一种降低塔盘上液面波动幅度的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化学工业中传热传质用板式塔设备，特别是其内部结构件。
【背景技术】
[0002]塔设备在化工、石油化工、炼油等生产过程中具有重要地位，常见的单元操作如精馏、吸收、解吸和萃取等过程大都需要塔设备。塔设备的投资巨大，约占化工、石化项目总投资的30 %?40 %，其性能好坏，对于整个装置的生产能力、三废处理和环境保护等各个方面都有较大影响。塔板效率是塔设备最重要的性能指标，而塔板效率受到诸多因素的影响，其中塔板上液位分布不均对塔板效率的影响很大，因而在《板式塔设计手册》上，塔盘的制造和安装规范中，对支持圈的水平度、塔板的平面度和水平度均有严格的要求。
[0003]近年来，随着石化产业的快速发展、装置的逐步大型化以及环保要求的日益严格，高耸塔及高径比大的塔设备越来越多，当塔体的高度增加、直径增大时，对塔板水平度的要求也相应提高，维持塔板上液位分布均匀的难度也随之增大。尤其是在工业实际中，绝大多数的塔设备都是置于室外的，而室外的风载荷是随时随地发生的，因此在塔设备的使用寿命期间无时无刻不在风载荷的作用之下。风载荷的作用分为两部分:顺风向的风振作用和横风向的风振作用，其中顺风向的风振作用会使塔设备沿顺风向挠曲振动，横风向的风振作用会引起塔设备在垂直于风向上产生诱导振动，二者的叠加，更会使塔设备产生无规则的晃动，特别是塔体的中上部，晃动幅度更大。
[0004]塔设备在风载荷作用下的振动，必然引起塔板的倾斜，塔板的倾斜不可避免地会导致塔板上液面大幅波动、液层厚薄不均。液层较厚处气体阻力大，通过气量小，容易在该处造成漏液；液层较薄处气体阻力小，通过气量大、气速高，容易在该部位产生严重的雾沫夹带。对于双流型塔板，塔板倾斜后容易使塔板的两半液量分配不均，液流量较少的一侧，堰液头过低使塔板难以稳定操作；塔板另一侧则液流量过大，由于过高的堰液头会使降液管中液体负荷过大，甚至产生液泛。塔体的倾斜或挠曲还会降低塔的操作弹性。这些均不利于塔设备的正常运行，并将严重影响塔盘上的气液分布及塔板效率。
[0005]目前，针对以上问题，常用的减小风致塔体振动的方法有:增加塔壁的厚度、增设扰流装置以及增设阻尼器。其中增加塔壁的厚度可以提高塔体的刚度，从而提高塔体抵抗风载荷的作用，但是往往会受到制造成本的限制；中国专利CN101672125A在塔体的中上部增设翅片扰流装置，以达到扰流减振的目的；中国专利CN102644337A在塔的顶部设置TMD阻尼器，以减少高耸塔设备风诱导振动。但这些方法都只是针对塔体振动的，且只能减少或降低塔体在风载荷作用下的振动幅度，而实际工况中塔体的振动、塔盘的倾斜依然存在，随之引起的塔盘上液面大幅波动、液位分布不均，进而造成塔板效率降低的现象依然存在。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能降低风载荷作用下塔体振动引起塔盘上液面的大幅度波动的装置。
