CN210021222U - 一种喷射式塔板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种喷射式塔板，包括塔板，塔板上设有若干个开口，每个开口正上方固定有一个喷射式传质单元，喷射式传质单元为中空、无底的六面体传质单元柱体，传质单元柱体两侧壁板底部分别设有液相入口Ⅰ，传质单元柱体后侧壁板底部设有液相入口Ⅱ，使塔板上液体从传质单元柱体的三侧液相入口吸入，传质单元柱体前侧壁板顶部设有气液相出口，传质单元柱体顶端以顶板覆盖，顶板附带喷射折板，喷射折板向下倾斜弯折；塔板上开口的形状与柱体的截面形状相同。本实用新型可彻底消除塔板液相返混、塔板间雾沫夹带和板上液体滞留区，实现气液两相充分接触并快速彻底分离，液体单向流动无返混，最大程度实现理论塔板操作状态。

Description

一种喷射式塔板

技术领域

本实用新型涉及化工过程的气液传质设备，具体是一种高效喷射式塔板。

背景技术

在石油、化工、食品及制药生产领域，精馏是非常重要的单元操作，作为常见的气液分离设备，板式塔、填料塔被大量应用于各种精馏操作过程中。其中，板式塔应用最为广泛，因此针对板式塔的研究持久而且深入，研究主要集中在如何提高塔板效率及操作弹性方面。

近年来，以筛板和浮阀塔板为基础，大量新型塔板被不断开发出来，一类是带有导向功能的改进浮阀塔板，如条型浮阀塔板(Nutter)、船型浮阀塔板(HTV，BVT)、喷射型导向梯形浮阀塔板(SGTV)等，一类是利用塔板空间进行传质的改进喷射型塔板如垂直筛板(NVST)、并流喷射式复合塔板(JCPT)、立体传质塔板(CTST)等，这些新型塔板在提高塔板效率和操作弹性方面各有特点。目前，各类新型塔板均基于精典的“三维混合池模型”假设进行设计与改进，该假设认为塔板上每一个传质单元(如浮阀)是一个混合池，混合池内，气液两相达成平衡后分离，分别进入到上下相邻两板，通过与该板液气两相再次接触达成平衡后分离。

对于普通F1型浮阀而言，气相沿浮阀开口向四周喷出，与板上液体流动方向相反喷出的气体对液体流动自然起到阻碍作用且容易造成液相返混，当阀孔气速过高时，雾沫夹带也将变得严重。为改变这种情况，开发出了导向浮阀，目的是改变阀孔喷出气体的流动方向，使部分气体沿液体流动方向喷出，以推动液体向前流动，一定程度上降低了液面梯度，减小了液相返混，提高了塔板效率。典型的如喷射型导向梯形浮阀(SGTV)，气体从梯形顶面斜向前喷出，推动板上液体向前流动，但此类导向浮阀推动力有限，板上液相返混及雾沫夹带造成的板间轴向返混问题依然存在。

针对喷射型塔板的改进，如立体传质塔板(CTST)，它实际上是垂直筛板(VST)塔板的一种变形，其突出特点是，气液两相在锥形罩体内破碎混合，大大提高了气液两相接触面积，有助于气液两相达成平衡，而且由于顶端封闭，气液两相由椎体侧面及顶端开口向下喷出后可以实现快速分离，明显降低了由雾沫夹带引起的板间轴向返混，因此，可大幅提高操作弹性。但由于顶端气液喷出方向与板上液流方向垂直，气体没有导向作用，导致液体推动力不足，液体流动需要依靠液面梯度维持，如果塔板直径较大，液面梯度较大，将影响板效率。同时，部分落在板上的液体可能被相邻的锥形罩重复吸入，使得已经达成平衡的液相与气相作无效接触，而且无法消除传质死区，这些都影响了塔板效率的提高。

在实际应用过程中，各种新型塔板在塔板效率和操作弹性确实均有不同程度的提高，有些塔板如立体传质塔板(CTST)在提高操作弹性方面非常突出，明显优于其他型式塔板，但板式塔一些共性问题依然没有得到根本解决，如板上液相返混、板间雾沫夹带造成的轴向返混、塔板两侧存在传质死区等问题没有得到彻底消除。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种新型高效喷射式塔板。以解决现有各型塔板技术上的不足，从根本上消除塔板上液相的轴径向返混、塔板两侧边缘的传质死区。

