[发明专利]一种均匀分配液流的塔板降液管

说明书

技术领域

本发明涉及传质、传热领域的板式分离塔塔板，具体的说，涉及分离塔塔板的降液管。

背景技术

在石油加工、化工、精细化工等化学过程中，要使用大量的板式分离塔，以便使多种多样的液相混合物、气相混合物等按照要求分离开来。板式塔有很多类型，如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舍形塔板、穿流栅板塔、旋流板塔等。板上液体流动状态是塔板传质效率的重要的影响因素，大量的研究表明，塔板上的液体流动并不是很规则的活塞流，对于大型塔板而言，其不规则性尤其严重，涡流、回流、停滞流及返混流等不规则流动普遍存在。一般而言，大部分塔板的降液管中，液体由于塔壁应力的影响，其中的液体流动是不均匀的，中央流速快，液量大，边缘流速小，液量较少。液体从入口堰进入塔板后，这种液量分布的不均匀性继续存在。液体首先经过塔板的扩展段，流速进一步降低，而塔壁边缘由于液量少，液体流速进一步减小，最终形成停滞流。而当塔板扩展至最大后，液体进入塔板的收缩段，此时，塔板边缘的液体与塔壁产生碰撞，发生回流。因此，液体不是以均匀的流速在整个塔板宽度方向上均匀向前流动的，而是中间流速大，两侧流速小，大部分液体以从进口堰到出口堰的直线路径流过塔板。而弓形区内的流动则非常缓慢，加上液体的回流，弓形区内的液体将呈滞止或回流状态。如图1所示(参见R.B.Solari，E.Saze，I.D’apollo and A.bellet，Chen.Eng.Comm.，1982，13：369)，塔板上的流体流动可分为两个区域：中央主流区II和涡流区I。中央主流区内液体流量大，流速快；涡流区内的液体流速速度非常慢，且流量小，存在回流现象。涡流区I的面积大小与板上液量分布以及堰高有关，其最大值可占塔板面积的25％～40％。

塔板上液体流动的非均匀性，对塔板的传质非常得不利。在涡流区内，液体总体流动很慢，液量小，板上停留时间长，液体虽然很快与通过它的汽相达到平衡但由于不能被新的液体更新，从而形成实际的传质“死区”，塔板实际传质区域减小，板效率大幅下降。近年来，随着对存在涡流区的普遍认同，国内外专家对此也提出了一些改进措施：专利CN00261944.X在塔板上设置导流板来改善板上速度分布，消除涡流区。这种做法能够部分解决板上涡流问题，但并不能改变板上的液量分布。专利CN98110893.8提出在塔盘上弓形降液管液体出口处设置一块中间向两边倾斜的液流均布板，使液体在进入塔盘之前，先进行一次液体的均匀分布，同时调控进入盘面各个位置的液体流量，以此来有效消除盘面液体的沟流和回流。此种方法有一定的效果，但是由于传质区域两侧流速较中间小，在等同流量条件下，两侧的液体停留时间仍然较长，因此仍有发生“小涡流区”的可能。此外入口分布板增加了降液管底部液体出口的阻力，大流量下降液管容易液泛。如果既能够实现液体的均量分布，又能在不增加液体流动阻力的前提下对液体出口流速进行调节，以破除涡流区实现平稳流，则是一种较理想的改进方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种均匀分配液流的塔板降液管，主要通过分流板调节液体在降液管内的分配来改善塔板上液量的分布；同时加快靠近塔两侧的液体出口流速，减少靠近塔壁两侧区域内液体停留时间，消除塔板上液体流动的涡流、回流等现象，提高塔板效率。

本发明的技术方案如下：

一种均匀分配液流的塔板降液管，基本上由降液板、塔内壁和分流板组成，塔内壁与降液板构成降液管，分流板是一组以不同的角度设置在降液板和塔内壁之间的金属片，其顶端距离降液管顶部的高度H约为1/4～1/2H_T，H_T为板间距，它上端面将降液管面积均匀地划分成若干个具有相同或相近液体流量的通道，从而有效改善了降液管内液体的初始分布，下端面向降液管两侧倾斜，以加速靠近塔壁侧流体的流动，促使塔板上各流道区域停留时间均等。

降液板底边根据分流板的情况设置为光滑或者锯齿形的多边形或者弧形，进一步强化液体均匀地进入下层塔板传质区，减小塔板上液体发生涡流和沟流的可能性。如果与导流板(CN00261944.X)或者导向孔配合使用，则可完全实现图9所示的均匀液流，提高塔板的传质效率。