專利名稱：超級泡罩塔板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳質、傳熱領域的板式塔塔板。
背景技術：
在石油加工、化工、精細化工、環(huán)保等化學工程過程中，要大量用到各種板式傳質與分離塔器(以下簡稱板式塔)，以便使多種多樣的液相混合物、氣相混合物按人們的意愿分離開來。板式塔有多種類型，如泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌型板塔、穿流柵板塔、旋流板塔等等，其中泡罩塔是最早的典型的板式塔，已有一百多年的歷史。目前，在一些對生產操作上的穩(wěn)定性和可靠性有特別要求的場合，泡罩塔有著廣泛的應用。
傳統(tǒng)泡罩塔的構造如附圖1所示。在圓柱形塔筒內每隔一定距離安裝有水平的塔板，塔板兩側或中部分別設有液體溢流堰和降液管，塔板上裝有升氣管，升氣管上罩有圓形泡罩。
泡罩塔板的結構特點是在塔板上裝設有升氣管的泡罩，將汽、液兩相隔開。由于泡罩塔板上的液層高度不是由氣流來調節(jié)的，因而操作時不會發(fā)生嚴重的漏液現象，能在較寬的汽、液負荷變動范圍內保持穩(wěn)定的操作。又因泡罩塔板上的液層高度較深，使汽、液兩相能有較長的接觸時間，提高了塔板的效率。但是，泡罩塔板的結構比較復雜，因此，制造、安裝和檢修都比較困難；蒸汽經過的路徑很曲折，須克服塔板上較大的液層壓頭。由于上述原因，導致泡罩塔板的造價較高，壓降較大、液面落差和霧沫夾帶量均較大，并限制了處理量的大幅度提高(通量較小)。
針對傳統(tǒng)泡罩塔板的缺陷，美國專利(United State Petent3 914 352)提出了一種新型的槽式泡罩塔板，其結構如附圖2-圖4所示。槽式泡罩塔板是包含兩個不同寬度的U形槽為元件的組合體，寬的一個形成塔盤的底板和升氣管，窄的一個形成泡罩。由于槽式泡罩塔板的結構較傳統(tǒng)泡罩塔板的結構簡單，因此，槽式塔板的造價較低。又由于槽式塔板上升氣管占塔板的面積要高于傳統(tǒng)塔板的開孔率，因而槽式泡罩塔板的壓力降降低，通量較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了改進現有技術的上述缺陷而提供一種進一步改善泡罩塔板的性能，降低塔板的壓力降、液面落差和霧沫夾帶量，提高塔板的通量和效率的一種超級泡罩塔板。
本發(fā)明的目的可通過以下技術解決方案來實現一種超級泡罩塔板，它主要包括塔盤、液體溢流堰、降液管、超級泡罩、升氣管和支腳，超級泡罩為組合件，主要由側板、頂板、過渡板和端板組成，側板上設有多個氣流孔，氣流孔與垂直方向的夾角為α，其數值為0°～90°，每個氣流孔上均設有導向板，導向板與側板主體的夾角為β，其數值為15°～75°，側板的下部為銳角邊緣，銳角θ的數值為5°～30°。
本發(fā)明的目的也可通過以下技術解決措施來進一步實現前述的一種超級泡罩塔板，其中所述的氣流孔與垂直方向的夾角α數值為30°～60°。
前述的一種超級泡罩塔板，其中所述的導向板與側板主體的夾角β數值為30°～45°。
前述的一種超級泡罩塔板，其中所述的側板的下部銳角θ的數值為15°～25°。
前述的一種超級泡罩塔板，其中所述的降液區(qū)和受液區(qū)均為月牙形時，側板的長度為中部到兩側逐漸遞減。
前述的一種超級泡罩塔板，其中所述的頂板所構成的頂部為“Λ”形、圓弧形或多邊形。
前述的一種超級泡罩塔板，其二端為 形、圓弧形或多邊形。
前述的一種超級泡罩塔板，其所述的塔板兩側弓形區(qū)設置有導向孔和篩孔。
前述的一種超級泡罩塔板，其中所述的弓形區(qū)內導向孔的方位的設置與液流方向一致，其中心連線在同一圓弧上。
本發(fā)明的優(yōu)點在于應用本發(fā)明的超級泡罩塔板，通量可比傳統(tǒng)的泡罩塔板提高30～50％，效率提高10％以上。本發(fā)明的超級泡罩塔板與傳統(tǒng)泡罩塔板相比，結構簡單，制作方便，經濟可靠。
本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特點，將通過下面對其優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例是參照附圖僅作例子給出的。


圖1為傳統(tǒng)泡罩塔結構示意圖。
