專利名稱：齒邊浮閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種浮閥塔板用的浮閥。
背景技術：
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，傳質效率高的優點，在化學工業、石油工業、制藥工業中廣泛應用。目前，工業生產中通常使用的是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，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和傳質性能，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，降低塔板傳質效率。同時，由于液體流過F1型浮閥存在著相當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象產生，降低塔板傳質效率和操作彈性。條形浮閥在閥孔中不會旋轉，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，塔板傳質效率較高。同時，為了進一步降低板上液面落差，提高塔板傳質效率，還出現了各種各樣導向液流的浮閥，如導向浮閥、梯形浮閥、箭形浮閥、對稱四邊形浮閥、ADV浮閥等等，在一定操作范圍內表現出優良的流體力學和傳質性能。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，影響塔板的傳質效率。
2.以上浮閥有些在閥蓋上開設導液孔以導向板上液流，降低液面落差，但這些導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從浮閥與閥孔形成的側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，降低傳質效率。
4.以上浮閥由于浮閥閥蓋側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，降低塔板傳質效率。
中國發明專利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形的向下翻邊結構，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構，閥蓋的兩邊為直線或沖壓成齒狀結構。通過設置閥翼，能降低塔板上由筏縫氣速向空塔氣速過渡區間高度，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，該發明才能較好地體現這些優點，在低氣量下，設置閥翼的作用不大，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定性，降低塔板的處理能力。
此外，在浮閥上設置的閥翼結構復雜，制作工藝也相應較復雜且費料，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。
發明內容為了克服現有技術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問題的技術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，所述閥蓋的側邊設置有向下彎折的齒狀結構。
進一步，所述的閥蓋上開設有楔形槽。
進一步，所述的背液閥腿上開設有導液孔。
進一步，所述迎液閥腿的高度等于背液閥腿的高度。或者所述迎液閥腿的高度小于背液閥腿的高度。
進一步，所述齒狀結構向下彎折的角度為0-60°。
本實用新型的有益效果在于1.向下彎折的齒狀結構將氣體分割成數股細小的氣流，減小了氣泡直徑，增加氣液接觸面積，提高了傳質效率，而且在高氣量時可防止氣液的直接噴射。2.向下彎折的齒狀結構導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構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，提高了泡沫層的穩定性，增大了塔板的處理能力。3.楔形槽可導流氣體向上一層塔板的閥孔兩側流動，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.向下彎折的齒狀結構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行氣液傳質。
圖1是具有本實用新型所述齒邊浮閥的浮閥塔結構示意圖。
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構的示意圖。
圖16-21是不同形狀導液孔的示意圖。
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
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例一參照圖1、圖2，數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。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入塔板上的液體中。直立塔的頂部設有氣體排出口6，底部設有液體排出口7。每塊塔板上有一個受液區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8后轉向流至設有齒邊浮閥的鼓泡區9。在鼓泡區9內開設有閥孔10，液體與通過齒邊浮閥進入液層的氣體進行傳質接觸后，越過出口堰進入降液管4，通過降液管4再進入下一層塔板。
參照圖3、圖4，在所述的塔板上開設有閥孔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的側邊設置有向下彎折的齒狀結構15，所述齒狀結構15向下彎折的角度為0-60°。
根據本實用新型，氣體通過齒狀結構15與閥孔10的邊組成的空間時被分割成許多股細小氣流噴入液層，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，提高塔板的傳質效率。特別是，一部分氣體碰到向下彎折的齒狀結構15后在齒狀結構15的導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構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，提高泡沫層的穩定性，增大塔板的處理能力。
即使當氣量極小的時候，浮閥未浮起，氣體也可以通過向下彎折的齒狀結構15與塔板閥孔10之間的靜止開度進入液層進行傳質。
圖4所示的齒邊浮閥的閥蓋為矩形，當然也可以是如圖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。
在齒狀結構中，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，可以根據需要任意調整。
實施例二參照圖3、4，在所述的閥蓋10上開設楔形槽16。楔形槽16可導流氣體向上一層塔板的閥孔兩側流動，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。
其余結構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上開設有導液孔17，此導液孔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。導液孔17開設在背液閥腿上，在通過浮閥的氣量較小時，浮閥未浮起，導液孔17在塔板的下方，因此，導液孔17的開設不會升高浮閥塔板的操作下限。所述導液孔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。
其余結構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上開設楔形槽16。楔形槽16可導流氣體向上一層塔板的閥孔兩側流動，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。
其余結構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構。
其余結構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構。
其余結構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構。
其余結構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構。
其余結構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構，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。
其余結構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構，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。
其余結構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構，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。
其余結構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構，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。
其余結構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，材質為不銹鋼。齒邊浮閥塔板的降液管為常規弓形降液管，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，齒邊導液浮閥閥蓋每側齒形邊上有四個齒，齒邊導液浮閥升起后其升起高度為10mm，齒形導向浮閥背液閥腿上設置有直徑為8mm的圓形導液孔，齒邊導液浮閥全開時，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、泄漏等實驗數據，并與F1型浮閥塔板進行對比，其中F1型浮閥塔板的降液管結構與齒邊導液浮閥相同，塔板上共裝28個F1型浮閥，F1型浮閥塔板的空塔開孔率為11.83％。
實驗結果見圖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的不銹鋼塔內安裝本發明的齒邊導液浮閥塔板6層。齒邊導液浮閥塔板的降液管為常規弓形降液管，溢流堰高50mm，溢流堰長為392mm，降液管底部距下層塔板40mm，每塊塔板上設置有31個重為29g的齒邊導液浮閥，齒邊導液浮閥的閥蓋為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，齒邊導液浮閥閥蓋每側齒形邊上有三個齒，齒邊導液浮閥升起后其升起高度為10mm，齒形導向浮閥背液閥腿上的設置有直徑為8mm的圓形導液孔，齒邊導液浮閥全開時，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型浮閥塔板進行對比，其中F1型浮閥塔板的降液管結構與齒邊導液浮閥相同，塔板上共裝28個F1型浮閥，F1型浮閥塔板的空塔開孔率為11.83％。
實驗結果見圖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邊設置有向下彎折的齒狀結構。
2.如權利要求1所述的齒邊浮閥，其特征在于所述的閥蓋上開設有楔形槽。
3.如權利要求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有導液孔。
4.如權利要求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.如權利要求5所述的齒邊浮閥，其特征在于所述齒狀結構向下彎折的角度為0-60°。
9.如權利要求7所述的齒邊浮閥，其特征在于所述齒狀結構向下彎折的角度為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，所述閥蓋的側邊設置有向下彎折的齒狀結構，向下彎折的齒狀結構可以減小氣泡直徑、提高泡沫層穩定性，又可防止氣液的直接噴射。另外，閥蓋上再開設有楔形槽，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；在背液閥腿上開設有導液孔，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 優先權日2005年2月6日
發明者姚克儉, 王良華, 俞曉梅 申請人:中國石油化工股份有限公司, 浙江工業大學