立体旋流筛板及旋流筛板塔的制作方法

本发明涉及塔设备技术领域，尤其是涉及立体旋流筛板及旋流筛板塔。

背景技术：

塔设备在化工、石化等生产行业中应用广泛，主要进行精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等单元操作。塔设备按内构件形式的不同，常分为板式塔与填料塔两大类，相较于填料塔，板式塔具有处理能力大，阻力能耗低，抗堵性能出众，造价低廉等优势。

塔板是板式塔设备中的核心构件，是气(汽)液或液液两相充分接触的主要场所，以此达到两相间传热与传质的目的。塔板性能的优劣直接影响着产品的质量及性能、工厂的生产产值、能耗以及经济效益。现有的塔板多是采用具有降液管形式设计，且只适合气下液上的逆流流动形式，此类型塔板因气液流通面积较小，且会受液泛的影响，造成处理能力较低，往往适合处理量较小的精馏场合，在脱硫除尘等吸收等需要大气液通量的场合往往表现不佳。近年来，学者将工作重点放在不设降液管式的穿流型塔板上。穿流型塔板通常采用无降液管式的多孔道设计，气液同时从孔道中穿越通过，具有结构简单、处理能力大、压降小等、抗堵性能强的优点，被广泛应用于吸收、洗涤、除尘等领域。因穿流型塔板流通面积大，压降低，能够适用于气液逆流与气液并流两种流动形式，气液逆流时能够显著提高液泛上限，气液并流时更能够成倍提高气液通过能力；并且穿流型塔板因其流通面积大，抗堵性能强，在处理含尘气体时具有明显的优势。因此，穿流型塔板更加适用于脱硫除尘，催化加氢、洗气、增湿等气液大通量场合。

但是，如何提高穿流型塔板效率，节约成本是现阶段本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种立体旋流筛板及旋流筛板塔，传质效率高、能耗低、能够节约成本。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种立体旋流筛板，包括：

内筒；

与所述内筒可拆卸地连接以封堵所述内筒内部通道的封堵机构；

与所述内筒同轴设置的外筒；

设置在所述内筒和所述外筒中间的旋流筛板，所述旋流筛板上均匀设有孔，所述孔的直径为4mm-10mm，开孔率大于等于25％且小于40％。

进一步地，所述旋流筛板上沿和下沿间扭转角度为30°-60°。

进一步地，所述旋流筛板数量为6-20块。

进一步地，所述内筒截面积小于所述外筒总截面积的10％。

进一步地，所述封堵机构为连接于所述内筒两端的盲板。

进一步地，所述盲板形状为T型帽罩式。

进一步地，所述内筒与所述盲板螺纹连接。

进一步地，所述外筒边缘设有用于固定所述立体旋流筛板的支撑圈，所述支撑圈周向均匀开有安装孔。

进一步地，所述安装孔数量为4-12个。

第二方面，本发明还提供一种旋流筛板塔，包括第一方面中提供的任一种所述的立体旋流筛板。

本发明提供的立体旋流筛板及旋流筛板塔具有以下有益效果：

采用本发明提供的一种立体旋流筛板，属于穿流型塔板。旋流筛板上均匀设有孔，孔的直径为4mm-10mm，开孔率大于等于25％且小于40％，当气液两相穿过立体旋流筛板时，气液两相具有两旋流筛板间的旋流流动和贴近旋流筛板壁面的穿孔流动的两种流动状态，与内筒可拆卸地连接的封堵机构用于封堵内筒内部通道，以防止当气液量较小时气液大部分从内筒通过而只有少部分从旋流筛板间通过，这样的设计使得气液两相均从立体旋流筛板间旋流流动和穿孔流动，且两种状态相互作用，能够有效的增强气液混合程度，延长气液接触时间，从而达到强化传质及传热目的，并且能够显著强化不同高度与不同周向区域间流体的接触与混合，对于含固体颗粒流体的处理过程而言，即可实现高效的传质过程，又可消减固体颗粒在旋流筛板上的沉积与堵塞现象，上述含固体颗粒流体如烟气。并且，封堵机构可拆卸，便于维修和更换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施提供的立体旋流筛板的三维结构示意图；

图2为本发明实施例提供的立体旋流筛板的主视图；

图3为本发明实施例提供的立体旋流筛板的俯视图；

图4为本发明实施例提供的立体旋流筛板的立体折叠结构示意图。

图标：1-支撑圈；2-外筒；3-旋流筛板；4-内筒；5-封堵机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1为本发明实施提供的立体旋流筛板的三维结构示意图；

