CN219441704U - 一种双锥形筛孔波纹塔板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双锥形筛孔波纹塔板，波纹塔板的波峰处沿长度方向均匀间隔设有多个波峰筛孔，波纹塔板的波谷处沿长度方向均匀间隔设有多个波谷筛孔，波纹塔板的波峰与波谷之间的侧部的中间处沿长度方向均匀间隔设有多个侧方筛孔，波峰筛孔及侧方筛孔均是正锥形筛孔，波谷筛孔为倒锥形筛孔；侧方筛孔的的出风方向为侧向出风。波纹塔板本身就具备调节气液走向的能力特性，本实用新型利用不同锥形筛孔流动阻力的不同，进一步定向分配气液两相流动。在塔内进行气液两相接触时，波谷处的倒锥形筛孔主要通过液体，波峰及侧处正锥形筛孔主要通过气体。与普通直形筛孔相比，双锥形筛孔结构可以有效增加液体通过能力，同时具有更低塔板压降的优点。

Description

一种双锥形筛孔波纹塔板

技术领域

本实用新型属于化工、环保和新能源分离设备技术领域，具体涉及一种双锥形筛孔波纹塔板。

背景技术

塔板作为一种用于精馏、吸收等方面的传质分离设备，随着化工行业生产规模的不断扩大和处理量的不断增加，在保证传质效率的情况下，增大板式塔的处理量并降低设备费用，近年来成为研究的热点。

穿流筛板是一类结构简单、加工便宜、压降低而生产能力大的塔板，但由于这类塔板操作范围小，其应用受到了制约。为了增大其操作范围，后又开发出穿流式波纹塔板，其特点为：在平板上开孔，然后压成波纹型的筛板，不设降液管，波纹有助于适应液体和气体负荷的变化，波纹塔板在提高操作弹性上取得了一定的效果，但仍需对其进行再次改进，提高处理量特别是液体处理量，以满足日益增长的工业需求。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是：改善普通波纹塔板通量不足的缺陷。本实用新型的目的在于提供一种结构简单的双锥形筛孔波纹塔板，该塔板能够增大液相通量、减小湿板压降，可采用更小板间距，与其他类型塔板相比，相同高度下可以安装更多数量的塔板，可用于精馏、吸收等领域。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：将波纹塔板波谷处的普通直形筛孔改进为倒锥形筛孔，波峰及侧方的普通直形筛孔改进为正锥形筛孔。本实用新型利用不同锥形筛孔流动阻力的不同，定向分配气液两相流动。在塔内进行气液两相传质时，由于双锥形筛孔良好的筛孔通道选择性，较多的气相从正锥形筛孔由下而上穿过塔板，较多的液相从倒锥形筛孔由上而下穿过塔板。与普通波纹塔板相比，双锥形筛孔波纹塔板可有效改善液体通过能力，具有更低塔板压降，可采用于更小板间距。

所述的一种双锥形筛孔波纹塔板，所述波纹塔板为折叠成截面为正弦曲线的波纹塔板，波纹塔板的波峰处沿长度方向均匀间隔设有多个波峰筛孔，波纹塔板的波谷处沿长度方向均匀间隔设有多个波谷筛孔，波纹塔板的波峰与波谷之间的侧部的中间处沿长度方向均匀间隔设有多个侧方筛孔，所述波峰筛孔及侧方筛孔均是正锥形筛孔，波谷筛孔为倒锥形筛孔；其中，所述侧方筛孔的的出风方向为侧向出风。

进一步地，所述波纹塔板的直径为300～20000mm，所述波峰筛孔、波谷筛孔及侧方筛孔的筛孔直径均为3～100mm，相邻两个间隔的筛孔圆心距均为1.5～300mm；所述波纹塔板的开孔率为5％～40％。