圖2為槽式泡罩塔板結構示意圖。
圖3為圖2的A-A剖面圖。
圖4為圖2的B-B剖面圖。
圖5為本發(fā)明的超級泡罩結構示意圖；圖6為圖5的俯視圖。
圖7為圖5的側視圖。
圖8為本發(fā)明的超級泡罩塔板上的液體流動示意圖；圖9為采用本發(fā)明的板式塔結構示意圖。
如附圖5-9所示，本發(fā)明它主要包括塔盤2、液體溢流堰3、降液管4，降液管4為月牙形拖尾式懸掛，超級泡罩5、升氣管6和支腳7，超級泡罩為組合件，主要由側板10、頂板11、過渡板12和端板13組成，側板10上設有多個氣流孔8，氣流孔8的形狀通常為長方形，也可以是三角形、梯形或其它形狀。氣流孔8與垂直方向的夾角為α，其數值為0°～90°，以30°～60°為佳，每個氣流孔上均設有導向板9，導向板9的形狀與氣流孔8的形狀一致，即為長方形、三角形、梯形或其它形狀。導向板9與側板主體的夾角為β，其數值為15°～75°，以30°～45°為佳。組合前，首先用模具在側板10上加工出氣流孔8，沖壓出的與氣流孔面積相當的側板一側與側板主體相連，形成導向板9。導向板9距側板10的上邊緣和下部銳角頂的距離分別為b1和b2，其值可以是5～60mm，以20～40mm為佳。導向蓋板10的外緣距槽8壁面的距離為b3，其值可以是10～100mm，當塔徑較小或槽的數量較多時取較小值，反之取較大值。側板的下部為銳角邊緣，銳角θ的數值為5°～30°，以15°～25°為佳。由二塊頂板構成超級泡罩的“Λ”形頂，角φ的數值為15°～75°，以30°～60°為佳。二塊端板構成超級泡罩的 形端頭，角的數值為15°～75°，以30°～60°為佳。端板和頂板之間由過渡板12連接。超級泡罩的頂部和二端也可分別采用圓弧形或多邊形或其它形狀。
超級泡罩塔板若采用月牙形拖尾式懸掛降液管，側板10的長度L不僅與塔徑有關，而且與其在塔板上的位置有關。側板10的兩端距降液管或受液區(qū)的距離分別為0～40mm，以20～40mm為佳。超級泡罩的寬度B為20～200mm，以40～80mm為佳。側板10的高度H為20～300mm，以30～100mm為佳。
超級泡罩塔板上的超級泡罩的數量可以按分離塔塔筒1的直徑而變動，當直徑Di＜1000mm時，超級泡罩的數量可用2-16個；當Di＝1000～1800mm時，超級泡罩的數量可用10～30個；當Di＝1800～3000mm時，超級泡罩的數量可用20～40個。超級泡罩在塔板上既沿直徑方向采用均分方式布置，也可以采用非均分方式布置。
上升氣流由超級泡罩的氣流孔流出，方向為下前方，其水平分速度與超級泡罩塔板上的液流方向是一致的，這不僅有助于塔板上的液體流動，而且可以減少塔板上的液面落差和霧沫夾帶量，提高塔板的效率。超級泡罩塔板的頂部和二端分別采用了“Λ”形、 形或圓弧形或其它形狀，可以減小液體在塔板上的流動阻力，減少塔板上的液面落差。由于氣流對超級泡罩塔板上的液流有一定的推動作用，使得超級泡罩塔板還具有一定的抗臟堵能力。此外，由于超級泡罩塔板采用了月牙形拖尾式懸掛降液管，并按圖8所示方式增開篩孔和導向孔，從而大大提高了塔板上的有效傳質區(qū)面積，同時亦可提高塔板效率。為促進液體在塔盤2兩側弓形區(qū)17內的流動，并提高塔板的通量，在塔盤2兩側的弓形區(qū)17內還分別設有導向孔16和篩孔15。導向孔16的方位的設置與弓形區(qū)17內的液流方向一致，其中心連線為在同一圓弧上。弓形區(qū)內的開孔率與塔板的平均開孔率相等。
本發(fā)明所述超級泡罩塔板，可應用的塔板和支承件的材質包括碳鋼、鋁材、銅材、銅合金、工程塑料、陶瓷、石墨、各種不銹鋼及合金鋼等。
實施例一空氣—水體系。實驗塔徑為1000mm，內置二塊塔板，其中一塊為傳統(tǒng)泡罩塔板，另一塊為超級泡罩塔板。傳統(tǒng)泡罩塔板為單降液管型，降液管截面形狀為弓形，有效傳質面積與塔總截面積之比約為75％，采用公稱直徑為80mm的不銹鋼制標準泡罩。超級泡罩塔板亦為單降液管型，采用月牙形拖尾式懸掛降液管，設置6個超級泡罩，各超級泡罩的側板長度分別為800mm(2個)、700mm(2個)、610mm(2個)；其它參數分別為B＝70mm，H＝60mm，b1＝b2＝15mm，b3＝16mm，α＝45°，β＝30°，θ＝45°，＝45°，塔板有效傳質面積與塔總截面積之比約為90％。測定表明，采用本發(fā)明的超級泡罩塔板，壓降比傳統(tǒng)泡罩塔板下降約32％，液面落差下降約60％，霧沫夾帶量下降約45％，通量可提高37％左右。
