CN2288756Y - 液体沿半径流动的板式塔塔盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种液体沿半径流动的板式塔塔盘,其降液管为管式和环式,具有管式降液管的塔盘与具有环式降液管的塔盘沿塔体交错排列安装,完全克服了弓形降液管带来的液流不均匀和溢流堰过短的弊病,并采用了一种正方形的浮阀。本塔盘具有气液接触均匀,无液体滞止区,塔板效率高,结构可靠等优点,尤其适用于大液量操作,适用于各种蒸馏、吸收、汽提、增湿或减湿等气液传质过程。

Description

液体沿半径流动的板式塔塔盘

本实用新型涉及一种板式传质分离塔的核心部件——塔盘。

板式塔是一种传统的传质设备。常用的板式塔如浮阀塔、筛板塔、泡罩塔等在石油化学工业中应用十分广泛，然而，对于常用的工业塔盘，众所周知存在着如下显著的缺点：

1、整个塔盘液体流动不均匀，尤其在塔盘上液体流动方向的两侧，存在液体滞止区，这是因为工业上使用的板式塔的截面是圆形的，且设置了截面为弓形的降液管，弓形降液管两端尖角区的存在，使降液管下口出液量不匀，加之圆形塔盘上存在弧形区域，液体沿园周的流程较沿直径的流程长，流动阻力大，因此不可避免要出现液体流动不均匀的情况。

2、塔盘液流流程长，梯度大，使气体在穿过液层时因阻力不同而引起的分布不均匀。

为了改善板式塔的这种不良操作情况，很多文献都公开了各自的技术方案，如中图专利(912151102)，英国专利：BP1240490，BP1177999，日本专利：特昭46-18122，特昭46-18123，美国专利：USP3618912，以及文献：MD和DJ型塔板(小氮肥设计技术，7～11(1995)，浙江大学化学工程研究所)，但是它们不能根本上克服上述缺点，对于大液量大型塔盘，为了解决液面梯度过大的难题，通常也采用双溢流管方式，然而传统的双溢流塔盘的有效截面显著地减小，并依然存在板面液体流动不匀的缺点，因此人们期望开发研究新型的板式塔塔盘。

本实用新型的目的在于克服现有塔盘的上述缺点，开发研究一种液体沿塔半径流动，具有管环式降液管结构的塔盘，它具有液面梯度小，气液接触均匀，无液体滞止区，结构可靠，操作性能良好等优点，可以进一步提高塔板的传质效率。

本发明的构思是这样的：

将降液管改为管环式，使液体在塔盘上作半径流动，彻底消除弓形降液管以及塔板上弧形区域引起的液体流动不均匀的弊病，同时增长了溢流堰长度，缩短了液体流程，减小了液面梯度，从而达到气体均匀分布的目的。

根据上述构思，发明人设计了一种具有管式和环式降液管的塔盘。管式和环式降液管可以设计成自封结构的，其下口高于下层液面，(自封结构的设计为一种现有技术)，也可以设计成液封结构，其下口插入下层塔盘的液相中，构成液封。下面将结合附图来进一步说明本实用新型结构特征。

图1自封结构的塔盘

图2液封结构的塔盘

图3管式降液管塔盘俯视图

图4环式降液管塔盘俯视图

其中：1——塔体

      2——管式降液管

      3——环式降液管

      4——管式降液管塔盘

      5——环式降液管塔盘

      6——环形液体通道

      D₁——环式降液管塔盘外径

      D₂——管式降液管直径

      D——塔体内径

图中箭头为液流方向。

管式降液管塔盘4的中部开有一园孔，管式降液管2穿过园孔固定于底板上，环式降液管塔盘5的外径为D₁，D₁＜D，与塔体1之间形成一个环隙，环式降液管3固定于环式降液管塔盘5的四周，构成一个环形的液体通道6，环式降液管塔盘5与管式降液管塔盘4交错排列安装于塔体1内，液体由管式降液管2流入下层塔盘，向四面作半径流动，经过环式降液管3流入下层塔盘，然后由四周向中心作半径流动，经过管式降液管2流下，这种结构的塔盘，完全克服了弓形降液管带来不均匀流动的缺点，液体分布均匀，液面梯度小，气液接触均匀，塔盘有效面积大，塔体1内径D为0.5～6米，管式降液管2的直径D₂与D之间的比例为D₂/D＝0.20-0.42，环式降液管塔盘5的外径D₁与D之间的比例为D₁/D＝0.98～0.90，塔盘的其他参数均可按现有技术进行设计。

在所说的塔盘上，可以设置各种气液接触件，如浮阀、泡罩或筛孔等，本实用新型设计了一种方形的浮阀，该方型浮阀保留了F₁型浮阀通气均匀的优点，也保持了条型浮阀不易磨损的优点。图5为该方形浮阀的立体图。图6为该方形浮阀全闭时塔盘的局部示图。

图中：7——阀盖          11-底板

      8——阀腿          12-阀孔

      9——阀脚

     10——支角

方形浮阀的边长为L，通常为36～52mm，支角10位于每边的1/3处，其宽度一般为3～5mm，支角略向下弯，使其在全闭时有一个最小开启度h₀，一般h₀为0.5～3mm，阀脚与阀腿连在一起，以保证浮阀不从阀孔12中脱落，并限制其最大上升高度，通常上升高度为h₁为8～14mm，方形浮阀可以冲压而成，装入阀孔(12)后，将阀脚(9)弯曲，以固定浮阀。

本实用新型所说的塔盘，应用于饱和热水塔系统，进行了流体力学和传质试验，试验结果表明，有以下显著的优点：

1、与单溢流塔盘相比，堰长可增长2倍以上，因而适合于大液流量操作。

2、与单溢流塔相比，在相同液流强度下，塔盘有效面积增加1.35倍以上，因而可以提高主体通过能力。

3、盘面液流呈半径流动，流体接触均匀，液面梯度显著减小，确保气液良好接触，传质效率提高10％以上。

本实用新型所设计的半径流动的浮阀塔盘可广泛用于蒸馏、吸收、汽提、增湿或减湿等传质操作。

Claims (6)

1、一种液体沿半径流动的板式塔塔盘，主要由气液接触件、降液管、底板等部件构成，所说的气液接触件为浮阀、泡罩、筛孔中的一种，其特征在于：所说的降液管为管式和环式，管式降液管(2)设置于塔盘中部，组成管式降液管塔盘(4)，环式降液管(3)设置于塔盘外园，组成环式降液管塔盘(5)，管式降液管塔盘(4)与环式降液管塔盘(5)交错排列安装于塔体(1)内。

2、据权利要求1所述的塔盘，其特征在于：管式降液管(2)的内径(D₂)与塔体(1)内径(D)之比为(D₂)/(D)＝0.20～0.42；环式降液管塔盘(5)的外径(D₁)与塔体内径(D)之比为(D₁)/(D)＝0.98～0.90，D为0.5～6米。

3、据权利要求1或2所述的塔盘，其特征在于所说的降液管(3)、(4)下口悬空于下层液面之上，为具有自封结构的降液管。

4、据权利要求1或2所述的塔盘，其特征在于所说的降液管(3)、(4)下口插入下层液面之中，为具有液封结构的降液管。

5、据权利要求1所说的塔盘，其特征在于所说的气液接触件为一种正方形浮阀，由阀盖(7)、阀腿(8)、阀脚(9)、支角(10)组成，通过阀腿(8)和阀脚(9)置于底板(11)上的方形阀孔(12)中。

6、据权利要求5所说的塔盘，其特征在于所说的正方形浮阀的边长(L)为36～52mm，最大上升高度(h₁)为8～14mm。

Images