CN1290565A

CN1290565A - 斜孔波纹板

Info

Publication number: CN1290565A
Application number: CN 00116874
Authority: CN
Inventors: 刘洪钧; 段占庭; 华邦嵩
Original assignee: Shanghai Wison Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Wison Engineering Ltd
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-04-11
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: CN1117595C

Abstract

本发明公开一种斜孔波纹板,具有波峰波谷结构,坡面上开有呈多排排列的气相通道,且相邻两排气相通道开孔方向相反,波谷中开有具微型导流板的液相通道,在不同的场合,既可以用作穿流板,又可以用作填料塔的液体再分布器,还可以用为规整填料以及填料支承板。

Description

斜孔波纹板

本发明涉及一种塔板，尤指一种无降液管的汽液逆流接触塔板。

塔板可以分为有降液管塔板和无降液管塔板。有降液管塔板应用极广，它们具有较高的传质效率和较宽的操作范围；无降液管的逆流塔板也常称为穿流式塔板，汽液两相均由塔板上的孔道通过，塔板结构简单，整个塔板面积利用较充分。目前常用的有穿流式筛板、穿流式栅板、穿流式波纹板等。在不少大型精馏装置中，采用单流型塔板液体分布不易均匀，且液面梯度大，而双流型和多流型塔板的有效鼓泡面积减小过多，因此，采用穿流式塔板的要求日益增多。

为满足化工装置扩产的需要，既要使塔内件具有更高的气相通过能力，同时，又要有高的液相通过能力。无降液管塔板相对于有降液管塔板而言，可以更有效的使用塔截面积，提供更高的汽液接触区域和流动空间，其生产能力很大。同时，结构简单，加工容易，压降较小。缺点是板效率较一般塔板低，操作弹性较小。穿流板压降、板效率均和板上泡沫层高度有关，而泡沫层高度由汽液流动所形成，和汽液负荷、塔板开孔率以及物性等有关。因此，可以通过开孔率、开孔方式的合理设计来达到适宜的泡沫层高度、低板压降和高板效率。波楞穿流板所作的改进克服了老式穿流板汽液两相断续交替地流过同一通道而引起的操作不稳、操作弹性小的缺陷，同时，也可避免大直径塔板由于制造和安装偏差所造成的汽液分布不匀影响塔板效率的缺点。但是，波楞穿流板由穿流式筛板发展而来，塔板上汽液相通道的划分不很清晰。同时，相邻气相通道流出的气体斜向对喷，形成向上的合力，加大了雾沫夹带；液相通道的分布容易使上下两层塔板的部分液体流动形成短路。

对于填料塔，需要填料支承板和液体再分布器，特别是液体再分布器，不仅造价高昂，而且占用大量塔内本可用于装填填料的有效空间，降低了塔内空间的利用率，增加了设备投资。

因此，针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种促进传质、提高塔板效率、增大操纵弹性、既可作为塔板，又可作为规整填料以及再分布器和填料支撑板使用的斜孔波纹板。

本发明的斜孔波纹板具有波峰波谷结构，采用汽液相通道分离的方式进行汽液传质。斜孔波纹板外观为具有波纹形状的穿流式塔板，斜孔波纹板的波纹可划分为波峰、波谷和坡面，波峰为上层液体下降后的受体，波谷中开有液相通道，坡面上开有按一定方式排列的气相通道，气相通道开孔形状可为平行四边形、或舌形或内陷形，以及上述几种形式的组合。气相通道为具有一定向下倾斜角度的多排排列的斜孔，相邻两排斜孔的开孔方向相反。这样的开孔方式可以保证气体沿着塔横截面方向流动，相邻两排反向排列可以使从气相通道流出的气体互相拉动，有助于减小雾沫夹带，并使离开斜孔的气体尽快从较高的局部速度恢复到空塔速度，有助于提高处理能力。

液相通道开孔形状为矩形、或圆形或椭圆形，以及上述几种形式的组合。液相通道带有微型导流板。用以克服液体下流过程中收缩的影响。液相通道开孔之间的距离与斜孔波纹板的波宽一致。

按照一定角度倾斜排列的气相通道，在坡上依据不同的气相负荷，开有不同排数的斜孔，最下一排斜孔不但是气相通道，在液量增大时，也可以全部或部分转变为液相通道，增大操作弹性。

