專利名稱：低阻高速飛閥型板式化工塔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可為化工精餾分離工程所用的汽液傳熱傳質(zhì)裝置，其是低阻高速飛閥型板式化工塔器。
目前，在諸多化工文獻(xiàn)以及化工生產(chǎn)實(shí)踐中，公知的具有F-1圓浮閥型、雙層浮閥型、十字架浮閥型和方形浮閥型等塔板的化工塔器方面，從塔板的流體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)來分析，汽液均沿著浮閥體(圓、方或其它形狀)的周邊而產(chǎn)生接觸作用，在這些塔板上，物料的返混現(xiàn)象較為嚴(yán)重，相應(yīng)地其不均性，液面梯度和阻力大。并在塔板的邊緣區(qū)域及兩側(cè)弓形區(qū)域存在著死區(qū)和滯緩區(qū)現(xiàn)象，影響塔板效率和傳熱傳質(zhì)功能的更好發(fā)揮。
本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)構(gòu)思極為獨(dú)特而創(chuàng)新的飛閥型板式化工塔器，其基本上是針對(duì)上述常見浮閥型塔板的弊病而加以提出的。其屬于低阻力高汽速及高效接觸型的順流式塔板，板上流體均朝著降液裝置方向運(yùn)動(dòng)，呈扇形噴射狀，故流體動(dòng)力學(xué)性能大為改善，誠為二十一世紀(jì)先進(jìn)的化工塔器之一。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在塔板上采用低阻高速飛閥型浮閥，這種浮閥狀似飛行中的蝙蝠的外形體。本飛閥基礎(chǔ)閥型的主要參數(shù)為閥平展寬度104mm，閥長42mm。也可按物料的性質(zhì)及設(shè)計(jì)的需要、塔徑的大小等不同因素而放大或縮小，相關(guān)部位則采用一定比例而設(shè)計(jì)制作，并可形成系列。本飛閥外形的前緣平直，兩條長邊呈33-35°傾斜成后掠角向兩側(cè)展開，其斜邊與中心線約呈55°，后緣呈“雙W型”。
飛閥在塔板上的布置，采用錯(cuò)流方式排列，在此塔板上，飛閥既可是同一系列尺寸相同的；也可以是不同系列尺寸大小不同而呈間隔布置的(即大-小-大-小-大或小-大-小-大-小)。
在運(yùn)行時(shí)，飛閥與塔板平面呈5-20°傾角，好似蝙蝠或飛機(jī)在迎著氣流而俯沖飛行或呈向下滑翔之勢(shì)。在塔板上，由汽液所組成的物料流體迎向飛閥頭部通過全閥而緊密充分接觸，從而實(shí)施傳熱傳質(zhì)之功能。相鄰的飛閥當(dāng)處于工作狀態(tài)的條件下，其傾角分別為～10°和～20°兩種，上下可形成兩層接觸面和呈扇狀散射面，相互間互相滲透，互相混溶，緊密接觸，物料各分子間產(chǎn)生強(qiáng)烈碰撞，進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)的變化。與此同時(shí)，流體不斷按順流路徑朝降液裝置方向推進(jìn)。流體幾無返混現(xiàn)象，液面梯度又小，并可激活常規(guī)塔板上所存在的邊緣死區(qū)和兩側(cè)弓形滯緩區(qū)，充分改善塔板上的流體動(dòng)力學(xué)狀況，進(jìn)而向優(yōu)化、理想化方向發(fā)展。
在塔板的底板上，在每個(gè)飛閥所定的位置上，則按其形狀開有梯形升氣孔，為了固定飛閥，又在底板上開有長方形小孔，可將飛閥頭部之長條部分(可稱為閥足)插入其小孔，并在塔板的背面，將其彎曲成一定角度之鉤狀，使其與底板鉤掛住而不脫落，并能隨工況之不同而自如地調(diào)節(jié)浮動(dòng)角度。為了考慮飛閥的穩(wěn)定性，防止飛閥左右搖擺，并能輔助控制飛閥之角度，同時(shí)又考慮到使飛閥在一定狀態(tài)下具有一定的振幅，強(qiáng)化接觸作用，于是又在飛閥的閥翼內(nèi)兩側(cè)設(shè)置“”形元件控制點(diǎn)，也可用不銹鋼條(圓或扁)及其它材料具相應(yīng)高度的“”形元件點(diǎn)焊在底板上加以控制。
至于飛閥的布置間距、數(shù)量之多寡，當(dāng)視設(shè)計(jì)所選定的開孔率和空塔速度(1.5-3mm/s)之大小經(jīng)計(jì)算而定。
為了增加飛閥的接觸面及起導(dǎo)向作用，又在每只飛閥的平面上沖壓出2-3個(gè)帶弧度而扁矮之噴射孔，飛閥之厚度為0.5-2mm。
