CN1962012A - 泡罩立体筛板 - Google Patents

Abstract

本发明是一种集垂直筛板和泡罩塔盘性能于一体的泡罩立体筛板。它具有多个置放在塔盘支承件上的梯形槽钢，该多个梯形槽钢沿塔器横截面平行排列，并且凹部向上，各梯形槽钢的侧斜板上端两两对接，使梯形槽钢之间形成截面为三角形的升气管，在梯形槽钢的上部和下部分别设有气液孔和液相孔，在升气管的顶部设有泡罩，并在泡罩的下部设有鼓泡齿缝。本发明既具有垂直筛板拉膜雾化的传质功能，又有泡罩鼓泡传质的功能，并且拉膜雾化和鼓泡接继进行，不仅延长了气液接触时间，还使垂直筛板和泡罩塔盘的传质过程同时进行，其传质效果比单一的垂直筛板或泡罩塔盘大幅度增加，同时克服已有塔盘结构上缺点，使强度好、省材料。

Description

泡罩立体筛板

技术领域

本发明涉及一种垂直筛板和泡罩塔盘，具体地说它是一种集垂直筛板和泡罩塔盘传质性能于一体的泡罩立体筛板。

背景技术

已有垂直筛板的结构是在塔盘22上开孔，如图15所示，在各开孔部位设置一个扣在开孔上的帽罩23，并在扣接部位(即帽罩与塔盘之间)留有缝隙24，在帽罩上部设有气液孔25。该塔盘的工作原理是：当液体流经各帽罩时，液相通过缝隙流入帽罩内；来自塔盘下方的气体从塔盘开孔处上升到帽罩，上升的气体把进入帽罩内的液相沿帽罩内壁拉膜、雾化，帽罩内气液两相激烈湍流进行传质，并形成气液混相，该气液混相从帽罩上部的出孔沿水平方向喷射到塔板上方，其中气体继续上升，液滴落入液体中。

已有泡罩塔盘的结构也是在塔盘22上开孔，如图16所示，在开孔部位设置升气管26，在升气管上端设置泡罩27，所述的泡罩下端伸入液体中，并且泡罩下端设有鼓泡齿缝28或鼓泡孔。其工作原理是：液体流经各升气管，气体从塔盘下方上升进入升气管，再经过泡罩将气体导入液相，进行鼓泡传质后，气体继续上升。

垂直筛板在各帽罩中利用拉膜雾化形成了较好的气液接触；泡罩塔盘通过泡罩鼓泡将气体均匀地导入液体形成良好的气液接触，它们都具有各自的传质特点和传质效果。在现有技术中，它们一般是独成体系，相互之间没有结合。另外，不论是垂直筛板，还是泡罩塔盘，它们在结构上都不够理想，均需要在塔盘开孔，然后在开孔部位分别安装帽罩或升气管结构，这种结构比较费材料，如果开孔率多，还可能会降低塔盘的机械强度，同时，拆卸也不方便。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的状况，提供一种可将垂直筛板和泡罩塔盘的传质过程同时进行、使传质效果大幅度提高的泡罩立体筛板，同时克服它们结构上缺点，使强度好、省材料；其次是在该塔盘结构的基础上，将其改进成具有填料支撑和气液分配功能的穿流式泡罩立体筛板，使其用于塔盘和填料混装的集成塔。

为实现上述目的，本发明的第一技术方案是：它具有多个置放在塔盘支承件上的梯形槽钢，该多个梯形槽钢沿塔器的横截面平行排列，在该多个平行排列的梯形槽钢两侧与塔壁之间设有半梯形角钢，并且各梯形槽钢和半梯形角钢的凹部向上，所述各梯形槽钢的侧斜板上端两两对接固联，所述半梯形角钢的侧斜板与其相邻梯形槽钢的侧斜板上端对接固联，使各梯形槽钢之间和半梯形角钢与其相邻的梯形槽钢之间形成截面为三角形或梯形的升气道，并在升气道的端头和端尾设有封板，在所述梯形槽钢和半梯形角钢侧斜板的下端设有均布的液相孔，在其上端设有气液孔，在所述升气道的外部扣有泡罩，并在泡罩的下部设有齿形或栅条形鼓泡齿缝或均布的鼓泡孔。

本发明第一技术方案的进一步改进方案是：所述梯形槽钢和半梯形角钢侧斜板下端的液相孔由拉膜孔和液相分配孔组成，所述拉膜孔与液相分配孔沿梯形槽钢和半梯形角钢侧斜板的长边交错布置，并在液相分配孔上扣有导流槽，在梯形槽钢和半梯形角钢的槽底板上设有均布的液相分配孔。

