CN204428872U - 一种低阻力高效塔盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造提供一种低阻力高效塔盘，塔板上焊接帽罩，塔板之上的帽罩侧壁外部四周设置带有筛孔的外层挡液筛板，用于二次气液分散传质，帽罩侧面靠近塔板处开一排布液小孔，帽罩上方安装集液槽。帽罩突出塔板平面一定高度，可以防止固体物质堵塞帽罩和筛孔，帽罩上的布液小孔对应的位置有一斜板，斜板与帽罩侧壁之间有一窄缝，用于液体的分布；塔板之下的部分帽罩侧壁上也开若干筛孔，同时塔板之下的帽罩侧壁内部设置内层挡液筛板，用于二次气液分散传质。帽罩底部开若干排液孔，用于布液、降液的同时，可以起到液封作用；本实用新型的优点在于气体流动阻力低、气液接触效果好、抗堵效果好，塔板效率高、制造和运行成本低，检修方便。

Description

一种低阻力高效塔盘

技术领域

本发明创造涉及化学工程中的气液传热、传质、洗尘设备，具体为一种化工传质、洗涤分离用的低阻力高效塔盘。

背景技术

气液传质内件划分为板式塔和填料塔两大类，板式塔的阻力一般为填料塔阻力的8-10倍，所以在要求全塔阻力降要求较小的领域，只能采用填料塔内件。填料塔内件的优点在于气体流动阻力小，传质效率高，缺陷在于液体流量较小时，液体的均匀分布较为困难，往往是由于填料润湿不够，气液无法强制接触传质，对于洗涤除尘工况效率下降明显，而且填料的偏流、壁流、沟流、返混等问题都会限制填料效率的发挥。另外，由于原料物料性质差异，在处理有些容易结垢的物料时，塔器内件在运行一段时间后，就会出现填料塔填料和内件堵塞，传质区阻力降增加，雾沫夹带液泛、分离效果变差等不正常的情况，因而大多设计选型时采用板式塔，板式塔中抗堵性能较好的塔板有斜孔塔板、固阀塔板、立体喷射塔板、新型垂直筛板、膜喷射无返混塔盘等。斜孔、固阀塔板、立体喷射塔板等利用固定尺寸和形状的开孔来保证气体的流动通道，可以一定程度延长设备操作的周期，但是每层塔板的阻力较大。所以需要开发一种效率高、阻力降小、抗堵塞、又适合于更大流量范围操作的塔板。

塔板作为重要的传质设备元件在化工分离操作中得到广泛应用。浮阀、筛板、泡罩等大多数塔板一般采用错流形式，液体在塔板上水平横向流动，并且根据液流量的大小，设置单、双、多溢流方式。这种液体流动模式的弊端是液面梯度较大，导致气体分布不均，同时由于塔板上液体流动是类扇面流动，滞流和偏流现象比较普遍，这样液体流动模式容易形成返混，塔板效率就会被削弱，改变气液错流的模式是结构创新的途径之一，成为工程技术人员研究的重要方向。

为了尽量保证液体流动均匀和气液接触效果，板式的液层高度通常在30-70mm，湿板阻力直接和塔板上的液层厚度正相关，是目前板式塔的结构无法克服的难题。气液并流或者穿流降液等模式可以一定程度降低塔板阻力降，液体自上向下流动成液膜，是技术设计的手段之一，被业内人士重视。

以垂直筛板为代表的塔板，以文丘里效应和气液并流为设计理念，气液在板孔上方的帽罩内部形成负压区，液体被气流吸入罩内，气液混合后并流向上喷射，冲击到顶部盖板后，动压转化成静压能，垂直筛板帽罩侧面开筛孔，气液混合物从筛孔处喷射而出，形成大量的液滴，完成气液传质传热。该结构的缺陷在于：首先，气液流动模式仍然为错流方式，板效率提升受到约束限制，其次，气液动能传递并流过程，气体的能量损失较大，每层塔板的阻力较大，一般在400-600Pa，此类塔板包括New-Vst新型垂直筛板、CTST立体传质塔板、CJST径向侧导喷射塔板、JCPT塔板等。

