專利名稱：一種擋板式塔盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域中的一種用于氣液傳質(zhì)的擋板式塔盤，用于精餾、吸收、脫硫、再生等塔器中。
背景技術(shù)：
板式塔是石油化工生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的一種氣液傳質(zhì)設(shè)備?，F(xiàn)今，板式塔中廣泛使用的一類塔盤是浮閥塔盤；該種塔盤每層含有溢流堰、降液管和受液盤，整層塔板處于一個(gè)平面。氣相從閥孔-浮閥處吹出，與塔板上的液體接觸進(jìn)行傳質(zhì)。浮閥塔盤存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資大、氣液通量小的缺點(diǎn)。另一類塔盤為擋板式塔盤，參見Hydrocarbon Processing，September 1983/Data for towerbaffle design和Hydrocarbon Processing，May 1993/How to design baffletray column。普通擋板式塔盤的整層塔板也在一個(gè)水平面，不設(shè)降液管。這種擋板式塔盤僅在靠近溢流堰的部分塔板上開設(shè)篩孔，所以操作時(shí)，只有少部分液體從篩孔中流下形成液柱，大部分液體越過溢流堰流下，形成液簾。氣相從塔盤下方橫向穿過；液柱和液簾受氣流沖擊的影響，在靠近塔壁處的塔板上大量積聚，形成很厚的液層及液面梯度；這不利于液體的更新，降低了氣液傳質(zhì)的效率。同時(shí)，由于液簾與氣體的接觸傳質(zhì)效果較之液柱與氣體的接觸傳質(zhì)效果較差，而這種擋板式塔盤形成的液柱數(shù)量有限，液體分散不夠，也使得氣液傳質(zhì)效率降低。
中國專利CN1032624C公開的“波型擋板塔盤”，是在普通塔板(即基板，V形塔板或篩板)的上方安裝一波形擋板構(gòu)成，是一種雙層的復(fù)合塔盤；擋板的作用是減少霧沫夾帶。CN1428183A公開的“噴嘴擋板式塔板”，是在水平塔板的升氣孔上安裝噴射筒，升氣孔的下方設(shè)有分離板(類似于擋板)，分離板的作用主要是防止霧沫夾帶。上述專利公開的擋板式塔盤所存在的主要問題是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資偏大，氣液通量小，處理能力相對(duì)較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種擋板式塔盤，以解決現(xiàn)有的浮閥塔盤和擋板式塔盤所存在的氣液傳質(zhì)效率較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資偏大、處理能力不大的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種擋板式塔盤，包括塔板，塔板上設(shè)有溢流堰，其特征在于塔板由沿液體流動(dòng)方向呈向下的階梯組成，在每一級(jí)階梯的塔板上開設(shè)有篩孔，或是在每一級(jí)階梯的塔板上開設(shè)閥孔，閥孔上安裝浮閥，在塔板的下方、自塔板最高一級(jí)階梯與塔器的塔壁相交的圓弧頂部設(shè)有傾斜向下的弓形導(dǎo)流板。
采用本發(fā)明，具有如下的有益效果(1)本發(fā)明的擋板式塔盤，塔板由沿液體流動(dòng)方向呈向下的階梯組成。所設(shè)階梯可以引導(dǎo)、促進(jìn)液體的流動(dòng)，使每一級(jí)階梯塔板上的液面梯度變小，液層變薄，液體分布更趨于均勻。這就有利于提高傳質(zhì)效果；(2)在塔板上開設(shè)篩孔的情況下，由于每一級(jí)階梯的塔板上均開設(shè)有篩孔，篩孔數(shù)量較普通擋板式塔盤增加，因而可以增加液體分散度及液體流量，同時(shí)也可減小塔板上的液面梯度。塔板上的液體在流動(dòng)過程中從各篩孔淋下，形成更多的液柱，與塔盤下方橫向穿過的氣相發(fā)生傳質(zhì)，使氣液接觸更充分，霧沫夾帶較少，傳質(zhì)效率得到提高；(3)在塔板上開設(shè)閥孔并在閥孔上安裝浮閥的情況下，浮閥的開啟度主要根據(jù)氣相負(fù)荷的大小而定。當(dāng)氣相負(fù)荷較低時(shí)，浮閥開啟度很?。划?dāng)氣相負(fù)荷較大時(shí)，浮閥開啟度隨之增大，以保證塔盤的正常操作。這就增加了本發(fā)明擋板式塔盤的操作彈性；(4)本發(fā)明的擋板式塔盤設(shè)有導(dǎo)流板，可以防止液流在氣流作用下甩向?qū)Я靼逅幬恢玫乃鞯乃谛纬杀诹?