改善了阀片上表面的气液接触情况；阀片边缘向下倾斜的设计，使气液接触时加强了湍动作用，同时减小相邻浮阀之间气体的对冲，进一步减少了雾沫夹带，提高了浮阀操作上限。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造浮阀立体结构示意图；

图2为本发明创造具有导向孔的浮阀结构示意图；

图3为本发明创造浮阀塔盘排列布置图；

图4为本发明创造浮阀塔盘排布立体示意图。

附图标记说明：

1-浮阀；2-塔板；3-阀孔；11-阀片；12-阀腿；13-定距条；14-凸部；15-凹部；16-折边；17-窄阀腿；18-导向孔；19-凸起部；110-导向阀片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例1

如图1所示，一种大通量气液均布的新型塔盘，包括塔板2、阀孔3及浮阀1；浮阀1包括阀片11、阀腿12及定距条13；其中阀片11边缘由外凸弧形及凹弧形交错排布，外凸弧形构成的凸部14及凹弧形构成的凹部15分别有三个，三个凸部14的曲率半径相同，三个凹部15的曲率半径相同，且三个凸部14的曲率半径小于等于三个凹部15的曲率半径，(优选凸部14的曲率半径等于凹部15的曲率半径)；不同浮阀1的阀片11之间通过凹部15及凸部14可以互相配合；阀片11边缘处可向下倾斜，减少相邻浮阀1之间流出的气体对冲。

阀腿12垂直固定于凸部14下端面，阀腿12有三个，阀腿12等距间隔分布；阀腿12底端设有可抵接在塔板2下表面的折边16，折边16是在加工过程中由阀腿12底端直接垂直压弯而成，阀腿12的高度为8-12mm(本实施例中优选10mm)，当浮阀1全开时保证阀片11下端面距塔板2上端面的竖直高度为8-12mm。

每个凹部15的弧形边缘中间处向下冲压成定距条13，定距条13的竖直高度可以设计为1.5～3mm(本实施例中优选2.5mm)，即定距条13抵接到塔板2上端面时，阀片11下端面距塔板2上端面的竖直高度为1.5～3mm。

如图3、图4所示，塔板2上设有数排互相平行的浮阀1；浮阀1按照凹部15面向入口堰，凸部14面向出口堰方向放置；相邻两排的浮阀1之间交错排布；后一排的浮阀1的两个凸部14与前一排与其距离最近的浮阀1的凹部15相对应，呈三角形排布。不同浮阀1所具有的弧线形的凹部15与凸部14交错排布的结构，使得浮阀1在塔板2上拥有高密度的排布方式，相邻两排浮阀1的凸部14及凹部15相互配合，充分利用了空间，增大了处理量。

阀孔3的边缘形状与阀片11边缘形状相同，阀孔3开设方向与浮阀1放置方向一致；阀腿12活动卡合在阀孔3外凸弧形构成的凸边边缘处。阀孔3的弧线形边缘提高了塔板2的开孔率，同时阀腿12活动卡合在阀孔3凸边边缘处，只能随气量的大小在竖直方向上移动，不能在水平方向上旋转，防止阀片11的磨损及脱落。

如图1所示为了方便安装，优选的将阀腿12设计成包括两条窄阀腿17，窄阀腿17的下端侧面设有有一与折边16起到相同功能的凸起部19，凸起部19可在水平方向弯折90度，安装时保证窄阀腿17之间的凹部15面向入口堰，将浮阀1放入阀孔3中，然后将窄阀腿17的凸起部19沿水平方向向外90度弯折，即可将浮阀1顺利卡在塔板上，安装方便。

实施例2

与实施例1不同的是，如图2所示，阀片11上可以设有一个或多个导向孔18，导向孔18上固设有倾斜支起的导向阀片110，导向阀片110的边缘形状与导向孔18的边缘形状相对应；导向孔18为舌形、梯形、矩形、圆形或三角形，导向阀片110和导向孔18是在阀片上直接采取冲压工艺而制成。

实施例3

在本发明创造的具体实施方式中，还可以采用相同结构的固阀塔盘，一种固阀塔盘，包括塔板、阀孔及固阀；固阀包括阀片及阀腿，阀片边缘由外凸弧形及凹弧形交错排布，外凸弧形构成的凸部及凹弧形构成的凹部分别有三个，三个凸部的曲率半径相同，三个凹部的曲率半径相同，且凸部的曲率半径小于等于凹部的曲率半径，优选凸部曲率半径与凹部曲率半径相同；阀腿有三个，阀腿等距间隔分布，阀腿一端固定于凸部下端面，另一端与塔板固定连接。

