一种平行悬挂多降液管塔板

本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种平行悬挂多降液管塔板。

背景技术：

塔板按溢流方式分类主要有单溢流塔板、u形流塔板、双溢流塔板和多溢流塔板等。随着科学技术的进步，石油化工、炼油和化肥等工业逐渐向大型化、集团化方向发展。塔板作为一种用于精馏、吸收等方面的传质设备，单台的规模也越来越大，但单纯地扩大塔板的直径已经无法满足工业需求，其空间利用率低，投资高、能耗大等特点严重制约了经济效益的提高。开发一种新型的多溢流塔板便成为当今国内外化工领域的热门趋势。

常见的多降液管塔板上相邻塔板的降液管垂直放置，液体在塔板上会呈90°旋转流动，进而形成一个扩散流动梯形区，造成液体向两边扩散流动，导致塔板上液体分布不均匀，从而影响塔板效率。为了改善塔板上的液流分布，通过在鼓泡区的中间加设导向孔，让部分气体从孔中吹出，将液体推向降液管；通过在受液区安装导流板，改善液体的流场分布进而提高了塔板效率。这些结构在一定程度上改善了多降液管塔板上的液体流场分布，但塔板上设置导流装置增加了塔板结构的复杂性，影响了流场均匀性的进一步提高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种平行悬挂多降液管塔板。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

一种平行悬挂多降液管塔板，设于塔体内，其特征在于，包括塔盘板和降液管，所述塔盘板上设有阀孔，降液管垂直悬挂在塔盘板上，降液管的上端与塔盘板固定连接，降液管之间相互平行，所述的降液管在塔盘板上有a型塔板和b型塔板两种结构的排布方式，a型塔板和b型塔板上下交替安装在塔体内，安装完成后，a型塔板和b型塔板上的降液管不重叠。

进一步地，所述的降液管为四边形开口，阀孔内设有固阀。

进一步地，a型塔板包括两根第一边降液管、四根第一偏心降液管和一根第一中心降液管，b型塔板包括四根第二边降液管、两根第二偏心降液管和两根第二中心降液管；两根第一边降液管分别设于塔盘板的两边部，第一中心降液管设于塔盘板的中心，四根第一偏心降液管分别均匀设于第一边降液管和第一中心降液管之间，且每两根第一偏心降液管在同一直线上，；安装完后，每两根第二边降液管位于一根第一边降液管的两边，且三根降液管在同一直线上，每根第二偏心降液管位于两根第一偏心降液管之间，且三根降液管在同一直线上，两根第二中心降液管位于第一中心降液管的两边，且三根降液管在同一直线上。

进一步地，上一层塔板的降液管出口到下一层塔板降液管入口之间的距离相等。

进一步地，所述的第二边降液管靠近塔体壁面的侧堰为圆弧形。

进一步地，所述的第一偏心降液管靠近塔体壁面的侧堰为圆弧形或斜面。

进一步地，所述的降液管的侧堰为直边形、三角形或半椭圆形。

进一步地，所述的塔盘板适用于塔直径为2~16m的塔，阀孔的开孔率为5%~30%，相邻两块塔盘板的板间距为200~1500m。

进一步地，所述的第一边降液管的面积为塔盘板总面积的1%~5%，第一偏心降液管的面积为塔盘板总面积的2%~5%，第一中心降液管的面积为塔盘板总面积的2%~5%。

进一步地，所述的第二边降液管的面积为塔盘板总面积的0.1%~5%，第二偏心降液管的面积为塔盘板总面积的1%~5%，第二中心降液管的面积为塔盘板总面积的2%~5%。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：塔板上降液管与普通多降液管塔板相比较短，能够减少横向的液体速度梯度，避免了较长的降液管引起塔板上液体的分布不均匀；降液管呈平行排列，且受液区到两侧的进口堰距离相等，且受液区为狭长的矩形，使得板上液体以更接近平推流的方式流动，从而使气液接触更均匀，减少了液相返混，提高了传质效率；相邻塔板的降液管交替布置，液体在塔板上的流量分配是由单根降液管的溢流堰长决定的，塔板的设计遵循等流道长度原则；塔板上利用鼓泡区进行直接受液，降液管流出的液体直接落在鼓泡区的鼓泡元件上，增大了塔板的鼓泡区面积，提高了气相操作负荷；通过设置多根降液管，减少了弓形区对流动的影响，且塔板的出口堰总长度较大，降低了溢流强度，适用于液体负荷较大的操作；由于多降液管塔板液体通道的减小，可降低液面落差，气液分布更均匀，气液相接触得到有效改善。