图2为本发明实施例提供的立体旋流筛板的主视图；

图3为本发明实施例提供的立体旋流筛板的俯视图；

图4为本发明实施例提供的立体旋流筛板的立体折叠结构示意图。

请参照图1、图2、图3和图4，下面将结合附图对本发明实施例提供的立体旋流筛板作详细说明。

本发明第一方面的实施例提供了一种立体旋流筛板，包括：

内筒4；

与内筒4可拆卸地连接以封堵内筒4内部通道的封堵机构5；

与内筒4同轴设置的外筒2；

设置在内筒4和外筒2中间的旋流筛板3，旋流筛板3上均匀设有孔，孔的直径为4mm-10mm，开孔率大于等于25％且小于40％。

需要说明的是，封堵机构5用于防止气液量较小时，气液大部分从内筒4通过，影响传质效果。当气液量较大时，因内筒4截面较小，受内筒4的节流作用，气液大部分会从旋流筛板3处通过，可忽略内筒4内通过液体传质效果不佳的影响，封堵机构5可拆卸，拆卸后能够减小塔板阻力。

旋流筛板3可以采用矩形均匀布孔，也可以采用正三角形均匀布孔，孔径为4mm-10mm，具体可以为4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm，开孔率大于等于25％且小于40％，具体可以为25％、28％、30％、33％、36％、39.9％。

采用本发明提供的一种立体旋流筛板，属于穿流型塔板。旋流筛板上均匀设有孔，孔的直径为4mm-10mm，开孔率大于等于25％且小于40％，当气液两相穿过立体旋流筛板时，气液两相具有两旋流筛板间的旋流流动和贴近旋流筛板壁面的穿孔流动的两种流动状态，与内筒可拆卸地连接的封堵机构用于封堵内筒内部通道，以防止当气液量较小时气液大部分从内筒通过而只有少部分从旋流筛板间通过，这样的设计使得气液两相均从立体旋流筛板间旋流流动和穿孔流动，且两种状态相互作用，能够有效的增强气液混合程度，延长气液接触时间，从而达到强化传质及传热目的，并且能够显著强化不同高度与不同周向区域间流体的接触与混合，对于含固体颗粒流体的处理过程而言，即可实现高效的传质过程，又可消减固体颗粒在旋流筛板上的沉积与堵塞现象，上述含固体颗粒流体如烟气。并且，封堵机构可拆卸，便于维修和更换。

本发明实施例提供的一种立体旋流筛板塔内件，兼具了流通面积大、传质效果好、塔板压降低、处理能力大等优点，同时，用于气液并流操作时亦无液泛及雾沫夹带现象发生。

本发明实施例提供的一种立体旋流筛板传质效率高，与其他类型塔板相比，在达到相同传质效果的前提下，能够减少塔板的安装数量。立体旋流筛板压降低，能有效节约水泵、风机等能量消耗。立体选流筛板通量大，处理能力强，在相同处理量的情况下，能够减小塔径，节约制作成本。立体旋流筛板抗堵性能出色，在含尘气体的净化处理上具有明显的优势。立体旋流筛板结构简单，可拆卸式设计便于安装与维护。

需要说明的是，立体旋流筛板的内筒4上可拆卸的连接有封堵机构5，具体地，内筒4与封堵机构5螺纹连接。内筒4内壁上开有内螺纹，封堵机构5外壁上开有外螺纹；或者，内筒4内壁上开有外螺纹，封堵机构5外壁上开有内螺纹。

进一步地，内筒4与封堵机构5卡接。

需要说明的是，卡接的优势在于避免了螺纹连接、夹紧、粘贴等其他的连接方法，这些卡接结构是采用模具成型的，不需要额外把它们连接起来。另外，如果设计得当，还可以达到重复安装和拆卸而不损伤零件。卡接结构可以设计成一次性的和多次使用的。一次性的卡接是指零件安装以后不需要再拆下来。多次使用的卡接结构则多用在需要便于拆卸的场合。

进一步地，旋流筛板3上沿和下沿间扭转角度为30°、45°、60°。

立体旋流筛板，采用扭转式设计，同一旋流筛板3上沿和下沿夹角为扭转角，扭转角可以为30°、45°、60°。旋流筛板3的扭转旋向可以分为顺时针与逆时针两种。

立体旋流筛板的立体层叠结构如图4中所示，n_u和(n+1)_u间夹角为45°，n_u和n_d间夹角为90°，其中n代表筛板序号，下标u和d分别代表筛板上沿和下沿。依此设计，在竖直投影方向上，第n块筛板上半部将与第n-1块筛板的下半部重合，第n块筛板下半部将与第n+1块筛板的上半部重合。

