液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤的製作方法
2024-03-09 07:55:15
專利名稱：液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤，屬於精餾、吸收、和解吸等的傳質、傳熱塔內件結構技術。
背景技術：
汽液傳質設備主要分為板式塔和填料塔兩大類。由於板式塔結構簡單、成本低廉、易於放大而且在設計與操作方面已具備了比較成熟的經驗，因此在當前工業上的大型設備仍以板式塔為主。但板式塔與高效規整填料相比其通量比較小，效率也較低。其一般形式為在塔板兩端分別設置受液盤和降液管作為液相的進出通道，氣相由塔板上呈一定分布形式的氣相通道(篩孔、泡罩、浮閥、噴射孔)進入與液相接觸發生傳質作用。
通過用CFD對不同的進口條件下傳質過程進行模擬計算發現，氣液流動分布顯著影響傳質效率。由圖2可以看出，汽液分布越均勻傳質效率越高。在傳統的單降液管塔板上由於全部液相流向相同，所以液相的濃度分布趨勢為由進口向出口逐漸降低，因此其傳質效率也逐漸降低。與液相的濃度分布相對應，氣相也存在相同的趨勢。從而使氣液相在上、下層塔板的進口處分布不均勻，其結果是即使採取措施使塔的進口處分布均勻，也只能保證靠近進口處的少數塔板的高效率(如圖2中的Case2)。而且對於較大直徑的塔在靠近塔壁的非開孔區，由於氣相對液相的擾動作用較小，會出現傳質效率較低的滯流區，這也是傳統塔板效率較低的一個原因。
發明內容
為了克服傳統塔板尤其是大型塔板傳質效率較低的缺點，本發明的目的在於提供了一種液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤，該塔盤在保持氣液通過塔板後氣相濃度均勻分布，從而提高傳質效率。
本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤，其特徵在於，在篩孔塔板，浮閥塔板或噴射型塔板上，採用分隔板將塔板分成間距相等或不等的平行條形區間，每個條形區間的一端設置降液管，另一端設置受液盤，在相鄰的兩條條形區間的同一端相間設置降液管和受液盤。
上述的分隔板高度為100-200mm；上述塔盤上的平行條形區間至少4條，每條形區間寬度為200-400mm；
上述的降液管為圓形、矩形、三角形或D字形。
上述受液盤的上面開設鋸形齒。
上述的分隔板焊接於塔板上或由螺釘連接於塔板上。
本發明的有益效果是，可以在保持塔板原有結構簡單這一優點的前提下使汽液分布更為均勻從而顯著提高傳質效率。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖中1.受液盤，2.降液管，3.出口堰，4.隔板，5.螺栓與螺母。
圖2是一個20塊篩板塔的板效率曲線圖與一個20塊本發明塔盤塔的板效率曲線圖。圖中EMV為氣相Merphree效率，n為塔盤序號；■-Casel為本發明塔的傳質效率曲線；-Case2為篩板塔的傳質效率曲線。
具體實施例方式
當塔盤直徑小於800mm的情況下，採用塔盤整體製造，即塔盤上的氣相通道、降液管、受液盤和出口堰等部件及分隔板按條形區間方案製成整體塔盤後，直接焊接於塔內；當塔盤直徑大於800mm的情況下，採用塔盤分塊製造，即每塊條形區的降液管、受液盤、出口堰、隔板等部件單獨製造成一體，然後再將制好的各個條形區件在塔內焊接或用螺栓與螺母連接成為整體塔盤。
現以塔盤直徑為2440mm的本發明塔盤為實施例，對本發明加以詳細說明塔板上氣液鼓泡區分隔為7個區間，其中中間5個區間的區間寬度為360mm，兩側弓形區區間寬度為300mm，隔板高度200mm。該塔盤上的受液盤接受塔內的上一層塔盤降液管下流的液相，於是，該塔盤上的各條形區內的液相流動方向，由受液盤1向降液管2的方向流動，整個塔盤各個條形區的液相以形成總體的錯流流動，這樣液相分布在較小的區域內，使流動與混合更為均勻，並且每個條形區均有較大的氣相流通面積，從而有效消除大型塔板所固有的低效率滯流區。液體的分區錯流流動使得相鄰區域的氣相發生混合，使板間氣體的濃度分布很均勻。這樣可以保證整個塔各扳的進出口條件處於理想的狀況，使各板效率均維持在較高的水平，圖2中的Casel給出了以相對揮發度1.25的雙組分介質進行塔板效率計算，可以看出本發明塔盤的效率比普通塔板的效率提高20％以上。
權利要求
1.一種液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤，其特徵在於在篩孔塔板，浮閥塔板或噴射型塔板上，採用分隔板將塔板分成間距相等或不等的平行條形區間，每個條形區間的一端設置降液管，另一端設置受液盤，相鄰的兩條條形區間的同一端相間設置降液管和受液盤。
2.按權利要求1所述的塔盤，其特徵在於分隔板高度為100-200mm。
3.按權利要求1所述的塔盤，其特徵在於塔盤上平行條形區間至少4條，每條形區間寬度為200-400mm。
4.按權利要求1所述的塔盤，其特徵在於降液管為圓形、矩形、三角形或D字形。
5.按權利要求1所述的塔盤，其特徵在於受液盤上面開設鋸形齒。
6.按權利要求1所述的塔盤，其特徵在於分隔板焊接於塔板上或由螺釘連接於塔板上。
全文摘要
本發明公開了一種液相分區錯流流動的汽液充分混合高效傳質塔盤，屬於精餾、吸收和解吸等的傳質、傳熱塔內件結構技術。該塔盤是在篩孔塔板，浮閥塔板或噴射型塔板上，採用分隔板將塔板分成間距相等或不等的平行條形區間，每個條形區間的一端設置降液管，另一端設置受液盤，相鄰的兩條條形區間的同一端相間設置降液管和受液盤。本發明的有益效果是，可以在保持塔板原有結構簡單這一優點的前提下使汽液分布更為均勻，從而顯著提高傳質效率，本發明塔盤的效率比普通塔板的效率可提高20％以上。
文檔編號B01D3/16GK1613532SQ20041007205
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月22日 優先權日2004年9月22日
發明者劉春江, 孫志民, 袁希鋼, 曾愛武, 吳少敏 申請人:天津大學