，而影響氣液的正常接觸和輕組分從重組分的分離；(5)本發(fā)明的擋板式塔盤不設(shè)置受液盤和降液管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以降低投資；(6)由于本發(fā)明的擋板式塔盤不設(shè)置受液盤和降液管，大大地節(jié)省了每層塔盤所占有的塔內(nèi)空間；這些節(jié)省下來的空間都可以變成氣液接觸、傳質(zhì)的場(chǎng)所，從而提高本發(fā)明擋板式塔盤的處理能力；(7)由于氣液接觸空間增大，在氣液處理能力相同的情況下，可以大大降低塔盤的壓降，且有助于輕組分從重組分的分離，改善產(chǎn)品質(zhì)量。與常規(guī)的F1浮閥塔盤相比，本發(fā)明塔盤在塔板上開設(shè)篩孔時(shí)壓降約降低25～35％，開設(shè)閥孔并在閥孔上安裝浮閥時(shí)壓降約降低20～25％；(8)在操作過程中，由于氣相依次橫向穿過相鄰兩層塔盤之間的空間，可以減少霧沫夾帶的產(chǎn)生。與常規(guī)的F1浮閥塔盤相比，本發(fā)明塔盤開設(shè)篩孔時(shí)霧沫夾帶約減少15～45w％(w％表示重量百分?jǐn)?shù))，開設(shè)閥孔并在閥孔上安裝浮閥時(shí)霧沫夾帶約減少13～16w％。
本發(fā)明的擋板式塔盤可用于石油化工領(lǐng)域中精餾、吸收、脫硫、再生等塔器中；在要求低壓降的減壓塔以及其它塔器中都可以應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖具體實(shí)施方式
和實(shí)施例并不限制本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。


圖1是本發(fā)明的擋板式塔盤安裝于塔器內(nèi)、沿塔器軸向的剖視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖2中，所有未說明的附圖標(biāo)記所表示的技術(shù)特征均與圖1中的相同。
具體實(shí)施例方式
參見圖1和圖2，本發(fā)明的擋板式塔盤，包括塔板3，塔板3上設(shè)有溢流堰2。塔板3由沿液體流動(dòng)方向呈向下的階梯組成，在每一級(jí)階梯的塔板3上開設(shè)有篩孔5。在塔板3的下方、自塔板3最高一級(jí)階梯與塔器的塔壁1相交的圓弧頂部設(shè)有傾斜向下的弓形導(dǎo)流板4。其中，溢流堰2設(shè)置于最低一級(jí)階梯的塔板3的邊沿；為使大液量時(shí)液體能從溢流堰2溢出并具有一定的彈性，溢流堰2可以采用常用的齒堰或平堰，最好是采用齒堰。
塔板3上也可以不開設(shè)篩孔5，而是在每一級(jí)階梯的塔板3上開設(shè)閥孔，閥孔上安裝浮閥；相關(guān)的附圖省略。
開設(shè)篩孔5或者是開設(shè)閥孔并在閥孔上安裝浮閥的塔板3，一般均是由1～6級(jí)階梯組成，最好是由2～5級(jí)階梯組成。每一級(jí)階梯的高度h一般為10～120mm，較好為30～70mm，最好為50～60mm；寬度w一般為100～500mm。塔板3的厚度一般為2～6mm。圖1、圖2示出了兩層擋板式塔盤，塔板3均是由2級(jí)階梯組成。圖2中涂陰影的塔板為圖1中下面的一塊塔板，局部剖開示出導(dǎo)流板4。
塔板3上開設(shè)篩孔5時(shí)，一般是在每一級(jí)階梯的塔板3上開設(shè)圓形、正方形、長方形或菱形的篩孔5，最好是開設(shè)圓形或長方形的篩孔5。篩孔5的當(dāng)量直徑一般為5～40mm，開孔率一般為1％～20％。篩孔5的當(dāng)量直徑根據(jù)氣液相負(fù)荷的大小確定。篩孔5一般是均勻分布于每一級(jí)階梯的塔板3上。
塔板3上開設(shè)閥孔并在閥孔上安裝浮閥時(shí)，可以增加本發(fā)明擋板式塔盤的操作彈性，增強(qiáng)本發(fā)明的適應(yīng)性。一般是在每一級(jí)階梯的塔板3上開設(shè)圓形、正方形、長方形或菱形的閥孔，閥孔的當(dāng)量直徑一般為39～100mm，閥孔開孔率一般為2％～20％。閥孔上安裝各種對(duì)應(yīng)形狀的常規(guī)浮閥，如F1型圓形浮閥、長方形浮閥等。閥孔與浮閥一般是均勻分布于每一級(jí)階梯的塔板3上。
