塔板组件及具有其的气液分离塔的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种塔板组件及具有其的气液分离塔，其中，塔板组件包括：塔板(10)，具有升气孔(11)；传质元件，设置在塔板(10)上并位于升气孔(11)处，传质元件包括：导流筒(20)，固定设置在塔板(10)上并位于升气孔(11)处，导流筒(20)的底端与塔板(10)之间具有间隙；锥度填料(30)，设置在导流筒(20)内，锥度填料(30)的锥面朝向升气孔(11)设置。本实用新型的技术方案能够有效地解决现有技术中的塔板雾沫夹带量大，气液分离效果不好的问题。
【专利说明】
塔板组件及具有其的气液分离塔
技术领域
[0001]本实用新型涉及塔板技术领域，具体而言，涉及一种塔板组件及具有其的气液分离塔。
【背景技术】
[0002]目前，汽液传质过程中广泛应用的塔设备主要有板式塔和填料塔两大类型。在现有技术中，板式塔的大通量塔板普遍存在分离效率低、生产能力低的问题。例如，工业中应用较多的带有垂直筛板的塔板，气体流动速度快，其雾沫夹带量大，气液分离效果不好。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的主要目的在于提供一种塔板组件及具有其的气液分离塔，以解决现有技术中的塔板雾沫夹带量大，气液分离效果不好的问题。
[0004]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种塔板组件，包括:塔板，具有升气孔;传质元件，设置在塔板上并位于升气孔处，传质元件包括:导流筒，固定设置在塔板上并位于升气孔处，导流筒的底端与塔板之间具有间隙;锥度填料，设置在导流筒内，锥度填料的锥面朝向升气孔设置。
[0005]进一步地，传质元件还包括设置在导流筒内的升气管以及用于固定升气管的固定结构，升气管位于锥度填料和升气孔之间，升气管的进气口对应升气孔设置，升气管的出气口对应锥度填料的锥面设置。
[0006]进一步地，升气管包括多个第一升气管，多个第一升气管在导流筒内沿周向方向间隔设置。
[0007]进一步地，升气管还包括第二升气管，第二升气管的轴线与锥度填料的中心轴线重叠设置。
[0008]进一步地，传质元件还包括设置在导流筒的顶端的浮阀结构。
[0009]进一步地，浮阀结构包括固定设置的纵向支撑件以及可上下浮动地设置在纵向支撑件上的阀片，纵向支撑件上具有用于限制阀片的浮动距离的限位部。
[0010]进一步地，浮阀结构还包括横向支撑件，横向支撑件的两端连接在导流筒的筒壁上，纵向支撑件的底端设置在横向支撑件上。
[0011 ]进一步地，导流筒包括填料配合筒段以及位于填料配合筒段上方的出气筒段，出气筒段的筒壁上设置有筛孔，锥度填料设置在填料配合筒段内。
[0012]进一步地，塔板上还具有通孔，传质元件还包括设置在塔板上的导向结构，导向结构具有相互连通的导向进口和导向出口，导向进口与通孔连通，导向出口沿水平方向开口。
[0013]根据本实用新型的另一方面，提供了一种气液分离塔，包括壳体以及设置在壳体内的降液板、受液盘以及塔板组件，塔板组件为上述的塔板组件，受液盘连接在壳体的内壁上，塔板与受液盘连接，降液板位于受液盘的上方。
[0014]应用本实用新型的技术方案，传质元件包括导流筒以及设置在导流筒内的锥度填料，锥度填料的锥面朝向升气孔设置。在塔板组件工作时，气体从升气孔上升至导流筒内，液体沿着塔板通过导流筒的底端与塔板之间的间隙流到导流筒下方。此后，上述气体会携带液体中的一部分一同向上进入到导流筒内。上述气液混合物进入锥度填料中，上述锥度填料可以减慢气液混合物上升速度，减少雾沫夹带，并且气液混合物可在锥度填料的锥面上均匀分布，形成的传质主要阻力气膜和液膜极薄且不断更新，在锥面上实现气液两相二次传质。由于锥度填料的表面积大，压降低，传质效率可大大提高，气液分离效果更好。此外，由于锥度填料可以有效地减慢气液混合物上升速度，减少雾沫夹带，可以允许升气孔处更高速度的气流通过，塔板通量更大，生产能力更强。
