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1 课题介绍塔设备是重要的气液和液液传质设备,广泛应用于炼油、化工、化肥、制药环保等行业的物质分离,通常分为板式塔和填料塔一般认为,在某些场合下,填料塔有压力降小的突出优点,但有些填料的造价较高,且对初始分布敏感,在高压下分离效率和通量比在常、减压下的低得多,而板式塔结构较为简单,易于放大,造价较低,对于常压和加压物系, 特别是大塔径、多侧线气液传质设备板式塔有较大的优势因此,对板式塔的开发研究在塔器技术中占有举足轻重的作用[1]。7679
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塔板按鼓泡元件分主要有泡罩型、筛孔型、浮阀型、斜孔型以及其他特殊类型塔板。浮阀塔板是在塔盘上开阀孔,安置能上下浮动的阀件（固定阀除外）。由于浮阀塔板的气体流通面积能随气体负荷变动自动调节,因而能在较宽的气体负荷下保持稳定操作；同时气体以水平方向吹出,气液接触时间长,雾沫夹带少,具有良好的操作弹性和较高的塔板效率,在工业中得到了较为广泛地应用[2]。
2 课题研究的意义
浮阀塔是20世纪50年代初由美国开发的一种有效的汽液传质设备,它一问世, 就以新颖的浮动机理和简单可靠的构型引起了高度的重视,很长一段时间盘式浮阀塔板都被誉为最佳塔板之一。传统浮阀的代表是美国Glitch公司推出的V1型浮阀,国内称之为F1 型浮阀[3]。浮阀塔是一种应用极为广泛的汽液传质设备。F l型浮阀塔板由于其能力大,效率高,操作弹性大等优点,在国内已有三十多年的使用历史它对石油化工的发展起到了一定的作用,至今仍不失为一种优秀的塔板。但是,随着社会发展的需要,各石油化工生产装置需要提高处理能力,达到经济规模。出于节能目的,以降低生产成本,而往往不可避免需要对分馏塔、吸收塔及解析塔等塔体设备进行改造。
浮阀塔具有以下优点：1、由于浮阀可以根据气速大小自由升降、关闭或开启，当气速变化时，开度大小可以自动调节，因此它的操作“弹性”大（一般5~9），适于生产量波动和变化的情况；2、浮阀塔生产能力较大，比泡罩塔约提高20%~40%；与筛板塔相近；3、浮阀塔气液两相接触充分，因此，塔板效率较高，一般比泡罩塔高15%左右；4、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；5、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；6、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%。
导向浮阀培板结构新颖,性能优良,为国内外首创,可用于化学工业和石油工业中的气液传质操作。导向浮阀塔板的主要结构特征为:塔板上设有导向浮阀, 浮阀上有导向孔,导向孔的开口方向与塔板上的液流方向一致。因而,导向浮阀塔板可减小甚至完全消除塔板上的液面梯度,减小塔板上的液体返混程度,可消除塔板上的液体滞止区,并且,导向浮阀无磨损,不脱落。导向浮阀塔板与F1 型浮阀塔板相比,生产能力可提高20一30%,塔板效率提高10一20% ,塔板压降减小20%左右，用导向浮阀塔板代替Fl型浮阀塔板,可获得显著的经济效益。导向浮阀塔板已在炼油厂常压塔、煤气厂脱苯塔、乙醛装置等应用,以代替FI型浮阀塔板,均获得显著效果。例如:锦西炼油化工总厂蒸馏常压塔。改用导向浮阀塔板后,处理能力由25O万吨/年提高到300万吨/年,轻油收率提高0.46%,常压塔拔出率提高1.44% ,并且改善了品质量,获得了显著的经济效果[5]。
3.4 其他新型浮阀塔板的研究进展
清华大学泽华化学工程有限公司开发的ADV浮阀塔板,它是基于F1浮阀开发的一种圆形浮阀。天津大学的斜孔梯形浮阀,它是在梯形浮阀的顶部两侧开两个相背小角度斜孔,气体流经此斜孔时增加了气体与液体的接触时间,同时还可以抑制从浮阀侧孔吹出的气流所形成的雾沫夹带[3]。V一V 浮阀塔板是 Billet .R 在1992年提出来的,又称为高弹性浮阀塔板[7]。V一V 浮阀塔板的主要结构是由三根支撑杆、一个顶板、一个可以自由上下滑动而不会发生转动的开孔阀片以及一个固定圈组成[8]。SUPERFRAC塔板是GLITSCH公司开发的系列专利产品,目前已有SUPERFRAC I一IV型、SUPERFRAC+型产品。SUPERFRAC塔板上的传质元件包括两种结构的小圆形浮阀和降液管出口的鼓泡装置[9]。