在底板上，當(dāng)部署相隔3-5排飛閥后又設(shè)有1-2排小圓孔(孔徑φ3-5mm)或條形孔縫(縫寬3-5mm)，其狀好似呈一條線排開的密集的地面“高射炮火”與“飛機(jī)狀的飛閥”模似作戰(zhàn)而交織成“火力網(wǎng)”，再次增加汽液接觸之機(jī)率，更有利于塔板上傳熱傳質(zhì)作用之發(fā)揮。
塔板經(jīng)上述處理后，再配置弓形降液裝置及不等高進(jìn)口堰(均液板)，其兩側(cè)比中間略低3-5mm，具有均液和均速作用，即構(gòu)成完整的塔板布置。
在塔器中，塔板的板間距(H)為200-600mm。其隨設(shè)計(jì)的空塔速度及物料特性而異。
塔器之胴體外形，可為圓筒形狀或矩形狀相應(yīng)地塔板亦可設(shè)計(jì)和制作成上述兩種形體，使內(nèi)外相互協(xié)調(diào)一致。當(dāng)采用矩形結(jié)構(gòu)時(shí)，其截面長∶寬之比，可采用0.618黃金分割法(即1∶0.618)加以設(shè)計(jì)。塔板面布局可參照?qǐng)A形塔板上之矩形中央主傳質(zhì)區(qū)。
然后，根據(jù)物料的性質(zhì)(有無腐蝕性等)或所承受的壓力之大小和溫度之高低等因素而決定材質(zhì)，采用相應(yīng)的牌號(hào)和壁厚，如屬壓力容器還應(yīng)按相應(yīng)要求進(jìn)行有關(guān)工作。與此同時(shí)，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)需要，而再?zèng)Q定塔板數(shù)和塔高以及物料的進(jìn)出口管徑、數(shù)量和位置。再者，又可根據(jù)加工制造、吊裝、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝等具體情況，而決定是否采用分段制作(用法蘭聯(lián)接之塔節(jié))或整體制作。
本發(fā)明所述之新型塔板及其塔器，適用于潔凈物系之分離及精餾分離工程，對(duì)無纖維類雜物又無過量固形物之污穢物系或生物工程之發(fā)酵清液亦可應(yīng)用。
由于本塔板阻力低，傳質(zhì)速度快，物料呈順流態(tài)(或稱并流態(tài))運(yùn)動(dòng)，液面梯度小，霧沫夾帶少，幾無返混現(xiàn)象，不易形成新的雜質(zhì)，故有節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)之功能，比常用浮閥板化工塔器有明顯的改良。在常減壓、加壓、真空條件下均可應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明
具體實(shí)施例方式

圖1、本發(fā)明塔器的縱向剖示2、本發(fā)明塔器中的塔板平面布置示意3、飛閥元件示意4、底板開孔示意5、飛閥限位裝置示意面說明從圖1中，可見在塔的胴體內(nèi)，相鄰塔板間的關(guān)系及飛閥呈一定角度啟動(dòng)。在兩層之間的塔板上，流體呈相反方向運(yùn)行，自上而下交叉流動(dòng)通過全塔。
從圖2中，可見塔板系由底板1、飛閥2、圓孔或孔縫3、進(jìn)口堰4、弓形降液裝置5、和飛閥限位控制點(diǎn)6組合而成。板面貌似一座飛機(jī)場(chǎng)或航空母艦停機(jī)坪上之機(jī)群，蔚為壯觀。
從圖3中，可見飛閥元件之平面概況，其厚度0.5-2mm。
從圖4中，可見塔板之底板的開孔情況，其中有梯形升氣孔1、閥足孔2、底板厚2-5mm。
從圖5中，可見飛閥限位裝置有1、2兩種，其需視飛閥之浮動(dòng)角度而定其限位器之內(nèi)在高度尺寸。
在飛閥型塔板上，汽液接觸流動(dòng)之概況，擬分?jǐn)?shù)階段(1)初始期；(2)鼓泡期；(3)過渡期；(4)噴射期(工作狀態(tài))；(5)超負(fù)荷期。
