專利名稱：齒邊浮閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種浮閥塔板用的浮閥。
背景技術(shù)：
浮閥塔板具有操作彈性大，霧沫夾帶量小，漏液少，處理能力大，傳質(zhì)效率高的優(yōu)點，在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、制藥工業(yè)中廣泛應(yīng)用。目前，工業(yè)生產(chǎn)中通常使用的是F1型浮閥塔板和條形浮閥塔板。F1型浮閥在氣流作用下不斷旋轉(zhuǎn)，引起閥腳和閥孔磨損，浮閥容易卡住或脫落，影響塔板的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能，甚至被迫停工檢修。F1型浮閥塔板在操作過程中，氣流從浮閥四周向外噴射，板上液相返混大，降低塔板傳質(zhì)效率。同時，由于液體流過F1型浮閥存在著相當(dāng)大的阻力以及氣流會逆液流噴射使板上液面落差大，引起氣體分布不均勻和不均勻漏液現(xiàn)象產(chǎn)生，降低塔板傳質(zhì)效率和操作彈性。條形浮閥在閥孔中不會旋轉(zhuǎn)，閥腳和閥孔不易磨損，浮閥不易脫落和卡住，檢修周期長。條形浮閥在操作過程中，氣流從條形浮閥與閥孔形成的側(cè)孔中以與液流方向成90°角或小于90°角的方向噴出，板上液面落差較小，板上液相返混較小，塔板傳質(zhì)效率較高。同時，為了進(jìn)一步降低板上液面落差，提高塔板傳質(zhì)效率，還出現(xiàn)了各種各樣導(dǎo)向液流的浮閥，如導(dǎo)向浮閥、梯形浮閥、箭形浮閥、對稱四邊形浮閥、ADV浮閥等等，在一定操作范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)良的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能。但這些浮閥塔板都存在著如下不足1.以上浮閥塔板為了降低制造成本，減小浮閥的數(shù)量，一般每個浮閥的開孔面積比常用的篩孔大得多，流出單個浮閥的氣流柱的截面積大，在泡沫層中形成的氣泡大且不均勻，氣液接觸面積小，影響塔板的傳質(zhì)效率。
2.以上浮閥有些在閥蓋上開設(shè)導(dǎo)液孔以導(dǎo)向板上液流，降低液面落差，但這些導(dǎo)液孔在浮閥還未開啟時已全開，會使浮閥塔板的操作下限升高。
3.以上浮閥由于閥蓋較大，氣流從閥孔向上升再折轉(zhuǎn)從浮閥與閥孔形成的側(cè)面向外噴射的過程中，容易在浮閥閥蓋下方形成旋渦，增大塔板壓降，降低傳質(zhì)效率。
4.以上浮閥由于浮閥閥蓋側(cè)邊線或成一直線或成一曲線，均在同一水平面上，使噴出浮閥的氣流均以相同的方向噴入液層，使浮閥和近浮閥上部的液層氣含率較低，而兩浮閥中間的液層中氣含率較高，泡沫層不穩(wěn)定，增大霧沫夾帶，降低塔板處理能力，泡沫層氣含率不均勻還會減少氣液接觸比表面積，降低塔板傳質(zhì)效率。
中國發(fā)明專利97122142.1提供了一種帶翼浮閥塔板，該塔板的浮閥為帶一帶閥翼的浮閥，閥翼帶有倒U形的向下翻邊結(jié)構(gòu)，通過閥翼支撐來連接閥翼和閥體，其閥翼的兩邊為直邊或者沖壓成齒狀結(jié)構(gòu)，閥蓋的兩邊為直線或沖壓成齒狀結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置閥翼，能降低塔板上由筏縫氣速向空塔氣速過渡區(qū)間高度，提高處理能力；可以使氣液接觸更為均勻、氣液分散更加充分；可以阻擋氣液的直接噴射。但是，只有在高氣量下，該發(fā)明才能較好地體現(xiàn)這些優(yōu)點，在低氣量下，設(shè)置閥翼的作用不大，而且反而會使位于浮閥之上的液層氣含率更低，而兩浮閥中間的液層中氣含率更高，增加了泡沫層的不穩(wěn)定性，降低塔板的處理能力。
此外，在浮閥上設(shè)置的閥翼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作工藝也相應(yīng)較復(fù)雜且費料，而且閥翼的存在也會對液相的流動起阻擋作用，從而會增大塔板上的液面落差。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中浮閥塔板的處理效率不理想、塔板壓降較高、泡沫層氣含率和氣泡大小不均勻、液面落差較大的不足，本實用新型提供一種傳質(zhì)效率高、塔板壓降低、泡沫層氣含率和氣泡大小均勻、液面落差小的浮閥塔板用浮閥。