为实现上述目的，本发明的第二技术方案是：它具有多个置放在塔盘支承件上的槽钢，该多个槽钢沿塔器横截面间隔平行排列，在该多个间隔平行排列的槽钢两侧设有半槽角钢，并且槽钢和半槽角钢的凹部向上，所述两两相邻的槽钢之间和半槽角钢与其相邻的槽钢之间形成直壁升气道，该升气道的端头和端尾设有封板，在所述槽钢和半槽角钢侧立板的下端设有均布的液相孔，在其上端设有气液孔，在升气道的上端反扣一个泡罩，并且该泡罩的下部设有齿形或栅条形鼓泡齿缝或均布的鼓泡孔。

本发明第二技术方案的进一步改进方案是：所述槽钢和半槽角钢侧立板下端均布的液相孔由拉膜孔和液相分配孔组成，所述拉膜孔与液相分配孔沿槽钢和半槽角钢侧立板长边交错布置，并在液相分配孔上扣有导流槽，在槽钢和半槽角钢的槽底板上设有均布液相分配孔，所述泡罩的两侧立板的下端向下延长到槽钢和半槽角钢的槽底面上，其上端从泡罩顶面向上延长，形成横工字钢形泡罩支撑，同时在泡罩顶部端面形成格栅状结构。

当液体从上层降液管进入本泡罩立体筛板后，贯通在各梯形槽钢和半梯形角钢或槽钢和半槽角钢中，液体从各梯形槽钢和半梯形角钢或各槽钢和半槽角钢下端的液相孔进入升气道，从升气道中上升的气体将其拉膜并雾化，雾化的气液混相上升到升气道的顶部，通过升气道上部的气液孔进入泡罩中，并通过泡罩底部的齿缝或鼓泡孔均匀分散在液体中，进行鼓泡传质，在鼓泡传质的过程中气液混相中的雾滴被液体吸收，而气体从液相中逸出继续上升；如此进行，液体经过本泡罩立体筛板时，一边传质一边流向本层降液管。

本发明与已有技术相比具有以下特点：

一、本发明通过多个梯形槽钢或槽钢的并列组合，自然形成了升气管，同时，通过对升气管和泡罩结构独特的设计，将垂直筛板和泡罩有机地结合在一起，使本发明既具有垂直筛板拉膜雾化的传质功能，又有泡罩鼓泡传质的功能，并且拉膜雾化和鼓泡接继进行，不仅延长了气液接触时间，还使垂直筛板和泡罩塔盘的传质过程同时进行，其传质效果比单一的垂直筛板或泡罩塔盘大幅度提高。

二、本发明用梯形槽钢并列组合形成的截面为三角形或梯形的升气管，并配上了截面呈梯形的泡罩，该升气管和泡罩的斜面对传质是非常有利的，因为当气流进入三角形或梯形升气管后，气体通道越来越小，使气速不断提高，拉膜雾化传质越来越剧烈，增加了气液湍动，使气液传质效果更佳；而泡罩斜面上的鼓泡齿缝或鼓泡孔比直面泡罩横铺的面积大，因此，气体可横铺式地分散到液体中，形成立体的传质效果，使鼓泡更加均匀，比直面泡罩传质效果更为理想。

三、本发明在升气管中拉膜雾化的气液混相，可通过泡罩直接导入液层中，使气液混相中的雾滴被液体吸收，避免了已有垂直筛板为了消除雾滴所进行的各种研究和措施，如：在升气管上端增加一个帽罩式的雾沫挡板，使气液混相向液体方向导出，避免雾滴上扬，或者在升气管上端置放一块小填料吸收雾滴，但安装起来十分麻烦。

四、本发明还可以改进成具有填料支撑和气液分配功能的穿流式泡罩立体筛板，使它也能适用于塔盘和填料混装的集成塔，因它兼有填料支撑功能，故可省掉填料支撑件，大幅度提高体积效率；在该泡罩立体筛板上也可以放置颗粒催化剂或规整催化剂用于催化精馏过程，扩展它的应用。