综上所述，提高塔板效率，大幅降低单层塔板阻力，实现液体流量较大范围下气液均布接触，解决塔板容易堵塞的问题，实现其长周期、高效运行的目标，同时又能方便检修、成本低廉，成为塔板开发与创新突破的方向。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种化工传质、洗涤分离用的低阻力高效塔盘。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：

一种低阻力高效塔盘，包括塔板和若干帽罩，所述帽罩穿过塔板并与塔板焊接，且所述帽罩向上伸出塔板平面的部分为上帽罩，向下伸出塔板平面的部分为下帽罩，所述上帽罩与下帽罩一体成型；所述帽罩顶部设置有集液槽，底部设置有降液结构，所述上帽罩和所述下帽罩的中部均开有若干排筛孔；所述上帽罩与所述塔板连接处周向开有一排布液小孔。

优选的，所述帽罩侧壁内侧与所述布液小孔相对应的位置周向设置有二次布液板，所述二次布液板与所述帽罩同心且与帽罩侧壁之间留有空隙。

优选的，所述帽罩为两端开口的筒状结构，且所述上帽罩的外围设置有与其同心的外层挡液筛板，所述外层挡液筛板与所述上帽罩的侧壁焊接成一个腔体结构，且所述腔体结构的底部高于所述布液小孔的高度，所述腔体结构的底部设有若干筛孔，所述外层挡液筛板的侧壁上也开有若干排筛孔。

优选的，所述帽罩为两端开口的筒状结构，且所述下帽罩内圈设置有内层挡液筛板，所述内层挡液筛板与所述帽罩同心且与所述下帽罩侧壁之间留有空隙，所述二次布液板至所述帽罩中心的距离介于所述帽罩侧壁与所述内层挡液筛板之间，所述内层挡液筛板的中部开有若干排筛孔。

更优选的，所述二次布液板的上部竖直焊接在所述帽罩侧壁的内侧，底部向所述帽罩侧壁弯折，弯折角度为0～45°。

所述集液槽整体呈上大下小型结构，且其顶端开放底端封闭，集液槽下部嵌入所述帽罩中，集液槽中部的侧壁与所述帽罩侧壁相焊接；所述集液槽下部的侧壁上开有若干喷淋孔或开有溢流口。

优选的，所述集液槽由相互贯通的上中下三部分组成，集液槽上部的横截面为倒立的等腰梯形，集液槽中部的横截面为矩形，集液槽下部的横截面同样为倒立的等腰梯形，且所述集液槽上部的等腰梯形短边的长度与所述集液槽中部的矩形的边长和所述集液槽下部的等腰梯形的长边的长度均相等，且该长度均等于所述帽罩的水力学直径。

所述降液结构为上大下小型的槽体，且所述槽体上端的最大直径与所述帽罩的直径相对应，所述槽体的侧壁上端与所述帽罩的底部侧壁无缝焊接，所述槽体的底板上开有若干降液孔。

所述降液结构为上大下小型的槽体，且所述槽体的上部的直径大于所述帽罩的直径，所述槽体通过板筋焊接在所述帽罩侧壁上且所述槽体与所述帽罩同心设置，所述槽体的侧壁与所述帽罩侧壁之间留有缝隙。

所述帽罩向上或向下伸出塔板平面100mm-250mm；所述布液小孔位于所述帽罩侧壁上距离塔板5-50mm处，其开孔直径为2-10mm，开孔间距为3-30mm。

所述筛孔的排列呈交错、平行或并列的方式，其孔径为3-30mm，开孔间距为6-25mm；所述降液孔、喷淋孔或筛孔的形状为圆形、条形或多边形；所述帽罩为矩形体、圆柱体、三棱柱体或多棱柱体。

