复合穿流塔板与纤维束填料耦合的组合式塔板

摘要

本发明提供一种复合穿流塔板与纤维束填料耦合的组合式塔板。它主要是通过在高开孔率穿流塔板上部固定相同开孔率、错排的穿流筛板；整体以H形竖边进行分块式安装，H形竖边作为复合穿流塔板自身支撑梁，上槽加装垂直隔板，H形竖边和隔板将整个塔板分成多个混合池；下槽设置300～2500mm高的纤维束填料，充分利用塔内空间，改善穿流塔板的汽液传质状况，降低塔板压降，减少雾沫夹带，提高穿流塔板的处理能力、操作弹性和分离效率，消除塔板超大型化支撑圈和安装水平度的苛刻要求以及放大效应；解决塔板超大型化支撑结构难题以及塔板强度问题，易于实现塔器大型化。

说明书

技术领域

本发明涉及分离设备领域，尤指一种复合穿流塔板与纤维束填料耦合的 组合式塔板。

背景技术

在石油化工、石油炼制、化工、轻工、环保、医药及原子能等工业部门， 塔板和填料广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、吸收、洗涤、冷却等化工单元过 程。填料具有分离效率高、压降小、处理能力大等优点，但成本较大，操作 弹性小，对配套塔内件要求高；塔板操作弹性大、抗堵塞、成本低、分离效 率相对较大，但压降将较大，处理能力较低。塔板按有无降液管可分为溢流 式塔板和穿流式塔板，相比之下，现有穿流式塔板结构简单，塔内空间利用 率高，成本低，处理能力大，但汽液接触时间短，传质效率低，操作弹性小。 理想的塔内件应同时具有低压降、高效率、大操作弹性、抗堵塞、低成本、 大处理能力和塔内空间利用率高的特性。将塔板和填料复合是实现理想塔内 件的有效途径之一。纤维束填料是一种新近开发的气液相均为连续相的高表 面积挂网式柔性填料，液泛气速高达8m/s以上，传质效率高，压降仅为普通 规整填料的1/2-1/3。

塔板和填料复合主要有溢流式塔板复合填料和穿流式塔板复合填料，由 于穿流式塔板结构简单、易于填料复合，是最为理想的塔板填料复合形式。 但现有穿流塔板复合填料，由于规整填料的液泛使复合塔板的弹性和负荷能 力受到限制。如本发明人申报的专利CN101480537提到了一种新型穿流式复 合塔板采用穿流塔板上增加相同开孔率的筛板，在穿流塔板下方设置一层 0-250mm高的规整填料，充分利用塔内空间，增加气流接触时间，强化了气 流混合强度和界面更新速率，提高塔板效率，同时由于筛板的存在使开孔率 可以高达60%，大大提高了塔板的处理能力和操作弹性,降低了塔板压降和雾 沫夹带；穿流式塔板有效地充当规整填料的液体分布器，使液体横向混合达 到填料所要求的理想状态；反过来，规整填料又充当了塔板的气体分布器， 进一步提高汽液传质状况，合理有效的利用了塔板和填料的优点。但由于规 整填料的液泛气速较低，最大空塔动能因子小于3（m/s）.（kg/m3）^1/2，成 为穿流式复合塔板进一步提高通量的瓶颈。

发明内容

本发明的目的就是为了克服穿流式复合塔板技术存在的不足而提供一种 复合穿流塔板与纤维束填料耦合的组合式塔板。

本发明的技术方案：

本发明的目的是通过在高开孔率穿流塔板上部固定相同开孔率、错排的 穿流筛板；以H形竖边进行分块式安装，H形竖边作为塔板自身支撑梁，上 槽加装垂直隔板，H形竖边和隔板将整个塔板分成多个混合池下槽设置300～ 2500mm高的纤维束填料来实现的。它能充分利用塔内空间，改善穿流塔板 的汽液传质状况，降低塔板压降，减少雾沫夹带，提高穿流塔板的处理能力、 操作弹性和分离效率，消除塔板超大型化支撑圈和安装水平度的苛刻要求以 及放大效应；解决塔板超大型化支撑结构难题以及塔板强度问题，易于实现 塔器大型化。

