[發明專利]一種螺旋階梯下降分布式分離塔塔板

無效

• 申請號: 200710019974.4
• 申請日: 2007-02-06
• 公開（公告）號: CN101053699A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 吳有庭;彭璟;周政;張志炳;孟為民
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01D3/24
• 分類號: B01D3/24
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 黃嘉棟

發明領域

本發明涉及板式分離塔的核心部件——塔板。

背景技術

在化工、石油化工和煉油等工業生產過程中，經常需要使用到板式分離塔，板式分離塔也稱板式塔，用于處理各種各樣的氣相混和物和液相混和物，達到分離和純化的目的。板式分離塔的種類也很多，主要是根據塔板的種類來劃分的。塔板是板式分離塔的核心，是氣液接觸進行熱量傳遞和質量傳遞的場所；常規塔板是由氣液接觸元件(如浮閥、篩孔、泡罩等等)、塔盤板、受液盤、溢流堰、降液管、塔盤支持件和緊固件等部件構成；按結構特點可分為整塊式和分塊式兩種。板式塔的使用歷史已有一百多年之久，在現代化工生產中仍占有非常重要的地位。隨著生產工藝的改進、生產要求的提高，以及塔板生產技術的進步，目前出現了許多改良塔板，用于滿足各種生產需要。

傳統塔板的基本構造如圖1所示，一般在塔板兩側或中間部分分別設有降液管和液體溢流堰，在圓柱形塔體內每隔一定距離安裝一塊塔板，液體自上而下順著塔板流下，而氣體則由下向上，在塔板上進行氣液間的交換。但是，由于傳統塔板需要設置液體受液盤和降液管等結構，需要占用塔板的一部分，同時考慮氣液流動狀況，使得整塊塔板的有效利用面積大大降低；穿流式塔板雖省去了降液管，但其效率和操作彈性較差。考慮到這些問題，出現了許多改良塔板，但都主要集中在對于塔板上的氣液接觸器件即浮閥、泡罩等的改進。現今，隨著反應精餾、精密精餾、復合精細精餾等技術的出現及應用，對塔板的使用效率提出了更高的要求。

發明內容

本發明的目的是為了改變傳統的塔盤整體型式及其氣液流動狀況，以提高塔板面積的有效利用率；同時考慮進一步加強塔板上的傳質傳熱，降低塔板的壓力差，減少分離能耗，提高塔板的分離效率，來滿足復雜精餾和傳統精餾分離過程對塔板分離性能的高要求。

本發明的目的可通過以下技術解決方案來實現：

一種螺旋階梯下降分布式分離塔塔板，它主要包括：扇形塔盤、溢流堰、擋板和支撐管，其特征在于將完整的傳統圓形塔盤，沿中心切除其面積的1/25～1/4的圓后得到一圓環式塔板，再將該圓環式塔板切割為n等份，n＝3～10，得到扇形塔盤，將它們按螺旋階梯下降方式安裝固定在貫穿分離塔中心的支撐管上，支撐管的直徑與切除的圓的直徑相同，旋轉一個周期的塔盤間的總高度相當于傳統板式塔的板間安裝高度，相鄰兩塊扇形塔盤間采用徑向的擋板連接，擋板的上部高出上一個扇形塔盤，構成液體溢流堰，扇形塔盤上有氣液接觸元件(如浮閥、篩孔或泡罩等等)。

上述的螺旋階梯下降分布式分離塔塔板，擋板底部可根據需要沿徑向開有疏密不等的氣孔，由氣孔進入的蒸汽可為板上液體提供推動力，減少液體返混。

上述的螺旋階梯下降分布式分離塔塔板，每隔(2～10)×n個扇形塔盤，可設置一個扇形降液管，其面積占單塊扇形塔盤面積的1/3～1/2，即自頂部第一塊扇形塔盤起，每隔(2～10)×n塊扇形塔盤，切去最末一個塔盤的1/3～1/2面積用于安裝降液管，僅靠其下方的扇形塔盤相對應的增加1/3～1/2面積作為受液盤，降液管可通過支撐或焊接方式固定至支撐管和扇形塔盤上；每隔一定的扇形塔盤設置扇形降液管的目的是為了防止液體流動不均勻性引起的濃度梯度因長期累積而擴大。

上述的螺旋階梯下降分布式分離塔塔板，所述的溢流堰的堰高頂邊沿徑向由內向外略微降低，其連線與水平面夾角為0～5°。

上述的螺旋階梯下降分布式分離塔塔板，所述的溢流堰堰頭可采用平頭堰或齒形堰。若采用平頭堰則堰高頂邊沿徑向自內向外略微降低，其頂端連線與水平面呈0～5°的夾角；若采用齒形堰，則齒底沿徑向連線與水平面呈0～5°夾角，齒口自內向外逐漸擴大；由此可相對提高外側液體流速，防止液體螺旋向下流淌時產生短路現象。

本發明所述的塔板可以是篩板，也可以是固定有各種常用的氣液接觸部件的塔板，如浮閥塔板、泡罩塔板等。塔板可用各種金屬材料制造，必要時亦可以用金屬材料和非金屬材料復合制成，視具體工況而定。塔板與塔壁則可采用支撐方式或焊接方式固定。

本發明的螺旋階梯下降分布式塔板的優點在于：