【附图说明】
[0015]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0016]图1示出了根据本实用新型的塔板组件的实施例一的剖视示意图；
[0017]图2示出了图1的塔板组件的A-A向剖视示意图；
[0018]图3示出了图1的塔板组件的B-B向剖视示意图；
[0019]图4示出了图1的塔板组件的C-C向剖视示意图；
[0020]图5示出了图1的塔板组件的仰视示意图；
[0021]图6示出了图1的塔板组件的浮阀结构、导流筒、筛孔的结构示意图；
[0022]图7示出了图6的塔板组件的浮阀结构、导流筒、筛孔的D-D向剖视示意图；
[0023]图8示出了根据本实用新型的塔板组件的实施例二的剖视示意图；
[0024]图9示出了图8的塔板组件的E-E向剖视示意图；
[0025]图10示出了根据本实用新型的塔板组件的实施例三的剖视示意图；
[0026]图11示出了图1O的塔板组件的F-F向剖视示意图；
[0027]图12示出了图10的塔板组件的G-G向剖视示意图；
[0028]图13示出了根据本实用新型的气液分离塔的实施例一的局部结构示意图；
[0029]图14示出了图13的气液分离塔的俯视示意图；以及
[0030]图15示出了根据本实用新型的气液分离塔的实施例二的俯视示意图。
[0031]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0032]10、塔板;11、升气孔;20、导流筒;21、填料配合筒段;22、出气筒段;23、筛孔;30、锥度填料;40、升气管;41、第一升气管;42、第二升气管;50、固定结构;60、浮阀结构;61、纵向支撑件;62、阀片;63、限位部;64、横向支撑件;70、导向结构;80、壳体;90、降液板;100、受液盘。
【具体实施方式】
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0034]如图1、图4以及图5所示，实施例一的塔板组件包括塔板10以及传质元件。其中，塔板10具有升气孔11。传质元件设置在塔板10上并位于升气孔11处。传质元件包括导流筒20和锥度填料30 ο导流筒20固定设置在塔板10上并位于升气孔11处。导流筒20的底端具有焊接部，该焊接部与塔板10焊接在一起，并且导流筒20的底端与塔板10之间具有间隙。
[0035]在本实施例中，导流筒20的底端与塔板10之间的间隙为20?40mm。导流筒20的截面呈圆形。升气孔11的开孔率为5?25%。锥度填料30设置在导流筒20内。锥度填料30的锥面朝向升气孔11设置。
[0036]应用本实施例的塔板组件，在塔板10的升气孔11处设置传质元件，并且上述传质元件包括导流筒20以及设置在导流筒20内的锥度填料30，锥度填料30的锥面朝向升气孔11设置。在塔板组件工作时，气体从升气孔11上升至导流筒20内，液体沿着塔板10通过导流筒20的底端与塔板10之间的间隙流到导流筒20下方。此后，上述气体会携带液体中的一部分一同向上进入到导流筒20内。上述气液混合物进入锥度填料30中，上述锥度填料30可以减慢气液混合物上升速度，减少雾沫夹带，并且气液混合物可在锥度填料30的锥面上均匀分布，形成的传质主要阻力气膜和液膜极薄且不断更新，在锥面上实现气液两相二次传质。由于锥度填料30的表面积大(为常规填料的1.3倍)，压降低(为常规填料低40?50%)，传质效率可大大提高，气液分离效果更好。此外，由于锥度填料30可以有效地减慢气液混合物上升速度，减少雾沫夹带，可以允许升气孔11处更高速度的气流通过，塔板通量更大，生产能力更强。
[0037]在本实施一的塔板组件中，锥度填料30为通过线材绕制而成，结构简单，造价低廉，便于生产。
