[实用新型]一种优化导向筛孔塔板

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及化工传质分离设备中的塔板技术领域，具体地说，是一种优化导向筛孔塔板。

【背景技术】

板式塔是一种重要的传质分离设备，广泛用于化工、炼油、石油化工、医药等领域中的蒸馏、吸收、汽提、萃取等传质分离过程。塔板是板式塔中最重要的结构单元，常分为筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板、固阀塔板等几大类，本申请属于筛孔塔板。

实验表明：(1)从受液盘流出的液体横跨塔板流动时必须克服流动阻力，板上液面将出现高度差。塔板进、出口侧的液面高度差称为液面落差。液体流量越大，行程越长，液面落差越大。由于液面落差的存在，在塔板入口处，液层较厚，气速或气体流量比平均数值小；而在塔板出口处，液层较薄，气速或气体流量比平均数值大，从而导致气流的不均匀分布。在液体入口部位，气量小，气体的增浓度增大而有所得；而在液体出口部位，气量大，其增浓度降低而有所失。但是，所得必不足以补偿其所失，故不均匀的气流分布对传质是个有害因素。板式塔的设计意图是在塔板上实现均匀的错流接触，因而希望在塔板各点气体流速相等，但普通筛孔塔板很难达到。(2)塔的横截面通常是圆形的，液体自一端流向另一端有多种途径。在塔板中央，液体行程较短而平直，阻力小，流速大。在塔板边缘部分，行程长而弯曲，又受到塔壁的牵制，阻力大，因而流速小。因此，液体沿塔板上各条路径中的速度分布及流量分布是相当不均匀的。塔板中心区域是快速流动区，两侧弓形区域是滞止区，两者之间是变速区。从而使得同时进入塔板的液体，因经过不同区域时流速不同，在离开塔板时在塔板上产生不同的停留时间(即气体和液体的接触传质时间)，也就必然具有不同的浓度。不同浓度的液体进降液管后将产生返混，降低了塔板效率。

导向筛板是一种改进型的筛板，具有比普通筛板更好的性能。国内外许多公司、研究机构及高等院校对导向筛板进行了研究。中国实用新型专利91207084.6公开了一种低温精馏塔导向筛板，该专利在塔板上除均匀分布有筛孔外，还制有均匀间隔分布的导向孔。利用导向孔喷出的气体在水平方向上的速度分量推动液体加速流动，使得整个塔板上液层厚度差减小，液层厚度均匀，从而使得气体在塔板上鼓泡均匀。但是该专利采用同向、均匀分布的导向孔，尽管对不同区域液体有推动加速流动作用，但不能改善塔板上不同区域液体流速差异，因流速差异而导致的浓度差。不同浓度的液体进降液管后将产生返混，降低了塔板效率。

中国专利01220319.X和01134859.3公开了一种高效导向筛板塔，该专利在塔板上除有筛孔和导向孔外，还在塔板上游区域设置有斜台状突起，又称鼓泡促进器。鼓泡促进器使塔板上游的液层相应变薄，过孔阻力降低，成为易于让气流穿过的薄弱部分，促使液体一进入塔板就能鼓泡。导向孔开缝的水平中心线与塔板水平方向平行，使从导向孔喷出的气体完全沿水平方向推动液体前进。尽管该专利能在一定程度上改善气液接触与传质状况，提高了塔板效率，但是设置斜台状突起的鼓泡促进器上开设的筛孔或导向孔，对应的液层厚度不同，从而使液层薄的地方气体速度大，使液层厚的地方气体速度小，对传质不利，同时也使塔板结构复杂。此外，该专利要求导向孔的分布及转角以从导向孔喷出的气体推动液体前进，传递给液体的动量与液体克服前进阻力所需要的动量相等的原则布置。此种排布方法理论上是可行的，但实际情况是确定液体克服前进所需阻力非常困难，而且气体和液体流量不同，阻力也不同。即使按某种气体和液体流量确定了导向孔的分布及转角，也难满足实际操作时气体和液体流量在常见的60～120％操作弹性内都处于理想操作状态。

中国实用新型专利91215151102导向浮阀塔板及96229716.X组合导向浮阀塔板较早认识到导向孔对消除塔板上液面梯度和滞止区，减小液体泄漏，提高气体均匀分布，降低液体返混及气体返混对传质有重要作用，并在工业中得到广泛应用。

由于筛孔塔板只是在塔板上开些筛孔，而无其它组件，因此其结构简单，拆装方便，重量较轻，造价较低。筛孔塔板的造价相当于泡罩塔板的40～50％，浮阀塔板的60～70％。此外还具有抗堵塞及抗聚合性能，特别适合有固体颗粒、有结晶、易聚合、粘性大、污垢多的气液传质分离体系。

【实用新型内容】