CN100475302C - 一类汽液传质浮阀塔板浮阀的排布方法 - Google Patents

Abstract

一种用于汽液传质板式塔的一类汽液传质浮阀塔板浮阀的排布方法，包括塔板1、重阀2、轻阀3，在塔板1上分布有重阀2、轻阀3，轻阀3、重阀2在塔板1上采用间隔排列的方法混排，在塔板1上轻阀3、重阀2成排间隔排列，或者轻阀3、重阀2单个交替混排，或者在塔板1上容易出现滞留和返混的区域单独安排轻阀3，利用低汽速下轻阀先开而重阀不开的原理，可降低塔板在低气速时的有效开孔率，缓解塔板上气液接触的不均匀性，改善塔板的操作下限；同时，利用重阀临界阀孔动能因数高的原理，可提高塔板的操作上限；轻阀、重阀重量比越大，操作弹性就越大，因此处理能力和操作灵活性大大提高，并能改善塔设备的放大效应，使传质过程得到强化。

Description

一类汽液传质浮阀塔板浮阀的排布方法

技术领域

本发明涉及一种用于汽液传质板式塔的浮阀排布方法，具体地说，是一类汽液传质浮阀塔板的排布方法。

背景技术

板式塔是最常见的汽液传质设备，塔板类型一般以浮阀塔板为主，浮阀塔板在石化行业的分离塔中约占到40％，应用非常广泛。现有的浮阀塔板基本上都采用单一重量的浮阀，对于普通的汽液错流塔板，由于塔板、板上鼓泡元件以及塔壁等对液体流动有摩擦阻力，浮阀塔板上的液层有较大的液面落差，入口液层高，出口液层低。而气体有向阻力小的薄液层流动的趋势，所以液面落差也会造成气体的不良分布。因此，现有的单一阀重的浮阀塔板普遍存在低气速时塔板上汽、液流动的不均匀分布问题。由于低汽速下塔板容易发生泄漏，所以汽液不均匀分布会带来严重的塔板入口泄漏，影响塔板的处理能力下限。同时，汽液相鼓泡的均匀性在很大程度上决定了塔板的分离效果，因此，汽液分布不均匀还会恶化塔板的传质效率。塔设备规模越大，流道长度增加，这些问题就会越严重。鼓泡类塔板普遍存在因规模扩大而引起的放大效应问题，汽液不均匀分布不仅影响传质过程，成为传质效率和处理能力的瓶颈问题，严重的还会恶化塔的操作，甚至不能进行正常生产。

并且，就目前的发展趋势来看，随着分离技术的提高，行业与国际市场的接轨，对传质塔设备的要求也越来越高，要求能够随时对生产进行调整，以适应市场的需求，实现经济效益和社会效益的最大化。所以要求塔设备要有较好的操作稳定性和灵活性，在不同的汽液相负荷和发生波动的操作工况下都具有较好的传质效果和较大的处理能力，而且设备的结构要简单，安装和改造方便，才能更好的满足生产需求。

针对上述问题，国内外进行了长期的、大量的研究。有关板式塔的研究主要可分为三类：一类主要是对常规塔板上的鼓泡元件的结构进行改进，开发新型的浮阀，例如：导向浮阀(专利号：91215110.2)、梯形浮阀塔板(专利号：92208360.6)、U型带翼浮阀塔板(专利号：99200313.X)等；一类是对塔板上的出口堰等内构件进行优化，例如：一类高性能入、出口堰(专利号：00233539.5)等；还有一类是开发一些不同于常规塔板汽液鼓泡接触方法的新型高效、大处理量的塔内构件，例如：一种分馏塔传质构件(专利号：02146061.2)等。这些研究主要是通过改变塔板或塔板元件的结构来实现降低液面落差，改善汽液分布，并提高处理能力或传质效率，改进方法多种多样，但通过改变浮阀重量来调整塔板水力学性能的专利或专有技术还未见报道。

对现有的普通浮阀塔板，如果只单一采用轻阀，从某种程度上可以降低塔板的操作下限，但轻阀的临界阀孔动能因数低，操作上限较低，而且轻阀塔板的泄漏性能远差于重阀塔板，传质效率低，一般只用于要求塔板压降较低的减压操作。而如果只单一采用重阀，泄漏问题会有所改善，塔板效率会提高，但塔板的压降也会增加，这将引起降液管液泛的提前发生和能耗的增加，也会增大雾沫夹带量，降低塔板的操作上限，所以采用单一阀重，不利于实现塔板的灵活操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一类汽液传质浮阀塔板浮阀的排布方法，它采用轻浮阀和重浮阀在塔板上间隔排列的混排方法，利用低汽速下轻阀先开而重阀不开的原理，可降低塔板在低气速时的有效开孔率，缓解塔板上气液接触的不均匀性，改善塔板的操作下限；同时，利用重阀临界阀孔动能因数高的原理，可提高塔板的操作上限；轻阀、重阀重量比越大，操作弹性就越大，因此处理能力和操作灵活性大大提高，并能改善塔设备的放大效应，使传质过程得到强化。