本发明创造具有的优点和积极效果是：本发明创造的每层塔板阻力均比现有技术更低，由于采用本装置，使得液体自身布膜，气体穿过四层挡液筛板的阻力基本为干板阻力，通过提高开孔率可以将塔压控制在200Pa-300Pa之间，操作下限不受漏液限制，只受液体分布均匀性控制；操作上限不受液体流量限制，只受高气速下雾沫夹带限制，操作弹性更大；可以提高气液传热传质效率，提高分离效果。本发明创造中塔板上设置的帽罩突出塔板平面100mm-250mm，可以防止固体物质堵塞帽罩和筛孔，进而能有效防止塔板堵塞，帽罩底部开若干排液孔，既可以起到液体均布作用，也可以防止液体存积；与现有技术相比，本发明创造的优点在于气体流动阻力低、气液接触效果好、无放大效应，抗堵效果好，塔板效率高、制造和运行成本低，检修方便。

同时，本装置还可以放置在填料段上方，塔板上的集液槽和塔板面可以起到收集液体的作用，塔板下部的降液结构发挥液体再分布的作用，同时还可以作为气液传质的部件，不仅提高的填料的效率，且便于对旧塔进行提升改造，充分利用塔内空间。

附图说明

图1是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例1的主视图；

图2是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例1的左视图；

图3是本发明创造的低阻力高效塔盘图2的剖视图；

图4是本发明创造的低阻力高效塔盘图3中塔板处的局部放大图；

图5是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例1的俯视图；

图6是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例1的仰视图；

图7是本发明创造的低阻力高效塔盘的立体结构示意图；

图8是本发明创造的低阻力高效塔盘的使用状态示意图；

图9是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例2的左视图；

图10是本发明创造的低阻力高效塔盘图9的剖视图；

图11是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例3的剖视图；

图12是本发明创造的低阻力高效塔盘在实际应用中的气液传质示意图；

图13是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例4的主视图；

图14是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例4的左视图；

图15是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例4的立体结构示意图；

图16是本发明创造的低阻力高效塔盘的实施例4的使用状态示意图。

图中：

1、塔板        2、布液小孔      3、筛孔           4、集液槽

5、降液结构    6、帽罩          7、外层挡液筛板   8、内层挡液筛板

9、二次布液板  10、降液孔       11、塔板上部筛孔  12、塔板下部筛孔

                               处的气体流动方向   处的气体流动方向

13、帽罩内的气  14、帽罩侧壁部  15、塔板上的液体   41、集液槽上部体流动方向     位的液体流动流动方向

               方向

42、集液槽中部  43、集液槽下部  44、喷淋孔

具体实施方式

实施例1

如图1-7所示的一种低阻力高效塔盘，包括塔板1和若干穿过塔板1并与塔板1焊接的帽罩6(且该帽罩6向上或向下突出塔板1平面100mm-250mm，具体高度根据塔体实际高度设计)，该帽罩6顶部设置有集液槽4，底部设置有降液结构5，位于塔板1上端的部分帽罩和位于塔板1下端的部分帽罩的中部均交错开有若干排筛孔3，位于塔板上端的上帽罩的外围设置有与其同心的外层挡液筛板7，外层挡液筛板7与帽罩侧壁焊接成一个空腔结构，且该空腔结构的底部开有若干筛孔3，用于将落在该空腔内的液体引流至塔板上，外层挡液筛板7的侧壁上也开有若干排筛孔3；位于该空腔结构与塔板1之间的部分帽罩的侧壁上(约距离塔板5mm处)开设有一排布液小孔2(即该布液小孔2位于空腔结构与塔板1之间的帽罩侧壁上)，其开孔直径为2mm，开孔间距为5mm，该布液小孔2可以将空腔结构中流出的液体和塔板1上的液体向下导流，帽罩6侧壁内侧与该排布液小孔2相对应的位置周向设置有二次布液板9，该二次布液板9与帽罩6同心且与帽罩侧壁之间留有一定的空隙，以保证通过布液小孔2流出的液体打在该二次布液板9上进行二次分布(该二次布液板9设计成为上半部分竖直，底部向帽罩6侧壁微微弯折，一般弯折度在0～45°之间液体分布效果较好)。