为了实现上述发明目的，本用新型提供一种喷射式塔板，包括塔板，塔板上设有若干个开口，所述每个开口正上方固定有一个喷射式传质单元，所述喷射式传质单元为中空、无底的六面体传质单元柱体，所述传质单元柱体两侧壁板底部分别设有液相入口Ⅰ，柱体后侧壁板底部设有液相入口Ⅱ，使塔板上液体从柱体的三侧液相入口吸入，所述传质单元柱体前侧壁板顶部设有气液相出口，传质单元柱体顶端以顶板覆盖，顶板附带喷射折板，喷射折板向下倾斜弯折。

可选地，所述传质单元柱体为中空、无底的等腰梯形柱体。

可选地，所述喷射折板向侧前方弯折，弯折的角度α≥30°。

可选地，所述喷射折板完全覆盖气液相出口。

可选地，所述传质单元柱体前侧壁板底部设有固定底板，用以将喷射式传质单元固定在塔板上。

可选地，所述液相入口Ⅱ为矩形。

可选地，所述矩形液相入口Ⅱ呈间隔排列。

可选地，开口的形状与传质单元柱体的截面形状相同，以保证最大的开口面积。

可选地，所述喷射式传质单元在塔板上呈横向紧密排列，在保证塔板完整的必要强度下，左右相邻2个喷射式传质单元间距尽量小。

可选地，所述喷射式传质单元在塔板上的平面布置呈正三角形或菱形排列。

本发明的有益效果：通过上述技术方案，使塔板上液体从喷射式传质单元的三个侧面进入，从另一侧顶端向侧下方喷出，液体在喷射式传质单元内部充分碰撞、破碎、混合，达成相平衡，由于液体借助气体提升、喷出获得了向前的推动力，因此板上液面梯度降低，且液体只能沿水平方向向前流动；由于处于同排的左右相邻喷射式传质单元排列紧密，不能重复吸入、喷出液体，因此可彻底消除塔板液相泛混及塔板边缘传质死区，同时顶部的顶板结构可大幅降低塔板间雾沫夹带，最大限度地消除轴向返混。

本实用新型塔板可实现气液两相充分接触并快速彻底分离，液体单向流动无返混，因而近于理论板模型。本实用新型喷射式传质塔板结构简单，制造安装较方便，且生产成本低，不仅适用于石油、化工、食品及制药等生产领域普通物系的分离过程，由于板上开口面积大，更适用于含有固体颗粒的易结焦、易结晶、易堵塞物系的分离过程，如催化分馏塔及焦化分馏塔等。本实用新型可用于石油、化工、食品及制药过程中的各类气液传质设备，既适用于装置新建，也适用于旧装置改造。

附图说明

图1为本实用新型喷射式传质塔板结构示意图；

图2为本实用新型喷射式传质单元结构示意构图；

图3为本实用新型喷射式塔板上开孔布置结构示意图；

图中：1.液相入口Ⅰ，2.液相入口Ⅱ，3.传质单元柱体，4.顶板，5.喷射折板，6.固定底板，7.气液相出口，8.塔板，9.喷射式传质单元，10.塔板降液管，11.开口。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。

