一种帽型浮阀塔盘及板式塔的制作方法

本发明涉及板式塔设备的配件领域，具体是一种帽型浮阀塔盘以及具有该塔盘的板式塔。

背景技术：

板式塔是一种用于气液或液液系统的分级接触的传质设备，板式塔通常包括多个间隔设置的塔盘，气相从塔盘下方通过设置在塔盘上的浮阀、泡罩等类型鼓泡单元与塔盘上方横向流动的液相混合接触后，进入到上一层的塔盘，液相则通过降液管进入下一层塔盘。

鼓泡单元的形式决定了气相在通过塔盘时的流动状态，会影响气相与液相的混合程度和传质效果，进而影响塔盘的整体性能。泡罩塔盘的塔盘板上设有升气管结构，因而在较低气相负荷下也不易发生漏液，但泡罩塔盘的压降大、液层厚，传质效率一般且造价偏高，因此应用范围较窄。而浮阀塔盘由于气体从阀周沿水平方向穿过塔盘，在气速稍低的鼓泡状态下就很好地传质，但与此同时在较低气相负荷下也较易发生漏液。因此，有必要针对较低气相负荷的工况开发一种传质效率可靠且不易发生漏液的塔盘。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于整合现有泡罩塔盘和浮阀塔盘在防漏液和传质效率方面的优势提供一种适应较低气相负荷工况的帽型浮阀塔盘。

本发明的第二目的在于提供一种具有前述帽型浮阀塔盘的板式塔。

为实现上述第一目的，本发明提供一种帽型浮阀塔盘，包括沿水平方向设置的塔盘板，塔盘板上设有阀孔，阀孔内装有可沿竖直方向移动的浮阀，其特殊之处在于，浮阀包括阀帽和限位组件。塔盘板顶面在阀孔边沿设置防漏堰，阀帽包括平顶盖和设于平顶盖边缘的下翻边，下翻边下沿的内径大于防漏堰顶端的外径，限位组件包括垂直设于阀帽底部的至少三条阀腿，每一阀腿均穿设于防漏堰内，阀腿底端位于塔盘板下方，阀腿在底端垂直设置可与塔盘板抵接的下挡臂。当下挡臂抵于塔盘板底面时，下翻边的下沿位于防漏堰上沿的下方。

由上述方案可见，在浮阀的活动范围内，阀帽在竖直方向上始终与防漏堰存在部分重叠，并与防漏堰构成环形气体通道，气体在上述浮阀塔盘内的流动方向会经历两次转变，传质过程中气相可以维持较长距离的放射状水平流动状态，塔盘板上每一阀孔周边的理论传质范围更大，有助于提高塔盘效率并减小塔盘上的传质死区。可上下移动的阀帽能够随气相负荷的改变动态调节浮阀的开度，保留了浮阀塔盘在操作弹性方面的优势，而防漏堰则类似于泡罩塔盘中的升气管，可防止塔盘在较低气相负荷下发生漏液，因此帽型浮阀塔盘兼具了浮阀和泡罩这两类塔盘的优点。

进一步的方案是，下翻边包括环状的衔接部和锥管部，衔接部位于平顶盖和锥管部之间，衔接部的轴截面为两个对称的圆弧形，锥管部的内径由下至上连续收窄，锥管部下沿的内径大于防漏堰顶端的外径。

由上可见，下翻边上部为与平顶盖圆滑过渡的衔接部，可有效引导气流转向并朝下流动，减少动能损失。下翻边下部为喇叭状的锥管部，有助于气体在环形通道内扩散开并与塔盘液相层充分传质。

进一步的方案是，防漏堰为内径由下至上连续收窄的锥管结构，并且防漏堰的锥角大于的锥管部的锥角。

由上可见，上述防漏堰有助于收窄气体环形通道出口处的宽度，从而提高气体流出阀帽时的流速，改善传质效果。

进一步的方案是，阀腿上端垂直设置上支臂，上支臂的端部位于防漏堰上沿的外侧。

由上可见，上支臂能够将阀帽架离防漏堰上沿，使得浮阀始终具备一定开度，保证极低气相负荷下的塔盘的传质效率。另外上支臂与防漏堰的接触面积较小，可防止残留的粘性液相导致的浮阀与防漏堰间的粘连。

