一种新型立体固阀塔盘的制作方法

1.本实用新型涉及化学工程塔的内件技术领域，具体为一种新型立体固阀塔盘。


背景技术：

2.在化工、炼油、食品、医药等行业中，精馏为分离单元设备的主要操作方式。其中，塔板作为精馏操作中关键的传质设备部件，在精馏过程中应用广泛。化工企业中存在进料原料含有固体颗粒或钙、镁离子，部分塔内件在开车一段时间后，就会出现塔板堵塞，导致塔板传质阻力增加，降低分离效率。尤其是在石油化工、煤化工及氯碱工业等许多行业，利用塔器分离时，经常会遇到塔盘堵塞的问题，有的可能因为处理原料中含有固体颗粒，如粉尘、灰分和催化剂等，固体颗粒在传质过程中由于加热或化学反应生成易结焦的物质致使塔板或填料堵塞。或者处理原料中含有钙镁离子，在加热过程中塔板会发生结垢现象，所以必须经常停车清洗，严重影响化工过程中的连续生产。
3.随着塔板堵塞问题的出现，也出现了很多防堵塔板型式，如抗堵型固定固阀塔板、新型斜孔塔板、新型垂直筛板等。新型斜孔塔板通过安装清理组件，定期对塔板进行刮除处理，能够改善堵塞问题，但无法解决结垢问题。新型垂直筛板用固定形状和尺寸的开孔，保证气体的流动通畅，可以在一定程度上延长设备的操作周期，但无法应用于特别容易堵塞的场合，其操作周期短，仍不能保证塔器设备的长期稳定运行。抗堵型固阀塔板通过在塔板上安装高于塔板平面一定高度的立体固阀，改善了液体流动过程中的固体堵塞现象，但是却未考虑固体颗粒的清除问题，随着运行时间的增加，立体固阀周围堆积的固体颗粒将会越来越多，且无法顺利排出，需要定期停车清理，严重影响生产的持续运行。
4.例如，专利cn201821607434公开了一种高效斜孔抗堵塔盘，其包含一种清理组件，在使用过程中通过推杆下压刮板使其脱出置物槽，后通过推杆带动刮板周转来对筛孔进行刮动清理，改善了堵塞问题，但是此清理组件结构复杂，且需要人为操作，且本质上是先结垢，后处理，并未改善结垢问题。专利cn201420462797公开了一种抗堵型固阀塔板，该实用新型通过在塔板上安装高于塔板平面一定高度的立体固阀，改善了固体堵塞气体出口的现象，虽然在一定程度上增加了塔板的抗堵塞能力，但是却未考虑固体颗粒的清除问题，随运行时间的增加，立体固阀周围堆积的固体颗粒将会越来越多，且无法顺利排出塔板平面，在立体固阀周围及塔板平面形成堆积，需要定期停车清理，严重影响生产的持续运行。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种防堵塞效果好、气液相传质效率高的新型立体固阀塔盘。
6.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型立体固阀塔盘，包括具有若干开孔的塔板，其特征在于：还包括立体固阀、溢流堰及导向管，所述立体固阀设于塔板上方且底部敞口与相应开孔对接，所述的立体固阀为多个且至少有两个立体固阀的高度不同，所述立体固阀上开有喷射孔，所述溢流堰设于塔板边缘处且自下而上逐渐向塔
板外倾斜，所述溢流堰与塔板的衔接处开有溢流口，所述导向管设于塔板的边缘处且位于溢流堰的内侧，所述导向管的进气口位于塔板上、出气口位于塔板上方且靠近溢流堰布置。
7.优选地，第一部分所述立体固阀的高度为50～150mm，第二部分所述立体固阀的高度为100～250mm，并且，第二部分立体固阀的高度始终高于第一部分立体固阀的高度。
8.优选地，所述立体固阀具有下端敞开、上端封闭的套管，所述喷射孔开设于立体固阀的侧壁上且靠近立体固阀的上端布置，并且，第一部分立体固阀上喷射孔的高度低于第二部分立体固阀上喷射孔的高度。
9.优选地，不同高度的所述立体固阀在塔板上方交错排列，或者，同一高度的立体固阀成排排列后与另一高度的立体固阀相邻布置。
10.优选地，所述立体固阀为圆柱形和/或四棱柱形，所述喷射孔为矩形和/或圆形；所述立体固阀为圆柱形状态下，所述立体固阀的直径为60～180mm，同排相邻两所述立体固阀的轴心距l0＝100～200mm，相邻两排所述立体固阀之间的水平距离m0＝100～200mm；所述立体固阀为四棱柱形状态下，所述立体固阀长60～180mm、宽40～120mm，同排相邻两立体固阀中心距l0＝100～200mm，相邻两排所述立体固阀之间的水平距离m0＝100～200mm。