帽罩6为两端开口的筒状结构，为了提高传质传热效果，还可以在位于塔板上端的下帽罩内圈设置有内层挡液筛板8，内层挡液筛板8与帽罩6同心设置且与帽罩6侧壁之间留有空隙，同时要保证二次布液板8至帽罩中心的距离介于帽罩6侧壁与内层挡液筛板8之间，以便打在二次布液板9上的液体可以进入帽罩6与内层挡液筛板8之间与气体进行二次传质，并通过内层挡液筛板8上的若干排筛孔将部分液体带入内层挡液筛板8中的空间内。

集液槽4整体呈上大下小型结构，且其顶端开放底端封闭，集液槽下部嵌入帽罩6中，集液槽4中部的侧壁与帽罩6侧壁相焊接；集液槽下部的侧壁上开有一排喷淋孔44(其中，本实施例中的集液槽4由相互贯通的上中下三部分组成，集液槽上部41的横截面为倒立的等腰梯形，集液槽中部42的横截面为矩形，集液槽下部43的横截面同样为倒立的等腰梯形，且集液槽上部的等腰梯形短边的长度与集液槽中部的矩形的边长和集液槽下部的等腰梯形的长边的长度均相等，且该长度均等于帽罩的水力学直径)。

本实施例中的降液结构5为上大下小型的槽体，且该槽体上端的最大直径与帽罩6的水力学直径相对应，使得槽体的侧壁上端与帽罩的底部侧壁实现无缝焊接，然后在该槽体的底板上开有若干降液孔10，用于降液至下层塔板。

另外，在本实施例中降液孔10、喷淋孔44及筛孔3的形状均为椭圆的长形孔，帽罩6均为矩形体。

实施例2

如图9和10所示，本发明创造提供一种低阻力高效塔盘，包括塔板1和帽罩6(帽罩6为两端开口的筒状结构)，该帽罩6顶部设置有集液槽4，底部设置有降液结构5，位于塔板1上端的部分帽罩和位于塔板1下端的部分帽罩的中部均平行分布有若干排筛孔3，位于塔板上端的上帽罩的外围设置有与其同心的外层挡液筛板7(且该外层挡液筛板伸出距离帽罩侧壁约5-150mm)，外层挡液筛板7与帽罩侧壁焊接成一个空腔结构，该空腔结构的底部开设有若干筛孔3，外层挡液筛板7的侧壁上也平行开有若干排筛孔3；位于该空腔结构与塔板1之间的部分帽罩的侧壁上(约距离塔板25mm处)开设有一排布液小孔2，其开孔直径为10mm，开孔间距为15mm。

帽罩6侧壁内侧与该排布液小孔2相对应的位置周向设置有二次布液板9，该二次布液板9与帽罩6同心且与帽罩侧壁之间留有一定的空隙，以保证通过布液小孔2流出的液体打在该二次布液板9上进行二次分布。

本实施例中的集液槽4为上大下小型结构，且将该集液槽下部43设计成溢流槽的形式，且该溢流槽与集液槽中部42底端的开口之间留有空隙，且集液槽下部43该溢流槽的开口面积要大于该集液槽中部42底端的开口面积，以保证液体通过集液槽上部41和集液槽中部42流入集液槽下部43(即溢流槽)后再向下溢流再分布。

降液结构5同样设计为上大下小型的溢流槽，与本实施例中的集液槽底部的结构类似，且该槽体的上部的直径大于帽罩6的直径，槽体通过板筋焊接在帽罩6下端且与帽罩6同心设置，槽体的侧壁与帽罩6侧壁之间留有缝隙，使得降下来的液体通过该缝隙向下溢流再分布。

