CN1299792C - 开式溢流堰 - Google Patents

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Abstract

一种开式溢流堰，包括有溢流堰板，所述溢流堰板上开设有溢流孔，所述溢流堰板上开设的为一排尺寸相同的等腰梯形溢流孔，所述等腰梯形溢流孔的上底边在一条连线上并与溢流堰板上边缘平行，所述等腰梯形溢流孔的下底长为等腰梯形溢流孔上底长的0.5-1倍，所述的等腰梯形溢流孔沿溢流堰板纵向中心线左右对称，溢流堰板纵向中心线左右两侧的相邻两个等腰梯形溢流孔中心距从溢流堰板纵向中心线向溢流堰板两端等距离分布，溢流孔间距逐渐减小，相邻中心距的比为1-1.2。本发明开设溢流孔，从而推迟降液管扼流现象发生，提高塔盘的液体通量10%～25%；通过设定溢流孔分布，改善塔板上的液体分布，提高塔板传质效率5%～10%。

Description

开式溢流堰
(一)技术领域
本发明涉及一种开式溢流堰，主要应用于炼油、化工、石油化工和轻工等行业的各种板式分馏塔、吸收塔和解吸塔。
(二)背景技术
用于气液传质的塔设备主要有板式塔和填料塔，板式塔又可分为有降液管和无降液管两类。传统有降液管塔盘的构造如附图4、5所示，每块有降液管塔盘主要有塔板、溢流堰和降液管组成。塔盘工作时，气体从塔板上开设的鼓泡元件由下向上通过塔板上的液层，液体从上一层塔板的降液管底部流出后横向通过塔板，再越过溢流堰，然后进入降液管，气液在塔板上进行接触传质。为了保证一定的气液相界面，需在塔板上维持一定厚度的液层，常常在塔板液体出口处设置溢流堰。塔板上清液层的高度由溢流堰高和溢流堰上液层高度决定。溢流堰上液层高度由溢流堰的溢流强度决定，溢流强度越大，溢流堰上液层高度越高。溢流堰上液层过高以及溢流堰距塔壁的距离过小会发生降液管扼流现象，导致降液管液泛，整个塔不能正常操作。为了提高液体通量，应适当增长溢流堰和增大溢流堰距塔壁的距离。对于传统有降液管塔板，增长溢流堰和增大溢流堰距塔壁的距离，会使塔板的鼓泡面积减少，降低气体通过塔板的能力。
多溢流降液管塔板和矩形降液管塔板通过增加溢流堰来使塔盘的溢流堰成倍增长，降低溢流堰的溢流强度达到扩大液体通量的目的，但液体在塔板板面上的液流长度缩短，减少了气液在塔板上的接触时间，降低了塔盘的传质效率。专利97107085.7提到一种新型塔盘，将靠塔壁的溢流通道和降液管的横截面由弓形改变为月牙形，其优点为：(1)由于采用了月牙形溢流堰，降液通道所占面积缩小，使非传质区在整块塔板上所占的面积比传统的溢流区面积要小3％以上，甚至达到20％，使塔板的有效传质面积明显增加，提高气体的处理能力；(2)由于月牙形溢流堰和月牙形降液管有一定的弧度，使整个塔板上的液体都均匀地流动，没有“死区”，塔板上液体宏观流动状态处于较理想的“活塞流”状态，有助于提高传质效率。(3)由于月牙形降液管的管尾向塔壁收缩，塔板上没有受液区，增加了塔板的有效传质面积。从有效传质面积的增加来分析，在塔径一定的情况下，这种塔盘的处理气体的能力比传统的塔盘高10-25％。理论上还可得到，这种塔盘由于溢流堰长，溢流堰的溢流强度或溢流堰上液层高度低，但溢流堰距塔壁的距离很近，在较小溢流强度或溢流堰上液层高度时就会发生降液管扼流现象，引起降液管液泛，从而对于提高液体通量效果不明显。通过综合分析，现有技术塔盘，其溢流堰结构很难达到既可以提高液体通量，又可以提高气体通量和传质效率。
(三)发明内容
为了解决现有溢流堰降液管容易发生扼流现象的缺点，本发明提供了一种能通过合理分配通过溢流堰各个部分的液体流量，降低溢流堰上液层高度，来避免降液管发生扼流现象的开式溢流堰。
为此本发明采用的技术方案是：
一种开式溢流堰，包括有溢流堰板，所述溢流堰板上开设有溢流孔。
所述溢流堰板上开设的为一排尺寸相同的等腰梯形溢流孔，所述等腰梯形溢流孔的上底边在一条连线上并与溢流堰板上边缘平行。
所述等腰梯形溢流孔的下底长为等腰梯形溢流孔上底长的0.5-1倍。
所述等腰梯形溢流孔沿溢流堰板纵向中心线左右对称，溢流堰板纵向中心线左右两侧的各自相邻的两等腰梯形溢流孔中心距从溢流堰板纵向中心线向溢流堰板两端等比例分布，所述的中心距从溢流堰板纵向中心线向左右两侧逐渐减小，所述相邻中心距的比为1-1.2。
