自适应可调节型板式塔的制作方法
【专利摘要】本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种自适应可调节型板式塔。其包括塔体、进气口、出气口、至少一层塔板，所述塔板上设有多个筛孔和一组穿过塔板的降液管；所述降液管的顶部设进液口，所述进液口高出所述塔板的上表面，所述降液管的下部设有弹性降液管道；当降液管内没有液体流入时，所述弹性降液管道至少部分处于闭合状态；当降液管内流入液体且液体重力大于开启弹性降液管道的闭合部分的弹性力时，弹性降液管道的闭合部分在液体重力作用下张开使液体流出。本发明既可以调节溢流高度的设定值，又可以自适应调控液流速度以实现所设定溢流高度的控制，而且可以避免颗粒物或粘稠物的淤积堵塞，其结构简单、操作稳定、便于维护。
【专利说明】
自适应可调节型板式塔
技术领域
[0001 ]本发明属于化工和环保设备技术领域，特别是气液传质设备技术领域，具体涉及一种自适应可调节型板式塔，可以广泛应用于化工、环保、冶炼、轻工等行业的蒸馏、吸收、 分离、洗涤、净化等工艺过程。【背景技术】
[0002]板式塔，通常由壳体和水平设置的塔板组成，是一种应用非常广泛的气液传质设备。板式塔也是常见的鼓泡型洗涤器，塔板上分布大量气孔供气相通过，气液接触在塔板上的鼓泡层进行，液相由水栗栗送从塔顶向下喷淋，气流穿过液层时形成大量气泡并不断破裂和更新，在鼓泡区将粉尘捕集下来，常采用多层塔板以提高净化效率。板式塔较好地兼顾了处理通量、净化性能和运行能耗，但其结构较复杂、操作弹性小、安装要求高。
[0003]板式塔的主要构件是塔板，塔板的主要构造包括筛孔、溢流堰和降液管。筛孔是塔板上的气体通道。溢流堰高于塔板一点高度，用于控制塔板上的液层高度，以保证气液两相在塔板上有足够的接触表面。降液管是液体从上层塔板流至下层塔板或塔底的通道。通常， 板式塔在正常工作时，液体从上层塔板的降液管流出，横向流过开有筛孔的塔板，翻越溢流堰，进入该层塔板的降液管，流向下层塔板。降液管的下端必须保持液封，使液体能从降液管底部流出而气体不能窜入降液管。
[0004]由于板式塔产生后长期应用于化工行业的蒸馏、分离和吸收过程，此后在应用板式塔进行废气净化处理时，现有板式塔的结构存在很多缺点:废气净化系统的流量通常较大，而现有板式塔的溢流堰、降液管分置于塔体两侧，所占的塔板面积大，减少了气相的流通面积和处理流量;废气净化过程要求系统压降较低，而现有板式塔液相横向流过塔板翻越溢流堰，形成倾斜的液面，增大了液位高度和气相阻力，从而增大了能耗。此外，废气净化过程的气体经常夹带颗粒物或粘稠物，现有板式塔的塔板组件结构复杂，溢流堰和降液管构件常常存有死区，容易引起颗粒物或粘稠物淤积堵塞，而且难以清理。
[0005]为了解决上述问题，悬挂式降液管塔板被应用于废气净化系统中。在普通塔板上设置悬挂式的降液管，不需要在塔身两侧另设溢流堰和降液管，可以有效利用塔内空间，增大气体流量。在悬挂式降液管的底部开有若干缝隙，但是降液管底部的开孔率设计比较困难、操作弹性小，开孔率大则气体容易窜入降液管内形成短路，开孔率小则液体不能顺利流出形成液泛。而且，溢流堰或降液管底部的死区也容易由于颗粒物或粘稠物的淤积而堵塞， 使板式塔无法正常工作。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种自适应可调节型板式塔，既可以调控溢流高度的设定值，又可以实现所设定溢流高度的控制。
[0007]为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案:
[0008]自适应可调节型板式塔，包括塔体、进气口、出气口、至少一层塔板，所述塔板上设有多个筛孔和一组穿过塔板的降液管;所述降液管的顶部设进液口，所述进液口高出所述塔板的上表面，所述降液管的下部设有弹性降液管道;当降液管内没有液体流入时，所述弹性降液管道至少部分处于闭合状态；当降液管内流入液体且液体重力大于开启弹性降液管道的闭合部分的弹性力时，弹性降液管道的闭合部分在液体重力作用下张开使液体流出； 降液管内的液位越高，弹性降液管道的开度越大，从而可以自适应地调控塔板上液层的高度。由于降液管的液流截面积是随液位变化的，没有液流时处于闭合状态，就既能实现液体快速流出，又能避免气体窜入降液管内形成短路，保证气体与液体实现有效的逆流接触。
