CN109316771A

CN109316771A - 一种新型组合固定阀塔板

Info

Publication number: CN109316771A
Application number: CN201811536705.XA
Authority: CN
Inventors: 姚克俭; 刘赛
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2018-12-15
Filing date: 2018-12-15
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明公开了一种新型组合固定阀塔板，包括若干块塔板本体，相邻两块塔板本体之间采用弓形降液管或矩形降液管作为液体流通通道；所述塔板本体上设置降液区、鼓泡板和受液区，鼓泡板上交错排布设置有若干普通固定阀和旋转固定阀，所述旋转固定阀包括设置于鼓泡板上的第一阀孔、设置于鼓泡板上的第一阀腿以及固定设置于第一阀腿顶部的具有导向流体旋转作用的第一阀盖，所述第一阀腿设置于第一阀孔边缘的外侧，气体穿过第一阀孔并在第一阀盖的导向作用下，作以第一阀孔的中心为圆心的切向流动，形成旋转流场。本发明巧妙利用了旋转固定阀作用产生的旋转流场的特性，克服现有技术的普通固定阀塔板存在的易堵塞、易磨损、易卡死、易脱落等问题。

Description

一种新型组合固定阀塔板

技术领域

本发明涉及一种新型组合固定阀塔板。

背景技术

塔器作为重要的气液传质设备，广泛应用于炼油、石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸馏、吸收、解吸等化工单元操作，其性能的优劣对整个生产装置的生产能力、产品质量、消耗定额以及三废环保等方面有着重大影响。

塔器按照不同的气液接触和流动特点主要分为填料塔和板式塔两大类。板式塔具有结构简单、操作可靠、处理量大、操作弹性高等优点。填料塔从设计到生产的整个过程造价很高，而且填料的性能容易受初始分布的影响，其放大效应较显著。因此，研究开发人员将更多的注意力转向了设计各项性能优良的板式塔，以适应不断变化的工业需求。

固定阀塔板阀体与塔板本体之间相对位置固定，不能上下浮动，也不能水平方向旋转；阀体一般由塔板本体直接冲压成形，可以根据实际需求制作成不同形状。固定阀塔板的阀体对气相具有阻挡作用，改变了气流喷入液层的方向，在一定程度上降低了雾沫夹带；同时，阀体对其上方的液体也具有支撑作用。

浮阀塔板具有操作弹性大、雾沫夹带小、漏液少、处理能力大、传质效率高等优点，在工业应用中广泛采用。浮阀的阀盖周边分布定距片，确保在阀体与塔板主体间留有一定的间隙，当气相负荷变小时，由于缝隙的存在，阀盖升起时不会产生脉动现象。但浮阀塔板也存在加工复杂、制造成本较高、应用过程中易堵塞、易磨损、易卡死及易脱落等缺点，阻碍了其进一步应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：为了克服固定阀塔板雾沫夹带大、漏液量大的缺陷，避免相邻阀体流出的气体直接对冲，解决阀盖上方气液接触较差的缺点，减少塔壁边缘传质死区。本发明的目的在于提供一种新型组合固定阀塔板，安装了具有导向流体旋转作用的阀盖，巧妙利用了浮阀塔板旋转流场的特性并克服了其易堵塞、易磨损、易卡死、易脱落等缺陷，提供了一种旋转固定阀与普通固定阀组合排布的新型组合固定阀塔板。

一种新型组合固定阀塔板，其特征在于包括若干块塔板本体，相邻两块塔板本体之间采用弓形降液管或矩形降液管作为液体流通通道；所述塔板本体上设置降液区、鼓泡板和受液区，鼓泡板上交错排布设置有若干普通固定阀和旋转固定阀，所述旋转固定阀包括设置于鼓泡板上的第一阀孔、设置于鼓泡板上的第一阀腿以及固定设置于第一阀腿顶部的具有导向流体旋转作用的第一阀盖，所述第一阀腿设置于第一阀孔边缘的外侧，气体穿过第一阀孔并在第一阀盖的导向作用下，作以第一阀孔的中心为圆心的切向流动，形成旋转流场。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于所述第一阀盖包括与鼓泡板平行的第一阀面，第一阀面的外周边设置有向下弯曲的折边，所述折边的下边缘均匀间隔固定设置有若干块翅片，在折边与翅片的共同作用下，流出第一阀孔的气体斜向下旋转吹入鼓泡板上的液层内；所述第一阀面的形状为圆形、椭圆形或正多边形。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于第一阀面的形状为圆形，所述折边的下边缘呈圆形，所述翅片切向设置在所述折边的呈圆形的下边缘处。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于翅片的形状为梯形、椭圆形或齿边矩形；所述折边的下边缘均匀间隔固定设置3~7块翅片。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于折边向下弯曲的角度为15°～60°，第一阀腿的高度为10～40mm，所述翅片呈长20～40mm、宽10～20mm的矩形结构。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于所述普通固定阀和旋转固定阀分别成排设置在鼓泡板上，相邻两排普通固定阀之间设置一排旋转固定阀，每排普通固定阀与相邻的一排旋转固定阀相互交错设置。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于塔板本体的直径为300～20000 mm、开孔率为5%～30%；相邻两块塔板本体的间距为200～1500mm。