进一步的方案是，限位组件包括两条连接带以及四条阀腿，每一连接带在顶面两端与阀帽内壁贴合并连接，两条连接带在中部垂直相交，并且两条连接带的交汇处位于平顶盖中心处，阀腿顶端与连接带端部固定连接。

由上可见，4条阀腿在阀帽内呈对称分布，不相邻的两条阀腿上端借助一条连接带连为一体并与阀帽连接固定，有助于提高限位组件的结构稳定性。

进一步的方案是，下挡臂在外端的顶部设有楔形凸起。

由上可见，在下挡臂外端引入楔形凸起可减小下挡臂与塔盘板的接触面积，有效防止残留的粘性液相导致的浮阀与塔盘板间的粘连。

进一步的方案是，防漏堰的高度为2.5mm至50mm。

由上可见，考虑到浮阀塔盘的特点，防漏堰不宜设置得过高，参考防漏堰与浮阀的尺寸比例可将防漏堰的高度限定在上述范围。

进一步的方案是，锥管部下沿与防漏堰上沿的水平间距为2.5mm至30mm。

由上可见，锥管部下沿与防漏堰上沿的水平间距即环形气体通道的宽度上限，将环形气体通道的宽度上限控制在上述范围内可保证塔盘的传质效率符合常规的设计需求。

为实现上述第二目的，本发明提供一种板式塔，其特殊之处在于，该板式塔具有前述帽型浮阀塔盘。

附图说明

图1是本发明帽型浮阀塔盘实施例中浮阀与塔盘板的配合结构图。

图2是本发明帽型浮阀塔盘实施例的结构图。

图3是本发明帽型浮阀塔盘实施例中浮阀的第一视角结构图。

图4是本发明帽型浮阀塔盘实施例中浮阀的第二视角结构图。

图5是本发明帽型浮阀塔盘实施例中塔盘板的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1至5，本发明提供的帽型浮阀塔盘包括沿水平方向设置的塔盘板1，塔盘板1上设有阀孔11，阀孔11内装有可沿竖直方向移动的浮阀，浮阀包括阀帽2和限位组件3，塔盘板1顶面在阀孔11边沿设置防漏堰12，阀帽2包括平顶盖21和设于平顶盖21边缘的下翻边22，下翻边22下沿的内径大于防漏堰12顶端的外径，限位组件3包括垂直设于阀帽2底部的至少三条阀腿31，每一阀腿31均穿设于防漏堰12内，阀腿31底端位于塔盘板1下方，阀腿31在底端垂直设置可与塔盘板1抵接的下挡臂311。当下挡臂311抵于塔盘板1底面时，下翻边22的下沿位于防漏堰12上沿的下方。

需要说明的是，塔盘板1上实际间隔设置有多个阀孔11，每一阀孔11边沿都设有防漏堰12，每一阀孔11内装有一个浮阀，为便于观察，图1至5为仅展示了塔盘上对应于一个阀孔11的局部结构。

在浮阀的活动范围内，阀帽2在竖直方向上始终与防漏堰12存在部分重叠，并与防漏堰12构成环形的气体通道，上升气体冲击平顶盖21后抬起阀帽2，并在下翻边22处折向下方进入下翻边22与防漏堰12的间隙，随后作用于塔盘液相层及塔盘板1并转变为放射状的水平流动。因此，气体在上述浮阀塔盘内的流动方向会经历两次转变，传质过程中气相可以维持较长距离的放射状水平流动状态，塔盘板1上每一阀孔11周边的理论传质范围更大，有助于提高塔盘效率并减小塔盘上的传质死区。可上下移动的阀帽2能够随气相负荷的改变动态调节浮阀的开度，保留了浮阀塔盘在操作弹性方面的优势，而防漏堰12则类似于泡罩塔盘中的升气管，可防止塔盘在较低气相负荷下发生漏液，因此帽型浮阀塔盘兼具了浮阀和泡罩这两类塔盘的优点。