導(dǎo)流板4的形狀為弓形，弓形的圓弧連接于塔器的塔壁1上(一般采用焊接)，弓形的弦大致平行于塔板3上的溢流堰2。該弓形圓弧的頂部同塔板3最高一級(jí)階梯與塔壁1相交的圓弧頂部大致重合。導(dǎo)流板4一般為不開孔的實(shí)心板(如圖1、圖2所示)或篩孔板(圖略)，其與塔壁1的夾角α一般為30～60度，最好為45度。該夾角α是指導(dǎo)流板4的弓形高度與對(duì)應(yīng)的塔壁1母線之間的夾角。導(dǎo)流板4的面積一般為塔器橫截面積的1/6～1/3；塔器橫截面積按塔器的內(nèi)徑計(jì)算。導(dǎo)流板4的厚度一般為2～6mm。導(dǎo)流板4為篩孔板時(shí)，篩孔形狀一般為圓形、正方形、長方形或菱形，篩孔當(dāng)量直徑一般為2～15mm，開孔率一般為1％～20％。一般情況下，篩孔都是均勻分布于導(dǎo)流板4上。導(dǎo)流板4采用篩孔板的優(yōu)點(diǎn)是，在引導(dǎo)液體流動(dòng)的同時(shí)，可以避免液體在塔器的塔壁上形成壁流，增強(qiáng)氣液接觸的機(jī)會(huì)，提高塔盤的傳質(zhì)效率。
本發(fā)明的擋板式塔盤安裝于塔器之內(nèi)時(shí)，其總體布置方式與現(xiàn)有擋板式塔盤的布置方式相同；塔盤間距一般為450～800mm，最好為600mm。本發(fā)明擋板式塔盤的塔盤間距為相鄰兩層塔盤的最高一級(jí)階梯的上表面之間的垂直距離。
安裝本發(fā)明擋板式塔盤的塔器在操作過程中，在塔板3上開設(shè)篩孔5的情況下，氣相一方面在塔盤下方橫向穿過，與由塔板3上的篩孔5流下的液柱和由塔板3上的溢流堰2流下的液簾接觸進(jìn)行傳質(zhì)；另一方面氣相還通過塔板3上的篩孔5向上垂直流動(dòng)，與每一級(jí)階梯塔板3上的液體接觸進(jìn)行傳質(zhì)。在塔板3上開設(shè)閥孔并在閥孔上安裝浮閥的情況下，氣相一方面在塔盤下方橫向穿過，與由塔板3上的閥孔流下的液柱和由塔板3上的溢流堰2流下的液簾接觸進(jìn)行傳質(zhì)；另一方面氣相還通過塔板3上的閥孔向上流動(dòng)、經(jīng)過浮閥后水平吹出，與每一級(jí)階梯塔板3上的液體接觸進(jìn)行傳質(zhì)。由于氣相通過閥孔-浮閥時(shí)要克服浮閥本身的重量所產(chǎn)生的阻力，所以每層塔盤的壓降相對(duì)要高一些。
實(shí)施例與對(duì)比例實(shí)施例1在內(nèi)徑為φ600mm的實(shí)驗(yàn)塔中進(jìn)行試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)塔內(nèi)安裝3層本發(fā)明的擋板式塔盤，塔盤間距為600mm。每層塔盤的塔板由3級(jí)階梯組成，每一級(jí)階梯的高度h為50mm，寬度w為100mm。塔板的厚度為4mm。最低一級(jí)階梯塔板上的溢流堰為平堰，堰高40mm。每一級(jí)階梯的塔板上均勻開設(shè)圓形篩孔，篩孔直徑為φ8mm，開孔率為15.8％。導(dǎo)流板為實(shí)心板，厚度為4mm，與塔壁的夾角α為30度。導(dǎo)流板的面積為塔器(實(shí)驗(yàn)塔)橫截面積的1/4。
試驗(yàn)介質(zhì)為空氣-水，在常溫(15～28℃)下進(jìn)行水力學(xué)試驗(yàn)。液流強(qiáng)度為60m3/(m·h)，空塔氣速為0.9m/s。試驗(yàn)結(jié)果見表1。表1(以及下文表2和表3)中的“液面梯度”一項(xiàng)，對(duì)于本發(fā)明的擋板式塔盤而言，是指每一級(jí)階梯塔板上的液面梯度。
對(duì)比例1在內(nèi)徑為φ600mm的實(shí)驗(yàn)塔中進(jìn)行試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)塔內(nèi)安裝3層常規(guī)的F1型浮閥塔盤，塔盤間距為600mm。塔盤上的溢流堰為平堰，高度為50mm。塔盤開孔率為15.7％，降液管面積占實(shí)驗(yàn)塔橫截面積的10％。
試驗(yàn)介質(zhì)為空氣-水，在常溫(15～28℃)下進(jìn)行水力學(xué)試驗(yàn)。液流強(qiáng)度為60m3/(m·h)，空塔氣速為0.91m/s。試驗(yàn)結(jié)果見表1。
實(shí)施例2按實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)裝置及條件進(jìn)行試驗(yàn)；所不同的是導(dǎo)流板與塔壁的夾角α為45度，空塔氣速為1.7m/s。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
對(duì)比例2按對(duì)比例1的實(shí)驗(yàn)裝置及條件進(jìn)行試驗(yàn)；所不同的是空塔氣速為1.68m/s。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
實(shí)施例3按實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)裝置及條件進(jìn)行試驗(yàn)；所不同的是導(dǎo)流板與塔壁的夾角α為60度，空塔氣速為2.6m/s。試驗(yàn)結(jié)果見表3。