所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于所述普通固定阀包括设置于鼓泡板上的第二阀孔、设置于鼓泡板上的第二阀腿以及固定设置于第二阀腿顶部的第二阀盖。

本发明的有益效果是：向下弯曲的折边改变了气体的通道，将水平吹出的气体合理地从轴向导入液层，增强了气液接触，减弱了气相往上层塔板夹带液滴的作用。阀体周边均匀分布的翅片，避免了邻近阀体吹出的气流直接对冲，减少塔体内部的能量消耗；翅片对液体具有阻隔作用，减少阀孔漏液，对气体具有径向的导向作用，在相邻固定阀之间形成旋转流场，加剧了气液湍流程度，增加了气体在液层里的停留时间，提高了塔板传质效率。将普通固定阀与旋转固定阀组合排布在塔板上，有效减少了雾沫夹带和塔板漏液，提升了塔板操作弹性和适用范围。

在折边与翅片的共同作用下，流出固定阀侧孔的气体斜向下旋转吹入塔板液层，避免了相邻阀孔中流出的气体直接对冲，减少了雾沫夹带与漏液。气体受到翅片的导向作用，进入液层，形成旋转流场，增大了气液接触面积和气体在塔板上的停留时间，强化了气液接触传质，提升了塔板的传质效率、处理能力和操作弹性。

本发明的旋转固定阀制备过程中，可以直接在普通固定阀基础上加装具有导向流体旋转作用的阀盖构成旋转固定阀，阀盖周边具有向下弯曲的折边，折边边缘均匀分布3～7条翅片，由此本发明的旋转固定阀的制备方法简单。

本发明通过普通固定阀与旋转固定阀交错组合排布在塔板上，避免了相邻的普通固定阀流出的气体的直接对冲，旋转固定阀流出的气体在其周围形成旋转流场，所述旋转流场切向冲击从普通固定阀流出的气体，减少塔体内部的能量消耗，通过本发明的普通固定阀与旋转固定阀的组合交错排布设置，在减小雾沫夹带的基础上，不影响塔的处理量。

附图说明

图1是本发明的旋转固定阀与鼓泡板的连接立体结构示意图；

图2是普通固定阀与鼓泡板的连接的立体结构示意图；

图3是本发明的第一阀盖的立体结构示意图；

图4是普通固定阀塔板的立体结构示意图；

图5是本发明新型组合固定阀塔板的立体结构示意图；

图6是新型固定阀塔板与普通固定阀塔板的雾沫夹带率对比图；

图7是新型固定阀塔板与普通固定阀塔板的漏液率对比图；

图8是新型固定阀塔板与普通固定阀塔板的清液层高度对比图；

图中：1-第一阀面，2-第一阀腿，3-第一阀孔，4-翅片，5-第二阀盖，6-第二阀腿，7-折边，8-降液区，9-鼓泡板，10-受液区，11-旋转固定阀，12-普通固定阀，13-第二阀孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，是一种旋转固定阀，其主阀部分是普通固定阀，副阀部分是一个阀盖。阀盖周边设置向下弯曲30°的折边，折边边缘均匀分布3条翅片。

如图2所示，是普通固定阀，阀盖直径40mm，阀腿高10mm，阀腿长20mm，阀腿宽5mm，它是从塔板上直接冲压成形，阀体为圆形。

如图3所示，是旋转固定阀的阀盖。图中阀盖直径40mm，阀盖周边是向下弯曲30°的折边，折边宽5mm。折边上均匀排布3条翅片，翅片长20mm，翅片宽5mm。本实施例中，阀面为圆形，折边边缘为圆形曲线，翅片的形状是矩形。

如图4所示，是普通固定阀塔板，塔盘上开有25个阀孔，塔板开孔率10%。相邻的固定阀之间呈正三角形排布，阀孔直径40mm，圆心距为85mm；塔板采用弓形降液管。

如图5所示，是新型组合固定阀塔板，塔盘上开有25个阀孔，塔板开孔率10%。相邻的固定阀之间呈正三角形排布，阀孔直径40mm，圆心距为85mm。塔板上有9个旋转固定阀和16个普通固定阀（9个旋转固定阀和16个普通固定阀在塔板上成排交错设置，对照图5）；塔板采用弓形降液管。

实施例一

在板间距为600毫米、直径600毫米的有机玻璃塔中，安装三块普通固定阀塔板，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。采用弓形降液管为液体流通通道，在上层塔板上方安装雾沫收集器。以空气和水为操作物系，测定不同气液负荷下，普通固定阀塔板和新型组合固定阀塔板的雾沫夹带。（本实施例采用的普通固定阀塔板对照上述图4的结构，本实施例采用的新型组合固定阀塔板对照上述图5的结构）。