本发明的多层斜孔波纹板两层间安装相互交错呈90°。

在正常操作时，波谷中积累有一定量的液体，在重力作用下，波谷中的液体具有拉平流动的特性。同时，气相通道的排列方式，使得气体对波谷中的液体产生拉动，促进波谷中液体趋向于均匀分布。这样，经过互相交错成90°安装的多层斜孔波纹板，液体可以得到良好的再分布，无论是在板式塔中还是在填料塔中作为液体再分布板使用都可以促进传质，提高效率。特别是用作填料塔液体再分布器时，还可以起到破坏两层垂直填料间液体不良流动、促进导流的作用，进而提高填料塔的生产能力。

本发明的斜孔波纹板还可设计为侧线采出板，在与波峰方向垂直的靠近板边缘的区域设置收集槽，作为填料塔侧线采出板使用，可解决填料塔侧线采出困难的问题。填料塔侧线采出用液体收集槽可为弓形或部分环形结构。

斜孔波纹板的波高和波宽可以根据汽液处理量和要求操作弹性的不同进行设计。

可以采用不同的波峰高度来获得不同的汽液相开孔率。在较高的波高下，气相开孔率甚至可以超过l00％，液相开孔率也具有很大的可调节性。液相喷淋密度高达到100m³／m²．h时，气相动能因子依然可达2．5(m／s(kg／m³)^0．5)以上。所以，在很高的汽液负荷下，斜孔波纹板可以正常操作。在工业实践中，这种高开孔率的斜孔波纹板可以用在诸如乙烯装置汽油分馏塔，催化裂化分馏塔下部，以取代原有的折流挡板，提高传热传质效果，达到节能降耗的目的。在较低的波高下，可以用于喷淋密度小于5m³／m²．h的场合，改善填料塔内的液体分布与再分布情况，降低填料的等板高度，在需要高理论塔板数分离的精细化工领域，具有广泛的应用前景。

斜孔波纹板可以采用较高的汽液开孔率，因此，可以降低塔板压降，适用于对塔压降要求严格的真空系统。

斜孔波纹板作为填料塔内构件使用时，不仅可以作为填料，而且可作为再分布器和填料支承板，既起到液体收集与再分布的作用，又起到传质的作用。

本发明的斜孔波纹板针对于不同的汽液相负荷需要进行不同的设计。在不同的场合，既可以用作穿流板，又可以用作填料塔的液体再分布器，还可以用为规整填料以及填料支承板。

附图说明

图1是斜孔波纹板结构示意图

图1(A)是斜孔波纹板结构正视图

图1(B)是图1A-A面的剖视图

图2(A)是斜孔波纹板作为规整填料使用的示意图

图2(B)是斜孔波纹板作为液体再分布板使用的示意图

图2(C)是斜孔波纹板作为塔板使用的示意图

图2(D)是斜孔波纹板作为塔板使用的示意图

图3(A)是斜孔波纹板作为侧线采出板的结构示意图

图3(B)是斜孔波纹板作为侧线采出板的结构正视图

图3(C)是斜孔波纹板作为侧线采出板的集液槽的形式示意图

图3(D)是斜孔波纹板作为侧线采出板的集液槽的形式左视图

图4是斜孔波纹板结构立体图

图5斜孔波纹板作为穿流式塔板使用的压降-空塔动能因子曲线

图6未加入斜孔波纹板的填料塔的壁流曲线

图7加入斜孔波纹板后的填料塔的壁流曲线

图8斜孔波纹板与垂直填料复合使用时几种情况下的选用曲线

符号说明

1-液相通道 2-气相通道 3-波谷

4-微型导流板 5-波峰 6-波面

10-垂直填料 20-集液槽

现结合附图进一步说明本发明。

本发明的斜孔波纹板，如图4所示具有波峰波谷结构，采用汽液相通道分离的方式，如图1所示，有斜孔波纹板的液相通道1和气相通道2。斜孔波纹板外观为具有波纹形状的穿流式塔板，斜孔波纹板的波纹可划分为波峰5、波谷3和坡面6，如图1(A)所示，波峰5为上层液体下降后的受体，波谷3中开有液相通道1，坡面上开有按一定方式排列的气相通道2，气相通道2开孔形状可为按一定角度排列的平行四边形、或舌形或内陷形，以及上述几种形式的组合。气相通道2为具有一定向下倾斜角度的多排排列的斜孔，相邻两排斜孔的开孔方向相反。这样的开孔方式可以保证气体沿着塔横截面方向流动，相邻两排反向排列可以使从气相通道2流出的气体互相拉动，有助于减小雾沫夹带，并使离开斜孔的气体尽快从较高的局部速度恢复到空塔速度，有助于提高处理能力。