进一步地，所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为10～60mm，波长为20～100mm。

进一步地，正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为15～75°。

进一步地，倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的1％～99％。

进一步地，至少两块波纹塔板安装在塔体内时，相邻两块塔板的板间距为100～1500mm，且相邻两块塔板呈90°交错设置在塔体内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：使用双锥形筛孔波纹塔板进行气液传质时，塔内的大部分气体从阻力较小的正锥形筛孔自下而上通过塔板；相反，大部分液体从压力小的倒锥形筛孔自上而下通过。在一定的气液负荷下，双锥形筛孔结构良好的筛孔通道选择性很大程度的避免气液争夺同一筛孔通道的概率，大大增加了液体通过能力。双锥形筛孔波纹塔板的湿板压降小于普通波纹塔板，塔板上液层高度同样也低于普通波纹塔板，这些表明本实用新型双锥形筛孔波纹塔板的通液能力高于普通波纹塔板。

附图说明

图1为本实用新型的塔板俯视图的示意图；

图2为本实用新型的塔板正锥形筛孔立体结构图的示意图；

图3为本实用新型的塔板倒锥形筛孔立体结构图的示意图；

图中：1-波纹塔板，2-正锥形筛孔，3-倒锥形筛孔；

图4为本实用新型的塔板波高、波长示意图；

图5为本实用新型的塔板在300mm板间距下的湿板压降对比图；

图6为本实用新型的塔板在450mm板间距下的湿板压降对比图；

图7为本实用新型的塔板在300mm板间距下的清液层高度对比图；

图8为本实用新型的塔板在450mm板间距下的清液层高度对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例：

请参阅图1-3，该塔板首先在平板上开口，后压弯成波纹状的波纹塔板1。波纹塔板1为折叠成截面为正弦曲线的塔板，波纹塔板的波峰处沿长度方向均匀间隔设有多个波峰筛孔，波纹塔板的波谷处沿长度方向均匀间隔设有多个波谷筛孔，波纹塔板的波峰与波谷之间的侧部的中间处沿长度方向均匀间隔设有多个侧方筛孔，所述波峰筛孔及侧方筛孔均是正锥形筛孔2，波谷筛孔为倒锥形筛孔3；其中，所述侧方筛孔的的出风方向为侧向出风，即出风方向与波纹塔板的侧方筛孔所在位置的外平面相垂直。本申请中的正锥形筛孔，波纹塔板下背面的正锥形筛孔口径大于波纹塔板上正面的正锥形筛孔口径。当本实用新型波纹塔板进行气液传质时，气体自下而上流过波纹塔板，液体自上而下流过波纹塔板，正锥形筛孔的进风口径大、出风口径小，倒锥形筛孔的进液口径大、出液口径小。

波纹塔板的直径为1219mm，板厚3mm，塔板上开有2963个筛孔，开孔率为20.58％。波峰筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，波谷筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，圆心距均为25mm。正锥形筛孔与倒锥形筛孔的尺寸相同，大口口径12mm，小口口径10mm。倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的25％。正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为72°。所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为32mm，波长为54mm。

实施例一

在板间距为300mm、直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别安装三块普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板，上下相邻两块塔板波纹呈交叉90°排列，中间层塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，对来自于塔釜的气体进行均匀分布，上层塔板为液体分布板，对来自塔顶的液体进行均匀分布，使得气液两相能够均匀通过测试塔板，保证测试结果的准确性。两类塔板除了筛孔形状外，其它参数一致。塔板上开有2963个筛孔，塔板开孔率为20.58％，波峰筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，波谷筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，圆心距均为25mm。普通直形筛孔直径为10mm(普通直形筛孔的形状为空心圆柱腔)，锥形筛孔直径为10/12mm(即大口口径12mm，小口口径10mm，下同)，倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的25％。正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为72°。所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为32mm，波长为54mm。在测试塔板上下两侧接入U型管压差计，以空气和水为操作物系，在喷淋密度为30m³/(m²·h)时，测定不同气液负荷下普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板的湿板压降。(本实施例采用的双锥形筛孔波纹塔板对照图1的结构，本实施例采用的双锥形筛孔对照图2-3的结构。)

