一种优化导向筛孔塔板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种优化导向筛孔塔板，由冲制了筛孔和导向孔的薄板组合而成；根据流经塔板的液体和气体负荷的不同，筛孔和导向孔有一个适宜的组合比率和优化排布形式，从而一方面消除液体流经塔板时的液面梯度和滞止区，减小液体泄漏，另一方面消除气体从塔板下方经过塔板时的流速和流量差异，最终达到降低不同浓度液体返混和气体返混对传质的影响，使塔板处于优化的操作状态，大大提高塔板的传质效率。可广泛用于化工、炼油、石油化工、医药等领域医药等领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种优化导向筛孔塔板
本技术涉及化工传质分离设备中的塔板
，具体地说，是一种优化导向筛孔塔板。
技术介绍
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:(I)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。中国技术专利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。中国技术专利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。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种优化导向筛孔塔板；在于综合筛孔塔板和导向浮阀塔板中导向孔的优点，克服现有导向筛孔塔板所存在的缺点，设计了一种优化导向筛孔塔板，它由筛孔和导向孔组合而成，可根据流经塔板的液体和气体负荷的不同，筛孔和导向孔有一个适宜的组合比率和优化排布形式，从而一方面消除液体流经塔板时的液面梯度和滞止区，减小液体泄漏，另一方面消除气体从塔板下方经过塔板时的流速和流量差异，最终达到降低不同浓度液体返混和气体返混对传质的影响，使塔板处于优化的操作状态，大大提高塔板的传质效率。可广泛用于化工、炼油、石油化工、医药等领域。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种优化导向筛孔塔板，其特征在于，由冲制了筛孔和导向孔的薄板组合而成；冲制导向孔的区域主要在液体刚进塔板的区域和弓形区域，形成展开双翅的蝶形排布；塔板上未冲制导向孔的区域，均匀冲制筛孔。所述的导向孔呈高出板面状凸起，一面或多面开缝，缝的形状可以是梯形、矩形、 舌形、三角形等多种形式，使缝中吹出气体推动液体沿塔板水平方向流动。冲制导向孔的区域主要在液体刚进塔板的区域和弓形区域，形成展开双翅的蝶形排布，此区域可以不冲制筛孔，或稀疏地冲制筛孔。若塔板长度接近或超过2000mm或塔板上液流强度接近或超过 50m3/h.m时，需在垂直于液体流动方向的塔板中部排布一列或多列导向孔，以增加气体对液体的推力，消除液面梯度。所述的一种优化导向筛孔塔板上未冲制导向孔的区域，均匀冲制筛孔，筛孔一般为圆形，直径为0.1 30mm。冲制的筛孔与液体流动方向优先采用三角形错流排布，或采用正方形、菱形、矩形等其它形式排布。所述的导向孔开缝面积占塔板上总开孔面积的5 20%。根据流经塔板的液体和气体负荷的不同，筛孔和导向孔有一个适宜的组合 比率和优化排布形式，从而一方面消除液体流经塔板时的液面梯度和滞止区，减小液体泄漏，另一方面消除气体从塔板下方经过塔板时的流速和流量差异，最终达到降低不同浓度液体返混和气体返混对传质的影响，使塔板处于优化的操作状态，大大提高塔板的传质效率。与现有技术相比，本技术的积极效果是:该申请改进使刚刚流入塔板的液体在从导向孔吹出气体的作用下加速向前流动， 大大降低了液体横跨塔板自然流动时为克服流动阻力而产生的塔板进、出口侧的液面落差。由于液面落差的减小甚至消除，在塔板入口处自至出口处，液层厚度大体相当，从而在塔板入口区域和出口区域，气速或气体流量接近，从而消除气流的不均匀分布，减少在进入上一层塔板前不同浓度差异气体混合对传质效果的影响。在塔板边缘部分，如弓形板部分，液体行程长而弯曲，又受到塔壁的牵制，阻力大。 本技术在弓形板部分根据液体的行程不同，增加导向孔数量，使从导向孔吹出气体对流体进行加速，从而使得液流量在各条路径中的分配是均匀的，也就是使得液体在塔板上停留时间是相等的。降低经过不同路径后液体浓度差异，减少在进入降液管后不同浓度差异液体混合对传质效果的影响。本技术克服现有技术均匀布导向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化导向筛孔塔板，其特征在于，由冲制了筛孔和导向孔的薄板组合而成；冲制导向孔的区域主要在液体刚进塔板的区域和弓形区域，形成展开双翅的蝶形排布；塔板上未冲制导向孔的区域，均匀冲制筛孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶启亮，李玉安，周文勇，路秀林，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：实用新型
国别省市：