附图说明

图1是本发明的结构剖面示意图之一。

图2是图1的A向视图。

图3是本发明结构剖面示意图之二。

图4是本发明的工作状态示意图。

图5是本发明结构剖面示意图之三。

图6是图5I部的放大示意图。

图7是本发明安装在塔内的结构剖视图之一。

图8是本发明安装在塔内的结构剖视图之二。

图9是本发明的穿流式泡罩立体筛板结构示意图之一。

图10是本发明的穿流式泡罩立体筛板结构示意图之二。

图11是图9、图10的B向结构示意图。

图12是本发明穿流式泡罩立体筛板安装在塔内的结构剖视图之一。

图13是本发明穿流式泡罩立体筛板安装在塔内的结构剖视图之二。

图14是本发明穿流式泡罩立体筛板的工作状态示意图。

图15是已有垂直筛板的结构和工作示意图。

图16是已有泡罩塔盘的结构和工作示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、2，本立体筛板具有多个梯形槽钢1，它们沿塔器横截面平行排列，在多个梯形槽钢1的两侧与塔壁之间设有半梯形角钢1a、1b，并且梯形槽钢1和半梯形角钢1a、1b的凹部向上；梯形槽钢的两侧斜板上端与其相邻梯形槽钢1’、1”的左、右侧斜板对接，并通过紧固螺栓2联结在一起，半梯形角钢1a、1b的侧斜板与其相邻的梯形角钢1’、1”的侧斜板上端也以同样方式对接固联，这样，就在各梯形槽钢之间和半梯形角钢与其相邻的梯形槽钢之间形成了截面为三角形升气道3，在升气道的端头和端尾设有封板4，使升气道两端封闭，为安装和拆卸方便，将该封板4一分为二，并将其一分为二的端板分别预焊在两个相邻的梯形槽钢或相邻的半梯形角钢上，当各梯形槽钢和半梯形角钢相互联结在一起时，一分为二的端面封板掺合重叠对接，并用螺栓6紧固联结在一起。在梯形槽钢和半梯形角钢侧斜板的下端设有两排交错均布的液相孔1-1，在其上端设有气液孔1-2，在升气道3的外部扣有截面为梯形的泡罩5，为了固定，该泡罩也一分为二，并且对接部位带一个垂直上折的连接板，在连接板上端设有螺孔，通过紧固螺栓2可将一分为二的泡罩与梯形槽钢1或半梯形角钢对接固联在一起，为封闭泡罩5的两端，泡罩5的斜面板两端延长，并垂重折弯密封焊接到梯形槽钢或半梯形角钢的侧斜板上(如图1右侧所示)，泡罩5的下部设有齿形或栅条形鼓泡齿缝5-1，或设有均布的鼓泡孔。本例所述梯形槽钢和半梯形角钢下端的液相孔1-1采用横长圆孔，也可以采用圆孔、椭圆孔或柜形孔等，其上端的气液孔1-2采用栅条孔，并且各栅条孔上连有内突的冲压片，用以增加梯形槽钢的强度。另外，为了泡罩斜面的支撑，每隔一段栅条孔，其中一个栅条孔的冲压片下端断开，并折弯成泡罩支撑翼1-3。

参见图3，上述梯形槽钢1的两两对接固联，也可以采用图示的固联方式，使两个梯形槽钢1之间形成梯形升气道3’，其中螺栓2’的螺栓帽焊接在两个梯形槽钢的对接叠摞部位，然后用螺母将泡罩5支撑联结在螺栓2’上，螺栓2’既起到联结作用，又起到泡罩的支撑作用。

参见图7、8，本泡罩立体筛板安装在塔器7内时，梯形槽钢1和半梯形角钢平行排列放置在受液盘8和支撑板8’上，并与降液管9、9’垂直；如果塔器直径较大，可在塔盘中部设置一个支承梁10，各梯形槽钢和半梯形角钢以该支承梁为轴，轴对称布置，这样，可在支承梁处自然形成一个横贯槽，它可以贯通各梯形槽钢中的液体。工作时，液体通过上一层泡罩立体筛板的降液管9流入本层立体筛板，通过本层泡罩立体筛板充分传质的液体经过出口堰9”进入本层降液管9’，通过该降液管流向下层泡罩立体筛板。

