CN109621476A - 分散降液浮阀塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分散降液浮阀塔，包括圆筒状的塔体，沿塔体的轴向安装有若干塔板，所述塔板包括塔盘，所述塔盘的边缘均匀开有若干法兰孔，塔盘通过法兰孔安装在塔体上或者安装在塔体内壁预留的塔板支撑件上，所述塔板的中部均匀开有若干气孔及若干降液管，每个所述气孔呈正三角形排列组成一个气孔组，每个气孔组中心位置处设置一个降液管，每个所述气孔上均设置一个浮阀，解决了现有技术中存在的浮阀塔板之间的空间不能有效发挥其传质作用的问题。
Description
技术领域
本发明属于传质分离技术领域，涉及分散降液浮阀塔。
背景技术
目前，在精馏、吸收、萃取等传质设备中，F1浮阀被广泛应用，但是浮阀塔板液面落差大、液体返混程度大、有效传质区域小、浮阀塔板之间的空间无法有效利用等缺点限制了浮阀塔在一些领域中的应用，为了克服浮阀塔板的缺点，使其更好的应用于工业过程中，出现了大量改进型浮阀塔板，通常浮阀塔板从减小液面梯度和改变阀面周边设计来改变气液接触状态，提高浮阀塔板气液处理能力等方面进行改进，如导向系列浮阀塔板、船型 (HTV)浮阀塔板和ADV微分浮阀塔板等，这些改进型的浮阀在液面梯度、气液接触状态等方面有所提高，然而，浮阀塔板之间的液层空间(淋降区) 基本处于传质的盲区，如何有效的利用浮阀塔板之间的空间并有效发挥其传质作用往往被人们忽略。
发明内容
本发明的目的是提供一种分散降液浮阀塔，解决了现有技术中存在的浮阀塔板之间的空间不能有效发挥其传质作用的问题。
本发明所采用的技术方案是，分散降液浮阀塔，包括圆筒状的塔体，沿塔体的轴向安装有若干塔板，所述塔板包括塔盘，所述塔盘的边缘均匀开有若干法兰孔，塔盘通过法兰孔安装在塔体上或者安装在塔体内壁预留的塔板支撑件上，所述塔板的中部均匀开有若干气孔及若干降液管，每3个所述气孔呈正三角形排列组成一个气孔组，每个气孔组中心位置处设置一个降液管，每个所述气孔上均设置一个浮阀。
本发明的特点还在于，
降液管为垂直贯穿塔盘的圆形管，降液管的上端管口与塔盘的上侧表面平齐，降液管的下端管口由塔盘的下侧表面垂直向下伸出20～50mm。
降液管的内径不小于气孔的直径，各气孔之间的孔间距为气孔直径的 2～3倍，降液管的圆心位于气孔组的中心，降液管的管心距为降液管内径的 3～5倍。
降液管及塔盘的材质为碳钢、不锈钢或玻璃钢。
相邻2块塔板的安装应在水平面投影上错开60度或60度的整数倍的方位角。
每2块所述塔板之间填充有填料或催化剂。
本发明的有益效果是，将降液管分散设置于整个浮阀塔板面的下方，取代了传统浮阀塔一侧的弓形降液管和受液区域，改变了传统浮阀塔集中降液或受液方式，这样既可以提高浮阀塔板的有效传质面积，增加了气液通过能力；塔板上的液体经由分散在板面下方的降液管均匀降至下层塔板，从而可以方便地在两块塔板之间填充填料、催化剂等其它辅助传质或反应的载体，使每两块浮阀塔板之间的空间也得以高效利用，使整个塔体空间充分发挥传质分离作用或在分离的同时完成化学反应等过程，另外，与分散降液筛板塔相比，分散降液浮阀塔中由于每个通气孔(即筛孔)上安装了一个可随气体流量大小而自由升降浮阀，显著提高了塔的操作弹性，大大增加了塔操作的稳定性。
附图说明
图1是本发明分散降液浮阀塔在塔体设备中的装配剖视图；
图2是本发明分散降液浮阀塔中塔板的俯视图；
图3是本发明分散降液浮阀塔中塔板的局部剖视图。
图中，1.降液管，2.气孔，3.法兰孔，4.塔盘，5.浮阀塔板，6.塔体，7. 浮阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种分散降液浮阀塔，如图1所示包括圆筒状的塔体6，沿塔体6的轴向安装有若干塔板5，如若想提高传质效率或同时完成某种化学反应，每2块塔板5之间还可填充用于传质的填料或催化剂。