本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種齒邊浮閥，包括平板狀的閥蓋、位于所述閥蓋兩端的迎液閥腿和背液閥腿，所述的迎液閥腿位于液體流向的上游位置，所述的背液閥腿位于液體流向的下游位置，所述的迎液閥腿下端和背液閥腿下端分別固接閥腳，所述閥蓋的側(cè)邊設(shè)置有向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步，所述的閥蓋上開設(shè)有楔形槽。
進(jìn)一步，所述的背液閥腿上開設(shè)有導(dǎo)液孔。
進(jìn)一步，所述迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度?；蛘咚鲇洪y腿的高度小于背液閥腿的高度。
進(jìn)一步，所述齒狀結(jié)構(gòu)向下彎折的角度為0-60°。
本實用新型的有益效果在于1.向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)將氣體分割成數(shù)股細(xì)小的氣流，減小了氣泡直徑，增加氣液接觸面積，提高了傳質(zhì)效率，而且在高氣量時可防止氣液的直接噴射。2.向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)流氣體以斜向下的方向噴入浮閥與浮閥間的液層，另一部分氣體則通過齒狀結(jié)構(gòu)間的空隙以斜向上的方向噴入浮閥上及浮閥與浮閥間液層，使得塔板上浮閥與浮閥間及浮閥上部液層的局部氣含率趨于一致，提高了泡沫層的穩(wěn)定性，增大了塔板的處理能力。3.楔形槽可導(dǎo)流氣體向上一層塔板的閥孔兩側(cè)流動，避免了在浮閥下方形成氣流渦流，減小了液體返混、降低了氣體通過浮閥的阻力。4.導(dǎo)液孔可通過氣體推動液體向出口堰流動，降低了液面落差、減小了液體返混。5.向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)與塔板的閥孔之間在浮閥未浮起的時形成一個靜止開度，即使在氣量極小的時候也可以進(jìn)行氣液傳質(zhì)。


圖1是具有本實用新型所述齒邊浮閥的浮閥塔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A向視圖。
圖3是本實用新型所述浮閥在塔板上處于全開時的示意圖。
圖4-6是具有不同形狀閥蓋的本實用新型所述齒邊浮閥的示意圖。
圖7-9是各種不同橫截面形狀的楔形槽示意圖。
圖10-15是各種不同形狀齒狀結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖16-21是不同形狀導(dǎo)液孔的示意圖。
圖22是實施例十三中本實用新型與F1浮閥塔板干板壓降對比圖。
圖23是實施例十三中本實用新型與F1浮閥塔板濕板壓降對比圖。
圖24是實施例十四中本實用新型與F1浮閥塔板塔效對比圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實施例一參照圖1、圖2，數(shù)個安裝有本實用新型所述的齒邊浮閥的塔板1依次安裝在直立塔2內(nèi)。液體由液體供給管線3引入最上方的塔板的上游端。降液管4將液體由一較高的塔板的下游端引向相鄰的較低塔板的上游端。氣體又氣體供給管線5引入最下方的塔板下方，氣體通過塔板上的齒邊浮閥進(jìn)入塔板上的液體中。直立塔的頂部設(shè)有氣體排出口6，底部設(shè)有液體排出口7。每塊塔板上有一個受液區(qū)8，它接受來自降液管4的液體，液體從降液管4出來落入受液區(qū)8后轉(zhuǎn)向流至設(shè)有齒邊浮閥的鼓泡區(qū)9。在鼓泡區(qū)9內(nèi)開設(shè)有閥孔10，液體與通過齒邊浮閥進(jìn)入液層的氣體進(jìn)行傳質(zhì)接觸后，越過出口堰進(jìn)入降液管4，通過降液管4再進(jìn)入下一層塔板。
參照圖3、圖4，在所述的塔板上開設(shè)有閥孔10，所述的閥孔10與本實用新型所述的齒邊浮閥相配合。齒邊浮閥包括平板狀的閥蓋11、位于所述閥蓋兩端的迎液閥腿12和背液閥腿13，所述的迎液閥腿12位于液體流向的上游位置，所述的背液閥腿13位于液體流向的下游位置，所述的迎液閥腿12下端和背液閥腿13下端分別固接閥腳14，閥腳14用來控制浮閥升起的高度，所述閥蓋11的側(cè)邊設(shè)置有向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)15，所述齒狀結(jié)構(gòu)15向下彎折的角度為0-60°。