[0038]如图1和图2所示，在实施例一的塔板组件中，传质元件还包括设置在导流筒20内的升气管40以及用于固定升气管40的固定结构50。升气管40位于锥度填料30和升气孔11之间。升气管40的进气口对应升气孔11设置，升气管40的出气口对应锥度填料30的锥面设置。由于从升气孔11上升的气体和气体携带上来的液体通常不能够均匀地分布在锥度填料30的锥面上，上述升气管40可以用于分散上升气流并将上升气流引导至锥度填料30的锥面上气体较少的部位，从而使气流与液流在锥度填料30的锥面上形成液膜，均匀传质。
[0039]在本实施例中，升气管40包括四个第一升气管41和一个第二升气管42，四个第一升气管41在导流筒20内沿周向方向间隔设置且均匀分布，第二升气管42的轴线与锥度填料30的中心轴线重叠设置，即第二升气管42对准锥度填料30的顶点。固定结构50为细金属丝围成的圆盘，圆盘与导流筒20的内壁固定连接，第一升气管41和第二升气管42固定在圆盘上。上述圆盘位于锥度填料30的底部，同样也可以对锥度填料30起到一定的支撑作用。需要说明的是，升气管40的设置位置不限于此，在其他实施方式中，升气管的数量和设置位置可以根据需要进行选择。
[0040]如图1、图6以及图7所示，在实施例一的塔板组件中，传质元件还包括设置在导流筒20的顶端的浮阀结构60。上述浮阀结构60的开度可以根据上升气流的流量进行调整，从而保证导流筒20内的压力不会过大。在本实施例中，浮阀结构60包括横向支撑件64、固定设置的纵向支撑件61以及可上下浮动地设置在纵向支撑件61上的阀片62。横向支撑件64的两端连接在导流筒20的顶端的筒壁上，纵向支撑件61的底端焊接在横向支撑件64上，纵向支撑件61的顶端具有用于限制阀片62的浮动距离的限位部63。阀片62的直径与导流筒20的筒径相适配。阀片62与导流筒20的顶端之间保持有5?50mm的间隙。阀片62可以根据导流筒20内的气流大小进行上下浮动，从而调整从导流筒20顶端出来的气体的量，保证导流筒20内的压力不会过大。上述限位部63可以限制阀片62的上升位置，防止阀片62脱出。
[0041]如图1和图3所示，在实施例一的塔板组件中，导流筒20包括填料配合筒段21以及位于填料配合筒段21上方的出气筒段22。出气筒段22的筒壁上设置有筛孔23。锥度填料30设置在填料配合筒段21内。上述筛孔23为多个，多个筛孔23的开设尺寸等与液体粘度、密度、表面张力等相关，可以为圆形或矩形。当气流经过锥度填料30后，会夹带少量液体，夹带液体的气流流经筛孔23时可打散液膜，使液滴顺着导流筒20的筒壁流下，进一步提高气液分离效果。此外，当浮阀结构60的阀片62未开启时，筛孔23可以保证导流筒20内的气流通量，降低导流筒20内的压力。
[0042]如图13所示，在实施例一的塔板组件中，导流筒20为多个，多个导流筒20在塔板10上采取正三角形排列。当然，多个导流筒20的排列方式不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，多个导流筒可以采取矩形排列。
[0043]在现有技术中，塔板上存在液面落差而导致不同部位液层厚度不同、气体的穿透阻力不同，在塔板下游液层较薄易被气流吹开，上游液层较厚气流难以突破等弊病。当下游液层较薄处液体被气体吹开，即局部气速达到最大时，就是生产能力最大值，上游部分由于液层较厚而且密实，部分气体难以突破的地方的气速极小，影响了生产能力。
[0044]在实施例一的塔板组件中，塔板10上还具有通孔。传质元件还包括设置在塔板10上的导向结构70。导向结构70具有相互连通的导向进口和导向出口(图中未示出)，导向进口与通孔连通，导向出口沿水平方向开口。在本实施例中，导向结构70是设置在塔板10上的多个突起，其三面与塔板10相连，一面开口形成导向出口，导向出口的开口方向与塔板10上液体流动方向一致。上述导向出口呈细长形，其长度远大于高度。上述导向结构70可以使从通孔上来的气体沿着导向出口吹出，即气体沿着塔板10的表面沿着水平方向吹出，上述气体可对应塔板10上的液体的下层吹出，这样可以引导塔板10上的液体向前稳定流动，从而消除了塔板10上的液面落差，液面达到均匀一致，塔板10上不同部位的气液接触更加均匀，传质效率提高。同时，升气管40和筛孔23的设置可以使气流通过导流筒20的顶端吹出，吹出的气体可以对应塔板10上的液体的上层吹出，这样也可以起到引导塔板10上的液体向前稳定流动的作用。