塔板上设有数排互相平行的固阀；固阀按照凹部面向入口堰，凸部面向出口堰设置；相邻两排的固阀之间错开排布；后一排的固阀的两个凸部与前一排与其距离最近的固阀的凹部相对应，呈三角形排布。

本发明创造提出的一种大通量气液均布的新型塔盘的工作原理如下：

在本发明创造工作时，气相从塔板2的下方经由阀孔3吹入到阀片11底面，大部分的气相沿阀片11周边特殊的弧形边缘与阀孔3的弧形边缘之间均匀流出，另一部分气体从开设在阀片11上的导向孔18流出；液体经由塔盘从入口堰处向降液管出口堰流动，经过排布均匀紧密的浮阀1，液体通道曲折，液体流经长度增加，浮阀1结构特殊，相同面积润湿周长增加，气液两相充分接触，均匀分布,，在提高了单位阀的传质效率同时，经由浮阀1特殊的结构提供了一种高开孔率的排布方式又进一步提高了整个塔盘的传质效率，同时提高了处理量。

当没有气量或气量较小时，浮阀1通过定距条13确保阀片11与塔盘之间仍有间隙；随时气量的增大，浮阀1向上抬升至阀腿12底端的折边16抵接在塔板2下端面，达到全开状态。

本发明创造采用如下条件进行试验：

实验选择本新型大通量气液均布的新型塔盘及F1型浮阀塔盘在相同实验条件下进行对比实验。

选择直径为1.2m的试验塔，下端设有气体分布器，顶部设有丝网除沫器，内设两块塔盘，弓形降液管的面积占塔截面积的10％，堰长890mm，堰高50mm，开孔率15.6％，空塔气速1.0-3.4m/s，水流量5-110m³/h。在相同条件下，对采用两种不同塔盘的塔进行实验，对板压降、雾沫夹带、漏液以及氧解吸效率进行对比。实验结果表明：该新型浮阀压降平均下降了24％；板效率提高了25％；雾沫夹带及漏液现象明显变小，操作上限提高了15％、下限降低了8％。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大通量气液均布的塔盘，包括塔板(2)、阀孔(3)及浮阀(1)；所述浮阀(1)包括阀片(11)、阀腿(12)及定距条(13)，其特征在于：所述阀片(11)边缘由外凸弧形及凹弧形交错排布，所述外凸弧形构成的凸部(14)及凹弧形构成的凹部(15)分别有三个，三个所述凸部(14)的曲率半径相同，三个所述凹部(15)的曲率半径相同，且所述凸部(14)的曲率半径小于等于所述凹部(15)的曲率半径；所述阀腿(12)垂直固定于所述凸部(14)下端面，所述阀腿(12)有三个，所述阀腿(12)等距间隔分布；每个所述凹部(15)的弧形边缘中间处向下冲压成所述定距条(13)；所述塔板(2)上设有数排互相平行的所述浮阀(1)；所述浮阀(1)按照所述凹部(15)正对入口堰，所述凸部(14)正对出口堰放置；相邻两排的所述浮阀(1)之间交错排布；后一排的所述浮阀(1)的两个凸部(14)与前一排与其距离最近的所述浮阀(1)的凹部(15)相对应，呈三角形排布；所述阀片周边向下倾斜；所述阀腿(12)底端设有可卡在所述塔板(2)下表面的折边(16)。

2.根据权利要求1所述的一种大通量气液均布的塔盘，其特征在于：所述定距条(13)的竖直高度为1.5～3mm。

3.根据权利要求1所述的一种大通量气液均布的塔盘，其特征在于：所述阀腿(12)的高度为8-12mm。

4.根据权利要求1所述的一种大通量气液均布的塔盘，其特征在于：所述阀片(11)上开设有一个或多个导向孔(18)，所述导向孔(18)上固设有倾斜支起的导向阀片(110)；所述导向孔(18)为舌形、梯形、矩形、圆形或三角形。

5.根据权利要求1到4任一项所述的一种大通量气液均布的塔盘，其特征在于：所述阀孔(3)的边缘形状与所述阀片(11)边缘形状相同；所述阀孔(3)开设方向与所述浮阀(1)放置方向一致。

6.根据权利要求5所述的一种大通量气液均布的塔盘，其特征在于：所述阀腿(12)中包括两条窄阀腿(17)，所述窄阀腿(17)之间的凹部(15)面向入口堰。