专利名称：一种导向浮阀塔板的制作方法
技术领域：
本发明涉及分馏塔，特别是涉及一种浮阀塔。
背景技术：
浮阀塔板具有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高等优点，是应用最为广泛的板型之一。目前，工业上浮阀塔板常用的是F1型浮阀。该浮阀的一个不足之处是，对塔板的液体流动不具有导向作用，导致板上液面梯度大，液体返混严重，传质效率受损。此外，由于它的结构特点，从阀片下上升的气相与液相的接触面积相对较小，故也限制了它的分离效率的发挥。为此，人们对其作了多种改进，开发出导向浮阀、梯形浮阀、组合式浮阀、B型导向浮阀等。这些新型浮阀主要有以下特征导向浮阀是在矩形阀片上开1-2个导向孔，从该导向孔喷出的气体对液体具有一定的推动作用，但是由于导向孔的开度有限，气流主要从阀片两侧喷出，其方向与液体方向夹角为90°，其导向推动力很小，导向作用不明显，尤其是对于大液流强度；梯形浮阀是一种将导向浮阀的矩形阀片改为梯形阀片的新型浮阀，其短底朝溢流堰方向，使得从阀片两侧吹出的气流与塔板上液体主流动方向所构成的夹角小于90°，对液体具有很大的推动作用，适用于大液流强度。缺点是，当气流强度较大时，由于推动力过大，容易形成负的液面梯度，影响塔板的操作性能；组合式浮阀塔板需要在塔板上装配矩形和梯形两种不同的浮阀，增加了加工难度和材料的消耗；B型导向浮阀在前述浮阀的基础上，设计出一种前阀腿长，后阀腿短的结构，使浮阀全张后，在液体流动方向上，阀盖与阀孔板水平面形成一个仰角，因而除了从导向孔喷出的气体能推动塔板上的液体向前流动外，从浮阀两侧流出的气体也产生一个向前的分力，对液体流动产生更大的推动力。该浮阀是目前性能最好的导向浮阀之一，但它也有不足之处，即阀片最前端是片状阀腿，像一块挡板一样，使得气体不能从阀片最前端以与液流同样的方向喷出，阀片下气体的推动作用没有完全发挥出来，并且缩小了气体通过的出口面积，使板压降较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种塔板上液体流动平稳，液面梯度小，塔板压降小的浮阀塔塔板。
本发明的目的是通如下的技术方案实现的一种导向浮阀塔板，它主要由阀孔板、降液管、溢流堰和对称四边形导向浮阀组成，所述的对称四边形导向浮阀阀盖为一个以对角线为对称的四边形，长边的夹角指向溢流堰，阀盖下有不少于三个阀腿，前阀腿长h1大于后阀腿长h2，可以h1＝12-50mm，h2＝5-40mm，使浮阀全开时，阀盖与阀孔板之间向着溢流堰张开一个夹角θ，∠θ＝2-10°。阀盖长边l长可在50-200mm的范围内选取，长边夹角α＝20-50°，短边夹角β＝45-70°。
上述的对称四边形导向浮阀阀盖的四边形顶角可以为圆弧形，使整个阀盖沿液流方向呈流线形。其中圆弧半径后角R1＝10-45mm，前角R3＝3-15mm，侧角R2＝30-80mm。
上述的对称四边形导向浮阀阀盖上可以开有导向孔，导向孔可以呈多边形、矩形、三角形、梯形或舌形，可以是一个，也可以是多个，导向孔上有导向板，导向板可以是固定在阀盖上，也可以是浮动的，导向板的导向与塔板上液流流向一致。
上述的导向浮阀塔板，浮阀在塔板上可以是叉排，也可以是顺排(见附图4)。采用叉排时相邻两浮阀中吹出气流，使相邻两阀间的液体容易被推动，液面梯度较小，鼓泡均匀，故以采用叉排为好。
本发明的对称四边形导向浮阀可以用各种金属材料制成，必要时亦可以用金属材料与非金属材料复合制成，以满足不同工况场合的需要。
采用本发明的导向浮阀塔板，阀盖设计成流线形的对称四边形结构，对阀盖的前半部分而言，阀盖的两条长边喷出气流与液流方向之间呈锐角，可以对液体的流动起向前的推动作用；而阀盖的后半部分由于两条边较短，因此对液体的反向推动作用较小。同时阀盖前端阀腿长于后端阀腿，使得阀盖全开时，阀盖与阀孔板水平面之间呈一锐角，于是相对于液流方向而言，与之同向的气流量大于逆向气流量，整体效果是推动液体向前运动，有效地消除板面上的液面梯度。对称四边形的周长在同等面积的条件下，比矩形、梯形或圆形的周长长，因此使气体通道出口更大，有效地提高了通量，提高了传质接触面积，提高了传质效率；在相同处理量的情况下，气相流速得以下降，从而降低了塔板的阻力。本发明的阀盖边角为流线型圆弧，减小对液体流动的阻力，有利于消除涡流与返混，提高塔板效率。
四
图1为本发明的导向浮阀的俯视图；图2为本发明的导向浮阀在阀孔板上处于全开时的正视图；图3为本发明的导向浮阀的立体图；图4为塔板上本发明的导向浮阀的排列方式，a为顺排方式；b为叉排方式。