如图2所示，塔板5包括塔盘4，塔盘4的中部(虚线圆形区域内)均匀设置有若干气孔2及若干降液管1，塔盘4的边缘均匀开有若干法兰孔3，塔板5通过法兰孔3密封安装在塔体6上或者安装在塔体6内壁预留的塔板支撑件上，每3个气孔2呈正三角形排列组成一个气孔组，降液管1设置在每个气孔组形成的正三角形的中心位置处，其中气孔组的数量和降液管1的数量取决于塔盘4上的有效开孔面积。
如图3所示，塔盘4上的每个气孔2上均设置有一个可自由上下浮动的盖板，称为浮阀7，降液管1为垂直贯穿塔盘4的圆形管，降液管1的一端端口与塔盘4的上表面平齐，降液管1的另一端端口由塔盘4的下表面向下垂直伸出，降液管1由塔盘4下表面向下的伸出长度根据传质介质的特性进行调整，降液管1及塔盘4的材质采用碳钢，若传质介质具有腐蚀性，则可采用不锈钢或玻璃钢等材料。
常规设计中，降液管1的内径不小于气孔2的直径(通常为8～45mm)，各气孔2之间的孔间距为气孔2直径的2～3倍，降液管1的圆心位于气孔2 孔心距围成的正三角形的中心，降液管1的管心距为降液管内径的3～5倍，这样可有效防止过量的液体从气孔2中流至下层塔盘4上，降液管1的下端管口由塔盘4的下侧表面垂直向下伸出20～50mm，如果传质介质有特性需求，则根据传质介质的性质进行管心距、各气孔2之间的孔间距和降液管1 由塔盘4的下表面的伸出长度进行计算调整。
安装浮阀塔板时，装配结构如图1所示，将降液管1向下伸出塔盘4的端口朝下，将塔板5通过法兰孔3安装在塔体6上，也可以将塔板5安装在塔体6内壁预留的塔板支撑件上。
相邻塔板5的安装应在水平面投影上错开60度或60度的整数倍的方位角，这样，上层塔板的降液管将会对准下层塔板不开孔的三角形中心处，从而有效的防止了液体冲击浮阀，造成浮阀的不稳定或者液体流动短路，延长液体在板上停留时间，保证传质的有效进行。
本发明分散降液浮阀塔的工作原理为，塔板5安装在塔体6中，塔体6 中的气体通过气孔2自下而上移动(图1中向上的箭头为气体移动方向)，塔体6中的液体自上而下流动(图1中向下的箭头为液体流动方向)，塔板5 上的液体经由分散在塔盘4下方的降液管1流向下层塔盘4的过程中，与逆流而上的气体充分接触从而发生淋降传质，液体淋降到塔盘4上时，与从气孔2上升的气体产生逆流鼓泡或泡沫接触，从而进行气液传质，同时，液体溅落在下层塔板5上产生的冲击作用，也会强化塔板5板面上的气液传质过程，气液传质后液体由于自身重力的作用从降液管1中淋降到下一层塔板5 上，气体则由压力的推动流向上一层塔板5，逐次往复直至完成传质任务。
塔盘4上的浮阀7可以随着气孔2上升的气流量的增加或减小而向上或向下浮动，从而使得气孔2的开度随气相流量的变化而变化，具体来讲，当塔内气体流量较小时，浮阀7逐渐落下，阀孔开度变小，气体仍可以足够的速度过气孔2，避免过量漏液；当气流量减小到一定程度或无气流量流过时，浮阀7借助其阀面下的三个微型支脚(称为定距片)落在塔板5上，每个定距片与塔板5板面呈点接触，便于塔内有气上升时浮阀的浮升。当塔内气相流量增加时，浮阀7在气流的作用下，逐渐浮升，气孔2开度逐渐变大，使得气速不致过高，从而降低高气速时气体的压降，气体流量增加到一定负荷时，浮阀7升入气孔底部的三条阀腿勾住塔板底面，浮阀7达到最大开度，以防止浮阀7脱离气孔2。正常操作时，气相穿过气孔2，在浮阀7的作用下向水平方向分散，通过液体层喷射而出，使气液两相充分接触，既减少了液沫夹带量，又延长了气液接触时间，达到理想的传热传质效果。
根据传质分离要求，塔体6中需要安装多层塔板5以完成传质任务，因此塔板5在塔体6中的安装数量由传质要求确定，本发明分散降液浮阀塔板在多级安装时，每两块塔板5的塔盘4之间可以填充一定的填料用于对传质过程进行强化，也可以根据需要装填合适的催化剂，以完成伴随化学反应的传质分离过程。
本发明的浮阀塔还可广泛用于精馏、反应精馏、吸收、解吸、萃取等传质分离过程。