在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“前”、“后”是指塔板上沿液体流动方向为“前”，相反方向为“后”。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型包括喷射式传质单元9和塔板8，喷射式传质单元9设置在塔板8上，且喷射式传质单元9在塔板8上的平面布置呈正三角形排列，其中喷射式传质单元9包括中空、无底的等腰梯形传质单元柱体3，所述传质单元柱体3两侧壁板底部分别设有液相入口Ⅰ1，液相入口Ⅰ1为长方形，传质单元柱体3后侧壁板底部设有液相入口Ⅱ2，塔板上液体从传质单元柱体3的三侧，即两侧的液相入口Ⅰ和液相入口Ⅱ吸入，液相入口Ⅱ2为矩形，液相入口Ⅱ2呈间隔排列，其数量不少于3个；所述传质单元柱体3前侧壁板顶部设有气液相出口7，气液相出口7为长方形，传质单元柱体3顶端以顶板4覆盖，顶板4位于气液相出口7上方，顶板4附带喷射折板5，喷射折板5向下倾斜弯折，弯折的角度α为30°，且完全覆盖气液相出口7；所述塔板8上设有若干个等腰梯形开口11，每个开口11正上方固定有一个喷射式传质单元9，等腰梯形开口11的形状大小与传质单元柱体3的截面形状相同，下层塔板的气体可经开口11进入传质单元柱体3内；在保持塔板完整的必要强度下，喷射式传质单元9在塔板8上呈横向紧密排列，左右相邻2个传质单元间距尽量小(如图3所示，以某140万吨/年催化裂化装置为例，催化分馏塔直径为Φ4200mm，板上梯形开孔大小为：上底80mm，下底120mm，高40mm，塔板开孔率按20％计算，可排列传质单元数量为690个)；传质单元柱体3前侧壁板底部设有固定底板6，通过螺栓将前侧壁板固定在塔板上，后侧壁板底部焊接在塔板上。

通过上述技术方案，下层塔板气体穿过塔板上的开口11进入喷射式传质单元内部，形成负压将本层塔板上液体由液相入口Ⅰ1、液相入口Ⅱ2吸入传质单元内部，气液两相经充分混合接触后，从顶部经气液相出口7、喷射折板5向侧下方喷出，气体进入上层塔板，液体落回本层塔板；喷射式传质单元从底端三侧入口吸入液体，从顶端一侧出口喷出，气液两相在柱体内部经过充分碰撞、破碎、混合，两相接触面积大大增加，快速完成热量、质量及能量传递，达成相平衡。达成平衡的气液两相从柱体顶部向侧下方喷出，一方面可使气液两相快速分离，大大降低雾沫夹带，消除板间轴向返混，另一方面，由于液体喷出方向与板上液体流动方向一致，起到导向作用，使得板上液体获得单一向前的推动力，有助于消除液面梯度及塔板边缘传质死区，同时，由于前后左右相邻喷射式传质单元间排列紧密不会重复吸入液体，可彻底消除塔板液相泛混。

本实用新型解决了现有塔板的缺点，兼具导向浮阀塔板和新型喷射式塔板的优点，可最大程度实现理论塔板操作状态，因此，塔板效率及操作弹性将得以大幅提高。同现有各新型塔板相比，本实用新型高效喷射式传质塔板可提高板效率15％左右，操作弹性提高20％～50％左右，单板压降下降20％左右。

对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种喷射式塔板，包括塔板(8)，其特征在于，所述塔板(8)上设有若干个开口(11)，所述每个开口(11)正上方固定有一个喷射式传质单元(9)，所述喷射式传质单元(9)为中空、无底的六面体传质单元柱体(3)，所述传质单元柱体(3)两侧壁板底部分别设有液相入口Ⅰ(1)，传质单元柱体(3)后侧壁板底部设有液相入口Ⅱ(2)，所述传质单元柱体(3)前侧壁板顶部设有气液相出口(7)，传质单元柱体(3)顶端以顶板(4)覆盖，顶板(4)附带喷射折板(5)，喷射折板(5)向下倾斜弯折。

2.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述传质单元柱体(3)为中空、无底的等腰梯形柱体。

3.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述喷射折板(5)弯折的角度α≥30°。

4.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述喷射折板(5)完全覆盖气液相出口(7)。

5.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述传质单元柱体(3)前侧壁板底部连接有固定底板(6)，固定底板(6)与塔板(8)固定。

6.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述液相入口Ⅱ(2)为矩形。

7.根据权利要求6所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述矩形液相入口Ⅱ(2)呈间隔排列。

8.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述开口(11)的形状与传质单元柱体(3)的横截面形状相同。

9.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述喷射式传质单元(9)在塔板(8)上呈横向紧密排列，在保证塔板完整的必要强度下，左右相邻2个喷射式传质单元间距尽量小。

10.根据权利要求1所述的一种喷射式塔板，其特征在于，所述喷射式传质单元(9)在塔板(8)上的平面布置呈正三角形或菱形排列。

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