根據(jù)本實用新型，氣體通過齒狀結(jié)構(gòu)15與閥孔10的邊組成的空間時被分割成許多股細(xì)小氣流噴入液層，這樣可以減小氣泡直徑，提高氣泡直徑的均勻性，從而增大泡沫層中的氣液接觸比表面積，提高塔板的傳質(zhì)效率。特別是，一部分氣體碰到向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)15后在齒狀結(jié)構(gòu)15的導(dǎo)流下以斜向下的方向噴入浮閥與浮閥間的液層，而另一部分氣體則通過齒狀結(jié)構(gòu)15間的空隙以斜向上的方向噴入浮閥之上以及浮閥與浮閥間的液層，使得板上浮閥與浮閥間及浮閥上部液層中的局部氣含率趨于一致，提高泡沫層的穩(wěn)定性，增大塔板的處理能力。
即使當(dāng)氣量極小的時候，浮閥未浮起，氣體也可以通過向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)15與塔板閥孔10之間的靜止開度進(jìn)入液層進(jìn)行傳質(zhì)。
圖4所示的齒邊浮閥的閥蓋為矩形，當(dāng)然也可以是如圖5所示的梯形、如圖6所示的橢圓形、圓形等等，只要閥蓋11的形狀與塔板上閥孔10的形狀相匹配即可。
在齒狀結(jié)構(gòu)中，齒的形狀也可以是多種多樣的，如圖10-15所示，可以是三角形齒、梯形齒、橢圓形齒，也可以是它們的任意組合。另外，齒與齒之間的間距也不是固定的，可以根據(jù)需要任意調(diào)整。
實施例二參照圖3、4，在所述的閥蓋10上開設(shè)楔形槽16。楔形槽16可導(dǎo)流氣體向上一層塔板的閥孔兩側(cè)流動，避免了在浮閥下方形成氣流渦流，減小了液體返混、降低了氣體通過浮閥的阻力。所述楔形槽16的橫截面的形狀可以是多種多樣的，如圖7-9所示的V形、弧形，倒梯形等。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例一相同。
實施例三參照圖3、圖4，在所述的背液閥腿13上開設(shè)有導(dǎo)液孔17，此導(dǎo)液孔17可通過氣體推動液體向出口堰流動，降低了液面落差、減小了液體返混。導(dǎo)液孔17開設(shè)在背液閥腿上，在通過浮閥的氣量較小時，浮閥未浮起，導(dǎo)液孔17在塔板的下方，因此，導(dǎo)液孔17的開設(shè)不會升高浮閥塔板的操作下限。所述導(dǎo)液孔17的形狀可以是多種多樣的，如圖16-21所示的圓形、橢圓形、矩形、梯形、三角形、菱形等。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例一相同。
實施例四參照圖3、圖4，在所述的閥蓋10上開設(shè)楔形槽16。楔形槽16可導(dǎo)流氣體向上一層塔板的閥孔兩側(cè)流動，避免了在浮閥下方形成氣流渦流，減小了液體返混、降低了氣體通過浮閥的阻力。所述楔形槽16的橫截面的形狀可以是多種多樣的，如圖7-9所示的V形、弧形，倒梯形等。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例三相同。
實施例五所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較小時，流體通過塔板面的流體阻力較小，塔板上液面落差也較小，即可采用迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度這樣的結(jié)構(gòu)。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例一相同。
實施例六所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較小時，流體通過塔板面的流體阻力較小，塔板上液面落差也較小，即可采用迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度這樣的結(jié)構(gòu)。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例二相同。