[0009]其中，所述进气口设置在所述塔体下部、塔底液面以上的位置;所述出气口设置在所述塔体上部、最上层塔板上的鼓泡层以上的位置;气体在压差作用下从进气口流入塔体， 自下而上通过筛孔和塔板上的鼓泡层，从出气口流出；塔板上的液位高于降液管顶部的进液口时，液体进入降液管流向下方；降液管顶部的进液口与塔板上表面之间的高度差称为溢流高度Lf，改变溢流高度Lf可以控制鼓泡层的液位高度，进而控制板式塔的压降和气液传质效率。
[0010]作为优选，所述弹性降液管道由硅胶或橡胶制成，当然也可以采用其他弹性材料制成。
[0011]作为优选，所述弹性降液管道的闭合部分在液体重力作用下要克服其弹性力而张开的液体重力的最小值所对应的临界液位高度大于板式塔的溢流高度，从而避免气体窜入降液管内。如果所述弹性降液管道内的液位高度小于该临界液位高度，即液体重力小于所述弹性降液管道的闭合部分的弹性力，则弹性降液管道仍然处于闭合状态。
[0012]通常，板式塔的溢流高度需要预先计算设定，设备加工和安装运行后很难进行调节。而本发明所提供的自适应可调节的板式塔，可以容易地上下调节降液管的安装高度来改变溢流高度，从而调控板式塔的运行状态和性能。
[0013]作为一种优选方案，所述降液管与所述塔板之间采用螺纹连接，从而可以方便地上下调节降液管与塔板之间的相对高度;所述降液管与所述弹性降液管道之间采用过盈配合涨紧连接或通过卡箍进行连接。
[0014]作为另一种优选方案，所述弹性降液管道自上至下依次包括柱形插接段、锥形过渡段和弹性闭合段，所述柱形插接段的顶端周侧向外翻折形成翻边;所述弹性降液管道通过所述翻边与塔板上的安装孔卡合连接，所述降液管的下端插接入所述弹性降液管道的柱形插接段内；所述降液管可沿所述柱形插接段上下调节安装位置，从而调节进液口与塔板上表面的高度差，即溢流高度Lf。
[0015]作为优选，相邻层塔板上所安装的降液管在垂直投影平面上的位置交错布置。
[0016]由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果:既可以通过调节降液管的安装位置来改变溢流高度的设定值，又可以通过弹性降液管道自适应调控降液管的液流速度，以实现所设定溢流高度的控制。与现有技术方案相比，本发明中不存在降液管或溢流堰的底部死区，可以避免颗粒物或粘稠物的淤积堵塞，其结构简单、操作稳定、便于维护。【附图说明】
[0017]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中:
[0018]图1是本发明实施例一的主要结构示意图；
[0019]图2是塔板的俯视结构示意图；
[0020]图3是本发明实施例一中降液管内没有液体流入时弹性降液管道的状态及结构示意图；
[0021]图4是本发明实施例一中降液管内存有液体的重力大于开启弹性降液管道的闭合部分的弹性力时的状态及结构示意图；
[0022]图5是本发明实施例二中降液管内没有液体流入时弹性降液管道的状态及结构示意图；
[0023]图6是本发明实施例二中降液管内存有液体的重力大于开启弹性降液管道的闭合部分的弹性力时的状态及结构示意图；
[0024]图7是本发明实施例二中相邻层塔板上的安装孔分布结构示意图。
