悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置 【技术领域】
本发明涉及一种广泛应用于炼油、化工、石油化工和轻工等行业各种分馏塔、吸收塔、解吸塔内的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置。
技术背景
在炼油、化工、石油化工和轻工等行业中用到大量塔器来分离混合物得到高纯度的产品或去除气体和水中的有害物质以保护环境。随着石油和化学工业的飞速发展，能源日趋紧缺，设备更大型化并不断扩能增产，提高塔器的处理能力和效率，降低能耗已成为当今塔器的发展主流。塔内件的技术进步可以产生很大的经济效益和社会效益。
各种具有悬挂式降液管的大通量塔板(如MD塔板、DJ塔板、Nye塔板等)顺应了塔器提高处理能力的发展要求。这类塔板把降液管悬挂在气相空间，降液管底部设有底板，在底板上开有底孔供液体从上一层塔板流向下一层塔板，在降液管底孔正下方的受液板面上也开设有鼓泡元件，塔板的鼓泡面积比沉浸式降液管塔板大。特别是当塔板上设置多根降液管时，由于塔板的受液板面上也开孔鼓泡，可以增大鼓泡面积，提高塔板处理能力。但液体从悬挂的降液管底孔淋降下来，对受液鼓泡区的液层有一向下的冲击力，会引起冲击漏液。由于淋降液体向下流动的动量会产生一附加压头，液速以0.5m/s计，产生的附加压头约为13mm液柱。按照计算漏液点干板压降的关联式，当清液层高度为50～100mm时，漏液点干板压降约为12～19mm。由此可见，液体冲击的附加压头与漏液点干板压降是同一数量级，不容忽视。另外，对于悬挂式降液管塔板，由于从上往下数地第n-1层塔板的降液管与第n+1层塔板的降液管在板面上排列的位置和方位相同，从第n-1层塔板的降液管降到第n层塔板的液体若在第n层塔板上形成冲击漏液，不仅不能在第n层塔板上与上升的气相进行传质，而且直接进入第n+1层塔板的降液管中，也不能在第n+1层塔板上与上升的气相进行传质。由此可见，悬挂式降液管的冲击漏液造成的全塔液体部分短路影响传质效率。
US5453222提出在受液鼓泡区安装一系列长条形通气室，通气室的侧面开孔而上部不开孔，使气体从侧面的孔喷入液层进行接触传质。从降液管底孔出来的液体淋降到通气室的顶部，使通气室的顶部承受液体向下冲击的动量，减少冲击漏液，使气液能够处于良好的接触状态，提高传质效率。但这种装置一方面要将通气室焊在塔板上，结构比较复杂，价格较贵，另一方面，由于气体通过通气室的阻力比气体通过塔板上其它鼓泡元件的阻力要大得多，会产生气液在板面上分布不均，影响气液进行接触传质。US5702647、US4550000和US4956127也在受液鼓泡区处设置一系列侧壁开孔的通气罩，通气罩的顶部不开孔，气体从侧壁孔处出来，这样可以分解从降液管底孔向下流的液体的动量，使液体不容易从受液鼓泡区直接向下漏，从下一层塔板向上升的气体还可以与液体在受液鼓泡区进行接触传质。这些结构也比较复杂，易引起受液鼓泡区气液分布不均匀。US5277848将受液鼓泡区区域开孔并向上抬起一定高度，使气体容易从此处的开孔处向上升，有些情况下在受液鼓泡区上安装消除液体动量的板。这种结构在设计点操作可以消除一定的冲击漏液，但当负荷变化偏离设计点时，由于液层过薄产生气体短路，操作不稳定。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种结构简单、加工方便、造价低廉的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置，该装置克服已有技术的缺点，诱导冲击漏液的方向，使其不短路到下一层塔板的降液管中去，强化气液在受液鼓泡区混合、传质，从而提高塔板效率。
筛孔作为鼓泡元件不仅具有压降比其它鼓泡元件小的优点，而且具有不易堵、加工方便、费用省、无需检修的优点，所以为广大工厂所接受。MD塔板和DJ塔板等一些悬挂式降液管塔板都采用筛孔等作为鼓泡元件，但是在降液管底孔正下方的受液鼓泡区以筛孔等作为鼓泡元件，会造成液体短路的冲击漏液。但在受液鼓泡区上又必须装鼓泡元件，否则会使整个塔板鼓泡面积减少，降低塔板的处理能力。本发明将悬挂式降液管塔板的受液鼓泡区3上的筛孔改装成具有防冲击漏液功能的斜孔6，而除受液鼓泡区3外的其它鼓泡区开筛孔或浮阀或固定阀等鼓泡元件，悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4的俯视结构如图1所示，悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4，其特征在于悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4由设置在塔板1的受液鼓泡区3上冲压的多排斜孔组成，多排斜孔可以是由倾角方向相反的数量相等的两部分斜孔6组成(如图2(a)所示)，或者是由相邻两排倾角方向相反交错排列且相邻两排数量相等的斜孔6组成(如图2(b)所示)，多排斜孔开孔区面积是降液管底孔5在塔板上投影面积的60％～120％，并多排斜孔开孔区开孔率为除多排斜孔开孔区外的其它鼓泡区的开孔率的80％～120％，除了开设有多排斜孔的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4外的塔板1的其它鼓泡区可以开设有筛孔或浮阀或固定阀等作为鼓泡元件。悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4，多排斜孔的排数为2～30。组成悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置3的斜孔6可以是矩形斜孔，也可以是半圆形斜孔。矩形斜孔的长为10～40mm，宽为5～20mm，半圆形斜孔的半径为5～20mm。
本发明与已有技术相比，其优点在于：
1.本发明结构简单，加工方便，造价便宜，可在塔板上直接冲压制作，机械强度可得到提高。
2.本发明由于在悬挂式降液管塔板的受液鼓泡区设置了由多排斜孔组成的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置，从下面上升的气流不是垂直向上通过悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置，而是斜向通过悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置的多排斜孔，在悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置下方形成一气罩，诱导漏液改变方向，不是垂直向下进入下层塔板的矩形降液管，而是斜向进入下层塔板的鼓泡区，使得进入下层塔板的矩形降液管的冲击漏液量减少80％以上，避免了液体的恶性短路。