實施例七所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較小時，流體通過塔板面的流體阻力較小，塔板上液面落差也較小，即可采用迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度這樣的結(jié)構(gòu)。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例三相同。
實施例八所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較小時，流體通過塔板面的流體阻力較小，塔板上液面落差也較小，即可采用迎液閥腿高度等于背液閥腿高度這樣的結(jié)構(gòu)。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例四相同。
實施例九所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較大時，流體流過塔板面的流體阻力較大，此時采用迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度的結(jié)構(gòu)，浮閥全開后，在流體流動方向上閥蓋與塔板形成一個銳角，從而浮閥兩側(cè)噴出的氣體將推動液體向前流動，降低板面上的液面落差。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例一相同。
實施例十所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較大時，流體流過塔板面的流體阻力較大，此時采用迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度的結(jié)構(gòu)，浮閥全開后，在流體流動方向上閥蓋與塔板形成一個銳角，從而浮閥兩側(cè)噴出的氣體將推動液體向前流動，降低板面上的液面落差。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例二相同。
實施例十一所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較大時，流體流過塔板面的流體阻力較大，此時采用迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度的結(jié)構(gòu)，浮閥全開后，在流體流動方向上閥蓋與塔板形成一個銳角，從而浮閥兩側(cè)噴出的氣體將推動液體向前流動，降低板面上的液面落差。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例三相同。
實施例十二所述齒邊浮閥的迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。當(dāng)流體溢流強度較大時，流體流過塔板面的流體阻力較大，此時采用迎液閥腿高度小于背液閥腿高度的結(jié)構(gòu)，浮閥全開后，在流體流動方向上閥蓋與塔板形成一個銳角，從而浮閥兩側(cè)噴出的氣體將推動液體向前流動，降低板面上的液面落差。
其余結(jié)構(gòu)和實施方式與實施例四相同。
實施例十三在板間距為600mm、直徑為600mm的直立塔內(nèi)安裝層塔板，第一層為霧沫夾帶收集板，第二、三層為具有齒邊浮閥的工作塔板，第四層為漏液收集板，材質(zhì)為不銹鋼。齒邊浮閥塔板的降液管為常規(guī)弓形降液管，溢流堰高50mm，溢流堰長為392mm，降液管底部距下層塔板40mm，每塊塔板上設(shè)置有31個重為29g的齒邊浮閥，齒邊浮閥的閥蓋為20mm×50mm的矩形，塔板底板上的閥孔為21mm×51mm的矩形，閥蓋上的楔形槽為寬10mm，深4mm的等腰V字型，閥蓋的齒形邊的齒為上底4mm，下底8mm，高8mm的等腰梯形齒，梯形齒向下彎曲的角度為30°，兩相鄰梯形齒間為梯形的缺口，齒邊導(dǎo)液浮閥閥蓋每側(cè)齒形邊上有四個齒，齒邊導(dǎo)液浮閥升起后其升起高度為10mm，齒形導(dǎo)向浮閥背液閥腿上設(shè)置有直徑為8mm的圓形導(dǎo)液孔，齒邊導(dǎo)液浮閥全開時，塔板的空塔開孔率為11.75％。塔操作的物系為空氣—水，測試了塔板壓降、霧沫夾帶、泄漏等實驗數(shù)據(jù)，并與F1型浮閥塔板進(jìn)行對比，其中F1型浮閥塔板的降液管結(jié)構(gòu)與齒邊導(dǎo)液浮閥相同，塔板上共裝28個F1型浮閥，F(xiàn)1型浮閥塔板的空塔開孔率為11.83％。