[0025]图中:1-塔体;2-进气口； 3-出气口； 4-塔板;41-筛孔;42-安装孔;43-降液管;44-进液口； 45-弹性降液管道;451-柱形插接段;452-锥形过渡段;453-弹性闭合段;454-翻边； 5_喷液装置;6-除雾装置;7-鼓泡层;8-排液口。【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。[〇〇27] 实施例一[〇〇28] 如图1至图4所示，自适应可调节型板式塔，包括塔体1、进气口 2、出气口 3、一层或多层塔板4,本实施例中塔体1为筒状，也可以为其他形状;塔板4以两层为例，当然塔板也可以设置为一层、三层或更多层，均应属于本发明的保护范围；所述进气口 2设置在所述塔体1 下部、塔底液面以上的位置;所述出气口 3设置在所述塔体1上部、最上层塔板4上的鼓泡层7 以上的位置;塔体1上部设有喷液装置5和除雾装置6,塔体1底部设有排液口 8,其中，喷液装置5和除雾装置6可以采用本领域公知常用结构实现，不再详述；[〇〇29]参考图2，所述塔板4上设有大量筛孔41，还设有一组安装孔42(以4个为例)，所述安装孔42内安装有穿过塔板4的降液管43;所述降液管43的顶部设进液口 44，所述进液口 44 高出所述塔板4的上表面，所述降液管43的下部设有由硅胶、橡胶或其它弹性材料制成的弹性降液管道45;
[0030]所述降液管43与所述塔板4之间采用螺纹连接，从而可以方便地上下调节降液管 43与塔板4之间的相对高度，来改变溢流高度以调控板式塔的运行状态和性能;所述降液管 43与所述弹性降液管道45之间采用过盈配合涨紧连接，或通过卡箍进行连接。
[0031]所述板式塔内气液两相逆流操作，在塔板4上的鼓泡层实现传质过程。气体在压差作用下从进气口2流入塔体1，自下而上从降液管43周围的筛孔41通过塔板4上的鼓泡层7， 从出气口 3流出；液体由栗输送到最上层塔板的上方流下，在塔板4上形成具有一定高度的液层，气体穿过所述塔板4的筛孔41后，与塔板4上的液层进行气液接触，形成大量气泡并不断破裂和更新。塔板4上的液位高于降液管43顶部的进液口 44时，液体进入降液管43流向下层塔板或塔底。由于液层的上层存在大量不断破裂和更新的气泡，因而塔板上的液位是动态波动的，液面高于所述降液管顶部的进液口时，就会流入降液管内。
[0032]现有板式塔的降液器或降液管没有调控液体流速的作用，而本发明所述降液管的弹性降液管道的液流截面积随降液管内的液位变化而改变，参考图3,当降液管43内没有液体流入时，所述弹性降液管道45处于闭合状态;参考图4,当降液管43内存有液体的重力大于开启弹性降液管道45的闭合部分的弹性力时，弹性降液管道45的闭合部分在液体重力作用下张开使液体流出；降液管内的液位越高则液体重力越大，弹性降液管道45的开度也越大，液体流出的速度就越快，从而可以自适应地调控塔板上液层的高度。由于降液管的液流截面积是随液位变化的，没有液流时处于闭合状态，就既能实现液体快速流出，又能避免气体窜入降液管内形成短路，保证气体与液体实现有效的逆流接触。[〇〇33]最好，所述弹性降液管道45在液体重力作用下要克服其闭合部分的弹性力而张开，所需的液体重力的最小值，所对应的临界液位高度Lmin大于板式塔的溢流高度Lf。这样，当降液管内的液位L小于Lmin时，弹性降液管道45处于闭合状态，从而避免气体窜入降液管内而不经由塔板和鼓泡层流出。
[0034]本实施例所提供的自适应可调节型板式塔，既可以通过调节降液管43的安装位置来改变溢流高度的设定值，又可以通过降液管43下部的弹性降液管道45自适应调控液流速度以实现所设定溢流高度的控制，结构简单、操作稳定、便于维护。[〇〇35] 实施例二
[0036]本实施例与实施例一的结构原理基本相同，相同之处不再进行赘述，其区别仅在于降液管43与弹性降液管道45的安装结构。[〇〇37]参考图5和图6,本实施例中所述弹性降液管道45自上至下依次包括柱形插接段 451、锥形过渡段452和弹性闭合段453,所述柱形插接段451的顶端周侧向外翻折形成翻边 454;所述弹性降液管道45通过所述翻边454与塔板4上的安装孔卡合连接，所述降液管43为直管，安装时先将降液管43的下端插接入所述弹性降液管道45的柱形插接段451内，再将弹性降液管道45插入塔板4上的安装孔内，通过翻边454与塔板4卡接，安装简便牢固，降液管不容易脱落;所述降液管43的下端插接入所述柱形插接段451内的位置可上下调节，从而可以实现调节溢流高度的目的。