本发明分散降液浮阀塔，通过在塔盘4上开设多组由3个气孔2组成的正三角形气孔组，将降液管1设置在正三角形气孔组中间，此种设计可以将降液管1尽可能多分散在塔盘上，此外，降液管1设计在塔盘4盘面上，形成淋降区，可使多个塔板5在塔体6中工作时，塔板5两两之间的空间都可进行传质，此种塔板5在塔体6中多层安装后，全塔上下全部的空间都在连续传质，相较于传统的普通泡沫工况的板式塔间歇式或阶梯式的传质，本发明使得传质空间的利用率得到了大幅度提高，同时增加了塔板板面上的有效传质区域面积，也增加了气体和液体的有效通道面积，从而提高了气体和液体的通量，具有良好的流体力学性能和传质性能。
并且除了在塔盘平面上形成鼓泡或泡沫传质区外，降液管1设计在塔盘 4盘面下方，气液在两块塔板5之间的空间亦可逆流接触，形成淋降传质区；分散而均匀降落的液体可溅落在下层塔板5的板面上，又形成喷溅传质区；由于两块塔板5之间均匀降液，从而可以方便地在两块塔板5之间填充填料、催化剂等其它辅助传质或反应的固相载体，使每两块塔板5之间的空间也可以得到高效利用，使整个塔体6空间充分发挥传质分离的作用，此外，由于分散降液浮阀塔取消了传统浮阀塔板两侧的受液区和降液区，使其气液的通过能力有较大的提高，也即分散降液浮阀塔具有较大的生产能力和操作弹性。
本发明分散自降浮阀塔能够达到空间利用最大化，其气孔2分布于整个塔盘4，能够细化气体通道，调节气体流量，使鼓泡更均匀，优化了塔板气液的接触状况，使气液接触更充分，克服死区。
本发明中，分散自降浮阀塔板成正三角形分布的大量圆形降液管分散于整个塔盘，取代了传统浮阀塔一侧的弓形降液管，从塔板结构上还是在塔板上的安装排布上都有新的变化。
本发明具有如下特征：分散降液浮阀塔的有效传质区域包括淋降区、泡沫区和溅落区，且塔盘的通量、利用率、操作弹性增加，从而提高了处理能力和传质效率；相邻两层塔板的降液管相互错开一定位置的设计，使气相沿液流夹道通过，气相阻力大部分来源于液膜，大大降低塔板压降，相邻两层塔板之间还可以根据需要填充适合的填料或催化剂以强化传递、反应等过程，有效克服了传统浮阀塔塔板上的液面落差较大、气液通量较小、操作弹性小、塔板之间的空间无法利用等缺点，可广泛用于化工传质分离过程。
Claims (6)
1.分散降液浮阀塔，其特征在于，包括圆筒状的塔体(6)，沿塔体(6)的轴向安装有若干塔板(5)，所述塔板(5)包括塔盘(4)，所述塔盘(4)的边缘均匀开有若干法兰孔(3)，塔盘(4)通过法兰孔(3)安装在塔体(6)上或者安装在塔体(6)内壁预留的塔板支撑件上，所述塔板(4)的中部均匀开有若干气孔(2)及若干降液管(1)，每3个所述气孔(2)呈正三角形排列组成一个气孔组，每个气孔组中心位置处设置一个降液管(1)，每个所述气孔(2)上均设置一个浮阀(7)。
2.根据权利要求1所述的分散降液浮阀塔，其特征在于，所述降液管(1)为垂直贯穿塔盘(4)的圆形管，所述降液管(1)的上端管口与塔盘(4)的上侧表面平齐，所述降液管(1)的下端管口由塔盘(4)的下侧表面垂直向下伸出20～50mm。
3.根据权利要求1所述的分散降液浮阀塔，其特征在于，所述降液管(1)的内径不小于气孔(2)的直径，各气孔(2)之间的孔间距为气孔(2)直径的2～3倍，降液管(1)的圆心位于气孔组的中心，降液管(1)的管心距为降液管内径的3～5倍。
4.根据权利要求1所述的分散降液浮阀塔，其特征在于，所述降液管(1)及塔盘(4)的材质为碳钢、不锈钢或玻璃钢。
5.根据权利要求1所述的分散降液浮阀塔，其特征在于，相邻2块塔板(5)的安装应在水平面投影上错开60度或60度的整数倍的方位角。
6.根据权利要求1所述的分散降液浮阀塔，其特征在于，每2块所述塔板(5)之间填充有填料或催化剂。
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