本发明主要是这样实现的：塔板上分布了重阀、轻阀，而轻阀和重阀在塔板上采用间隔排列的方式混排或者轻阀和重阀在塔板上单个交替混排。

在塔板上容易出现滞留和返混的区域多安装轻阀。

在塔板上可以一排或几排轻阀3间隔一排或几排重阀2排列。

采用轻、重阀混排，可经过浮阀全关、轻阀半开、轻阀全开和重阀半开、重阀全开五个阶段。

本发明的优点在于：

(1)采用轻阀和重阀在塔板上间隔排列的混排方法，利用低汽速下轻阀先开而重阀不开的原理，可降低塔板在低气速时的有效开孔率，缓解塔板上气液接触的不均匀性，降低塔板入口泄漏量，提高低汽速下的传质效率，改善塔板的操作下限；

(2)因为重阀比轻阀的临界阀孔动能因数要高，所以采用轻、重阀混排比单纯采用轻阀能提高塔板的处理能力上限，同时在浮阀全开前又比同样汽速下单纯采用重阀的塔板压降低；

(3)混排方法灵活多变，可针对塔板的水力学特点安排，轻阀3、重阀2在塔板上可以一排(或几排)轻阀间隔一排(或几排)重阀排列，也可以将不同重量的浮阀单个交替混排，还可以在塔板上容易出现滞流和返混的区域多安排轻阀，以此促进塔板上鼓泡的均匀性，降低液面落差，特别是对大型塔设备，可缓解设备的放大效应，使传质过程得到强化；

(4)采用轻、重阀混排，可经过浮阀全关、轻阀半开、轻阀全开和重阀半开、重阀全开五个阶段，所以轻、重阀混排比采用单一阀重，对应不同汽速下的操作稳定性和灵活性得以提高，而且轻阀、重阀的重量比越大，操作弹性就越大。

(5)本发明的轻重阀混排方法，在应用时只需改用不同重量的浮阀即可，不用对塔板结构和其他相关塔内构件作任何变动，方法非常简便易行，改造费用低，而且可针对不同体系和不同操作工况作调整，应用灵活。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明轻阀3、重阀2排列的示意图；

图3为本发明轻阀3、重阀2另一种排列的示意图；

图4为本发明与已有技术的干板压降对比图；

图5为本发明与已有技术的塔板压降对比图；

图6为本发明与已有技术的泄漏性能对比图。

具体实施方法

如图1、图2、图3所示，本发明采用轻阀3、重阀2在塔板1上间隔混排，混排方法灵活多变，可针对塔板1的水力学特点安排，轻阀3、重阀2在塔板1上，可以一排或几排轻阀3间隔一排或几排重阀2排列，也可以将不同重量的轻阀3、重阀2单个交替混排，还可以在塔板1上容易出现滞流和返混的区域多安排轻阀3。

在塔内，汽体由下向上通过塔板1，液体从塔板1上横向流过，所以在塔板1上气液相呈错流接触。在低汽速下，随着汽速的增加，轻阀3重量轻先开启，而此时重阀2还没有达到临界阀孔汽速，所以重阀2不开，因此，塔板1在低气速时的有效开孔率是可调的，这样能够缓解塔板1上气液接触的不均匀性，降低塔板1入口泄漏量，从而提高低汽速下的传质效率，改善塔板1的操作下限。因为重阀2比轻阀3的临界阀孔动能因数要高，所以采用轻阀3、重阀2混排比单纯采用轻阀3能提高塔板1的处理能力上限，同时在轻阀3、重阀2全开前又比同样汽速下单纯采用重阀2的塔板压降低。具体参数参见图4、图5、图6。

塔板1上轻阀3先开启发生鼓泡，而且轻阀3间隔排列，可以促进塔板1上鼓泡的均匀性，降低液面落差，特别是对大型塔设备，可缓解设备的放大效应，使传质过程得到强化。采用单一阀重，随着汽速的增加，浮阀经过全关、半开和全开三个阶段，而采用轻阀3、重阀2混排，可经过浮阀全关、轻阀3半开、轻阀3全开和重阀2半开、重阀2全开五个阶段，所以轻阀3、重阀2混排比采用单一阀重，对应不同汽速下的操作稳定性和灵活性得以提高，而且轻阀3、重阀2的重量比越大，操作弹性就越大。

本发明的轻重阀混排方法，在应用时只需改用不同重量的浮阀即可，不用对塔板结构和其他相关塔内构件作任何变动，方法非常简便易行，改造费用低，而且可针对不同体系和不同操作工况作调整，应用灵活。

Claims (1)

1、一类汽液传质浮阀塔板浮阀的排布方法，其特征在于塔板(1)上分布了重阀(2)、轻阀(3)，而轻阀(3)和重阀(2)在塔板(1)上采用间隔排列的方式混排或者轻阀(3)和重阀(2)在塔板(1)上单个交替混排；在塔板(1)上容易出现滞留和返混的区域多安装轻阀；在塔板(1)上可以一排或几排轻阀(3)间隔一排或几排重阀(2)排列；采用轻、重阀混排，经过浮阀全关、轻阀半开、轻阀全开和重阀半开、重阀全开五个阶段。

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