CN1506144A - 超级泡罩塔板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超级泡罩塔板，它主要包括塔盘(2)、液体溢流堰(3)、降液管(4)、超级泡罩(5)、升气管(6)和支脚(7)，其特征在于超级泡罩(5)为组合件，主要由侧板(10)、顶板(11)、过渡板(12)和端板(13)组成，侧板(10)上设有多个气流孔(8)，气流孔(8)与垂直方向的夹角为α，其数值为0°～90°，每个气流孔上均设有导向板(9)，导向板(9)与侧板主体的夹角为β，其数值为15°～75°，侧板(10)的下部为锐角边缘(14)，锐角θ的数值为5°～30°。上升气流由超级泡罩的气流孔流出，其水平分速度与超级泡罩塔板上的液流方向相一致。与传统的泡罩塔板相比，本发明的超级泡罩塔板，通量可提高30～50％，效率可提高10％以上，且结构简单，制作方便，经济可靠。
Description
技术领域本发明涉及传质、传热领域的板式塔塔板。
背景技术在石油加工、化工、精细化工、环保等化学工程过程中，要大量用到各种板式传质与分离塔器(以下简称板式塔)，以便使多种多样的液相混合物、气相混合物按人们的意愿分离开来。板式塔有多种类型，如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌型板塔、穿流栅板塔、旋流板塔等等，其中泡罩塔是最早的典型的板式塔，已有一百多年的历史。目前，在一些对生产操作上的稳定性和可靠性有特别要求的场合，泡罩塔有着广泛的应用。
传统泡罩塔的构造如附图1所示。在圆柱形塔筒内每隔一定距离安装有水平的塔板，塔板两侧或中部分别设有液体溢流堰和降液管，塔板上装有升气管，升气管上罩有圆形泡罩。
泡罩塔板的结构特点是在塔板上装设有升气管的泡罩，将汽、液两相隔开。由于泡罩塔板上的液层高度不是由气流来调节的，因而操作时不会发生严重的漏液现象，能在较宽的汽、液负荷变动范围内保持稳定的操作。又因泡罩塔板上的液层高度较深，使汽、液两相能有较长的接触时间，提高了塔板的效率。但是，泡罩塔板的结构比较复杂，因此，制造、安装和检修都比较困难；蒸汽经过的路径很曲折，须克服塔板上较大的液层压头。由于上述原因，导致泡罩塔板的造价较高，压降较大、液面落差和雾沫夹带量均较大，并限制了处理量的大幅度提高(通量较小)。
针对传统泡罩塔板的缺陷，美国专利(United State Petent：3 914 352)提出了一种新型的槽式泡罩塔板，其结构如附图2-图4所示。槽式泡罩塔板是包含两个不同宽度的U形槽为元件的组合体，宽的一个形成塔盘的底板和升气管，窄的一个形成泡罩。由于槽式泡罩塔板的结构较传统泡罩塔板的结构简单，因此，槽式塔板的造价较低。又由于槽式塔板上升气管占塔板的面积要高于传统塔板的开孔率，因而槽式泡罩塔板的压力降降低，通量较大。
发明内容本发明的目的就是为了改进现有技术的上述缺陷而提供一种进一步改善泡罩塔板的性能，降低塔板的压力降、液面落差和雾沫夹带量，提高塔板的通量和效率的一种超级泡罩塔板。
本发明的目的可通过以下技术解决方案来实现：
一种超级泡罩塔板，它主要包括塔盘、液体溢流堰、降液管、超级泡罩、升气管和支脚，超级泡罩为组合件，主要由侧板、顶板、过渡板和端板组成，侧板上设有多个气流孔，气流孔与垂直方向的夹角为α，其数值为0°～90°，每个气流孔上均设有导向板，导向板与侧板主体的夹角为β，其数值为15°～75°，侧板的下部为锐角边缘，锐角θ的数值为5°～30°。
本发明的目的也可通过以下技术解决措施来进一步实现：
前述的一种超级泡罩塔板，其中所述的气流孔与垂直方向的夹角α数值为30°～60°。
前述的一种超级泡罩塔板，其中所述的导向板与侧板主体的夹角β数值为30°～45°。
前述的一种超级泡罩塔板，其中所述的侧板的下部锐角θ的数值为15°～25°。
前述的一种超级泡罩塔板，其中所述的降液区和受液区均为月牙形时，侧板的长度为中部到两侧逐渐递减。
前述的一种超级泡罩塔板，其中所述的顶板所构成的顶部为“Λ”形、圆弧形或多边形。
前述的一种超级泡罩塔板，其二端为