本发明一种复合穿流塔板与纤维束填料耦合的组合式塔板，包括穿流塔 板、穿流筛板、多个H形竖边、多个隔板和纤维束填料；所述穿流塔板上筛 孔的开孔率为20～60％，在其上部3～8mm的距离通过多个固定柱设置有相 同开孔率和孔形状的所述穿流筛板；所述筛孔是φ15~φ30mm圆孔或开孔面 积相当的菱形孔、方孔和多边孔；所述穿流筛板上的筛孔与所述穿流塔板的 筛孔错排或半错排；所述复合穿流塔板以H形竖边进行分块式安装，H形竖 边作为塔板自身支撑梁；所述H形竖边与穿流筛板围成的各上槽加装多个垂 直放置的所述隔板，所述H形竖边和隔板将复合穿流塔板分成多个混合池； 所述H形竖边与穿流塔板围成的各下槽通过H形竖边的下竖边悬挂一层 300～2500mm高的纤维束填料；安装时，所述复合穿流塔板的两块板之间以 H形竖边的上竖边用螺栓固定，复合穿流塔板与支撑圈之间通过连接件固定。

根据上述构思，所述纤维束填料由15000-30000根纤维丝以菱形或正方 形模式编结在固定架上而成，纤维丝直径为0.001-0.01mm。

本发明提出的复合穿流塔板与纤维束填料耦合的组合式塔板，由于采用 高开孔率穿流塔板上置筛板、以H形竖边进行分块式安装、上槽加装垂直隔 板和下槽悬挂纤维束填料，充分利用了塔内空间，成倍的增加了气流接触时 间，强化了气流混合强度和接触界面更新速率，提高了液泛气速和塔板效率， 降低了塔板压降，减少雾沫夹带，打打提高了穿流塔板的通量、处理能力、 操作弹性和分离效率，消除塔板超大型化支撑圈和安装水平度的苛刻要求以 及放大效应；复合穿流塔板有效地充当纤维束填料的液体分布器，使液体横 向混合达到填料所要求的理想状态；反过来，纤维束填料又充当了塔板的气 体分布器，进一步提高汽液传质状况，实现了穿流塔板和纤维束填料的耦合， 解决塔板超大型化支撑结构难题以及塔板强度问题。

附图说明

图1是本发明组合塔板的正视结构示意图；

图2为本发明组合塔板的俯视结构示意图；

图3为纤维束填料正方形模式的固定架结构图；

图4为纤维束填料菱形模式的固定架结构图。

附图标记说明

1.穿流塔板  2.穿流筛板  3.H形竖边  4.隔板  5.固定柱  6.螺栓 7.连接件  8.纤维束填料  9.纤维丝  10.固定架  31上槽  32下槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例1，如图1、图2所示，本发明由数个条状复合穿流塔板组装为塔 板。复合穿流塔板由穿流塔板1，穿流筛板2、H形竖边3和隔板4组成， 穿流塔板1为2～10mm厚的平板，其上开有开孔率20～60％的直径或当量直 径20mm的圆孔或菱形孔；在穿流塔板1上部3～8mm高的距离通过多个固定 柱5固定有相同开孔率和孔形状的穿流筛板2，固定柱5与穿流塔板1和穿 流筛板2可为焊接也可为螺栓连接。穿流筛板2板厚为2～10mm；穿流筛板2 和穿流塔板1上的筛孔或菱形孔错排或部分错排。H形竖边3竖向固定在穿 流塔板1和穿流筛板2两端，H形竖边3上下两端都高出于穿流塔板1和穿 流筛板2，复合穿流塔板由H形竖边3和中间的穿流塔板1和穿流筛板2焊 接成横截面为H形的结构，H形竖边3在上部与穿流筛板2围成上槽31，在 下部与穿流塔板1围成下槽32。复合穿流塔板可进行分块式安装，H形竖边 3作为分块塔板自身支撑梁。在复合穿流塔板H形的上槽31中焊接加装垂直 隔板4，H形竖边3和隔板4将整个塔板分成多个混合池；在复合穿流塔板H 形的下槽32通过H形的下竖边悬挂一层2500mm高的纤维束填料8，复合穿 流塔板和纤维束填料8之间空隙高为100mm，每束纤维束填料8由20000根 纤维丝9以菱形模式编结在固定架10上而成。如图3所示，固定架10为菱 形网眼的网格架，由两侧的金属管和中间网格铁线或铁板焊接而成，两侧的 金属管与H形竖边3（最外侧是连接于连接件7的下边）下边焊接或通过螺 丝螺接，中间网格铁线或铁板交汇处为节点，每个网格节点上都设有用于固 定纤维束填料8的支架或孔。固定架10固定于H形竖边3的下侧，纤维丝9 直径为0.001-0.01mm；安装时复合穿流塔板的两块板之间通过H形竖边3的 上竖边用螺栓6固定。

