專利名稱：懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣泛應用于煉油、化工、石油化工和輕工等行業(yè)各種分餾塔、吸收塔、解吸塔內(nèi)的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置。
背景技術(shù)：
在煉油、化工、石油化工和輕工等行業(yè)中用到大量塔器來分離混合物得到高純度的產(chǎn)品或去除氣體和水中的有害物質(zhì)以保護環(huán)境。隨著石油和化學工業(yè)的飛速發(fā)展，能源日趨緊缺，設(shè)備更大型化并不斷擴能增產(chǎn)，提高塔器的處理能力和效率，降低能耗已成為當今塔器的發(fā)展主流。塔內(nèi)件的技術(shù)進步可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益和社會效益。
各種具有懸掛式降液管的大通量塔板(如MD塔板、DJ塔板、Nye塔板等)順應了塔器提高處理能力的發(fā)展要求。這類塔板把降液管懸掛在氣相空間，降液管底部設(shè)有底板，在底板上開有底孔供液體從上一層塔板流向下一層塔板，在降液管底孔正下方的受液板面上也開設(shè)有鼓泡元件，塔板的鼓泡面積比沉浸式降液管塔板大。特別是當塔板上設(shè)置多根降液管時，由于塔板的受液板面上也開孔鼓泡，可以增大鼓泡面積，提高塔板處理能力。但液體從懸掛的降液管底孔淋降下來，對受液鼓泡區(qū)的液層有一向下的沖擊力，會引起沖擊漏液。由于淋降液體向下流動的動量會產(chǎn)生一附加壓頭，液速以0.5m/s計，產(chǎn)生的附加壓頭約為13mm液柱。按照計算漏液點干板壓降的關(guān)聯(lián)式，當清液層高度為50～100mm時，漏液點干板壓降約為12～19mm。由此可見，液體沖擊的附加壓頭與漏液點干板壓降是同一數(shù)量級，不容忽視。另外，對于懸掛式降液管塔板，由于從上往下數(shù)的第n-1層塔板的降液管與第n+1層塔板的降液管在板面上排列的位置和方位相同，從第n-1層塔板的降液管降到第n層塔板的液體若在第n層塔板上形成沖擊漏液，不僅不能在第n層塔板上與上升的氣相進行傳質(zhì)，而且直接進入第n+1層塔板的降液管中，也不能在第n+1層塔板上與上升的氣相進行傳質(zhì)。由此可見，懸掛式降液管的沖擊漏液造成的全塔液體部分短路影響傳質(zhì)效率。
US5453222提出在受液鼓泡區(qū)安裝一系列長條形通氣室，通氣室的側(cè)面開孔而上部不開孔，使氣體從側(cè)面的孔噴入液層進行接觸傳質(zhì)。從降液管底孔出來的液體淋降到通氣室的頂部，使通氣室的頂部承受液體向下沖擊的動量，減少沖擊漏液，使氣液能夠處于良好的接觸狀態(tài)，提高傳質(zhì)效率。但這種裝置一方面要將通氣室焊在塔板上，結(jié)構(gòu)比較復雜，價格較貴，另一方面，由于氣體通過通氣室的阻力比氣體通過塔板上其它鼓泡元件的阻力要大得多，會產(chǎn)生氣液在板面上分布不均，影響氣液進行接觸傳質(zhì)。US5702647、US4550000和US4956127也在受液鼓泡區(qū)處設(shè)置一系列側(cè)壁開孔的通氣罩，通氣罩的頂部不開孔，氣體從側(cè)壁孔處出來，這樣可以分解從降液管底孔向下流的液體的動量，使液體不容易從受液鼓泡區(qū)直接向下漏，從下一層塔板向上升的氣體還可以與液體在受液鼓泡區(qū)進行接觸傳質(zhì)。這些結(jié)構(gòu)也比較復雜，易引起受液鼓泡區(qū)氣液分布不均勻。US5277848將受液鼓泡區(qū)區(qū)域開孔并向上抬起一定高度，使氣體容易從此處的開孔處向上升，有些情況下在受液鼓泡區(qū)上安裝消除液體動量的板。這種結(jié)構(gòu)在設(shè)計點操作可以消除一定的沖擊漏液，但當負荷變化偏離設(shè)計點時，由于液層過薄產(chǎn)生氣體短路，操作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、造價低廉的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置，該裝置克服已有技術(shù)的缺點，誘導沖擊漏液的方向，使其不短路到下一層塔板的降液管中去，強化氣液在受液鼓泡區(qū)混合、傳質(zhì)，從而提高塔板效率。
篩孔作為鼓泡元件不僅具有壓降比其它鼓泡元件小的優(yōu)點，而且具有不易堵、加工方便、費用省、無需檢修的優(yōu)點，所以為廣大工廠所接受。MD塔板和DJ塔板等一些懸掛式降液管塔板都采用篩孔等作為鼓泡元件，但是在降液管底孔正下方的受液鼓泡區(qū)以篩孔等作為鼓泡元件，會造成液體短路的沖擊漏液。但在受液鼓泡區(qū)上又必須裝鼓泡元件，否則會使整個塔板鼓泡面積減少，降低塔板的處理能力。本發(fā)明將懸掛式降液管塔板的受液鼓泡區(qū)3上的篩孔改裝成具有防沖擊漏液功能的斜孔6，而除受液鼓泡區(qū)3外的其它鼓泡區(qū)開篩孔或浮閥或固定閥等鼓泡元件，懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4的俯視結(jié)構(gòu)如圖1所示，懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4，其特征在于懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4由設(shè)置在塔板1的受液鼓泡區(qū)3上沖壓的多排斜孔組成，多排斜孔可以是由傾角方向相反的數(shù)量相等的兩部分斜孔6組成(如圖2(a)所示)，或者是由相鄰兩排傾角方向相反交錯排列且相鄰兩排數(shù)量相等的斜孔6組成(如圖2(b)所示)，多排斜孔開孔區(qū)面積是降液管底孔5在塔板上投影面積的60％～120％，并多排斜孔開孔區(qū)開孔率為除多排斜孔開孔區(qū)外的其它鼓泡區(qū)的開孔率的80％～120％，除了開設(shè)有多排斜孔的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4外的塔板1的其它鼓泡區(qū)可以開設(shè)有篩孔或浮閥或固定閥等作為鼓泡元件。懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4，多排斜孔的排數(shù)為2～30。組成懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置3的斜孔6可以是矩形斜孔，也可以是半圓形斜孔。矩形斜孔的長為10～40mm，寬為5～20mm，半圓形斜孔的半徑為5～20mm。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價便宜，可在塔板上直接沖壓制作，機械強度可得到提高。
2.本發(fā)明由于在懸掛式降液管塔板的受液鼓泡區(qū)設(shè)置了由多排斜孔組成的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置，從下面上升的氣流不是垂直向上通過懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置，而是斜向通過懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置的多排斜孔，在懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置下方形成一氣罩，誘導漏液改變方向，不是垂直向下進入下層塔板的矩形降液管，而是斜向進入下層塔板的鼓泡區(qū)，使得進入下層塔板的矩形降液管的沖擊漏液量減少80％以上，避免了液體的惡性短路。
3.氣體從懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置的多排斜孔斜吹進液層也強化了汽液在受液鼓泡區(qū)的混合、傳質(zhì)，提高塔板效率5％～10％。


圖1為懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)為相鄰兩排傾角方向相反交錯排列且相鄰兩排數(shù)量相等的斜孔組成的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2(b)為傾角方向相反的數(shù)量相等的兩部分斜孔組成的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為受液鼓泡區(qū)設(shè)置篩孔的懸掛式降液管塔板的氣液接觸狀況圖。
圖4為受液鼓泡區(qū)設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置的懸掛式降液管塔板的氣液接觸狀況圖。
圖5為受液鼓泡區(qū)設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置和設(shè)置篩孔的懸掛式降液管塔板的沖擊漏液量對比圖。
圖6為受液鼓泡區(qū)設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置和設(shè)置篩孔的懸掛式降液管塔板的全塔效率對比圖。
其中1-塔板，2-矩形降液管，3-受液鼓泡區(qū)，4-懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置，5-降液管底孔，6-斜孔，7-篩孔，8-氣流，9-漏液，10-降液管底孔液流。
實施方式實施例以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4，其特征在于懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4由設(shè)置在塔板1的受液鼓泡區(qū)3上沖壓的多排斜孔組成，多排斜孔可以是由傾角方向相反的數(shù)量相等的兩部分斜孔6組成(如圖2(a)所示)，或者是由相鄰兩排傾角方向相反交錯排列且相鄰兩排數(shù)量相等的斜孔6組成(如圖2(b)所示)，多排斜孔開孔區(qū)面積是降液管底孔5在塔板1上投影面積的60％～120％，多排斜孔開孔區(qū)開孔率為除多排斜孔開孔區(qū)外的其它鼓泡區(qū)的開孔率的80％～120％，除了開設(shè)有多排斜孔的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4外的塔板1的其它鼓泡區(qū)開設(shè)有篩孔或浮閥或固定閥等作為鼓泡元件。多排斜孔的排數(shù)為2～30。組成懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4的斜孔6可以是矩形斜孔，也可以是半圓形斜孔。矩形斜孔的長為10～40mm，寬為5～20mm，半圓形斜孔的半徑為5～20mm。圖3為受液鼓泡區(qū)3設(shè)置篩孔7的懸掛式降液管塔板的氣液接觸狀況圖。由圖3可以看出，液體10從上層塔板1的降液管底孔5以一定的速度下降到開有篩孔7的受液鼓泡區(qū)3，對受液鼓泡區(qū)3上的液層有一向下的沖擊動力，使受液鼓泡區(qū)3上的部分液體會通過篩孔7漏到下一層塔板1的矩形降液管2中去，成為進入下一層塔板1的矩形降液管2的漏液9，進入下一層塔板1的矩形降液管2的漏液9不能與從下而上的氣體8進行接觸傳質(zhì)，嚴重影響塔板的傳質(zhì)效率。圖4為受液鼓泡區(qū)3設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4的懸掛式降液管塔板的氣液接觸狀況圖。