本立体筛板的工作原理是：参见图4，当液体进入本层立体筛板后，贯通在各梯形槽钢1和半梯形角钢中，液体11从梯形槽钢和半梯形角钢下部的液相孔1-1进入升气道3，上升的气体13将其拉膜并雾化，随著升气道3截面积的逐渐缩小，气体13的流速不断加大，雾化越来越剧烈，经过强烈雾化的气液混相12上升到升气道3的顶部，通过气液孔1-2进入泡罩5中进行接继传质，泡罩5将气液混相12向下导入液体14，并通过泡罩5底部的齿形鼓泡缝隙(图2中的件号5-1)立体式的均匀分散在液体14中(图中箭头15示出气体立体式均匀分散的工作状态)，则气液继续接触传质，在这一过程中气液混相中的雾滴被液体14吸收，而气体从液体中逸出，继续上升到上层泡罩立体筛板的升气道中，进行下一轮的传质过程；液体14经过本层泡罩立体筛板充分传质后流向本层塔盘的降液管，并通过该降液管流向下层立体筛板，进行下一轮的传质过程。

实施例2

参见图5、6，本立体筛板具有多个槽钢15，它们沿塔器横截面等间隔平行排列，在多个槽钢两侧与塔壁之间间隔设有半槽角钢15a、15b，并且槽钢和半槽角钢的凹部向上；两两相邻的槽钢15之间和半槽角钢与其相邻的槽钢之间形成直壁升气道16，该升气道两端设有封板17，使升气道两端封闭；在升气道16上端反扣一个泡罩18，泡罩18的下部设有与例1相同的齿形或栅条形齿缝，或设有均布的鼓泡孔；在槽钢和半槽角钢侧立板下端设有与例1相同的液相孔15-1，在其上端设有与例1相同的栅条气液孔15-2，并且栅条气液孔15-2上连有外突的冲压片15-3。所述的各槽钢之间和半槽角钢与其相邻的槽钢之间设有多个连接筋板29，该连接筋板的两端通过紧固件联结在两个相邻槽钢或半槽角钢的侧立板上，在每个连接筋板的中心处设有螺孔，并在该螺孔处设有联结泡罩的紧固件，所述的泡罩18通过该紧固件联结在连接筋板上，其中连接筋板既用于各槽钢和半槽角钢之间的间距定位与联结，又用于泡罩的固定。

本例的工作原理与例1基本相同，参见图5，即当液体进入本层泡罩立体筛板后，贯通在各槽钢和半槽角钢中，液体从槽钢和半槽角钢下部的液相孔15-1进入升气道16，在升气道中上升的气体将其拉膜并雾化，经过雾化的气液混相上升到升气道16的顶部，通过气液孔15-2进入泡罩18中，通过泡罩5底部的齿形鼓泡缝隙立体式的均匀分散在液体中，则气液继续接触传质，在这一鼓泡传质的过程中气液混相中的雾滴被液体吸收，而气体从液相中逸出，继续上升到上层立体筛板的升气道中，进行下一轮的传质过程；液体经过本层泡罩立体筛板充分传质后流向本层塔盘的降液管，并通过该降液管流向下层泡罩立体筛板，进行下一轮的传质过程。

实施例3

参见图9、10、11，在实施例1或2泡罩立体筛板结构的基础上，可将它们改为穿流式泡罩立体筛板，即将上述梯形槽钢1和半梯形角钢侧斜板下端或槽钢15和半槽角钢侧立板下端均布的液相孔改成拉膜孔1-11、15-11和液相分配孔1-12、15-12，它们横向交错布置，并在分配孔1-12、15-12上扣有导流槽19、19’，同时，在梯形槽钢1和半梯形角钢或槽钢15和半槽角钢的槽底底板上也设置均布的液相分配孔1-13、15-13。参见图12、13，该穿流式泡罩立体筛板可以用于塔盘和填料混装的集成塔20(即一层填料一层塔盘进行混装的塔)，在两个塔盘之间可以置放规整填料或散堆填料21，也可以放置规整催化剂或颗粒催化剂21用于催化精馏过程。参见图14，工作时，液体从上层泡罩立体筛板均匀分配下降，穿过填料降落到本层泡罩立体筛板上，并贯通在各梯形槽钢和半梯形角钢中，槽中的一部分液体通过上述的液相分配孔1-12、1-13分配到下层，另一部分通过拉膜孔1-11进入升气管，在升气管上升的气体13将其拉膜雾化，然后进入泡罩5向液体鼓泡传质，图14中示出了液相分配及拉膜雾化的工作状态。