[0045]在本实施例中，导向结构70、升气管40和筛孔23的结合，可起到将塔板10上液体接近于“零梯度”流动，上下游液流之间消除了液面落差，塔板10上不同部位汽液接触更加均匀，传质效率提高，全塔各部位液面达到了均匀一致，总体平均气速达到最大时，才是生产能力的最大值，所以生产能力要比现有的塔板有大幅度提高。
[0046]如图13所示，在实施例一的塔板组件中，导向结构70同样为多个，多个导向结构70在塔板10上采取正三角形排列。当然，多个导向结构70的排列方式不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，多个导向结构可以采取矩形排列。
[0047]在实施例一的塔板组件中，塔板10的升气孔11的边缘倒出圆角，或采用其他有利于减小流动阻力的结构。导流筒20的流通截面大于或等于塔板10的升气孔11的流通面积。
[0048]如图8和图9所示，实施例二的塔板组件与实施例一的主要区别在于，升气管40仅包括十二个第二升气管42，其中，十二个第二升气管42分为两组，第一组包括八个第二升气管42，八个第二升气管42在导流筒20内沿周向方向间隔设置且均匀分布在外侧，第二组包括四个第二升气管42，四个第二升气管42在导流筒20内沿周向方向间隔设置且均匀分布在内侧。本实施例的其他结构和工作原理与实施例一相同，在此不再赘述。
[0049]如图10至图12所示，实施例三的塔板组件与实施例一的主要区别在于，导流筒20的截面呈矩形。多个升气管40呈矩阵排列。需要说明的是，在图12中，导流筒20内的锥度填料未画出具体结构，仅用通用填料标示表示。本实施例的其他结构和工作原理与实施例一相同，在此不再赘述。
[0050]如图13和图14所示，本申请还提供了一种气液分离塔，根据本申请的气液分离塔的实施例一包括壳体80以及设置在壳体80内的降液板90、受液盘100以及塔板组件。塔板组件为上述的塔板组件。受液盘100连接在壳体80的内壁上。塔板10与受液盘100连接。降液板90位于受液盘100的上方。塔板10的液体入口处设置凸台(图中未示出)，该凸台可以对液体起到鼓泡的作用，更便于液体的流动和传质。在本实施例中，塔板组件为上下间隔设置的多个，传质元件的总高度为相邻的上下两个塔板10之间间距的2/3左右，一般为100?400mm。
[0051]需要说明的是，在图13中，导流筒20内的锥度填料未画出具体结构，仅用通用填料标示表示。传质元件也仅为示意图，主要为了表明多个传质元件的设置位置。
[0052]在实施例一的气液分离塔中，气液分离塔的工作原理如下:液体通过降液板90下落到受液盘100中，当受液盘100中的液体足够多时，液体流向塔板1 O气体从塔板1的下方以一定的速度通过升气孔11，而塔板10上的液体经过导流筒20的底端与塔板10之间的间隙后被上述具有一定速度的气体夹带上升，气液混合物通过导流筒20内的锥度填料30进行混和传质，从而完成气液分离。分离之后的气体通过浮阀结构60和筛孔23排出并进入上一层塔板10的升气孔11，分离之后的液体顺着导流筒20的筒壁下降到下一层塔板10。在每一层塔板10上都进行上述过程，从而在气液逆流的情况下，实现多级并流操作。采用本实施例的气液分离塔的塔板组件进行气液传质分离，操作弹性为20?130%，与现有塔板相比，生产能力高出80?150%，分离效率高出15?35%。
[0053]在实施例一的气液分离塔中，传质元件在塔板10上呈错流布置，均匀分散于塔板10上的矩形传质区。塔板10上设有导向结构、筛孔、齿片溢流堰、湍流促进器、降液板90，塔板10上导向结构为塔板10上冲起的凸台。齿片形溢流堰可以根据气与液流强度调节塔板10上液位高度，用于保障气液接触时间。