實驗結(jié)果見圖22、圖23，圖中的F0為閥孔動能因子，ΔP為塔板壓降，在做濕板壓降對比時，液量為20m3/m2/h。由圖可以看出，在浮閥全開前，具有本實用新型所述齒邊浮閥的浮閥塔板的壓降略高于F1型浮閥塔板，而在浮閥全開后壓降低于F1型浮閥塔板。
實施例十四在板間距為600mm、直徑為600mm的不銹鋼塔內(nèi)安裝本發(fā)明的齒邊導(dǎo)液浮閥塔板6層。齒邊導(dǎo)液浮閥塔板的降液管為常規(guī)弓形降液管，溢流堰高50mm，溢流堰長為392mm，降液管底部距下層塔板40mm，每塊塔板上設(shè)置有31個重為29g的齒邊導(dǎo)液浮閥，齒邊導(dǎo)液浮閥的閥蓋為20mm×50mm的矩形，塔板底板上的閥孔為21mm×51mm的矩形，閥蓋上的楔形槽為寬10mm，深4mm的等腰V字型，閥蓋的齒形邊的齒為上底4mm，下底8mm，高8mm的梯形齒，梯形齒向下彎曲的角度為30°，兩相鄰梯形齒間為梯形的缺口，齒邊導(dǎo)液浮閥閥蓋每側(cè)齒形邊上有三個齒，齒邊導(dǎo)液浮閥升起后其升起高度為10mm，齒形導(dǎo)向浮閥背液閥腿上的設(shè)置有直徑為8mm的圓形導(dǎo)液孔，齒邊導(dǎo)液浮閥全開時，塔板的空塔開孔率為11.75％。塔操作的物系為酒精—水，測試了全塔效率，并與F1型浮閥塔板進(jìn)行對比，其中F1型浮閥塔板的降液管結(jié)構(gòu)與齒邊導(dǎo)液浮閥相同，塔板上共裝28個F1型浮閥，F(xiàn)1型浮閥塔板的空塔開孔率為11.83％。
實驗結(jié)果見圖13，圖中的F為空塔動能因子，由圖可以明顯地看出，具有本實用新型所述的齒邊浮閥的浮閥塔板的塔效高于F1型浮閥塔板。
權(quán)利要求1.一種齒邊浮閥，包括平板狀的閥蓋、位于所述閥蓋兩端的迎液閥腿和背液閥腿，所述的迎液閥腿位于液體流向的上游位置，所述的背液閥腿位于液體流向的下游位置，所述的迎液閥腿下端和背液閥腿下端分別固接閥腳，其特征在于所述閥蓋的側(cè)邊設(shè)置有向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的齒邊浮閥，其特征在于所述的閥蓋上開設(shè)有楔形槽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的齒邊浮閥，其特征在于所述的背液閥腿上開設(shè)有導(dǎo)液孔。
4.如權(quán)利要求1或2所述的齒邊浮閥，其特征在于所述迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。
5.如權(quán)利要求3所述的齒邊浮閥，其特征在于所述迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。
6.如權(quán)利要求1或2所述的齒邊浮閥，其特征在于所述迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。
7.如權(quán)利要求3所述的齒邊浮閥，其特征在于所述迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。
8.如權(quán)利要求5所述的齒邊浮閥，其特征在于所述齒狀結(jié)構(gòu)向下彎折的角度為0-60°。
9.如權(quán)利要求7所述的齒邊浮閥，其特征在于所述齒狀結(jié)構(gòu)向下彎折的角度為0-60°。
專利摘要一種齒邊浮閥，包括平板狀的閥蓋、位于所述閥蓋兩端的迎液閥腿和背液閥腿，所述的迎液閥腿位于液體流向的上游位置，所述的背液閥腿位于液體流向的下游位置，所述的迎液閥腿下端和背液閥腿下端分別固接閥腳，所述閥蓋的側(cè)邊設(shè)置有向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)，向下彎折的齒狀結(jié)構(gòu)可以減小氣泡直徑、提高泡沫層穩(wěn)定性，又可防止氣液的直接噴射。另外，閥蓋上再開設(shè)有楔形槽，避免了在浮閥下方形成氣流渦流，減小了液體返混、降低了氣體通過浮閥的阻力；在背液閥腿上開設(shè)有導(dǎo)液孔，可通過氣體推動液體向出口堰流動，降低了液面落差、減小了液體返混。
文檔編號B01D3/14GK2770744SQ20052010056
公開日2006年4月12日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者姚克儉, 王良華, 俞曉梅 申請人:中國石油化工股份有限公司, 浙江工業(yè)大學(xué)