参见图9、12，本穿流式泡罩立体筛板的各升气道可对填料21形成稳定的三角形支撑，故它可兼作填料支撑，因此，可省掉填料支撑件，降低材料成本和塔高。

参见图10、13，为了使由直壁槽钢组成的穿流式泡罩立体筛板也具有兼作填料支撑的功能，所述泡罩的两侧立板的下端向下延长到槽钢和半槽角钢的槽底面上，其上端从泡罩顶面向上延长，形成横工字钢形泡罩支撑，同时在泡罩顶部端面形成格栅状结构，泡罩18’自身反扣在两个槽钢或相邻半槽角钢之间，由两个槽钢或相令半槽角钢相邻的侧立板对其形成双壁支撑，整个泡罩立体筛板整体形成了格栅状稳定的支撑结构。

Claims (8)

1、一种泡罩立体筛板，其特征是：它具有多个置放在塔盘支承件(8、8’)上的梯形槽钢(1)，该多个梯形槽钢沿塔器(7)的横截面平行排列，在该多个平行排列的梯形槽钢两侧与塔壁之间设有半梯形角钢(1a、1b)，并且各梯形槽钢(1)和半梯形角钢(1a、1b)的凹部向上，所述各梯形槽钢的侧斜板上端两两对接固联，所述半梯形角钢的侧斜板与其相邻梯形槽钢的侧斜板上端对接固联，使各梯形槽钢之间和半梯形角钢与其相邻的梯形槽钢之间形成截面为三角形或梯形的升气道(3或3’)，并在升气道的端头和端尾设有封板(4)，在所述梯形槽钢和半梯形角钢侧斜板的下端设有均布的液相孔(1-1)，在其上端设有气液孔(1-2)，在所述升气道(3或3’)的外部扣有泡罩(5)，并在泡罩(5)的下部设有齿形或栅条形鼓泡齿缝(5-1)或均布的鼓泡孔。

2、根据权利要求1所述的泡罩立体筛板，其特征是：所述梯形槽钢(1)和半梯形角钢(1a、1b)侧斜板下端的液相孔由拉膜孔(1-11)和液相分配孔(1-12)组成，所述拉膜孔(1-11)与液相分配孔(1-12)沿梯形槽钢和半梯形角钢侧斜板的长边交错布置，并在液相分配孔(1-12)上扣有导流槽(19)，在梯形槽钢和半梯形角钢的槽底板上设有均布的液相分配孔(1-13)。

3、根据权利要求1所述的泡罩立体筛板，其特征是：所述梯形槽钢(1)下端的液相孔(1-1)为横长圆孔、圆孔、椭圆孔或矩形孔。

4、根据权利要求1或2或3所述的泡罩立体筛板，其特征是：所述梯形槽钢(1)上端的气液孔(1-2)为栅条孔，并且各栅条孔上连有内突的冲压片。

5、一种泡罩立体筛板，其特征是：它具有多个置放在塔盘支承件(8、8’)上的槽钢(15)，该多个槽钢沿塔器(7)横截面间隔平行排列，在该多个间隔平行排列的槽钢两侧设有半槽角钢(15a、15b)，并且槽钢和半槽角钢的凹部向上，所述两两相邻的槽钢之间和半槽角钢与其相邻的槽钢之间形成直壁升气道(16)，该升气道的端头和端尾设有封板(17)，在所述槽钢和半槽角钢侧立板的下端设有均布的液相孔(15-1)，在其上端设有气液孔(15-2)，在升气道(16)的上端反扣一个泡罩(18)，并且该泡罩(18)的下部设有齿形或栅条形鼓泡齿缝或均布的鼓泡孔。

6、根据权利要求5所述的泡罩立体筛板，其特征是：所述槽钢(15)和半槽角钢(15a、15b)侧立板下端均布的液相孔由拉膜孔(15-11)和液相分配孔(15-12)组成，所述拉膜孔(15-11)与液相分配孔(15-12)沿槽钢和半槽角钢侧立板长边交错布置，并在液相分配孔(15-12)上扣有导流槽(19’)，在槽钢和半槽角钢的槽底板上设有均布液相分配孔(15-13)，所述泡罩的两侧立板的下端向下延长到槽钢和半槽角钢的槽底面上，其上端从泡罩顶面向上延长，形成横工字钢形泡罩支撑，同时在泡罩顶部端面形成格栅状结构。

7、根据权利要求5所述的泡罩立体筛板，其特征是：所述升气道(16)下端的液目孔(15-1)为横长圆孔、圆孔、椭圆孔或矩形孔。

8、根据权利要求5或6或7所述的泡罩立体筛板，其特征是：所述升气道上端的气液孔(15-2)为栅条孔，并且各栅条孔上连有外突的冲压片(15-3)。

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