[0054]如图15所示，本申请还提供了一种气液分离塔，根据本申请的气液分离塔的实施例二包括壳体80以及设置在壳体80内的降液板90、受液盘100以及塔板组件。实施例二的气液分离塔与实施例一的主要区别在于，塔板组件的导流筒20的截面呈矩形。图15中箭头表示导流筒20的筛孔的出气方向。本实施例的其他结构和工作原理与实施例一相同，在此不再赘述。
[0055]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种塔板组件，包括: 塔板(10)，具有升气孔(11); 传质元件，设置在所述塔板(10)上并位于所述升气孔(11)处， 其特征在于，所述传质元件包括: 导流筒(20)，固定设置在所述塔板(10)上并位于所述升气孔(11)处，所述导流筒(20)的底端与所述塔板(10)之间具有间隙； 锥度填料(30)，设置在所述导流筒(20)内，所述锥度填料(30)的锥面朝向所述升气孔(11)设置。2.根据权利要求1所述的塔板组件，其特征在于，所述传质元件还包括设置在所述导流筒(20)内的升气管(40)以及用于固定所述升气管(40)的固定结构(50)，所述升气管(40)位于所述锥度填料(30)和所述升气孔(11)之间，所述升气管(40)的进气口对应所述升气孔(11)设置，所述升气管(40)的出气口对应所述锥度填料(30)的锥面设置。3.根据权利要求2所述的塔板组件，其特征在于，所述升气管(40)包括多个第一升气管(41)，多个所述第一升气管(41)在所述导流筒(20)内沿周向方向间隔设置。4.根据权利要求3所述的塔板组件，其特征在于，所述升气管(40)还包括第二升气管(42)，所述第二升气管(42)的轴线与所述锥度填料(30)的中心轴线重叠设置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的塔板组件，其特征在于，所述传质元件还包括设置在所述导流筒(20)的顶端的浮阀结构(60)。6.根据权利要求5所述的塔板组件，其特征在于，所述浮阀结构(60)包括固定设置的纵向支撑件(61)以及可上下浮动地设置在所述纵向支撑件(61)上的阀片(62)，所述纵向支撑件(61)上具有用于限制所述阀片(62)的浮动距离的限位部(63)。7.根据权利要求6所述的塔板组件，其特征在于，所述浮阀结构(60)还包括横向支撑件(64)，所述横向支撑件(64)的两端连接在所述导流筒(20)的筒壁上，所述纵向支撑件(61)的底端设置在所述横向支撑件(64)上。8.根据权利要求1所述的塔板组件，其特征在于，所述导流筒(20)包括填料配合筒段(21)以及位于所述填料配合筒段(21)上方的出气筒段(22)，所述出气筒段(22)的筒壁上设置有筛孔(23)，所述锥度填料(30)设置在所述填料配合筒段(21)内。9.根据权利要求1所述的塔板组件，其特征在于，所述塔板(10)上还具有通孔，所述传质元件还包括设置在所述塔板(10)上的导向结构(70)，所述导向结构(70)具有相互连通的导向进口和导向出口，所述导向进口与所述通孔连通，所述导向出口沿水平方向开口。10.一种气液分离塔，包括壳体(80)以及设置在所述壳体(80)内的降液板(90)、受液盘(100)以及塔板组件，其特征在于，所述塔板组件为权利要求1至9中任一项所述的塔板组件，所述受液盘(100)连接在所述壳体(80)的内壁上，所述塔板(10)与所述受液盘(100)连接，所述降液板(90)位于所述受液盘(100)的上方。
【文档编号】B01D45/08GK205613089SQ201620331517
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】易争明, 蔡丽娟, 杨代斌, 孙延辉, 田华, 顾蔚, 尹甜, 谢君, 任海君
【申请人】神华集团有限责任公司, 中国神华煤制油化工有限公司, 长沙博能科技股份有限公司