在本实施例中降液孔10、喷淋孔44及筛孔3的形状均设计为圆形孔，帽罩6均为圆柱体。

实施例3

如图11所示，本发明创造提供一种低阻力高效塔盘，包括塔板1和帽罩6(帽罩6为两端开口的筒状结构)，该帽罩6顶部设置有集液槽4，底部设置有降液结构5，位于塔板1上端的部分帽罩和位于塔板1下端的部分帽罩的中部均平行分布有若干排筛孔3，位于塔板上端的上帽罩的外围设置有与其同心的外层挡液筛板7(且该外层挡液筛板伸出距离帽罩侧壁约5-150mm)，外层挡液筛板7与帽罩侧壁焊接成一个空腔结构，该空腔结构的底部开设有若干筛孔3，外层挡液筛板7的侧壁上也平行开有若干排筛孔3；位于该空腔结构与塔板1之间的部分帽罩的侧壁上(约距离塔板50mm处)开设有一排布液小孔2，其开孔直径为10mm，开孔间距为20mm，以保证挡液筛板7与帽罩6侧壁焊接成的空腔结构中的液体以及塔板1上的液体可以通过布液小孔2流入塔板1下的帽罩6中进行二次分布。

集液槽4整体呈上大下小型的倒锥形结构，且其顶端开放底端封闭，集液槽下部嵌入帽罩6中，集液槽4中部的侧壁与帽罩4侧壁相焊接；集液槽下部的侧壁上开有一排喷淋孔44。

降液结构5设计为上大下小型的溢流槽，且该槽体的上部的直径大于帽罩6的直径，槽体通过板筋焊接在帽罩6下端且与帽罩6同心设置，槽体的侧壁与帽罩6侧壁之间留有缝隙，使得降下来的液体通过该缝隙向下溢流再分布。

在本实施例中降液孔10、喷淋孔44及筛孔3的形状均设计为多边形孔(优选六边形孔)，帽罩6均为三棱柱体。

实施例4

如图13-16所示的一种低阻力高效塔盘，包括塔板1和若干穿过塔板1并与塔板1焊接的帽罩6，且该帽罩6向上伸出塔板1平面200mm为上帽罩，向下伸出塔板1平面150mm为下帽罩，该帽罩6顶部设置有集液槽4，底部设置有降液结构5，位于塔板1上端的上帽罩和位于塔板1下端的下帽罩的中部均交错开有若干排筛孔3，上帽罩与塔板1连接处(约距离塔板25mm处)周向开有一排布液小孔2，其开孔直径约为5mm，开孔间距为10mm，该布液小孔2可以将塔板1上的液体向下导流。

集液槽4整体呈上大下小型结构，且其顶端开放底端封闭，集液槽下部嵌入帽罩6中，集液槽4中部的侧壁与帽罩6侧壁相焊接；集液槽下部的侧壁上开有一排喷淋孔44(其中，本实施例中的集液槽4由相互贯通的上中下三部分组成，集液槽上部41的横截面为倒立的等腰梯形，集液槽中部42的横截面为矩形，集液槽下部43的横截面同样为倒立的等腰梯形，且集液槽上部的等腰梯形短边的长度与集液槽中部的矩形的边长和集液槽下部的等腰梯形的长边的长度均相等，且该长度均等于帽罩的水力学直径)。

本实施例中的降液结构5为上大下小型的槽体，且该槽体上端的最大直径与帽罩6的水力学直径相对应，使得槽体的侧壁上端与帽罩的底部侧壁实现无缝焊接，然后在该槽体的底板上开有若干降液孔10，用于降液至下层塔板。

另外，在本实施例中降液孔10、喷淋孔44及筛孔3的形状均为椭圆的长形孔，帽罩6均为矩形体。

精馏操作时，如图8和12所示，液体自上一级塔板1的降液结构5溢流，在重力作用下流入下一级塔板的集液槽4(液体流动方向如图12中所示)，通过集液槽4侧壁上的喷淋孔44或集液槽4与帽罩6侧壁之间的间隙流出，并贴帽罩壁面而下，与由下至上进入帽罩6所围成的腔体内向上运动的气相进行逆流接触。当液体流经帽罩6中部的筛孔3部位时，大部分液体被筛孔3拉出液膜，被从帽罩6下部上升的气流吹开、喷射破碎，运动到外层挡液筛板7的液体与穿过的气体二次传热传质，同时气液分离，液体落到塔板1上；少量的液体会从帽罩6的内壁流下，从布液小孔2再次进入到帽罩6内部，进入到二次布液板9与帽罩6侧壁形成的空间进行二次布液。液体在带有筛孔3的帽罩6侧壁上形成液膜流动，与水平进入帽罩6的气流作用，喷射、破碎，分散到内层挡液筛板8的液体，与气流再次相互作用，形成喷射、破碎过程，进行传热传质，气液在帽罩6内部进行分离，从帽罩侧壁或内外层挡液筛板上落下的液体和空间中由于重力落入帽罩底部的液体汇合后进入降液结构5，进而进入下一级塔板1。