测试结果见图5，图中横坐标为空塔动能因子，纵坐标为湿板压降。可以看出，在300mm板间距、同一喷淋密度下，两类塔板的湿板压降随着气量的增加，均呈现先缓慢上升、后陡增、再缓慢上升的变化规律，湿板压降曲线发生陡增是因为在此点处塔板上开始积累液层，导致压降突然增大，此点过后的操作区间，适宜塔内进行气液两相传质。除此之外，我们还能看出双锥形筛孔波纹塔板的湿板压降明显低于普通波纹塔板。双锥形筛孔波纹塔板的适宜操作区间是当空塔动能因子大致为1.8～2.7(m·s^-1)/(kg·m^-3)^0.5时，普通波纹塔板的适宜操作区间是当空塔动能因子大致为1.4～2.2(m·s^-1)/(kg·m^-3)^0.5时，两者的操作区间宽度大致相同，但双锥形筛孔波纹塔板的气相负荷上限要高于普通波纹塔板。

实施例二

在板间距为450mm、直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别安装三块普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板，上下相邻两块塔板波纹呈交叉90°排列，中间层塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，上层塔板为液体分布板。两类塔板除却筛孔形状外，其它参数一致。塔板上开有2963个筛孔，塔板开孔率为20.58％，波峰筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，波谷筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，圆心距均为25mm。普通直形筛孔直径为10mm，锥形筛孔直径为10/12mm，倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的25％。正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为72°。所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为32mm，波长为54mm。在测试塔板上下两侧接入U型管压差计，以空气和水为操作物系，在喷淋密度为30m³/(m²·h)时，测定不同气液负荷下普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板的湿板压降。(本实施例采用的双锥形筛孔波纹塔板对照图1的结构，本实施例采用的双锥形筛孔对照图2-3的结构。)

测试结果见图6，图中横坐标为空塔动能因子，纵坐标为湿板压降。可以看出，在450mm板间距、同一喷淋密度下，增大板间距，两类塔板的湿板压降随着气量的增加，仍均呈现先缓慢上升、后陡增、再缓慢上升的变化规律，双锥形筛孔波纹塔板的湿板压降也仍明显要低于普通波纹塔板，但两类塔板的适宜操作区间有所改变，双锥形筛孔波纹塔板的适宜操作区间是当空塔动能因子大致为1.9～2.9(m·s^-1)/(kg·m^-3)^0.5时，普通波纹塔板的适宜操作区间是当空塔动能因子大致为1.4～2.4(m·s^-1)/(kg·m^-3)^0.5时，双锥形筛孔波纹塔板的气相负荷操作上限仍要高于普通波纹塔板。

实施例三

在板间距为300mm、直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别安装三块普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板，上下相邻两块塔板波纹呈交叉90°排列，中间层塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，上层塔板为液体分布板。两类塔板除却筛孔形状外，其它参数一致。塔板上开有2963个筛孔，塔板开孔率为20.58％，波峰筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，波谷筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，圆心距均为25mm。普通直形筛孔直径为10mm，锥形筛孔直径为10/12mm，倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的25％。正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为72°。所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为32mm，波长为54mm。在中层塔板上均匀选择三个波谷筛孔，插入长3cm、直径10mm的铜管，铜管上端开口于塔板波谷齐平，下端开口通过胶皮管与液位计相连。以空气和水为操作物系，在喷淋密度为30m³/(m²·h)时，测定不同气液负荷下普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板的清液层高度。(本实施例采用的双锥形筛孔波纹塔板对照图1的结构，本实施例采用的双锥形孔对照图2-3的结构。)

测试结果见图7，图中横坐标为空塔动能因子，纵坐标为清液层高度。清液层高度的高低表征着液体处理能力的强弱，清液层高度越高，塔板上液体积累越多，塔板的液体处理能力越弱；反之，清液层高度越低，塔板的液体处理能力越强。可以看出，在300mm板间距、一定的气液负荷范围下，双锥形筛孔波纹塔板的清液层高度比普通波纹塔板大约低20％，说明其液体处理能力高于普通波纹塔板。

