混合箱塔板制造技术

一种分离塔的混合箱塔板，塔板有溢流堰和降液管，塔板上开有多个筛孔，筛孔按簇排列，２－１０个筛孔排列成一组孔簇，每组孔簇上方罩有一个无底箱体状的混合箱，箱体用２－４个细小支撑脚固定在塔板上，混合箱体顶部密封，在箱体的一侧有出汽口，出汽口的方向与塔板上液流方向一致，出汽口的上、下各有一块导流板。采用本发明专利技术的混合箱塔板，塔板效率可接近于１，板间距离可以减小。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工分离用的板式分离塔。板式塔有良好的抗堵性能、耐腐蚀性能、以及在高压下尚能维持较高分离效率等特性，这些正是一般新型填料塔所缺乏的。因此在化肥、石油化工、精细化工、环保等化工分离行业中，板式塔仍是一种应用广泛的传质和分离设备。但是板式塔塔板的开孔率有限，压降比新型填料塔要大，处理量亦受到影响。因此研究开发大通量、低压降和高效率的塔板与开发新一代的高效填料一样具有重要的理论和现实意义。事实上，这方面的研究在国际、国内成果颇丰。例如，美国Glitsch公司开发的Superfrac塔板；美国UOP公司的增效和增容多降液管(MD)塔板；以及国内的西北工业大学、河北工业大学和清华大学等开发的新型垂直筛板；浙江工业大学的悬挂降液管塔板和南京大学的95型塔板等，都是很好的例子。板式塔有多种类型，如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌型板式塔、穿流栅孔板式塔及旋流板式塔等等。板式塔的塔板可分为有降液管和无降液管(穿流板)两大类。有降液管塔板又有单降液管和多降液管型，本申请属于一种新型有降液管型板式塔。传统有降液管塔板的构造如附图1所示，在圆柱型塔筒内每隔一定距离安装有与塔筒轴线成水平的塔板，塔板的两侧分别为降液管和液体溢流堰，塔板上安设泡罩、浮阀等元件，或按一定规律开成筛孔即分别称为泡罩塔、浮阀塔和筛板塔等。然而，迄今为止的所有板式塔，无论其板型如何，在设计与工业操作中均或多或少存在下列两方面矛盾(1)通量加大与板效率下降的矛盾。通量提高，板效率下降，意味着不得不牺牲产品质量，否则应提高回流量以维持应有的效果，这样就加大了能耗或操作费用。这种通病一直困扰着设计和生产人员。(2)通量加大与板间距的矛盾。通量加大，塔板上汽速提高，必然带动液相一起上升，造成液沫夹带量大幅增加。液沫夹带，即轴向液相返混。为了降低液沫夹带量，维持塔板原有传质和分离效果，不得不加大板间距，导致塔身增高，工程投资加大。对不锈钢材质， 且直径较大、板数较多的塔器，加大板间距所造成的投资额的增加往往以百万美金计，这是生产厂家难以接受的。此外，如何使塔板上液体流动和汽流方向处于较理想的状态；如何尽可能避免汽、液相返混；如何降低塔板压降和最大限度地提高塔板上的汽、液有效传质面积等，都是板式塔设计中值得特别注意的地方，也是本专利技术要解决的重点问题。本专利技术人针对上述现状曾提出和开发了95型塔板(专利申请号ZL97106964.6)，结构如附图2所示。它采用月牙型溢流堰和管尾向塔壁开口的悬挂式降液管。采用月牙型溢流堰设计可减小传统塔板中的非传质区面积I(图1)，使其控制在5％左右；而悬挂式降液管设计完全消除了传统塔板中的非传质区面积II(图1)，从而使整个塔板的汽、液传质区面积提高到占塔板总面积的95％左右，故称为95型塔板。95型塔板的通量可比传统塔板提高10-25％，且传质效率也得以充分发挥，一般比传统塔板提高5-10％。然而95型塔板尚未全面考虑如何在加大通量情况下大幅度提高板效率的问题。本专利技术的目的是提供一种分离塔的塔板，这种塔板上的元件使塔板在大通量的情况下，有较高的塔板效率，并且在大通量的情况下，克服液沫夹带现象，从而可以减小塔板间的距离。本专利技术的技术方案如下；一种板式分离塔塔板，塔板有溢流堰和降液管，塔板上开有多个筛孔，筛孔孔径为3-20mm，筛孔按簇排列，2-10个筛孔有规则地排列成一组孔簇，优选的是4-8个筛孔排列成一组孔簇，在每孔组簇上方罩有一个无底箱状的混合箱，箱体用2-4个细小支撑脚固定在塔板上，支撑脚的高度使箱体能接触到塔板上溢流液的液面，支撑脚的高度Hp可以是0.2hw≤Hp≤1.5hw(hw为溢流堰高度)，优选的高度是0.8hw≤Hp≤1.1hw。