附图说明

图1为本发明的立体结构装配图；

图2为本发明的a型塔板的示意图；

图3为本发明的b型塔板的示意图；

图4a为降液管侧堰为直角边的立体结构示意图；

图4b为降液管侧堰为半椭圆形的立体结构示意图；

图4c为降液管侧堰为三角形的立体结构示意图；

图5为本发明的塔盘板的平均停留时间分布图；

图6为本发明的塔盘板的雾沫夹带率对比图；

图7为本发明的塔盘板的漏液率对比图；

图8为本发明的塔盘板的清液层高度对比图。

图中：1-a型塔板；101-第一边降液管；102-第一偏心降液管；103-第一中心降液管；2-b型塔板；201-第二边降液管；202-第二偏心降液管；203-第二中心降液管；3-固阀；4-阀孔；5-塔体；6-塔盘板。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步地说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

参阅图1，一种平行悬挂多降液管塔板，设于塔体5内，包括塔盘板6和降液管，塔盘板6上设有阀孔4；塔盘板6上设置多根平行的悬挂降液管，平行的悬挂降液管具有四边形开口，降液管在塔盘板6上有a型塔板1和b型塔板2两种结构的排布方式，a型塔板1和b型塔板2上下交替安装在塔体5内。

参阅图2，a型塔板1设置了两根第一边降液管101，分别位于a型塔板1的两边边部，一根第一中心降液管103，设于塔盘板6的中心，四根第一偏心降液管102，均匀设于第一边降液管101和第一中心降液管103之间，第一偏心降液管102靠近塔体5内壁的侧堰为斜面，阀孔4内都设有固阀3，第一边降液管101的面积为塔盘板6总面积的1%~5%，所述第一偏心降液管102的面积为塔盘板6总面积的2%~5%，所述第一中心降液管103的面积为塔盘板6总面积的2%~5%。

参阅图3，b型塔板2设置了四根第二边降液管201，分别位于b型塔板2的两边边部，两根第二中心降液管203，设于塔盘板6的中间，两根第二偏心降液管202，分别设于第二边降液管201和第二中心降液管203之间，a型塔板1和b型塔板2安装好后，第二边降液管201分别位于第一边降液管101的两侧，第二边降液管201靠近塔体5壁面的侧堰为圆弧形，第二偏心降液管202分别位于第一偏心降液管102之间，第一中心降液管103位于第二中心降液管203之间，所述第二边降液管201的面积为塔板总面积的0.1%~5%，所述第二偏心降液管202面积为塔板总面积的1%~5%，所述第二中心降液管203的面积为塔板总面积的2%~5%。

降液管的侧堰可设置为直边形（如图4a）、半椭圆形（如图4b）、和三角形（如图4c）。

实施例1

在板间距为600mm，直径为1219mm的有机玻璃塔中，以“a板-b板-a板-b板”的上下排列形式安装平行悬挂多降液管塔板，最上层为热水分布板，第二层为进水板，同时也是冷水初次分布板，第三层为冷水再分布板，最下层为测试板；塔板的开孔率均为18.96%，相邻的固阀3之间呈正三角形排布；第一边降液管101的面积为192cm²，第一偏心降液管102的面积为248cm²，第一中心降液管103的面积为240cm²；第二边降液管201的面积为60cm²、第二偏心降液管202的面积为200cm²，第二中心降液管203的面积为400cm²。以液相水为操作物系，冷水由离心泵经转子流量计从进水板进入塔内，热水从电热槽中流入缓冲槽，经缓冲槽后均匀注入塔板。测试在喷淋密度为10m³/(m²h)时，b型塔板2上的液相流场分布。（本实施例采用的a型塔板1对照上述图1的结构，本实施例采用的b型塔板2对照上述图2的结构。）

测试结果见图5，液相流体从上一级降液管流出，经过塔板流入下一级降液管，液相流体在塔板上的平均停留时间基本为6s，且塔板上的等平均停留时间分布曲线趋向平行于出口溢流堰，即液相流体在塔板上呈接近平推流式流入降液管。减少了液相返混，从而使气液分布更均匀，改善了气液相接触，提升了塔板的传质效率。