實施例二乙醇—水分離體系。實驗塔徑為400mm，分別采用5塊傳統(tǒng)泡罩塔板和超級泡罩塔板進行實驗。所有塔板均為單降液管型，其中傳統(tǒng)塔板降液管截面形狀為弓形，有效傳質面積與塔總截面積之比約為72％，采用公稱直徑為80mm的不銹鋼制標準泡罩。超級泡罩塔板亦為單降液管型，采用月牙形拖尾式懸掛降液管，設置4個超級泡罩，各超級泡罩的長方形槽的長度分別為280mm(2個)、245mm(2個)；其它參數分別為B＝35mm，H＝60mm，b1＝b2＝8mm，b3＝15mm，α＝45°，β＝30°，θ＝45°，＝45°，有效傳質面積與塔總截面積之比約為85％。測定表明，采用本發(fā)明的超級泡罩塔板，通量可比傳統(tǒng)泡罩塔板提高40％以上，單板壓降下降30％左右，效率可提高18％以上。
權利要求
1.一種超級泡罩塔板，它主要包括塔盤(2)、液體溢流堰(3)、降液管(4)、超級泡罩(5)、升氣管(6)和支腳(7)，其特征在于超級泡罩(5)為組合件，主要由側板(10)、頂板(11)、過渡板(12)和端板(13)組成，側板(10)上設有多個氣流孔(8)，氣流孔(8)與垂直方向的夾角為α，其數值為0°～90°，每個氣流孔上均設有導向板(9)，導向板(9)與側板主體的夾角為β，其數值為15°～75°，側板(10)的下部為銳角邊緣(14)，銳角θ的數值為5°～30°。
2.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于所述的氣流孔(8)與垂直方向的夾角α數值為30°～60°。
3.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于所述的導向板(9)與側板主體的夾角β數值為30°～45°。
4.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于所述的側板(10)的下部銳角θ的數值為15°～25°。
5.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于當降液區(qū)(1)和受液區(qū)(2)均為月牙形時，側板(10)的長度為中部到兩側逐漸遞減。
6.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于頂板(11)所構成的頂部為“Λ”形、圓弧形或多邊形。
7.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于二端為 形、圓弧形或多邊形。
8.根據權利要求1所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于所述的塔板兩側弓形區(qū)(17)設置有導向孔(15)和篩孔(16)。
9.根據權利要求1或8所述的一種超級泡罩塔板，其特征在于所述的弓形區(qū)(17)內導向孔的方位的設置與液流方向一致，其中心連線在同一圓弧上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超級泡罩塔板，它主要包括塔盤(2)、液體溢流堰(3)、降液管(4)、超級泡罩(5)、升氣管(6)和支腳(7)，其特征在于超級泡罩(5)為組合件，主要由側板(10)、頂板(11)、過渡板(12)和端板(13)組成，側板(10)上設有多個氣流孔(8)，氣流孔(8)與垂直方向的夾角為α，其數值為0°～90°，每個氣流孔上均設有導向板(9)，導向板(9)與側板主體的夾角為β，其數值為15°～75°，側板(10)的下部為銳角邊緣(14)，銳角θ的數值為5°～30°。上升氣流由超級泡罩的氣流孔流出，其水平分速度與超級泡罩塔板上的液流方向相一致。與傳統(tǒng)的泡罩塔板相比，本發(fā)明的超級泡罩塔板，通量可提高30～50％，效率可提高10％以上，且結構簡單，制作方便，經濟可靠。
文檔編號B01D3/14GK1506144SQ0214849
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權日2002年12月11日
發(fā)明者張志炳, 王志祥, 耿皎, 趙靜, 孟偉民 申請人:南京大學