一种立体锥帽喷射塔板

技术领域

本发明涉及一种塔设备内构件，特别涉及一种立体锥帽喷射塔板。

背景技术

板式塔是化工、石油、制药等领域中的主要设备，可用于精馏、吸收、汽提等场合。塔板作为板式塔设备内气液联系接触传质的核心场所，具有不可替代的作用。目前工业中广泛应用的筛板、泡罩塔板、浮阀塔板多为平板式结构，由于相邻两层塔板之间留有较大间距，而气液两相仅在塔板表面范围内接触，使塔内具有较多的留白空间，大量气液无法高效接触，造成塔内可利用空间的浪费。同时，液相在塔板表面形成较厚液层，气相穿孔后对液层的冲击强度不足，液层不易被打散，也导致气液无法充分混合接触，上述问题已严重制约塔板传质和生产效率的进一步提升。随着科学技术的发展，喷射塔板由于具有两相并流并能增大气体负荷，强化两相接触的特点，喷射塔板已经在传质分离工业中得到了广泛的利用，但现有喷射载体板在实际使用中。还存在下列问题，一是结构大都比较复杂，操用要求高，制作成本大，二是压降高、稳定性不佳，不利于液滴聚散和表面。因此研发一种结构简单、能提高塔内空间利用率和气液接触程度，运行压降低、稳定性好的新型高效立体喷射式塔板是当前急需要突破的关键技术问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种不仅结构简单、制造方便是成本低，而且工作时，气相携带液相由内锥筒提速，经内锥筒与外锥帽间通道高速流动，并由外锥帽上筛孔处喷射流出，相邻锥帽间气液剧烈碰撞混合，提高气液接触程度，还使气液接触拓宽至塔盘上方区域，有效提高塔内空间利用率，能进一步强化气液两相高效传质，可用于精馏、吸收、汽提等化工操作单元的立体锥帽喷射塔板。

本发明所述一种立体锥帽喷射塔板，它包括若干只下端间隔固定在塔盘上的内锥筒，所述内锥筒下端与塔板上的升气孔相通、内锥筒上端敞开，所述内锥筒下端设置有进液口，所述内锥筒上固定设置有外锥帽，所述外锥帽下端敞开并与内锥筒下端相对，所述外锥帽上端封闭，所述外锥帽锥面上间隔设置有筛孔，所述内锥筒与外锥帽的锥面之间的间隙宽度为外锥帽下端直径的15-25%，所述内锥筒与外锥帽的锥面锥度为50-65°。

进一步地，所述外锥帽锥面上的筛孔采用正三角形排列，开孔率（筛孔总面积与外锥帽锥面面积之比）为15-25%。

所述内锥筒上、下端为敞开式结构，内锥筒上端（顶端）直径有为其下端（底端）直径的20-30%。

本发明所述的一种立体锥帽喷射塔板，在实际工作时，液体会在塔盘表面形成一定厚度（与进液口高度相同）的液层。气体经升气孔（经双箭头方向）进入内锥筒，同时部分液体经立体锥帽下端与塔盘的间隙（进液口），并在气体的带动，一并进入内锥筒并向上流动。受内锥筒锥形结构作用，气液在内锥筒提速上升。气体从内锥筒顶部开孔流出，然后受外锥帽顶部弧形结构的导流作用，转入内锥筒与外锥帽之间的间缝间隙内流动。由于气液流速较高，大部分气液会从外锥帽锥面上的筛孔处斜向上喷射流出，少部分气液从间隙底部喷射流出。塔盘上相邻外锥帽之间喷射的气液相互碰撞，进一步促进气液两相流动的混合传质。

本发明所述的一种立体锥帽喷射塔板，采用三维立体式结构，将气液接触区域拓宽至塔板上方区域，有效增加了塔内空间利用率。其锥帽结构利用缩颈原理提高气液流速，达到喷射状态，增强了气液动能和湍动能力。其筛孔结构进一步强化了气液的喷射强度，同时使气液分散更加均匀。以上增益效果显著强化了塔板的传质能力，使立体锥帽喷射塔板在精馏、吸收、汽提等化工单元操作中具有较好的应用前景。