形、圆弧形或多边形。
前述的一种超级泡罩塔板，其所述的塔板两侧弓形区设置有导向孔和筛孔。
前述的一种超级泡罩塔板，其中所述的弓形区内导向孔的方位的设置与液流方向一致，其中心连线在同一圆弧上。
本发明的优点在于应用本发明的超级泡罩塔板，通量可比传统的泡罩塔板提高30～50％，效率提高10％以上。本发明的超级泡罩塔板与传统泡罩塔板相比，结构简单，制作方便，经济可靠。
本发明的目的、优点和特点，将通过下面对其优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例是参照附图仅作例子给出的。
附图说明图1为传统泡罩塔结构示意图。
图2为槽式泡罩塔板结构示意图。
图3为图2的A-A剖面图。
图4为图2的B-B剖面图。
图5为本发明的超级泡罩结构示意图；
图6为图5的俯视图。
图7为图5的侧视图。
图8为本发明的超级泡罩塔板上的液体流动示意图；
图9为采用本发明的板式塔结构示意图。
如附图5-9所示，本发明它主要包括塔盘2、液体溢流堰3、降液管4，降液管4为月牙形拖尾式悬挂，超级泡罩5、升气管6和支脚7，超级泡罩为组合件，主要由侧板10、顶板11、过渡板12和端板13组成，侧板10上设有多个气流孔8，气流孔8的形状通常为长方形，也可以是三角形、梯形或其它形状。气流孔8与垂直方向的夹角为α，其数值为0°～90°，以30°～60°为佳，每个气流孔上均设有导向板9，导向板9的形状与气流孔8的形状一致，即为长方形、三角形、梯形或其它形状。导向板9与侧板主体的夹角为β，其数值为15°～75°，以30°～45°为佳。组合前，首先用模具在侧板10上加工出气流孔8，冲压出的与气流孔面积相当的侧板一侧与侧板主体相连，形成导向板9。导向板9距侧板10的上边缘和下部锐角顶的距离分别为b1和b2，其值可以是5～60mm，以20～40mm为佳。导向盖板10的外缘距槽8壁面的距离为b3，其值可以是10～100mm，当塔径较小或槽的数量较多时取较小值，反之取较大值。侧板的下部为锐角边缘，锐角θ的数值为5°～30°，以15°～25°为佳。由二块顶板构成超级泡罩的“Λ”形顶，角φ的数值为15°～75°，以30°～60°为佳。二块端板构成超级泡罩的
形端头，角的数值为15°～75°，以30°～60°为佳。端板和顶板之间由过渡板12连接。超级泡罩的顶部和二端也可分别采用圆弧形或多边形或其它形状。
超级泡罩塔板若采用月牙形拖尾式悬挂降液管，侧板10的长度L不仅与塔径有关，而且与其在塔板上的位置有关。侧板10的两端距降液管或受液区的距离分别为0～40mm，以20～40mm为佳。超级泡罩的宽度B为20～200mm，以40～80mm为佳。侧板10的高度H为20～300mm，以30～100mm为佳。
超级泡罩塔板上的超级泡罩的数量可以按分离塔塔筒1的直径而变动，当直径Di＜1000mm时，超级泡罩的数量可用2-16个；当Di＝1000～1800mm时，超级泡罩的数量可用10～30个；当Di＝1800～3000mm时，超级泡罩的数量可用20～40个。超级泡罩在塔板上既沿直径方向采用均分方式布置，也可以采用非均分方式布置。
上升气流由超级泡罩的气流孔流出，方向为下前方，其水平分速度与超级泡罩塔板上的液流方向是一致的，这不仅有助于塔板上的液体流动，而且可以减少塔板上的液面落差和雾沫夹带量，提高塔板的效率。超级泡罩塔板的顶部和二端分别采用了“Λ”形、
形或圆弧形或其它形状，可以减小液体在塔板上的流动阻力，减少塔板上的液面落差。由于气流对超级泡罩塔板上的液流有一定的推动作用，使得超级泡罩塔板还具有一定的抗脏堵能力。此外，由于超级泡罩塔板采用了月牙形拖尾式悬挂降液管，并按图8所示方式增开筛孔和导向孔，从而大大提高了塔板上的有效传质区面积，同时亦可提高塔板效率。为促进液体在塔盘2两侧弓形区17内的流动，并提高塔板的通量，在塔盘2两侧的弓形区17内还分别设有导向孔16和筛孔15。导向孔16的方位的设置与弓形区17内的液流方向一致，其中心连线为在同一圆弧上。弓形区内的开孔率与塔板的平均开孔率相等。