[0007]本发明主要包括:纵向分液隔板，横向分液隔板，浮板，挂耳，圆柱螺旋拉伸弹簧及翅片型挡液板。其中，纵向分液隔板有一条板形基体，其高度大于塔盘上液层高度40毫米，其长度有两种规格，较长的板形基体的长度等于塔盘上气液接触区的宽度，较短的板形基体长度与较长的板形基体长度相差一个二倍半圆形槽孔的直径。该条板形基体下端边上设有若干半圆形槽孔，相邻的两半圆形槽孔的间距等于半圆形槽孔的直径，在每两个半圆形槽孔间隔部分均设有一个半径等于溢流堰上液层高度二倍的大直径圆通孔，该大直径圆通孔的圆心位于相邻两半圆形槽孔间隔区域的正上方并且圆心到下端边的距离等于塔板上液层的高度。纵向分液隔板长度方向的两个端边均过一个大直径圆通孔的圆心，使两个端边为非直边。上述两相邻大直径圆通孔之间的板体上设有若干规则排列的小直径通孔，最好为按等边三角形排列的五排。上述纵向分液隔板有3-8个平行排列，具体数目的选择主要是根据塔盘的结构参数确定，确保在形成网格栅后每个格栅区域适中，便于后续浮板、弹簧等的安装。纵向分液隔板的间距均等于横向分液隔板的长度，该横向分液隔板的长度=(溢流堰长度-2X纵向分液隔板个数)/纵向分液隔板个数。所述横向分液隔板有1-4列，具体数目的选择与纵向分液隔板同理。该横向分液隔板分别垂直连接于两相邻的纵向分液隔板之间组成格栅，将纵向分液隔板所围成的区域分隔成多个面积相等的矩形区域。两种规格的纵向分液隔板交错布置，以使相邻两纵向分液隔板的网孔错位对应，即一个纵向分液隔板底部的半圆孔对应另一个纵向分液隔板的间隔区域。所述纵向分液隔板与横向分液隔板的连接可以是可拆卸的螺栓连接，也可以是不可拆卸的焊接，但在采用分块式塔盘结构的塔体中，对于跨越两块塔板的横向分液隔板，其与纵向分液隔板的连接必须采用螺栓连接，以便工作人员在检修塔体时，可以轻松的拆开此连接。该横向分液隔板与纵向分液隔板结构完全相同，只是该横向分液隔板或以过中间一个大直径圆通孔的竖直直径的中心线为对称，或以过中间一个半圆形槽孔的竖直直径的中心线为对称。在每个矩形栅格区域内均设有一个矩形浮板，最好浮板的面积等于矩形栅格区域面积的一半，其为孔板，该孔板上的孔或是圆孔或是正六边形孔，最好，孔为等边三角形排列的网孔，开孔率大于塔板的开孔率，在每个孔板的四个角各设一个连接孔，每个连接孔分别与一个圆柱螺旋拉伸弹簧的一端连接，该圆柱螺旋拉伸弹簧另一端连接在一个挂耳上，该挂耳固定在纵向分液隔板上，最好弹簧和挂耳对称设置，通过四个圆柱螺旋拉伸弹簧和四个挂耳可将浮板固定在该矩形栅格区域的中间，浮板下表面到塔板的距离等于塔板上液层的高度，最好浮板的四个边到与其所对应的纵向分液隔板及横向分液隔板的距离相等。上述由纵向分液隔板、横向分液隔板及浮板组成的降低塔盘上液面波动幅度的装置，其纵向分液隔板下端与塔板的相连，使其固定在塔板上，所述连接可以是可拆卸的螺栓连接，也可以是不可拆卸的焊接。所述降低塔盘上液面波动幅度的装置安装在塔盘上之后，可将塔盘的气液接触区分隔为两个塔盘弓形区和多个矩形栅格区。最好，在两塔盘弓形区对称设有1-4个平行的翅片型挡液板，它们之间间隔均匀并与横向分液隔板成30°或45°的夹角，该翅片型挡液板下端与塔板相连，其可以是可拆卸的螺栓连接，也可以是不可拆卸的焊接。
[0008]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0009]1、结构简单，控制效果好，安装、维护方便，成本低；
[0010]2、沿液流方向横向设置的带网孔的分液隔板，可以减缓液体的流速，同时平行的多个纵向分液隔板上，错位设置的网孔，可以引导液体流向不同的方向，这样不仅可以减缓流速、增加液体流程，从而延长气液相接触时间，还可以增加液体的湍动，使气液接触更加充分，对于提高塔板效率都是有利的。
