浮阀塔由于气液两相接触充分,雾沫夹带量小,因此,塔板效率较高,生产能力较大,一般比泡罩塔高15%左右;
浮阀塔气体沿阀片周边上升时,只经一次收缩、转弯和膨胀。因此,浮阀塔比泡罩塔的塔板压力降小;
浮阀塔因浮阀不断上下运动,阀孔不易被脏物或黏性物料堵塞,塔板的清洗也比较容易;
浮阀塔与泡罩塔相比,结构较简单,制造容易,检修方便。因此,制造费用较泡罩塔低60%~80%。
浮阀塔有活动泡罩、圆盘浮阀、条形浮阀和重盘浮阀四种形式。
1.1.2 浮阀塔的工作原理
如下图所示,浮阀塔的每个筛孔安装有一个可上下移动的阀片,当筛孔气速高时,阀片被顶起上升,气速滴时,阀片因自身重量而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节,从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层既减少液沫夹带量,又延长气液接触时间,所以其传质效果好。
图1.1浮阀塔
1.1.3 新型塔板技术及工业应用
板式塔历来应用最广,50年代初开发的浮阀塔板,尤其是F1圆浮阀塔板更具优势,应用颇广。但随着塔器技术不断进步,发现F1浮阀塔板存在一下不足:1)塔板上液面梯度较大;(2)塔板上的液体返混较大;(3)在塔板两侧的弓形区域内存在液体滞止区;(4)在操作中,浮阀易磨损,易脱落。针对以上缺点,华东理工大学研究和开发了导向浮阀塔板,并获得了国家专利。导向浮阀塔吸取了条阀和导向筛板导向孔的各自特点,在条阀阀面上开1-2个导向孔,以发挥气流推液的作用。出于导向孔的设置,导向浮阀具有较小的液面梯度,塔板上液相返混较小且可消除塔板上的液体滞止区。导向浮阀有三种形式:矩形导向浮阀,梯形导向浮阀及组合导向浮阀。
一般而言,液流强度较小时,用矩形浮阀较好;液流强度较大时,用梯形浮阀较好;适当配比K(塔板上梯形浮阀数与浮阀总数之比)的组合组合导向浮阀兼有矩形浮阀和梯形浮阀的优点,克服了两者的缺点,具有更好的适用范围和更好的操作性能。实验研究和工业应用表明,导向浮阀塔板和F1型浮阀塔板相比,处理能力可提高30%以上,塔板效率提高10%-20%,塔板压降减少20%左右。
1.2 设计基本要求
(1)满足强度要求,防止外力作用的破坏,浮阀塔中承受各种载荷的主要部件是塔体和裙座。因此,它们应更具有足够的强度,以保证安全可靠性。
(2)满足刚度要求,防止在操作、运输或安装过程中发生不允许的形变。浮阀塔中塔盘的厚度尺寸,通常是由刚度决定的。因此,塔盘的挠度过大,塔盘上液层高度不均匀,会引起气流分布不均匀,使塔板效率降低。
(3)满足稳定性要求,防止失稳破坏,塔体承受介质压力、各种弯矩和质量等载荷的联合作用,其组合轴向压应力必须满足稳定性条件,以确保浮阀塔有足够的稳定性。
(4)满足耐久性要求,设计浮阀塔时,正确选材或采用合适的防腐蚀措施,考虑震动因素,避免震动发生,都对浮阀塔的耐久性起积极作用。
(5)满足密封性要求,浮阀塔密封的可靠性,是安全生产,正确操作的重要保证之一。
(6)结构简单,节省材料、便于制造、运输、安装、操作文修等等。
1.3 总体方案确定
(1)塔设备的材料选择:根据工艺介质和参数,选择塔体、裙座、塔内件的材料。
(2)塔设备的结构设计:在设备总体形式及主要工艺尺寸已经确定的基础上,设计确定塔的各种构件、附件以及辅助装置的结构尺寸。包括:塔体与裙座结构设计,塔盘结构与塔盘支撑结构设计,除沫装置设计,设备接管形式与方位设计、塔附件设计。
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