所述的等腰梯形溢流孔的高为溢流堰高的0.3-0.8倍，等腰梯形溢流孔的上底长为等腰梯形高的0.8-1.5倍。
所述等腰梯形溢流孔的上底边与溢流堰板上边缘的距离为开式溢流堰高的0.1-0.3倍。
本发明的有益效果是：1、本发明的溢流堰上开设有溢流孔，与常规溢流堰相比，有10％～25％的液体通过等腰梯形溢流孔进入降液管，减少了通过溢流堰上的液流强度，从而减小了溢流堰上液层高度，在溢流堰距塔壁或相对溢流堰的距离相同的情况下，推迟降液管扼流现象发生，提高塔盘的液体通量10％～25％；2、对于弓形降液管塔板，本发明若相邻等腰梯形溢流孔中心距从溢流堰板纵向中心线向溢流堰板两端逐渐减小，则溢流堰两端开设等腰梯形溢流孔的开孔率较大，而溢流堰中间开设等腰梯形溢流孔的开孔率较小，可以调整流量分布，增大通过溢流堰两端的液体流量，改善或消除塔板弓形区的液体返混现象，改善塔板上的液体分布，提高塔板传质效率5％～10％；3、对于相邻两层塔盘的矩形降液管互相垂直排列的矩形降液管塔盘，由于液体流到溢流堰中部至溢流堰两端的流程逐渐增长，越过溢流堰的液体在板上的停留时间从溢流堰中部至溢流堰两端亦逐渐增长，影响塔板传质效率。由于本发明溢流堰中部至溢流堰两端溢流堰上开设的等腰梯形溢流孔的开孔率逐渐增大，流过溢流堰的液体从溢流堰中部至两端逐渐增大，改善板上液体的时间停留分布，提高塔板传质效率5％-10％；4、由于本发明的溢流堰上开设有等腰梯形溢流孔分流液体，溢流堰上液层高度降低，在相同液体通量时，可以缩短溢流堰长，降低降液通道面积，增大鼓泡面积，提高气体处理能力和塔盘传质效率；5、本发明结构简单，制作方便，操作性能可靠。
(四)附图说明
附图1为本发明弓形降液管的开式溢流堰示意图
附图2为本发明矩形降液管的开式溢流堰示意图
附图3为本发明开式溢流堰的等腰梯形溢流孔的结构示意图
附图4为弓形降液管的已有技术溢流堰的示意图
附图5为矩形降液管的已有技术溢流堰的示意图
(五)具体实施方式
实施例1：
乙醇-水体系，原塔径D＝1200mm，采用筛孔塔板1，单溢流弓形降液管2，板间距HT＝500mm，闭式溢流堰高hw＝50mm，溢流堰长lw＝848mm。采用本发明开式溢流堰后，板间距、筛孔塔板开孔情况、溢流堰长都不变，将闭式溢流堰改为开式溢流堰，开式溢流堰高仍为50mm，在开式溢流堰的堰板上开设有20个尺寸相同的等腰梯形溢流孔3，等腰梯形溢流孔的上底边为20mm、下底边为10mm、高为20mm，等腰梯形溢流孔的上底边与溢流堰板4上边缘的距离为15mm，相邻两等腰梯形溢流孔的中心距相等。测定显示，采用本发明开式溢流堰的塔的处理能力比原塔提高10.8％，塔顶乙醇浓度由原92.8％提高到93.2％。
实施例2
乙醇-水体系，原塔径D＝1600mm，采用筛孔塔板1，单溢流弓形降液管2，板间距为HT＝500mm，闭式溢流堰高hw＝50mm，溢流堰长lw＝1170mm。采用本发明开式溢流堰后，板间距、筛孔塔板开孔情况、溢流堰长都不变，将闭式溢流堰改为开式溢流堰，开式溢流堰高仍为50mm，在开式溢流堰的堰板上开设有22个尺寸相同的等腰梯形溢流孔3，等腰梯形溢流孔的上底边为30mm、下底边为30mm、高为30mm，等腰梯形溢流孔的上底边与溢流堰板4上边缘的距离为10mm，相邻两等腰梯形溢流孔的中心距相等。测定显示，采用本发明开式溢流堰的塔的处理能力比原塔提高24.5％，塔顶、塔底乙醇浓度不变。
实施例3
甲醇-水体系，原塔径D＝800mm，采用筛孔塔板1，单溢流弓形降液管2，板间距为HT＝500mm，闭式溢流堰高hw＝45mm，溢流堰长lw＝586mm。采用本发明开式溢流堰后，板间距、筛孔塔板开孔情况、溢流堰长都不变，将闭式溢流堰改为开式溢流堰，开式溢流堰高仍为45mm，在开式溢流堰的堰板上开设有10个尺寸相同的等腰梯形溢流孔3，等腰梯形溢流孔的上底边为30mm、下底边为20mm、高为30mm，等腰梯形溢流孔的上底边与溢流堰板4上边缘的距离为10mm，溢流堰板纵向中心线左右两侧的相邻两个等腰梯形溢流孔中心距从溢流堰板纵向中心线向溢流堰板两端逐渐减小，其相邻中心距的比为1.1。测定显示，采用本发明开式溢流堰的塔的处理能力比原塔提高18.6％，塔顶甲醇浓度由原99.0％提高到99.5％。