以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种低阻力高效塔盘，包括塔板(1)和若干帽罩(6)，其特征在于：所述帽罩(6)穿过塔板(1)并与塔板焊接，且所述帽罩(6)向上伸出塔板(1)平面的部分为上帽罩，向下伸出塔板平面的部分为下帽罩，所述上帽罩与下帽罩一体成型；所述帽罩(6)顶部设置有集液槽(4)，底部设置有降液结构(5)，所述上帽罩和所述下帽罩的中部均开有若干排筛孔(3)；所述上帽罩与所述塔板连接处周向开有一排布液小孔(2)。

2.根据权利要求1所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述帽罩侧壁内侧与所述布液小孔(2)相对应的位置周向设置有二次布液板(9)，所述二次布液板(9)与所述帽罩(6)同心且与帽罩侧壁之间留有空隙。

3.根据权利要求1所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述帽罩(6)为两端开口的筒状结构，且所述上帽罩的外围设置有与其同心的外层挡液筛板(7)，所述外层挡液筛板(7)与所述上帽罩的侧壁焊接成一个腔体结构，且所述腔体结构的底部高于所述布液小孔(2)的高度，所述腔体结构的底部设有若干筛孔(3)，所述外层挡液筛板(7)的侧壁上也开有若干排筛孔(3)。

4.根据权利要求2所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述帽罩(6)为两端开口的筒状结构，且所述下帽罩内圈设置有内层挡液筛板(8)，所述内层挡液筛板(8)与所述帽罩同心且与所述下帽罩侧壁之间留有空隙，所述二次布液板(9)至所述帽罩中心的距离介于所述帽罩侧壁与所述内层挡液筛板(8)之间，所述内层挡液筛板(8)的中部开有若干排筛孔(3)。

5.根据权利要求2所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述二次布液板(9)的上部竖直焊接在所述帽罩侧壁的内侧，底部向所述帽罩侧壁弯折，弯折角度为0～45°。

6.根据权利要求1所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述集液槽(4)整体呈上大下小型结构，且其顶端开放底端封闭，集液槽下部(43)嵌入所述帽罩(6)中，集液槽中部(42)的侧壁与所述帽罩侧壁相焊接；所述集液槽下部(43)的侧壁上开有若干喷淋孔(44)或开有溢流口。

7.根据权利要求1所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述降液结构(5)为上大下小型的槽体，且所述槽体上端的最大直径与所述帽罩(6)的直径相对应，所述槽体的侧壁上端与所述帽罩的底部侧壁无缝焊接，所述槽体的底板上开有若干降液孔(10)。

8.根据权利要求1所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述降液结构(5)为上大下小型的槽体，且所述槽体的上部的直径大于所述帽罩(6)的直径，所述槽体通过板筋焊接在所述帽罩侧壁上且所述槽体与所述帽罩(6)同心设置，所述槽体的侧壁与所述帽罩(6)侧壁之间留有缝隙。

9.根据权利要求1所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述帽罩(6)向上或向下伸出塔板(1)平面100mm-250mm；所述布液小孔(2)位于所 述帽罩侧壁上距离塔板5-50mm处，其开孔直径为2-10mm，开孔间距为3-30mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的低阻力高效塔盘，其特征在于：所述筛孔(3)的排列呈交错、平行或并列的方式，其孔径为3-30mm，开孔间距为6-25mm；所述降液孔(10)、喷淋孔(44)或筛孔(3)的形状为圆形、条形或多边形；所述帽罩(6)为矩形体、圆柱体、三棱柱体或多棱柱体。