對(duì)比例3按對(duì)比例1的實(shí)驗(yàn)裝置及條件進(jìn)行試驗(yàn)；所不同的是空塔氣速為2.62m/s。試驗(yàn)結(jié)果見表3。
由表1至表3可以看出，本發(fā)明的擋板式塔盤在塔盤壓降、泄漏強(qiáng)度、霧沫夾帶、塔盤效率和液面梯度幾方面基本上均優(yōu)于常規(guī)的F1型浮閥塔盤。在導(dǎo)流板與塔壁的夾角α處于30～60度的范圍之內(nèi)時(shí)，本發(fā)明塔盤的性能相對(duì)穩(wěn)定，各性能指標(biāo)都處于操作允許的范圍之內(nèi)；每一級(jí)階梯塔板上的液面梯度最大不超過6mm。常規(guī)F1型浮閥塔盤因?yàn)椴辉O(shè)置導(dǎo)流板，在整個(gè)試驗(yàn)區(qū)間性能指標(biāo)比較穩(wěn)定；但其液面梯度較大，最大達(dá)到25mm。
表1

表2

表3

權(quán)利要求
1.一種擋板式塔盤，包括塔板(3)，塔板(3)上設(shè)有溢流堰(2)，其特征在于塔板(3)由沿液體流動(dòng)方向呈向下的階梯組成，在每一級(jí)階梯的塔板(3)上開設(shè)有篩孔(5)，或是在每一級(jí)階梯的塔板(3)上開設(shè)閥孔，閥孔上安裝浮閥，在塔板(3)的下方、自塔板(3)最高一級(jí)階梯與塔器的塔壁(1)相交的圓弧頂部設(shè)有傾斜向下的弓形導(dǎo)流板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板式塔盤，其特征在于塔板(3)由1～6級(jí)階梯組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擋板式塔盤，其特征在于塔板(3)由2～5級(jí)階梯組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的擋板式塔盤，其特征在于每一級(jí)階梯的高度h為10～120mm，寬度w為100～500mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的擋板式塔盤，其特征在于每一級(jí)階梯的塔板(3)上開設(shè)圓形、正方形、長方形或菱形的篩孔(5)，篩孔(5)的當(dāng)量直徑為5～40mm，開孔率為1％～20％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的擋板式塔盤，其特征在于每一級(jí)階梯的塔板(3)上開設(shè)圓形、正方形、長方形或菱形的閥孔，閥孔的當(dāng)量直徑為39～100mm，閥孔開孔率為2％～20％，閥孔上安裝對(duì)應(yīng)形狀的常規(guī)浮閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的擋板式塔盤，其特征在于所述導(dǎo)流板(4)為實(shí)心板或篩孔板，其與塔壁(1)的夾角α為30～60度，導(dǎo)流板(4)的面積為塔器橫截面積的1/6～1/3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擋板式塔盤，其特征在于導(dǎo)流板(4)為篩孔板，篩孔形狀為圓形、正方形、長方形或菱形，篩孔當(dāng)量直徑為2～15mm，開孔率為1％～20％。
全文摘要
本發(fā)明公開了石油化工領(lǐng)域中的一種用于氣液傳質(zhì)的擋板式塔盤，以解決現(xiàn)有的浮閥塔盤和擋板式塔盤所存在的氣液傳質(zhì)效率較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資偏大、處理能力不大的問題。本發(fā)明的擋板式塔盤，塔板(3)由沿液體流動(dòng)方向呈向下的階梯組成。在每一級(jí)階梯的塔板(3)上開設(shè)篩孔(5)；或是在每一級(jí)階梯的塔板(3)上開設(shè)閥孔，閥孔上安裝浮閥。在塔板(3)的下方、自塔板(3)最高一級(jí)階梯與塔器的塔壁(1)相交的圓弧頂部設(shè)有傾斜向下的弓形導(dǎo)流板(4)。本發(fā)明可用于精餾、吸收、脫硫、再生等塔器中。
文檔編號(hào)B01D3/14GK101053700SQ200710054028
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月5日
發(fā)明者高有飛, 王長嶺, 馬金虎, 趙敏潔, 翁甲壯 申請(qǐng)人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司