11.优选地，所述立体固阀为圆柱形，各所述立体固阀上分别开设有3个矩形或圆形的喷射孔，相邻两喷射孔中心之间的距离为5～30mm；或者，所述立体固阀为四棱柱形，各所述立体固阀上分别开设有4个矩形或圆形的喷射孔，相邻两喷射孔之间的最近距离为5～30mm，所述喷射孔顶部到立体固阀顶部边缘的距离为5～30mm。
12.优选地，所述导向管高出塔板上表面50～250mm，所述导向管单向侧壁上开有竖向延伸的缝隙，该缝隙构成所述的出气口，所述缝隙正对溢流堰。
13.优选地，所述缝隙为沿导向管竖向延伸的条形孔，该条形孔长30～230mm、宽3～10mm，相邻两导向管的中心距l1＝30～90mm。
14.优选地，所述溢流堰上端高于立体固阀上端20～60mm，所述溢流堰距导向管距离为100～200mm，所述溢流堰与塔板之间的夹角γ＝95
°
～135
°
。
15.优选地，所述溢流口为矩形，矩形溢流口长10～30mm、宽5～20mm，相邻两矩形溢流口中心距l2＝20～40mm。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的塔板上的圆形或矩形孔连接有圆柱形或直四棱柱形立体固阀，使得气液相的传质效率得到了较大的提高，立体固阀高于塔板平面一定高度且高低不同，对于处理含有大量固体颗粒的物料，使得固体颗粒落在立体固阀外壁周围，提高了其容纳固体杂质的能力，避免了立体固阀堵塞的问题，能够有效的防止塔板的堵塞；溢流堰底部开有若干溢流口，溢流堰呈倾斜状，导向管出气口冲着溢流堰，解决了导向管被堵塞的问题，并有利于吹动固体沉积进入降液管，减小固体杂质在塔板上的堆积，进一步避免堵塞，同时提高气液相传质效率。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例的平面结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例的另一平面结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例的塔板结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例的另一塔板结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例的立体固阀的第一种结构示意图；
22.图6为本实用新型实施例的立体固阀的第二种结构示意图；
23.图7为本实用新型实施例的立体固阀的第三种结构示意图；
24.图8为本实用新型实施例的立体固阀的第四种结构示意图；
25.图9为图5的剖视图；
26.图10为图6的剖视图；
27.图11为图7的剖视图；
28.图12为图8的剖视图；
29.图13为本实用新型实施例的溢流堰与塔板连接部分剖视图；
30.图14为本实用新型实施例的溢流堰结构示意图；
31.图15为本实用新型实施例的一种导向管的俯视图；
32.图16为本实用新型实施例的另一种导向管的俯视图；
33.图17为本实用新型实施例四棱柱形导向管开孔面正视图；
34.图18为本实用新型实施例圆柱形导向管开孔面正视图；
35.图19为本实用新型的原理示意图。
具体实施方式
36.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
37.如图1～19所示，本实施例的新型立体固阀塔盘包括塔板1、立体固阀2、溢流堰5及导向管3，塔板1具有若干开孔11，立体固阀2设于塔板1上方且底部敞口与相应开孔对接，立体固阀2为多个且至少有两个立体固阀2的高度不同，立体固阀2上开有喷射孔21，溢流堰5设于塔板1边缘处且自下而上逐渐向塔板1外倾斜，溢流堰5与塔板1的衔接处开有溢流口4，导向管3设于塔板1的边缘处且位于溢流堰6的内侧，导向管3的进气口位于塔板1上、出气口位于塔板1上方且靠近溢流堰6布置。