由圖4可以看出在懸掛式降液管塔板1的矩形降液管2正下方受液鼓泡區(qū)3裝了懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4后，從下面上升的氣體8不是垂直向上通過懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4的斜孔6，而是斜向通過懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4的斜孔6，在懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4下方形成一氣罩，誘導漏液9改變方向，不是垂直向下進入下層塔板1的矩形降液管2，而是斜向進入下層塔板的鼓泡區(qū)與從下而上的氣體8進行接觸傳質(zhì)，大大減少了進入下層塔板1的矩形降液管2的漏液量，提高了塔板傳質(zhì)效率。圖5示出了受液鼓泡區(qū)3設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4和設(shè)置篩孔7的懸掛式降液管塔板短路進入下一層塔板1的矩形降液管2的漏液量對比圖。實驗在一直徑為500mm的有機玻璃塔內(nèi)進行，以空氣一水為實驗物系，測試了噴淋密度為51m3/m2·h時受液鼓泡區(qū)3設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4和設(shè)置篩孔7的懸掛式降液管塔板短路進入下一層塔板1的矩形降液管2的漏液量。由圖5可以看出，在受液鼓泡區(qū)3設(shè)置本發(fā)明懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4漏到下一層塔板1的矩形降液管2的漏液量比受液鼓泡區(qū)3設(shè)置篩孔7漏到下一層塔板1的矩形降液管2的漏液量減小了80％以上。由于懸掛式降液管塔板的受液鼓泡區(qū)3上設(shè)置了本發(fā)明懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4，從下而上的氣體8從斜孔6斜吹進受液鼓泡區(qū)3上的液層，還強化了汽液在受液鼓泡區(qū)3上混合、傳質(zhì)。因此，懸掛式降液管塔板的受液鼓泡區(qū)3上設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4后，減少了進入下一層塔板1的矩形降液管2的漏液量且強化了受液鼓泡區(qū)3上汽液接觸傳質(zhì)，可以提高塔板效率。圖6示出了在一直徑為300mm的不銹鋼塔內(nèi)，以乙醇-水為物系，全回流操作的情況下，受液鼓泡區(qū)3上設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4和設(shè)置篩孔7的懸掛式降液管塔板的全塔效率對比圖。由圖6可以看出，受液鼓泡區(qū)3上設(shè)置懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置4的懸掛式降液管塔板的全塔效率由于減少了進入下一層塔板1的矩形降液管2的沖擊漏液量以及強化了受液鼓泡區(qū)3上汽液接觸傳質(zhì)，比受液鼓泡區(qū)3設(shè)置篩孔7的懸掛式降液管塔板的全塔效率要高5％～10％。
權(quán)利要求
1.一種懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置(4)，其特征在于懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置(4)由設(shè)置在塔板(1)的受液鼓泡區(qū)(3)上沖壓的多排斜孔組成，多排斜孔可以是由傾角方向相反的數(shù)量相等的兩部分斜孔(6)組成，或者是由相鄰兩排傾角方向相反交錯排列且相鄰兩排數(shù)量相等的斜孔(6)組成，多排斜孔開孔區(qū)面積是降液管底孔(5)在塔板上投影面積的60％～120％，多排斜孔開孔區(qū)開孔率為除多排斜孔開孔區(qū)外的其它鼓泡區(qū)的開孔率的80％～120％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置(4)，其特征在于多排斜孔的排數(shù)為2～30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置(4)，其特征在于上述的斜孔(6)可以是矩形斜孔，也可以是半圓形斜孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的斜孔(6)，其特征在于矩形斜孔的長為10～40mm，寬為5～20mm，半圓形斜孔的半徑為5～20mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置，該懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置設(shè)置在懸掛式降液管塔板的受液鼓泡區(qū)，所述懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置上有多排斜孔供氣體通過。整個懸掛式降液管塔板防沖擊漏液裝置是由傾角方向相反的數(shù)量相等的兩部分斜孔組成，或者是由數(shù)排相鄰兩排傾角方向相反交錯排列且相鄰兩排數(shù)量相等的斜孔組成。該裝置可以誘導塔板上沖擊漏液方向，減少進入下一層塔板降液管的沖擊漏液量80％以上，并且改善塔板上汽液接觸狀況，提高塔板效率5％～10％。
文檔編號B01D3/20GK1491734SQ02147430
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者姚克儉 申請人:中國石油化工股份有限公司, 浙江工業(yè)大學