实施例四

在板间距为450mm、直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别安装三块普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板，上下相邻两块塔板波纹呈交叉90°排列，中间层塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，上层塔板为液体分布板。两类塔板除却筛孔形状外，其它参数一致。塔板上开有2963个筛孔，塔板开孔率为20.58％，波峰筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，波谷筛孔与相邻的两个侧方筛孔之间呈正三角形排布，圆心距均为25mm。普通直形筛孔直径为10mm，锥形筛孔直径为10/12mm，倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的25％。正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为72°。所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为32mm，波长为54mm。在中层塔板上均匀选择三个波谷筛孔，插入长3cm、直径10mm的铜管，铜管上侧开口于塔板波谷齐平，下侧开口通过胶皮管与液位计相连。以空气和水为操作物系，在喷淋密度为30m³/(m²·h)时，测定不同气液负荷下普通波纹塔板和双锥形筛孔波纹塔板的清液层高度。(本实施例采用的双锥形筛孔波纹塔板对照图1的结构，本实施例采用的双锥形筛孔对照图2-3的结构。)

测试结果见图8，图中横坐标为空塔动能因子，纵坐标为清液层高度。可以看出，在450mm板间距、一定的气液负荷范围下，增大板间距，双锥形筛孔波纹塔板的清液层高度仍要低于普通波纹塔板，大约低15％，说明其通液能力仍高于普通波纹塔板。

通过对比上述实施例的结果，可以看出在相同塔板参数、操作条件下和不同板间距下，双锥形筛孔波纹塔板的湿板压降、清液层高度均低于普通波纹塔板，气相负荷操作上限要高于普通波纹塔板，这些说明双锥形筛孔具有良好的筛孔通道选择性，使得在气液传质过程中，能有效的增加塔板的液体处理能力，使塔板具有更大的液体通量和更低的塔板压降。

双锥形筛孔波纹塔板的板径、筛孔直径、圆心距、开孔率、板间距、波高、波长、锥形斜角角度、正/倒锥形孔数量比值等参数根据实际工艺条件进行调整，在权利要求书的参数范围内，本实用新型均能产生上述有益效果。

以上所描述的实施例仅仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。参阅附图，本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。

本说明书所述的内容仅仅是对实用新型构思实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (6)

1.一种双锥形筛孔波纹塔板，其特征在于所述塔板为折叠成截面为正弦曲线的波纹塔板，波纹塔板的波峰处沿长度方向均匀间隔设有多个波峰筛孔，波纹塔板的波谷处沿长度方向均匀间隔设有多个波谷筛孔，波纹塔板的波峰与波谷之间的侧部的中间处沿长度方向均匀间隔设有多个侧方筛孔，所述波峰筛孔及侧方筛孔均是正锥形筛孔，波谷筛孔为倒锥形筛孔；其中，所述侧方筛孔的出风方向为侧向出风。

2.如权利要求1所述的一种双锥形筛孔波纹塔板，其特征在于所述波纹塔板的直径为300~20000 mm，所述波峰筛孔、波谷筛孔及侧方筛孔的筛孔直径均为3~100 mm，相邻两个间隔的筛孔圆心距均为1.5~300 mm；所述波纹塔板的开孔率为5%~40%。

3.如权利要求1所述的一种双锥形筛孔波纹塔板，其特征在于所述波纹塔板截面的正弦曲线的波高为10~60 mm，波长为20~100 mm。

4.如权利要求1所述的一种双锥形筛孔波纹塔板，其特征在于正锥形筛孔及倒锥形筛孔的截面均为等腰梯形，其长底边与侧边之间的斜角角度为15~75°。

5.如权利要求1所述的一种双锥形筛孔波纹塔板，其特征在于倒锥形筛孔的数量占倒锥形筛孔与正锥型筛孔两者总数量的1%~99%。

6.如权利要求1所述的一种双锥形筛孔波纹塔板，其特征在于至少两块波纹塔板安装在塔体内时，相邻两块塔板的板间距为100~1500 mm，且相邻两块塔板呈90°交错设置在塔体内。