Claims (7)

1、一种开式溢流堰，包括有溢流堰板，其特征在于：所述溢流堰板上开设有溢流孔。
2、如权利要求1所述的开式溢流堰，其特征在于：所述溢流堰极上开设的为一排尺寸相同的等腰梯形溢流孔，所述等腰梯形溢流孔的上底边在一条连线上并与溢流堰板上边缘平行。
3、如权利要求1所述的开式溢流堰，其特征在于：所述等腰梯形溢流孔的下底长为等腰梯形溢流孔上底长的0.5-1倍。
4、如权利要求2或3所述的开式溢流堰，其特征在于：所述的等腰梯形溢流孔沿溢流堰板纵向中心线左右对称，溢流堰板纵向中心线左右两侧的各自相邻的两等腰梯形溢流孔中心距从溢流堰板纵向中心线向溢流堰板两端等比例分布，所述的中心距从溢流堰板纵向中心线向左右两侧逐渐减小，所述相邻中心距的比为1-1.2。
5、如权利要求4所述的开式溢流堰，其特征在于：所述的等腰梯形溢流孔的高为溢流堰高的0.3-0.8倍，等腰梯形溢流孔的上底长为等腰梯形高的0.8-1.5倍。
6、如权利要求4所述的开式溢流堰，其特征在于：所述等腰梯形溢流孔的上底边与溢流堰板上边缘的距离为开式溢流堰高的0.1-0.3倍。
7、如权利要求5所述的开式溢流堰，其特征在于：所述等腰梯形溢流孔的上底边与溢流堰板上边缘的距离为开式溢流堰高的0.1-0.3倍。
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