测试结果见图6。可以看出，在同一喷淋密度下，当阀孔动能因子F₀为18.5～23.5(m s^-1)/(kg m^-3)^0.5时，新型组合固定阀塔板的雾沫夹带率比普通固定阀塔板降低5%～15%。

实施例二

在板间距为600毫米、直径600毫米的有机玻璃塔中，安装三块普通固定阀塔板，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。采用弓形降液管为液体流通通道，在下层塔板下面安装漏液收集器。以空气和水为操作物系，测定不同气液负荷下，普通固定阀塔板和新型组合固定阀塔板的漏液率。（本实施例采用的普通固定阀塔板对照上述图4的结构，本实施例采用的新型组合固定阀塔板对照上述图5的结构）。

测试结果见图7。可以看出，在同一喷淋密度下，当阀孔动能因子为6.3～7.8 (ms^-1)/(kg m^-3)^0.5时，新型组合固定阀塔板的漏液率比普通固定阀塔板降低约10%。

实施例三

在板间距为600毫米、直径600毫米的有机玻璃塔中，安装三块普通固定阀塔板，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。采用弓形降液管为液体流通通道，在中层塔板上开三个直径10mm的圆孔，插入三根长3cm、直径10mm的铜管，铜管上侧开口与塔盘上面齐平，铜管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，测定不同气液负荷下，普通固定阀塔板和新型组合固定阀塔板的清液层高度。（本实施例采用的普通固定阀塔板对照上述图4的结构，本实施例采用的新型组合固定阀塔板对照上述图5的结构）。

测试结果见图8。可以看出，在同一喷淋密度下，当阀孔动能因子为4.5～24.0 (ms^-1)/(kg m^-3)^0.5时，新型组合固定阀塔板的清液层高度比普通固定阀塔板大约高30%。

通过对比上述实施例的结果，可以看出相同操作条件下，新型组合固定阀塔板的雾沫夹带、漏液率明显低于普通固定阀塔板，清液层高度大于普通固定阀塔板。说明与普通固定阀相比，新型组合固定阀塔板能够显著的降低塔板雾沫夹带，有效减少阀孔漏液，塔板液层中气液接触剧烈，增加了气体在塔板上的停留时间，强化了气液接触传质，提升了塔板的传质效率、处理能力和操作弹性。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明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

1.一种新型组合固定阀塔板，其特征在于包括若干块塔板本体，相邻两块塔板本体之间采用弓形降液管或矩形降液管作为液体流通通道；所述塔板本体上设置降液区（8）、鼓泡板（9）和受液区（10），鼓泡板（9）上交错排布设置有若干普通固定阀（12）和旋转固定阀（11），所述旋转固定阀（11）包括设置于鼓泡板（9）上的第一阀孔（3）、设置于鼓泡板（9）上的第一阀腿（2）以及固定设置于第一阀腿（2）顶部的具有导向流体旋转作用的第一阀盖，所述第一阀腿（2）设置于第一阀孔（3）边缘的外侧，气体穿过第一阀孔（3）并在第一阀盖的导向作用下，作以第一阀孔（3）的中心为圆心的切向流动，形成旋转流场。

2.根据权利要求1所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于所述第一阀盖包括与鼓泡板（9）平行的第一阀面（1），第一阀面（1）的外周边设置有向下弯曲的折边（7），所述折边（7）的下边缘均匀间隔固定设置有若干块翅片（4），在折边与翅片的共同作用下，流出第一阀孔（3）的气体斜向下旋转吹入鼓泡板（9）上的液层内；所述第一阀面（1）的形状为圆形、椭圆形或正多边形。

3.根据权利要求2所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于第一阀面（1）的形状为圆形，所述折边（7）的下边缘呈圆形，所述翅片（4）切向设置在所述折边（7）的呈圆形的下边缘处。

4.根据权利要求2所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于翅片（4）的形状为梯形、椭圆形或齿边矩形；所述折边（7）的下边缘均匀间隔固定设置3~7块翅片（4）。

5.根据权利要求2所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于折边（7）向下弯曲的角度为15°～60°，第一阀腿（2）的高度为10～40mm，所述翅片（4）呈长20～40mm、宽10～20mm的矩形结构。

6.根据权利要求1所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于所述普通固定阀（12）和旋转固定阀（11）分别成排设置在鼓泡板（9）上，相邻两排普通固定阀（12）之间设置一排旋转固定阀（11），每排普通固定阀（12）与相邻的一排旋转固定阀（11）相互交错设置。

7. 根据权利要求1所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于塔板本体的直径为300～20000 mm、开孔率为5%～30%；相邻两块塔板本体的间距为200～1500mm。

8.根据权利要求1所述的一种新型组合固定阀塔板，其特征在于所述普通固定阀（12）包括设置于鼓泡板（9）上的第二阀孔（13）、设置于鼓泡板（9）上的第二阀腿（6）以及固定设置于第二阀腿（6）顶部的第二阀盖（5）。