[发明专利]以等停留时间法设计多溢流塔板的方法

摘要

本发明涉及一种以等停留时间法设计多溢流塔板的方法，是为能提高塔板传质效率和处理能力，缓解设备的放大效应而设计的。该方法根据液体在塔板鼓泡区上的停留时间定义，综合了等流道长度法和等鼓泡面积法的优点，并考虑了塔壁对液流的收缩作用以及物性条件对流动的影响，提出了一组等停留时间下的塔板鼓泡区流道长度的计算公式。将塔板两侧边缘降液管堰设计为后掠式堰结构，以增加两侧降液管的溢流周边长度。将偏心式降液板下缘采用弧形或齿形结构，以平衡降液管底隙出口面积。在受液盘内设置液体分配板，以均匀降液管出口两侧的液流分布。本设计方法能使塔板各鼓泡区上的液流具有相近的停留时间和传质效率，达到合理分配液体，促进气液均匀分布，缓解塔设备放大效应的作用。该方法特别适合汽、液相负荷较高的大型塔设备。

主权项

1.一种以等停留时间法设计多溢流塔板的方法，其特征在于：1)以等停留时间法计算液流在塔板(1)鼓泡区(3)流道长度的方法：ti=QiLi=AihclLi=Sil‾ihclLwili,out---(1)]]>t_i＝t_j(1≤i，j≤n，i≠j)                          (2)S_li＝C                                            (3)Sbi=π/4D2-ΣAd-ΣArnl‾i---(4)]]>S_i＝aS_li^b+cS_bi^d[kL_Wi^eρ_L^fμ^gσ^h(i-1)^m]            (5)上述公式中：t_i(j)为液体在第i(j)鼓泡区的停留时间，s；Q_i为塔板(1)第i鼓泡区(3)上的液体体积，由流道面积A_i与液层高度h_cl的乘积计算得到，m³；L_i为第i鼓泡区流道上液体的体积流量，m³·h^-1；L_Wi为第i鼓泡区流道出口的液流强度(即单位堰长的液体流量)，m³·h^-1·m^-1；l_i，out为第i鼓泡区的出口堰长，mm；A_d为降液管(2)截面积，m²；A_r为受液盘(5)截面积，m²；S_i为按等停留时间法计算的第i鼓泡区(3)的流道长度，定义为从受液盘边缘到出口堰之间的距离，mm；S_li为按等流道长度法计算的流道长度，mm；S_bi为按等鼓泡面积法计算的流道长度，mm；a、b、c、d、e、f、g、h、m为模型系数；C为常系数；D为塔内径，mm；k为液流收缩系数，与L_Wi/D有关；为第i鼓泡区的平均宽度，mm；ρ_L为液体密度，kg·m^-3；μ_L为液体粘度，cp；σ为表面张力，dyn；n为塔板(1)上的流道数，鼓泡区的编号i由中心向两边统计；将计算出的塔板(1)鼓泡区(3)的流道长度限定在500-1000mm之间；2)塔板两侧边缘降液管(21)上端堰(4)的设计方法：将塔板(1)两侧边缘降液管(21)上端采用后掠式堰(4)结构，后掠式堰(4)由主堰板(41)和边缘堰板(42)构成，主堰板(41)为突向塔壁的弯板，边缘堰板(42)为直板，主堰板(41)占总堰长的比例为0.4-0.9；将主堰板(41)上缘设为中间高、两侧低的抹斜式结构，边缘堰板(42)的上缘为堰板高度低于主堰板(41)的直板，边缘堰板(42)与主堰板(41)的平均堰板高度比为0.6-0.95；3)偏心式降液管(22)出口的设计方法：将布设的不同偏心式降液管(22)或同一偏心式降液管(22)两侧降液板的下缘设成最低点相同且曲率半径不同的弧形，使降液管(22)下方的当量底隙高度自塔板中心向两侧依次增大；或将偏心式降液板下缘设成齿形，板齿数自塔板(1)中心向边缘依次减少；在偏心式降液管(22)下方的受液盘(5)中设置促进液流均匀分配的液体分配板(5)。