实施例2

在板间距为600mm，直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别以“a板-b板-a板”和“b板-a板-b板”的上下排列形式安装平行悬挂多降液管塔板，中间塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，上层塔板为液体分布板；塔板的开孔率均为18.96%，相邻的固阀3之间呈正三角形排布；第一边降液管101的面积为192cm²，第一偏心降液管102的面积为248cm²，第一中心降液管103的面积为240cm²；第二边降液管201的面积为60cm²、第二偏心降液管202的面积为200cm²，第二中心降液管203的面积为400cm²，在上层塔板上方安装雾沫收集器。以空气和水为操作物系，在喷淋密度为60m³/(m²h)时，测定不同气相负荷下，a型塔板1和b型塔板2的雾沫夹带。（本实施例采用的a型塔板1对照上述图1的结构，本实施例采用的b型塔板2对照上述图2的结构。）

测试结果见图6，图中横坐标为阀孔动能因子，纵坐标为雾沫夹带率。可以看出，在喷淋密度为60m³/(m²h)下，a型塔板1和b型塔板2的雾沫夹带量均随着阀塔动能因子f增大而增大，在阀孔动能因子为15(m·s^-1)/(kg·m^-3)^0.5左右时，塔板的雾沫夹带率依旧不超过0.3%。在相同的阀孔动能因子下，a型塔板1和b型塔板2雾沫夹带量相近，说明a型塔板1和b型塔板2的操作上限相似。

实施例3

在板间距为600mm，直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别以“a板-b板-a板”和“b板-a板-b板”的上下排列形式安装平行悬挂多降液管塔板，中间塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，上层塔板为液体分布板；塔板的开孔率均为18.96%，相邻的固阀3之间呈正三角形排布；第一边降液管101的面积为192cm²，第一偏心降液管102的面积为248cm²，第一中心降液管103的面积为240cm²；第二边降液管201的面积为60cm²、第二偏心降液管202的面积为200cm²，第二中心降液管203的面积为400cm²；在下层塔板下方安装漏液收集器。以空气和水为操作物系，在喷淋密度为60m³/(m²h)时，测定不同气相负荷下，平行悬挂多降液管塔板a和b的漏液率。（本实施例采用的a型塔板1对照上述图1的结构，本实施例采用的b型塔板2对照上述图2的结构。）

测试结果见图7，图中横坐标为阀孔动能因子，纵坐标为漏液率。可以看出，在喷淋密度为60m³/(m²h)下，a型塔板1和b型塔板2的漏液率均随着阀孔动能因子增大而减小；在阀孔动能因子为6(m·s^-1)/(kg·m^-3)^0.5左右时，塔板的漏液率接近0；在相同的阀孔动能因子下，a型塔板1和b型塔板2的漏液率接近吻合，说明a型塔板1和b型塔板2的操作下限相似。

实施例4

在板间距为600mm，直径为1219mm的有机玻璃塔中，分别以“a板-b板-a板”和“b板-a板-b板”的上下排列形式安装平行悬挂多降液管塔板，中间塔板为测试塔板，下层塔板为气体分布板，上层塔板为液体分布板；塔板的开孔率均为18.96%，相邻的固阀3之间呈正三角形排布；第一边降液管101的面积为192cm²，第一偏心降液管102的面积为248cm²，第一中心降液管103的面积为240cm²；第二边降液管201的面积为60cm²、第二偏心降液管202的面积为200cm²，第二中心降液管203的面积为400cm²；在中层塔板上开三个直径10mm的圆孔，插入三根长3cm、直径10mm的铜管，铜管上侧开口与塔盘板6上面齐平，铜管下侧开口通过橡胶管与液位计相连。以空气和水为操作物系，在喷淋密度为60m³/(m²h)时，测定不同气相负荷下，a型塔板1和b型塔板2的清液层高度。（本实施例采用的a型塔板1对照上述图1的结构，本实施例采用的b型塔板2对照上述图2的结构。）

测试结果见图8，图中横坐标为阀孔动能因子，纵坐标为清液层高度。可以看出，在相同的阀孔动能因子下，a型塔板1和b型塔板2的清液层高度接近，说明a型塔板1和b型塔板2的处理能力和传质效果相似。

以上所描述的实施例仅仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。参阅附图，本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。