[实用新型]一种喷射塔塔板装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种喷射塔塔板装置，作为工业生产上所使用的板式喷射塔内件，属于工业设备技术领域。

背景技术

塔器大量应用于化工、制药、食品等工业生产领域的精馏提纯、吸收分离、蒸发浓缩等单元操作，塔器的种类分为板式塔和填料塔，板式塔是最早应用于工业化的一种塔型，包括泡罩、筛孔、浮阀、垂直筛孔等多种结构形式，板式塔与填料塔相比，具有操作弹性大、操作稳定可靠、塔板上的传质部件清洗方便、便于设置液体冷却降温装置、便于设置多个侧线进出料口等优点，因此，目前仍在广泛应用；但板式塔普遍存在压降大、塔板效率较低等缺点。虽然都属于板式塔，但垂直筛孔类塔板与泡罩、筛孔、浮阀类塔板又有着本质的区别，泡罩、筛孔和浮阀类塔板，在塔板上的气液两相都是以错流方式相遇或者接触，两相的流体力学工况属于泡沫鼓泡类型；垂直筛孔类塔板属于喷射型塔板，喷射型塔板为气液两相并流，增大了气体负荷，强化了两相的接触；喷射型塔板又分为舌型塔板、网孔塔板、斜孔塔板、立体传质塔板等多种形式；垂直筛孔为喷射型塔板的一种结构型式，据资料介绍，最早是由日本三井造船公司(MSE)于1963年至1968年开发，其特点是在塔板上开孔（有圆形、方孔、矩形孔），孔上布置相配套的圆形、方形、矩形的传质传热帽罩，圆形、方形、矩形的帽罩固定在塔板上，帽罩的侧壁上开有不同形状的孔，帽罩的底部与塔板之间留有缝隙，每个孔与配套的帽罩就组成了一个独立的传质传热单元，受液区与降液槽布置在塔板的两侧，受液区与降液管的设置与普通塔板基本一样。帽罩结构影响传质单元的效率，帽罩底部设缝隙以便液体流通，顶部盖板起阻止气液向上流动作用，罩体和塔板上所开的圆孔、方孔、矩形孔同心固定，在塔板上呈三角或者矩形排列。这样的结构能使塔板上的气液流动呈喷射状态，并以并流接触形式。1971年美国分馏公司（FRI）测定认定，这种塔板与泡罩、筛孔、浮阀类塔板相比具有处理能力大、传质效果好、压降低等特点，目前被广泛应用。

上述结构的垂直筛孔类喷射塔板虽然具有很多优点，但存在两大主要问题：一是气体穿过帽罩要求有很高的气体流速，圆形、方形或矩形的帽罩稳定性很差，同时帽罩与塔板之间必须留有缝隙，所以其连接方式只能采取局部连接的形式，这种结构形式导致帽罩的稳定性更差，当气速突然变化时，帽罩会出现剧烈的左右摇摆现象，极易造成帽罩脱落；在实际应用中，帽罩脱落的现象非常普遍，帽罩一旦脱落，塔板的传质传热效率会迅速下降；二是受液区和降液槽布置在塔板的左右两侧，其形状为弓形，占据了塔板很大的面积，同时液体从受液区流向降液槽的过程中，存在较严重的滞留区、混流区等，返混现象较为严重，中部流速快、两侧流速慢，两侧的液体在塔板上停留时间较长，液体在塔板上的浓度分布混乱，没有形成一定的沿流动方向上的浓度梯度，一部分液体没有与气体接触进行传质与传热反应，直接由受液区流到了降液槽，致使液体在塔板上的传质、传热效率受到了限制，虽然每个升气孔与配套的帽罩组成的传质传热单元具有很高的效率，但整个塔板的效率并不高。

近年来，人们对垂直筛板的研究和改进很多，但以上所述垂直筛孔类喷射塔板存在的两大问题并没有从根本上的解决，如中国专利号99200122.6、200620025314.8、200620081465.5、200820075320.3、201010300365.8、201220250049.9、201210404542.6等，这些改进，塔板上的升气孔采用的仍然是圆孔、方孔或矩形孔，只是在帽罩结构上进行的改进和优化，提高了单个升气孔与配套的帽罩组成的传质传热单元的效率，并没有从根本上解决帽罩稳定性差、易脱落、塔板效率低等问题；还有人设计了分隔流无返混喷射塔板，如中国专利号201210513678.0所述，每层设置上下两个塔盘组合而成一层塔板，并配套设置多个降液管，在解决液体返混方面有了很大的提高，但这种塔板结构非常复杂、投资大，检修及清洗很不方便，板式塔的优点受到了制约，应用范围受到了限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种喷射塔塔板装置，在塔板上设置环形升气孔，并配套设置环形垂直筛板帽罩，环形结构的帽罩稳定性好，不易脱落，同时内外环形结构的帽罩将塔板表面分割成均匀的环形槽，实现液体在环形槽内单向流动的同时进行传质传热反应，彻底解决帽罩易脱落以及液体在塔板上的滞流、错流、混流、浓度梯度分布混乱、液体走近路不经传质传热直接由受液区流向降液槽等现象，解决背景技术存在的上述问题。