下翻边22包括环状的衔接部221和锥管部222，衔接部221位于平顶盖21和锥管部222之间，衔接部221的轴截面为两个对称的圆弧形，锥管部222的内径由下至上连续收窄，锥管部222下沿的内径大于防漏堰12顶端的外径。

下翻边22上部为与平顶盖21圆滑过渡的衔接部221，可有效引导气流转向并朝下流动，减少动能损失。下翻边22下部为喇叭状的锥管部222，有助于气体在环形通道内扩散开并与塔盘液相层充分传质，实施例中衔接部221轴截面的圆弧形部分对应的圆心角为90°。

防漏堰12为内径由下至上连续收窄的锥管结构，并且防漏堰12的锥角大于的锥管部222的锥角。

上述防漏堰12有助于收窄气体环形通道出口处的宽度，从而提高气体流出阀帽2时的流速，改善传质效果。

阀腿31上端垂直设置上支臂312，上支臂312的端部位于防漏堰12上沿的外侧。

上支臂312能够将阀帽2架离防漏堰12上沿，使得浮阀始终具备一定开度，保证塔盘在极低气相负荷下的传质效率。另外上支臂312与防漏堰12的接触面积较小，可防止残留的粘性液相导致的浮阀与防漏堰12间的粘连。另外容易想到，实际实施时针对工况较为固定的情况可使上支臂312与下挡臂311的间距刚好等于防漏堰12的高度与塔盘板1的厚度之和，此即与浮阀塔板方案对应的固阀塔板实施方案，其环形气体通道的形状可始终保持不变。

限位组件3包括两条连接带32以及四条阀腿31，每一连接带32在顶面两端与阀帽2内壁贴合并连接，两条连接带32在中部垂直相交，并且两条连接带32的交汇处位于平顶盖21中心处，阀腿31顶端与连接带32端部固定连接。

4条阀腿在阀帽2内呈对称分布，不相邻的两条阀腿31上端借助一条连接带32连为一体并与阀帽2连接固定，有助于提高限位组件3的结构稳定性。

下挡臂311在外端的顶部设有楔形凸起313，在下挡臂311外端引入楔形凸起313可减小下挡臂311与塔盘板1的接触面积，有效防止残留的粘性液相导致的浮阀与塔盘板1间的粘连。

实施例中阀腿31、下挡臂311、上支臂312均为片状件，限位组件3中一根连接带32与两条阀腿31、两条下挡臂311和两条上支臂312构成一个一体的独立部件，该独立部件主体部分通过两次垂直弯折得到两条阀腿31和一根连接带32，可由板材整体裁切后再经局部折弯加工得到。下挡臂311和上支臂312以翻边的形式设置在阀腿31上，楔形凸起313为下挡臂311上的三角形外凸部分。两根连接带32两端与衔接部221内壁贴合并点焊相连，两根连接带32交汇处靠下的一根连接带32设置倒u形的弯折部进行避让。

防漏堰12的高度为2.5mm至50mm，锥管部222下沿与防漏堰12上沿的水平间距为2.5mm至30mm。

考虑到浮阀塔盘的特点，防漏堰不宜设置得过高，参考防漏堰12与浮阀尺寸比例可将防漏堰12的高度限定在上述范围。锥管部222下沿与防漏堰12上沿的水平间距即环形气体通道的宽度上限，将环形气体通道的宽度上限控制在上述范围内可保证塔盘的传质效率符合常规的设计需求。

阀帽2中的下翻边22以及塔盘板1上的阀孔11和防漏堰12都可通过板材的一体冲压成型工艺得到，若下翻边22和防漏堰12的竖直高度过大或者板材的延展性较差也可考虑对其单独加工后再拼焊组装到板材上。