本发明所述超级泡罩塔板，可应用的塔板和支承件的材质包括碳钢、铝材、铜材、铜合金、工程塑料、陶瓷、石墨、各种不锈钢及合金钢等。
实施例一：
空气—水体系。实验塔径为1000mm，内置二块塔板，其中一块为传统泡罩塔板，另一块为超级泡罩塔板。传统泡罩塔板为单降液管型，降液管截面形状为弓形，有效传质面积与塔总截面积之比约为75％，采用公称直径为80mm的不锈钢制标准泡罩。超级泡罩塔板亦为单降液管型，采用月牙形拖尾式悬挂降液管，设置6个超级泡罩，各超级泡罩的侧板长度分别为800mm(2个)、700mm(2个)、610mm(2个)；其它参数分别为B＝70mm，H＝60mm，b1＝b2＝15mm，b3＝16mm，α＝45°，β＝30°，θ＝45°，＝45°，塔板有效传质面积与塔总截面积之比约为90％。测定表明，采用本发明的超级泡罩塔板，压降比传统泡罩塔板下降约32％，液面落差下降约60％，雾沫夹带量下降约45％，通量可提高37％左右。
实施例二：
乙醇—水分离体系。实验塔径为400mm，分别采用5块传统泡罩塔板和超级泡罩塔板进行实验。所有塔板均为单降液管型，其中传统塔板降液管截面形状为弓形，有效传质面积与塔总截面积之比约为72％，采用公称直径为80mm的不锈钢制标准泡罩。超级泡罩塔板亦为单降液管型，采用月牙形拖尾式悬挂降液管，设置4个超级泡罩，各超级泡罩的长方形槽的长度分别为280mm(2个)、245mm(2个)；其它参数分别为B＝35mm，H＝60mm，b1＝b2＝8mm，b3＝15mm，α＝45°，β＝30°，θ＝45°，＝45°，有效传质面积与塔总截面积之比约为85％。测定表明，采用本发明的超级泡罩塔板，通量可比传统泡罩塔板提高40％以上，单板压降下降30％左右，效率可提高18％以上。
Claims (9)
1.一种超级泡罩塔板，它主要包括塔盘(2)、液体溢流堰(3)、降液管(4)、超级泡罩(5)、升气管(6)和支脚(7)，其特征在于超级泡罩(5)为组合件，主要由侧板(10)、顶板(11)、过渡板(12)和端板(13)组成，侧板(10)上设有多个气流孔(8)，气流孔(8)与垂直方向的夹角为α，其数值为0°～90°，每个气流孔上均设有导向板(9)，导向板(9)与侧板主体的夹角为β，其数值为15°～75°，侧板(10)的下部为锐角边缘(14)，锐角θ的数值为5°～30°。
2.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于所述的气流孔(8)与垂直方向的夹角α数值为30°～60°。
3.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于所述的导向板(9)与侧板主体的夹角β数值为30°～45°。
4.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于所述的侧板(10)的下部锐角θ的数值为15°～25°。
5.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于当降液区(1)和受液区(2)均为月牙形时，侧板(10)的长度为中部到两侧逐渐递减。
6.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于顶板(11)所构成的顶部为“Λ”形、圆弧形或多边形。
7.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于二端为
形、圆弧形或多边形。
8.根据权利要求1所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于所述的塔板两侧弓形区(17)设置有导向孔(15)和筛孔(16)。
9.根据权利要求1或8所述的一种超级泡罩塔板，其特征在于所述的弓形区(17)内导向孔的方位的设置与液流方向一致，其中心连线在同一圆弧上。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050914 Termination date: 20201211 |