[0038]另外，参考图7,为避免从上层塔板的降液管流下的液体直接流入下层塔板的降液管中，相邻层塔板4(筛孔未示出)上的安装孔42内所安装的降液管，其安装位置在垂直投影平面上交错布置。
[0039]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改， 均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.自适应可调节型板式塔，包括具有内腔的塔体(1)、进气口(2)、出气口(3)、至少一层 塔板(4)，所述塔板(4)上设有多个筛孔(41)和一组穿过塔板(4)的降液管(43)，其特征在 于:所述降液管(43)的顶部设进液口(44)，所述进液口(44)高出所述塔板(4)的上表面，所 述降液管(43)的下部设有弹性降液管道(45);当降液管(43)内没有液体流入时，所述弹性降液管道(45)至少部分处于闭合状态；当降液管(43)内流入液体且液体重力大于开启弹性降液管道(45)的闭合部分的弹性 力时，弹性降液管道(45)的闭合部分在液体重力作用下张开;降液管(43)内的液位越高，弹 性降液管道(45)的开度越大。2.如权利要求1所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述进气口( 2)设置在所 述塔体(1)下部、塔底液面以上的位置;所述出气口(3)设置在所述塔体(1)上部、最上层塔 板(4)上的鼓泡层(7)以上的位置;气体在压差作用下从进气口(2)流入塔体(1)，自下而上 通过筛孔(41)和塔板上的鼓泡层，从出气口(3)流出；塔板(4)上的液位高于降液管(43)顶 部的进液口( 44)时，液体进入降液管(43)流向下方。3.如权利要求1所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述弹性降液管道(45)由 硅胶或橡胶制成。4.如权利要求1所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述弹性降液管道(45)的 闭合部分在液体重力作用下要克服其弹性力而张开的液体重力的最小值所对应的临界液 位高度大于板式塔的溢流高度。5.如权利要求1所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述降液管(43)的安装位 置可上下调节，从而调节进液口(44)与塔板(4)上表面的高度差。6.如权利要求5所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述降液管(43)与所述塔 板(4)之间采用螺纹连接;所述降液管(43)与所述弹性降液管道(45)之间采用过盈配合涨 紧连接或通过卡箍进行连接。7.如权利要求5所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述弹性降液管道(45)自 上至下依次包括柱形插接段(451)、锥形过渡段(452)和弹性闭合段(453)，所述柱形插接段 (451)的顶端周侧向外翻折形成翻边(454);所述弹性降液管道(45)通过所述翻边(454)与 塔板(4)上的安装孔卡合连接，所述降液管(43)的下端插接入所述弹性降液管道(45)的柱 形插接段(451)内。8.如权利要求7所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:所述降液管(43)可沿所述 柱形插接段(451)上下调节安装位置，从而调节进液口(44)与塔板(4)上表面的高度差。9.如权利要求1至8任一项所述的自适应可调节型板式塔，其特征在于:相邻层塔板(4) 上所安装的降液管(43)在垂直投影平面上的位置交错布置。
【文档编号】B01D53/18GK105944513SQ201610483029
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】黄晓峰, 虞志红, 王朔
【申请人】黄晓峰