其中飛閥可隨不同階段不同程度地而定向開啟浮動(dòng)，并在湍激的流體中，帶有某種程度的振動(dòng)性，以資強(qiáng)化傳質(zhì)功能。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明專利的最好方式是將其運(yùn)用于燃料乙醇工業(yè)的物料蒸餾及精餾和脫水?，F(xiàn)以燃料乙醇脫水塔的設(shè)計(jì)為最佳實(shí)施例本脫水塔可用以制取濃度為99.5％(V)以上之燃料無水乙醇。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下1、擬日產(chǎn)燃料級(jí)無水乙醇200噸，按年工作日300天計(jì)；2、本脫水塔在表壓0.05-0.08MPa的真空條件下運(yùn)行；3、塔徑φ2800mm；4、塔板數(shù)60-80板；5、板間距300-400mm；6、開孔率8-16％；7、降液面為塔截面(Af/AT)之4-6％；8、弓形降液板之寬度為塔直徑(Wd/D)之8-10％；9、設(shè)計(jì)空塔速度1.5-3m/s10、全塔高大約38-42m；11、塔重(含試水重)大約280-320噸；12、材質(zhì)選用SuS304或1Cr18Ni9Ti板；13、塔壁厚8-12mm；14、加熱方式塔底利用再沸器加熱；15、利用真空泵抽真空；16、配備相應(yīng)的附屬設(shè)備。
權(quán)利要求
1.低阻高速飛閥型板式化工塔器，系由塔體、一定數(shù)量的飛閥型塔板和降液裝置組成。其特征是塔體及塔板呈圓形或矩形，塔板主要由一定數(shù)量的飛閥型浮閥元件和圓形小孔及長條形孔縫組成。
2.飛閥基礎(chǔ)閥型的主要參數(shù)及特征為閥平展寬度104mm，閥長42mm，也可按物料的性質(zhì)及設(shè)計(jì)需要，塔徑的大小等不同因素而放大或縮小。相關(guān)部位則采用一定比例而設(shè)計(jì)制作，并可系列化。飛閥外形的前緣平直，兩條長邊呈33-35°傾斜成后掠角而自兩側(cè)展開，其斜邊與中心線約呈55°，后緣呈“雙W型”。在飛閥平面上沖壓出2-3個(gè)帶弧度而扁矮之噴射孔，飛閥板厚為0.5-2mm。
3.在塔板底板上，在每個(gè)飛閥所定的位置上，則按其形狀開有梯形升氣孔；為了固定飛閥，又在底板上開有長方形小孔?？蓪w閥頭部之長條部分(閥足)插入其小孔，并在塔板的背面，將其彎曲成一定角度之鉤狀，使其與底板鉤掛而不脫落，能隨工況之不同自如地調(diào)節(jié)浮動(dòng)角度(0-20°)，并在閥翼內(nèi)兩側(cè)設(shè)置“”或“”形元件加以控制。
4.飛閥按錯(cuò)排方式布置，可用同一規(guī)格之飛閥或大小不同之飛閥相間排列，相鄰兩飛閥之浮動(dòng)角度不同(0-10°和0-20°)，運(yùn)行時(shí)可形成兩層接觸面和扇狀散射面。
5.在塔板上，每隔3-5行飛閥設(shè)置1-2行圓形小孔或長條形孔縫或兩者交替排列。
6.在塔板上，液體從降液裝置溢流而下后之出口處，設(shè)有不等高之進(jìn)口堰(均液板)，其兩側(cè)比中間略低3-5mm。
7.當(dāng)在設(shè)計(jì)矩形塔器時(shí)，其長寬可采用0.618黃金分割法。塔板面布置可參照?qǐng)A形塔板上之矩形中央主傳質(zhì)區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可為化工精餾分離工程所用的汽液傳熱傳質(zhì)裝置,稱之為低阻高速飛閥型板式化工塔器。它克服了浮閥型塔板常見的弊病,如:物料返混,液面梯度和阻力大,存在死區(qū)和滯緩區(qū)現(xiàn)象。飛閥型板式塔板(圖1),其運(yùn)行時(shí),飛閥與塔板平面呈5－20°傾角,由汽液所組成的物料流體迎向飛閥頭部通過全閥,實(shí)施充分的傳熱、傳質(zhì)。相鄰飛閥傾角分別為10°和20°兩種,上下可形成兩層接觸面和呈扇狀散射面,物料各分子間產(chǎn)生強(qiáng)烈碰撞進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)的變化。流體不斷按順流路徑朝降液裝置方向前進(jìn),幾無返混現(xiàn)象。液面梯度和阻力小,并可激活常規(guī)塔板上所存在的邊緣死區(qū)和兩側(cè)弓形滯緩區(qū),充分發(fā)揮塔板效率和傳熱傳質(zhì)功能。
文檔編號(hào)B01D3/20GK1346688SQ0111369
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2001年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者許開天 申請(qǐng)人:許開天