按照一定角度倾斜排列的气相通道2，在坡上依据不同的气相负荷，开有不同排数的斜孔，最下一排斜孔不但是气相通道2，在液量增大时，也可以全部或部分转变为液相通道1，增大操作弹性。

液相通道1开孔形状为矩形、或圆形或椭圆形，以及上述几种形式的组合。液相通道1带有微型导流板4。用以克服液体下流过程中收缩的影响。液相通道1开孔之间的距离与斜孔波纹板的波宽一致。

本发明的多层斜孔波纹板两层间安装成相互交错呈90°。

在正常操作时，波谷3中积累有一定量的液体，在重力作用下，波谷3中的液体具有拉平流动的特性。同时，气相通道2的排列方式，使得气体对波谷3中的液体产生拉动，促进波谷3中液体趋向于均匀分布。这样，经过互相交错成90°安装的多层斜孔波纹板，液体可以得到良好的再分布，无论是在板式塔中还是在填料塔中作为液体再分布板使用都可以促进传质，提高效率。特别是用作填料塔液体再分布器时，如图2(B)所示，还可以起到破坏两层垂直填料10间液体不良流动、促进导流的作用，进而提高填料塔的生产能力。

如图3(A)、图3(B)、图3(C)、图3(D)所示，本发明的斜孔波纹板还可设计侧线采出板，在与波峰5方向垂直的靠近板边缘的区域设置收集槽20，作为填料塔侧线采出板使用，可解决填料塔侧线采出困难的问题。填料塔侧线采出用液体收集槽20可为弓形或部分环形结构。

现结合实施例进一步说明本发明。

斜孔波纹板既可作为穿流式塔板使用，又可作为填料塔的液体再分布器或侧线采出板使用。

实施例1

斜孔波纹板作为穿流式塔板使用，如图5所示，为气相开孔率64．1％，液相开孔率5．7％的斜孔波纹板作为穿流式塔板使用的水力学曲线。从图中可以看出，即使喷淋密度达到112．4m³／m²．h，这种塔板的气体通过能力依然高达2．6(m／s(kg／m³)^0．5)。因此适用在高汽液通量的使用场合。

实施例2

斜孔波纹板作为填料塔液体收集和再分布器使用的效果对比如图6、图7所示的实验结果图可以看出，在填料塔中加入斜孔波纹板后，填料塔的壁流大大减小，因此，填料塔的传质效率可以得到提高，处理能力增大。

实施例3

斜孔波纹板与垂直填料复合使用时几种情况下的选用曲线

根据图8所提供的曲线，针对Mellapak350Y或Mellapak250Y填料，可以选配相应的斜孔波纹板作为液体再分布器。

Claims

1．一种斜孔波纹板，包括有气相通道和液相通道，其特征在于具有波峰波谷结构，坡面上开有呈多排排列的气相通道，且相邻两排气相通道开孔方向相反，波谷中开有具微型导流板的液相通道。

2．根据权利要求1所述的斜孔波纹板，其特征在于所述的气相通道开孔形状为按一定角度倾斜排列的平行四边形、舌形或内陷形，以及上述几种形式的组合。

3．根据权利要求l所述的斜孔波纹板，其特征在于气相通道下排斜孔可以全部或部分转变为液相通道。

4．根据权利要求1所述的斜孔波纹板，其特征在于液相通道开孔形状为矩形、圆形或椭圆形，以及上述几种形式的组合。

5．根据权利要求1所述的斜孔波纹板，其特征在于液相通道开孔之间的距离与斜孔波纹板的波宽一致。

6．根据权利要求1所述的斜孔波纹板，其特征在于所述的斜孔波纹板安装成两层间相互交错90°。

7．根据权利要求1所述的斜孔波纹板，其特征在于与波峰方向垂直的靠近板边缘的区域设置有作为侧线采出使用的液体收集槽。

8．根据权利要求7所述的斜孔波纹板，其特征在于液体收集槽为弓形或部分环形结构。