图中1为阀盖；2为导向板；3为支脚；4为后端阀腿；5为前端阀腿；6为阀脚；7为阀孔板；8为导向孔；α为前角；β为后角；R1为浮阀后角处流线圆弧的半径；R2为浮阀边角处流线圆弧的半径；R3为浮阀前角处流线圆弧的半径；b为阀盖宽度；b1为导向孔的开口宽度；d为导向孔的开口高度；h1为前端阀腿的长度；h2为后端阀腿的长度；l为阀片前端侧边AD的长度；s为阀中心距；t为浮阀排与排间的距离；γ为导向孔前部开口处等腰三角形的两腰与底边的夹角；θ为阀片全开时阀盖与阀孔板水平面之间的夹角。
五、具体实施例实施例1环氧丙烷—水精馏系统，采用本发明的对称四边形导向浮阀塔板改造原F1型浮阀塔板，塔径φ1200mm，塔板数为50块，板间距为450mm，材质为不锈钢，浮阀采用如图4b所示的叉排方式，阀中心距S＝220mm，浮阀排与排间的距离t＝150mm。导向对称四边形浮阀如图1、2和3所示，对称四边形导向浮阀阀盖1的长边AD其长度l＝70mm，前角α＝35°，后角β＝60°，四顶角圆弧的半径分别为R1＝30mm，R2＝50mm，R3＝10mm，阀盖1上有一个导向孔8，导向孔8为五边形，它的形状为一个等腰三角形与一个矩形组合而成，等腰三角形两腰与底边的夹角γ＝15°，导向孔的宽度b1＝0.6b，b为阀盖最大宽度。导向孔8上固定有导向板2，导向板2的高度d＝2mm，阀盖1上有3个支脚，分别处于两条长边上以及后角处，其长度与宽度均为5mm，略向下弯曲，阀盖1可以冲压成形。阀盖1有三条阀腿，三条阀腿分别位于前角处和两侧角处，前端阀腿5长h1＝40mm，后端阀腿4长h2＝30mm，阀脚6与前端阀腿5及后端阀腿4相连接，其功能在于确保浮阀安装于阀孔板7后不会从阀孔中脱落，三条阀腿可以点焊在阀盖1下部，阀盖1安放进阀孔板7后再将阀脚6弯曲。采用本发明浮阀塔板后的处理量比原F1型浮阀板提高14.7％，塔顶环氧丙烷的纯度从99.6％上升至99.95％，能耗下降2％。
实施例2甲烷氯化物激冷塔，处理量为20000t/a，塔径为φ1800mm，原塔为筛板塔，板间距为500mm，开孔率为12％，塔板数为12，由于传热效果不理想而采用本发明的导向浮阀塔板，其具体结构参数为板间距500mm，开孔率12％，塔径不变，塔板数不变，浮阀阀盖1的AD长l＝60mm，前角α＝30°，后角β＝57°，R1，R2，R3分别为25，45，8mm，γ＝10°，b1＝0.5b，前端阀腿5长h1＝38mm，后端阀腿长h2＝25mm，操作结果显示，塔顶汽相出口温度从原来的125℃下降为106℃，操作弹性由原来的1.8∶1变为2.4∶1而能正常运行。此外，全塔压降由原来的793mmH2O下降为640mmH2O(在20000t/a负荷下)。
权利要求
1.一种导向浮阀塔板，它包括导向浮阀，其特征是导向浮阀是对称四边形导向浮阀，其阀盖(1)为一个以对角线为对称的四边形，长边的夹角指向溢流堰，阀盖(1)下有不少于三个阀腿，前端阀腿(5)长h1大于后端阀腿(4)长h2，使浮阀全开时，阀盖(1)与阀孔板(7)之间向着溢流堰张开一个夹角θ，∠θ＝2-10°。
2.根据权利要求1所述的导向浮阀塔板，其特征是其对称四边形导向浮阀阀盖(1)四边形顶角为圆弧形，使整个阀盖(1)沿液流方向呈流线形。
3.根据权利要求1或2所述的导向浮塔板，其特征是在浮阀阀盖(1)上开有导向孔(8)，导向孔(8)呈多边形、矩形、三角形、梯形或舌形，导向孔(8)上有导向板(2)，导向板(2)是固定的或是浮动的，导向板(2)的导向与塔板上液流流向一致。
4.根据权利要求1或2所述的导向浮阀塔板，其特征是浮阀在塔板上按正三角形或等腰三角形排列，采用顺排或叉排。
5.根据权利要求3所述的导向浮阀塔板，其特征是浮阀在塔板上按正三角形或等腰三角形排列，采用顺排或叉排。
6.根据权利要求4所述的导向浮阀塔板，其特征是浮阀在塔板上优选的是以叉排排列。
7.根据权利要求5所述的导向浮阀塔板，其特征是浮阀在塔板上优选的是以叉排排列。
全文摘要
一种导向浮阀塔板,它包括导向浮阀,导向浮阀是对称四边形导向浮阀,其阀盖为一个以对角线为对称的四边形,长边的夹角指向溢流堰,阀盖下有不少于三个阀腿,前端阀腿长h
文档编号B01D3/14GK1389287SQ02112748
公开日2003年1月8日 申请日期2002年3月12日 优先权日2002年3月12日
发明者张志炳, 周政 申请人:南京大学