[发明专利]低阻高速飞阀型板式化工塔器

说明书

本发明涉及一种可为化工精馏分离工程所用的汽液传热传质装置，其是低阻高速飞阀型板式化工塔器。

目前，在诸多化工文献以及化工生产实践中，公知的具有F-1圆浮阀型、双层浮阀型、十字架浮阀型和方形浮阀型等塔板的化工塔器方面，从塔板的流体动力学状态来分析，汽液均沿着浮阀体(圆、方或其它形状)的周边而产生接触作用，在这些塔板上，物料的返混现象较为严重，相应地其不均性，液面梯度和阻力大。并在塔板的边缘区域及两侧弓形区域存在着死区和滞缓区现象，影响塔板效率和传热传质功能的更好发挥。

本发明的目的是提供一种设计构思极为独特而创新的飞阀型板式化工塔器，其基本上是针对上述常见浮阀型塔板的弊病而加以提出的。其属于低阻力高汽速及高效接触型的顺流式塔板，板上流体均朝着降液装置方向运动，呈扇形喷射状，故流体动力学性能大为改善，诚为二十一世纪先进的化工塔器之一。

本发明的目的是这样实现的：在塔板上采用低阻高速飞阀型浮阀，这种浮阀状似飞行中的蝙蝠的外形体。本飞阀基础阀型的主要参数为：阀平展宽度104mm，阀长42mm。也可按物料的性质及设计的需要、塔径的大小等不同因素而放大或缩小，相关部位则采用一定比例而设计制作，并可形成系列。本飞阀外形的前缘平直，两条长边呈33-35°倾斜成后掠角向两侧展开，其斜边与中心线约呈55°，后缘呈“双W型”。

飞阀在塔板上的布置，采用错流方式排列，在此塔板上，飞阀既可是同一系列尺寸相同的；也可以是不同系列尺寸大小不同而呈间隔布置的(即：大-小-大-小-大或小-大-小-大-小)。

在运行时，飞阀与塔板平面呈5-20°倾角，好似蝙蝠或飞机在迎着气流而俯冲飞行或呈向下滑翔之势。在塔板上，由汽液所组成的物料流体迎向飞阀头部通过全阀而紧密充分接触，从而实施传热传质之功能。相邻的飞阀当处于工作状态的条件下，其倾角分别为～10°和～20°两种，上下可形成两层接触面和呈扇状散射面，相互间互相渗透，互相混溶，紧密接触，物料各分子间产生强烈碰撞，进而产生质的变化。与此同时，流体不断按顺流路径朝降液装置方向推进。流体几无返混现象，液面梯度又小，并可激活常规塔板上所存在的边缘死区和两侧弓形滞缓区，充分改善塔板上的流体动力学状况，进而向优化、理想化方向发展。

在塔板的底板上，在每个飞阀所定的位置上，则按其形状开有梯形升气孔，为了固定飞阀，又在底板上开有长方形小孔，可将飞阀头部之长条部分(可称为阀足)插入其小孔，并在塔板的背面，将其弯曲成一定角度之钩状，使其与底板钩挂住而不脱落，并能随工况之不同而自如地调节浮动角度。为了考虑飞阀的稳定性，防止飞阀左右摇摆，并能辅助控制飞阀之角度，同时又考虑到使飞阀在一定状态下具有一定的振幅，强化接触作用，于是又在飞阀的阀翼内两侧设置“”形元件控制点，也可用不锈钢条(圆或扁)及其它材料具相应高度的“”形元件点焊在底板上加以控制。

至于飞阀的布置间距、数量之多寡，当视设计所选定的开孔率和空塔速度(1.5-3mm/s)之大小经计算而定。

为了增加飞阀的接触面及起导向作用，又在每只飞阀的平面上冲压出2-3个带弧度而扁矮之喷射孔，飞阀之厚度为0.5-2mm。

在底板上，当部署相隔3-5排飞阀后又设有1-2排小圆孔(孔径φ3-5mm)或条形孔缝(缝宽3-5mm)，其状好似呈一条线排开的密集的地面“高射炮火”与“飞机状的飞阀”模似作战而交织成“火力网”，再次增加汽液接触之机率，更有利于塔板上传热传质作用之发挥。

塔板经上述处理后，再配置弓形降液装置及不等高进口堰(均液板)，其两侧比中间略低3-5mm，具有均液和均速作用，即构成完整的塔板布置。

在塔器中，塔板的板间距(H)为200-600mm。其随设计的空塔速度及物料特性而异。

塔器之胴体外形，可为圆筒形状或矩形状相应地塔板亦可设计和制作成上述两种形体，使内外相互协调一致。当采用矩形结构时，其截面长∶宽之比，可采用0.618黄金分割法(即1∶0.618)加以设计。塔板面布局可参照圆形塔板上之矩形中央主传质区。

然后，根据物料的性质(有无腐蚀性等)或所承受的压力之大小和温度之高低等因素而决定材质，采用相应的牌号和壁厚，如属压力容器还应按相应要求进行有关工作。与此同时，根据工艺设计需要，而再决定塔板数和塔高以及物料的进出口管径、数量和位置。再者，又可根据加工制造、吊装、运输、现场安装等具体情况，而决定是否采用分段制作(用法兰联接之塔节)或整体制作。