如上所述，中间的复合穿流塔板分块为横截面为H形的结构（这些穿流 塔板1两端由连接件7与外壁上整圈的支撑圈固定），而两边最外侧与外壁连 接的复合穿流塔板分块，外侧不再设H形竖边3，仅由内侧H形竖边3和固 定柱5完成固定，外侧的复合穿流塔板横截面为T形的结构，其中的穿流塔 板1由连接件7与外壁上整圈的支撑圈固定，连接件7为现有塔板的标准塔 内卡件，只是这种情况下，上部的穿流筛板2的外缘相比穿流塔板1要略小， 以便于组装连接件7。当然也可设为由穿流筛板2连接支撑圈和连接件7。

实施例2，可参照图1、图2，本发明复合穿流塔板由穿流塔板1、穿流 筛板2、H形竖边3和隔板4组成，穿流塔板1为2～10mm厚的平板，其上 开有开孔率为20～60％的宽6～20mm，长30～200mm的条形孔；在穿流塔板 1上部3～8mm高的距离通过多个固定柱5固定相同开孔率和孔形状的穿流筛 板2，固定柱5与穿流塔板1和穿流筛板2可为焊接也可为螺栓连接。穿流 筛板2板厚为2～10mm；穿流筛板2和穿流塔板1上的条形孔错排或部分错 排。H形竖边3竖向固定在穿流塔板1和穿流筛板2两端，H形竖边3上下 两端都高出于穿流塔板1和穿流筛板2，复合穿流塔板由H形竖边3和中间 的穿流塔板1和穿流筛板2焊接成横截面为H形的结构，H形竖边3在上部 与穿流筛板2围成上槽31，在下部与穿流塔板1围成下槽32。复合穿流塔板 可进行分块式安装，H形竖边3作为复合穿流塔板自身支撑梁，在复合穿流 塔板H形的上槽31中焊接加装垂直隔板4，H形竖边3和隔板4将整个塔板 分成多个混合池；在复合穿流塔板H形的下槽32通过H形竖边3的下竖边 悬挂一层500mm高的纤维束填料8，复合穿流塔板和纤维束填料8之间空隙 高为50mm，每束填料由25000根纤维丝9以正方形模式编结在固定架10上 而成。如图4所示，固定架10为正方形网眼的网格架，由两侧的金属管和中 间网格铁线或铁板焊接而成，两侧的金属管与H形竖边3（最外侧是连接于 连接件7的下边）下边焊接或通过螺丝螺接，中间网格铁线或铁板交汇处为 节点，每个网格节点上都设有用于固定纤维束填料8的支架或孔。固定架10 固定于H形竖边3的下侧，纤维丝9直径为0.001-0.01mm；安装时复合穿流 塔板的两块板之间通过H形竖边3的上竖边用螺栓6固定，复合穿流塔板与 支撑圈之间通过连接件7固定。

本发明所提出的复合穿流塔板与纤维束耦合的组合式塔板经实验室冷模 实验测定，空塔动能因子0.3-6（m/s）.（kg/m3）^1/2范围内，塔板点效率超 过98％，高于普通穿流塔板43％以上，压降小于300Pa，和等板高度的填料 压降相当；最大空塔动能因子高达7（m/s）.（kg/m3）^1/2以上，操作弹性为 6，处理能力提高4倍以上。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征 的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举 例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的 改变均被本发明包含。