38.第一部分立体固阀2的高度为50～150mm，第二部分立体固阀2的高度为100～250mm，并且，第二部分立体固阀2的高度始终高于第一部分立体固阀2的高度。
39.立体固阀2具有下端敞开、上端封闭的套管，喷射孔21开设于立体固阀2的侧壁上且靠近立体固阀2的上端布置，并且，第一部分立体固阀2上喷射孔21的高度低于第二部分立体固阀2上喷射孔21的高度。不同高度的立体固阀2在塔板1上方交错排列，或者，同一高度的立体固阀2成排排列后与另一高度的立体固阀2相邻布置。
40.立体固阀2为圆柱形和/或四棱柱形，喷射孔21为矩形和/或圆形。立体固阀2为圆柱形状态下，立体固阀2的直径为60～180mm，同排相邻两立体固阀2的轴心距l0＝100～200mm，相邻两排立体固阀2之间的水平距离m0＝100～200mm；立体固阀2为四棱柱形状态下，立体固阀2长60～180mm、宽40～120mm，同排相邻两立体固阀2中心距l0＝100～200mm，相邻两排立体固阀2之间的水平距离m0＝100～200mm。
41.立体固阀2为圆柱形时，各立体固阀2上分别开设有3个矩形或圆形的喷射孔21，相邻两喷射孔21中心之间的距离为5～30mm；立体固阀2为四棱柱形时，各立体固阀2上分别开设有4个矩形或圆形的喷射孔21，相邻两喷射孔21之间的最近距离为5～30mm，喷射孔21顶部到立体固阀2顶部边缘的距离为5～30mm。
42.导向管3高出塔板1上表面50～250mm，导向管3单向侧壁上开有竖向延伸的缝隙，该缝隙构成所述的出气口，缝隙正对溢流堰6。缝隙为沿导向管3竖向延伸的条形孔31，该条形孔31长30～230mm、宽3～10mm，相邻两导向管3的中心距l1＝30～90mm。各条形孔31长度相同，宽度相同或不同。
43.溢流堰5上端高于立体固阀2上端20～60mm，溢流堰5距导向管3距离为100～200mm，溢流堰5与塔板1之间的夹角γ＝95
°
～135
°
。溢流口4为矩形，矩形溢流口4长10～30mm、宽5～20mm，相邻两矩形溢流口4中心距l2＝20～40mm。
44.具体的，在本实施例中，塔板1直径为3.6m，塔板1平面上开有若干呈三角形排列的矩形孔11，其中矩形孔11长180mm，宽120mm，同排相邻两矩形孔11孔心距l0＝200mm，相邻两排矩形孔11之间的水平距离m0＝200mm，矩形孔11个数根据开孔率不同进行调整。矩形孔11分别与直四棱柱形的立体固阀2相连接，不同高度立体固阀2分别高出塔板1平面50mm、100mm、150mm，其中立体固阀2上下表面形状相一致，且上下表面尺寸相等，同时立体固阀2下表面形状及尺寸皆与塔板矩形孔11相一致，溢流堰5底部开有一排矩形溢流口4，溢流口4长30mm，宽10mm，相邻两溢流口4孔心距l2＝40mm。其中塔板1上开有1排呈矩形结构的导向管3，导向管3是焊接在塔板上的，其突出塔板平面的出口朝向溢流堰5一侧，导向管3长60mm，宽50mm，高120mm，导向管3距溢流堰5的水平距离为200mm，且同排相邻两导向管3之间的中心距l1＝90mm。溢流堰5与塔板1平面之间夹角γ＝135
°
，呈倾斜状，溢流堰5在竖直方向上高于立体固阀2上表面30mm。
45.来自上层塔板经降液管流下的液体b在横向流过塔板1时，由于溢流堰5的加高设计，液体b中携带的固体颗粒很容易沉积在塔板1上，随后，部分随横流液相d冲向溢流堰5方向；到达溢流堰5附近后，在突出塔板1平面且出口朝向溢流堰5一侧的导向管3作用下，由喷射气体a推动沉积固体c通过倾斜溢流堰5底部溢流口4流出塔板1表面；同时，高低不等的立体固阀2保障了上升气体不被沉积固体影响。
46.在本实用新型的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本实用新型的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，是基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。