附图说明

图1是本发明立体锥帽喷射塔板的俯视结构示意图，

图2是图1的Ａ－Ａ局部剖视结构示意图，

图3是图2的Ｂ-Ｂ阶梯剖视结构示意图，

图4是本发明所述气液分散装置剖视结构示意图，

图5是图4的C-C阶梯剖视结构示意图，

图6是图4的D-D阶梯剖视结构放大示意图，

图7 是图6有E向斜切片的结构放大示意图。

在图中，1、外锥帽 2、上连接板 3、内锥筒 4、下连接板 5、固定支座 6、塔盘 7、进液口 8、升气孔 9、筛孔 10、降液管连接边 11、支撑锥套12、轴向切片 13、外辐条 14、转轴15、平切片 16、分切筒 17、斜切片 18、内辐条 19、中间辐条 20、夹角 21、外喷孔。

具体实施方式

在图中，一种立体锥帽喷射塔板，它包括若干只固定在塔盘6上的内锥筒3，每只内锥筒下端用四支呈L形的固定支座5通过螺栓、铆接或焊接等方式固定在塔盘6上（固定支座沿内锥筒下端周向均匀布置，数量宜在3-6个），固定支座之间的内锥筒下端设有四只呈长相条状圆弧形的进液口7，进液口高度大于固定支座的底板（横向板）厚度，所述内锥筒下端与塔板上的升气孔8相通、内锥筒上端敞开，所述内锥筒分别用上连接板2和下连接板4（钢质件）固定设置有外锥帽1，所述外锥帽下端敞开并与内锥筒下端相对，所述外锥帽上端呈圆弧形封闭，所述外锥帽锥面上间隔设置有筛孔9，筛孔直径在5-10毫米，所述内锥筒与外锥帽同一垂直轴线，且内锥筒与外锥帽锥面之间的间隙宽度（垂直宽度）为外锥帽下端直径的15-25%，所述内锥筒与外锥帽的锥面锥度为50-65°。

所述外锥帽，底部为敞开式结构，顶部采用弧形帽封堵，边壁（锥面）锥度，顶径和底径比例与内锥筒保持一致。

所述塔盘表面上均匀开设升气孔，升气孔宜采用正三角形排列，升气孔尺寸要略小于内锥筒底径。塔盘一侧边缘（即降液管连接边10）空缺，便于设置降液管。筛孔形状为圆孔，也可为方形孔等。

所述立体锥帽结构和塔盘，其组合形式在于各立体锥帽结构置于塔盘各升气孔上方，同心设置，两者间留出一定间隙，采用支座固定。

所述支座，用于固定立体锥帽结构和塔盘，可采用螺栓、铆接、焊接等方式。支座沿周向均匀布置，数量宜在3-6个。

为了进一步提高气液动能和湍动能力，使气液分散更加均匀，本发明在外锥帽上的每只筛孔位置分别固定设置有气液分散装置，所述气液分散装置包括与筛孔9相通且固定在外锥帽上的支撑锥套11，支撑锥套上固定连接有分切筒16，支撑锥套外端设有四根呈（也可是3、5或6根）环形均匀分布的中间辐条19，所述分切筒横截面呈双曲线形且两端敞开，分切筒的筒壁上间隔交错设置有外喷孔21，在外喷孔之间的分切筒内壁位置上间隔设置有呈环形间隔分布的轴向切片12，所述分切筒下端（靠近支撑锥套一端）通过3-4根内辐条18与支撑锥套固定相连、分切筒上端（远离支撑锥套一端）间隔设置有3-4根外辐条13，所述中间辐条和外辐条分别与位于分切筒内的转轴14两端活动相连（转轴上的斜切片受到喷射力作用，可使转轴在中间辐条和外辐条之间发生转动），在与外喷孔相对的转轴另一端上设置有至少一层、每层有4-6块呈环状分布的平切片15，平切片通过刀杆固定在转轴上，在靠近支撑锥套一端的转轴上设置有4-6块呈环状分布的斜切片17，斜切片与刀杆一端相连、刀杆另一端与转轴固定相连）所述平切片与斜切片交错设置，所述斜切片与水平线之间的夹角20为45-60度。从外锥帽上的筛孔喷出的气液流，从支撑锥套外端进入分切筒内，斜切片受到气液流喷射力的横向分射力作用时会带动转轴旋转，转轴带动其上的平切片旋转，气液流在平切片和轴向切片的作用下被进一步分散成细流状快速地从外喷孔喷出，从而可从分散装置中的大部份气液流相互发生剧烈碰撞混合，进一步提高气液接触程度，还使气液接触拓宽至塔盘上方区域，有效提高塔内空间内的接触能力，显著地提高喷射击塔板的传质能力。