[0011]3、纵向分液隔板与横向分液隔板所构成的网格栅，有效地将气液接触区上的液体分隔成多个部分，以防止塔体振动时，液体被连续加速，而引起液位的大幅度波动，可以起到碎流的作用。
[0012]4、每个栅格中的浮板，在弹簧拉力、自身重力及液体浮力的作用下，恰好漂浮在液面上，当塔体振动导致液面波动时，大部分波动能量经浮板传递到弹簧，最后被弹簧吸收，只剩下浮板的小幅晃动，不再有液体大幅波动甚至飞溅的现象，从而有效地起到了碎波、整流的目的。
[0013]5、在塔盘上增设此装置，可有效抑制塔板两侧弧形区域内液体的返混现象，使整个塔板上液体均匀流动，此外，该装置对于塔结构本身的受力性能无不良影响，相反，在一定程度上增加了塔体的重量，提高了塔体的刚度，对于抵抗风载荷作用，减少塔体振动也是有利的。
【附图说明】
[0014]图1是本发明纵向分液隔板的主视示意图；
[0015]图2是本发明横向分液隔板的主视示意图；
[0016]图3是本发明浮板的一种结构的俯视示意图；
[0017]图4是本发明浮板的另一种结构的俯视示意图；
[0018]图5是本发明挂耳的主视示意图；
[0019]图6是本发明L型连接板的主视示意图；
[0020]图7是本发明纵向分液隔板与横向分液隔板采用螺栓连接的局部立体示意图；
[0021]图8是本发明纵向分液隔板与塔板采用螺栓连接的局部立体示意图；
[0022]图9是本发明纵向分液隔板与横向分液隔板组成的网格栅的四种实施例的俯视示意图；
[0023]图10是本发明纵向分液隔板与横向分液隔板组成的网格栅的一种实施例的等轴侧图；
[0024]图11是本发明浮板装配在网格栅上的一种实施例的俯视示意图；
[0025]图12是图11的左视图；
[0026]图13是图11的等轴测图；
[0027]图14是本发明具体实例使用状态的俯视图；
[0028]图15是图14的A-A向视图；
[0029]图16是图14的B-B向视图；
[0030]图17是本发明具体实例的效果对比图。
[0031]图中1.纵向分液隔板，2.横向分液隔板，3.浮板，4.挂耳，5.圆柱螺旋拉伸弹簧，6.翅片型挡液板，7.塔壁，8.塔盘弓形区，9.L型连接板，10.半圆槽孔，11.大直径圆通孔，12.小圆孔，13.连接孔，14.圆孔，15.正六边形孔，16.受液盘，17.塔板，18.溢流堰，19.六角螺栓，20.螺母。
【具体实施方式】
[0032]在图1所示的降低塔盘上液面波动幅度的装置纵向分液隔板的主视示意图中，纵向分液隔板有一条板形基体，其高度大于塔盘上液层高度40毫米，其长度有两种规格，较长的板形基体的长度等于塔盘上气液接触区的宽度，较短的板形基体长度与较长的板形基体长度相差一个二倍半圆形槽孔的直径。该条板形基体下端边上设有若干半圆形槽孔，相邻的两半圆形槽孔的间距等于半圆形槽孔的直径，在每两个半圆形槽孔间隔部分均设有一个半径等于溢流堰上液层高度二倍的大直径圆通孔，该大直径圆通孔的圆心位于相邻两半圆形槽孔间隔区域的正上方并且圆心到下端边的距离等于塔板上液层的高度。纵向分液隔板长度方向的两个端边均过一个大直径圆通孔的圆心。上述两相邻大直径圆通孔之间的板体上设有若干按等边三角形排列的五排规则排列的小直径通孔。上述纵向分液隔板有3、4、5及7个平行排列，如图9所示。纵向分液隔板的间距均等于横向分液隔板的