进一步地，旋流筛板3数量为6-20块。

需要说明的是，旋流筛板3的布置数量根据立体旋流筛板尺寸、材质和工况而定，具体可以为6块、8块、10块、12块、14块、16块、18块、20块。

进一步地，内筒4截面积小于外筒2总截面积的10％。

需要说明的是，立体旋流筛板内筒4的截面积小于外筒2总截面积的10％，这样的设计可以保证一定数量的旋流筛板3能够完全在内筒4和外筒2间连接。

进一步地，封堵机构5为连接于内筒4的柱体。

需要说明的是，立体旋流筛板的内筒4上可拆卸的连接有柱体，可以为实心柱体，也可以为空心柱体。

具体地，立体旋流筛板的内筒4与柱体采用螺纹连接，柱体旋入内筒4。内筒4内壁上开有内螺纹，柱体外壁上开有外螺纹；或者，内筒4内壁上开有外螺纹，柱体外壁上开有内螺纹。

或者，内筒4与柱体卡接，具体地可以为，内筒4内壁上设有滑槽，柱体外侧设有与内筒4内壁上的滑槽相配合的滑块；或者，内筒4内壁上设有滑块，柱体外侧设有与内筒4内壁上的滑槽相配合的滑槽。

进一步地，封堵机构5为连接于内筒4两端的盲板。

需要说明的是，立体旋流筛板的内筒4上可拆卸的连接有盲板，连接于内筒4的两端，这种设计相比实心柱体节省材料，既能够达到封堵内筒4的内部通道的作用，又可以节约成本。盲板封堵在内筒4两端，用于防止气液量较小时，气液大部分从内筒4通过，影响传质效果。内筒4两端的盲板可拆卸，拆卸后能够减小塔板阻力。

进一步地，盲板形状为T型帽罩式。

需要说明的是，内筒4两端的盲板采用T型帽罩式设计，采用T型帽罩式设计，可有效防止盲板壁面的流体分离现象和溢流现象的出现，减小流体流动阻力，提高传质效果。

进一步地，内筒4与盲板螺纹连接。

需要说明的是，内筒4与盲板螺纹连接。内筒4内壁上开有内螺纹，盲板外壁上开有外螺纹；或者，内筒4内壁上开有外螺纹，盲板外壁上开有内螺纹。具体地，帽罩下部外缘开外螺纹，用于与内筒4开设的内螺纹配合；或者，

帽罩下部外缘开内螺纹，用于与内筒4开设的外螺纹配合。

进一步地，外筒2边缘设有用于固定立体旋流筛板的支撑圈1，支撑圈1周向均匀开有安装孔。

进一步地，安装孔数量为4-12个。

需要说明的是，支撑圈1连接于外筒2外壁上边沿，支撑圈1上周向均匀开孔用于固定立体旋流筛板，具体可以用螺栓固定，开孔数量视塔板具体尺寸宜选用4-12个，可以为4个，可以为6个，可以为8个，可以为10个，还可以为12个。

采用本发明提供的一种立体旋流筛板，属于穿流型塔板。立体旋流筛板的立体层叠特点，能够使气液两相在塔板间具有两旋流筛板间的旋流流动及贴近旋流筛板壁面的穿孔流两种流动状态，且两种状态相互作用，能够有效的增强气液混合程度，延长气液接触时间，从而达到强化传质及传热目的，并且能够显著强化不同高度与不同周向区域间流体的接触与混合，对于含固体颗粒流体的处理过程如烟气脱硫除尘过程而言，即可实现高效的传质过程，又可消减固体颗粒在筛板上的沉积与堵塞现象。

立体旋流筛板传质效率高，与其他类型塔板相比，在达到相同传质效果的前提下，立体旋流筛板能够减少塔板的安装数量。立体旋流筛板压降低，能有效节约水泵、风机等能量消耗。立体选流筛板气液通量大，处理能力强，在相同处理量的情况下，能够减小塔径，节约制作成本。立体旋流筛板抗堵性能出色，在含尘气体的净化处理上具有明显的优势。立体旋流筛板结构简单，可拆卸式设计便于安装与维护。

本发明第二方面的实施例提供了一种旋流筛板塔(图中未示出)，包括上述任一项实施例中的立体旋流筛板。

以烟道气脱硫除尘为例：在吸收塔内吸收段安装若干立体旋流筛板，相邻两个立体旋流筛板采用不同旋向即一个顺时针立体旋流筛板、一个逆时针立体旋流筛板，气液采用同时自上而下的并流形式，烟气与脱硫吸收剂流经立体旋流筛板后，气液在旋流筛板区域，一部分气液沿旋转方向自上而下的旋流流动，一部分气液沿贴近筛板壁面向下的穿孔流动，两种流动状态相互作用。气液在立体旋流筛板空间的这两种流动方式，能够显著强化不同高度与不同周向区域间流体的接触与混合，实现高效的传质过程，又可消减固体颗粒在筛板上的沉积与堵塞现象，如烟尘。

本发明第二方面的实施例提供的旋流筛板塔设置有本发明第一方面的实施例提供的立体旋流筛板，从而具有本发明第一方面的实施例提供的立体旋流筛板所具有的一切有益效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。