混合箱体顶部密封，在箱体的一侧有出汽口，出汽口的方向与塔板上液流方向A一致，出汽口的上方有一块向外伸展的导流板，出汽口的下方有一块向内伸展的导流板，上、下导流板与箱体侧面各成10-80°的角，优选的角度为20-60°混合箱出汽口有效截面积SB(指两块导流板之间的最短距离乘以开口宽度)为孔簇内筛孔总面积SH的1-5倍，优选的SB＝2-4SH。孔簇内筛孔排布的形状可以为正方形、正五边形、正六边形，对应的混合箱体为四方体、正五棱柱体、六棱柱体或圆柱体。每种形状的中心可以有一筛孔。在一组孔簇中平均孔间距t′和孔径do的比值为t′/do＝1.5-5，优选的t′/do为2-4。孔簇与孔簇的排列方式可以是交错排列，也可以是平行排列，以交错排列为佳。孔簇与孔簇边缘之间的距离tc可采用两种方法设计，一种是等间距设计，即tc等于或略大于一组孔簇中的最大孔间距t′max，但小于100mm，此种设计比较适用于交错排列；另一种是非等间距设计，即沿液流方向的间距tcx大于垂直于液流方向的间距tcy，tcx-tcy＝1-30mm为宜，优选的是tcx-tcy＝5-20mm，适合于平行排列。本专利技术的板式塔塔板的溢流堰可以为月牙形溢流堰，降压管为管尾向塔壁开口的悬挂式降液管。对于直径为D的传统塔板，若溢流堰宽为Wd，长lw，高hw，则对于相同塔径的本专利技术塔板，溢流堰的设计可继承95型塔板之规定，即一般取为0.5Wd≤Wd′≤0.8Wd和0.2πD≤lw′≤0.4πD，hw′＝hw。Wd′、lw′尺寸的最终确定应遵循月牙型降液管区域所占面积一般不大于塔横截面积的5％为宜。降液管拖尾处开口宽度b的选择应使降液管中保持一定的清液层高度，计算公式为b=Ls/CdIw′2gho]]>式中Ls为液相体积流量，m3/s；Cd是孔流系数；g是重力加速度，9.81m/s2；ho为阻力压降，m液柱。采用本专利技术的分离塔塔板，当汽流穿过孔簇上升时，由于汽流具有一定的速度和动能，便带动孔簇周围的液体一起离开塔板，形成汽液混合流股，此流股在混合箱内经充分搅动、混合，实现汽液在混合箱空间进行充分的接触、传质和传热。由于混合箱导流板的倾斜方向，可使部分液体在汽流的作用下重新汇入塔板液面，并入液流主体之中，汽相则自动与液相分离而上升至上一块塔板。混合箱塔板结构与传统的塔板相比，主要有以下几个方面的优点(1)在每个混合箱内，汽液两相在实现分离前，由于接触充分，它们已基本上接近于热力学汽液平衡状态，此种结果意味着汽液传质效果大幅度提高，即板效率将接近于1。(2)通过混合箱的作用，使汽液传质区在三维空间内充分地得到扩展和利用，并通过规范汽流方向，不仅增加了汽相在离开液面后的流程，延长了汽相的停留时间和汽、液相的接触时间，而且可充分利用汽相的动能以分离其夹带的液沫，大大地降低了轴向液相返混，也可使板间距比传统设计有大幅度降低，从而将大大节省工程投资，降幅可达20-40％。(3)以一定角度斜向喷出的汽流对液面有一定的推动力，相当于导流作用，使液面落差减小，从而有效地降低了压降和液相的径向返混。(4)由于混合箱的支撑脚细小，且混合箱底部几乎和液面相平，使得板面上的液相流动畅通；(5)由于混合箱的出汽口面积约占其所覆盖孔簇面积的2-4倍，故混合箱本身造成的压降很小。在大通量的情况下，混合箱塔板结构特点可使塔板在高效、低压降、大通量、低投资等方面的性能表现得更加突出，其工业意义十分明显。 附图说明图1为传统筛板塔塔板示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板式分离塔塔板，塔板有溢流堰（４）和降液管（５），其特征是塔板上开有多个筛孔，筛孔孔径为３－２０ｍｍ，筛孔按簇排列，２－１０个筛孔有规则地排成一组孔簇，在每组孔簇上方罩有一个无底箱状的混合箱（１），箱体用２－４个细小支撑脚（２）固定在塔板上，混合箱体顶部密封，在箱体的一侧有出汽口，出汽口的方向与塔板上液流方向一致，出汽口的上方有一块向外伸展的导流板（３），出汽口的下方有一块向内伸展的导流板（３′），导流板（３，３′）与箱体侧面各成１０－８０°的角（θ↓［１］，θ↓［２］）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，吴有庭，卞克建，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]