3.气体从悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置的多排斜孔斜吹进液层也强化了汽液在受液鼓泡区的混合、传质，提高塔板效率5％～10％。
【附图说明】
图1为悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置的俯视结构示意图。
图2(a)为相邻两排倾角方向相反交错排列且相邻两排数量相等的斜孔组成的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置俯视结构示意图，图2(b)为倾角方向相反的数量相等的两部分斜孔组成的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置俯视结构示意图。
图3为受液鼓泡区设置筛孔的悬挂式降液管塔板的气液接触状况图。
图4为受液鼓泡区设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置的悬挂式降液管塔板的气液接触状况图。
图5为受液鼓泡区设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置和设置筛孔的悬挂式降液管塔板的冲击漏液量对比图。
图6为受液鼓泡区设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置和设置筛孔的悬挂式降液管塔板的全塔效率对比图。
其中1-塔板，2-矩形降液管，3-受液鼓泡区，4-悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置，5-降液管底孔，6-斜孔，7-筛孔，8-气流，9-漏液，10-降液管底孔液流。
实施方式
实施例：以下结合附图对本发明作进一步的说明。
悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4，其特征在于悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4由设置在塔板1的受液鼓泡区3上冲压的多排斜孔组成，多排斜孔可以是由倾角方向相反的数量相等的两部分斜孔6组成(如图2(a)所示)，或者是由相邻两排倾角方向相反交错排列且相邻两排数量相等的斜孔6组成(如图2(b)所示)，多排斜孔开孔区面积是降液管底孔5在塔板1上投影面积的60％～120％，多排斜孔开孔区开孔率为除多排斜孔开孔区外的其它鼓泡区的开孔率的80％～120％，除了开设有多排斜孔的悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4外的塔板1的其它鼓泡区开设有筛孔或浮阀或固定阀等作为鼓泡元件。多排斜孔的排数为2～30。组成悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4的斜孔6可以是矩形斜孔，也可以是半圆形斜孔。矩形斜孔的长为10～40mm，宽为5～20mm，半圆形斜孔的半径为5～20mm。图3为受液鼓泡区3设置筛孔7的悬挂式降液管塔板的气液接触状况图。由图3可以看出，液体10从上层塔板1的降液管底孔5以一定的速度下降到开有筛孔7的受液鼓泡区3，对受液鼓泡区3上的液层有一向下的冲击动力，使受液鼓泡区3上的部分液体会通过筛孔7漏到下一层塔板1的矩形降液管2中去，成为进入下一层塔板1的矩形降液管2的漏液9，进入下一层塔板1的矩形降液管2的漏液9不能与从下而上的气体8进行接触传质，严重影响塔板的传质效率。图4为受液鼓泡区3设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4的悬挂式降液管塔板的气液接触状况图。由图4可以看出：在悬挂式降液管塔板1的矩形降液管2正下方受液鼓泡区3装了悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4后，从下面上升的气体8不是垂直向上通过悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4的斜孔6，而是斜向通过悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4的斜孔6，在悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4下方形成一气罩，诱导漏液9改变方向，不是垂直向下进入下层塔板1的矩形降液管2，而是斜向进入下层塔板的鼓泡区与从下而上的气体8进行接触传质，大大减少了进入下层塔板1的矩形降液管2的漏液量，提高了塔板传质效率。图5示出了受液鼓泡区3设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4和设置筛孔7的悬挂式降液管塔板短路进入下一层塔板1的矩形降液管2的漏液量对比图。实验在一直径为500mm的有机玻璃塔内进行，以空气一水为实验物系，测试了喷淋密度为51m3/m2·h时受液鼓泡区3设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4和设置筛孔7的悬挂式降液管塔板短路进入下一层塔板1的矩形降液管2的漏液量。由图5可以看出，在受液鼓泡区3设置本发明悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4漏到下一层塔板1的矩形降液管2的漏液量比受液鼓泡区3设置筛孔7漏到下一层塔板1的矩形降液管2的漏液量减小了80％以上。由于悬挂式降液管塔板的受液鼓泡区3上设置了本发明悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4，从下而上的气体8从斜孔6斜吹进受液鼓泡区3上的液层，还强化了汽液在受液鼓泡区3上混合、传质。因此，悬挂式降液管塔板的受液鼓泡区3上设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4后，减少了进入下一层塔板1的矩形降液管2的漏液量且强化了受液鼓泡区3上汽液接触传质，可以提高塔板效率。图6示出了在一直径为300mm的不锈钢塔内，以乙醇-水为物系，全回流操作的情况下，受液鼓泡区3上设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4和设置筛孔7的悬挂式降液管塔板的全塔效率对比图。由图6可以看出，受液鼓泡区3上设置悬挂式降液管塔板防冲击漏液装置4的悬挂式降液管塔板的全塔效率由于减少了进入下一层塔板1的矩形降液管2的冲击漏液量以及强化了受液鼓泡区3上汽液接触传质，比受液鼓泡区3设置筛孔7的悬挂式降液管塔板的全塔效率要高5％～10％。