塔內(nèi)件系列-BJ浮閥塔盤(pán)

　　導(dǎo)向孔

　　對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用絕對(duì)有效

　　BJ浮閥的前閥腿上的開(kāi)孔——導(dǎo)向孔的開(kāi)口方向與塔板上的液體流動(dòng)方向一致。因此在操作中從導(dǎo)向孔中流出的氣體對(duì)液相流動(dòng)有導(dǎo)流作用。

　　BJⅠ型浮閥的導(dǎo)向孔面積約占閥體全開(kāi)后開(kāi)縫面積的3.5%，導(dǎo)向孔位于前閥腿的上部，其大小和位置與幾種條形浮閥在閥蓋上所開(kāi)設(shè)的導(dǎo)向孔是相當(dāng)?shù)摹?duì)BJ I型僅在閥體開(kāi)度小于50%前能觀察到有氣體通過(guò)導(dǎo)向孔，而在閥體達(dá)50%開(kāi)度后幾乎觀察不到有氣體通過(guò)導(dǎo)向孔，這種差異非常明顯。因?qū)蚩椎臍怏w通過(guò)量極為有限，因而其對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)向作用也就不明顯。對(duì)照實(shí)驗(yàn)證實(shí)：BJ I型浮閥和普通條形浮閥的性能差異非常有限，其原因是閥腿上所開(kāi)設(shè)導(dǎo)向孔太小，其作用不大，因而二者的差別有限也就不足為怪。這一點(diǎn)也被其它條形浮閥的研制者所認(rèn)識(shí)和證實(shí)，因此我們淘汰了BJ I型浮閥。

　　BJ II型浮閥是在BJ I型浮閥的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的 ，主要改進(jìn)加大了導(dǎo)向孔的尺寸，其導(dǎo)向孔的大小占到了整個(gè)浮閥開(kāi)縫面積的10%以上，毫無(wú)疑問(wèn)，BJ II型導(dǎo)向孔的作用較BJ I型強(qiáng)得多。BJ II型浮閥完全克服了BJ I型浮閥所表現(xiàn)出來(lái)的導(dǎo)向孔的作用隨著閥體的升高而減弱的問(wèn)題，觀察不到通過(guò)導(dǎo)向孔的氣體量在強(qiáng)弱程度上的變化，且也區(qū)別不出其與閥體兩側(cè)通過(guò)的氣體在強(qiáng)弱上的差異。無(wú)論閥體的升起程度如何，其導(dǎo)向孔對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用都非常明顯。導(dǎo)向篩板的導(dǎo)向孔開(kāi)縫率(導(dǎo)向孔面積需與總的開(kāi)孔面積之比)一般為10%左右，不應(yīng)超過(guò)20%，也就是說(shuō)導(dǎo)向孔開(kāi)縫率需達(dá)到這一水平，才能真正體現(xiàn)出導(dǎo)向篩板的特點(diǎn)。BJ II型浮閥導(dǎo)向孔的開(kāi)縫率超過(guò)了10%，由此也證實(shí)其導(dǎo)向孔對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用是絕對(duì)有效的。

　　最佳的作用位置

　　混合相密度隨離塔板的距離的增加而顯著減小。閥蓋上的導(dǎo)向孔只能推動(dòng)混合相密度較小的液層，而在前閥腿上開(kāi)設(shè)的導(dǎo)向孔因其位置低，其推動(dòng)的混合相密度較前述的液層要大，其推動(dòng)液體的作用必然會(huì)更有效。BJ II型浮閥導(dǎo)向孔的下緣與塔板上表面平齊，因而其可推動(dòng)塔板上的純液相(如果存在那么一層的話)。從物理知識(shí)可以判斷，用同樣大的力推動(dòng)更實(shí)的液層比推動(dòng)氣含率相對(duì)較高的混合相要有效得多，由此說(shuō)明BJ II型浮閥的導(dǎo)向孔是以最佳的作用位置起到對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用。

　　導(dǎo)向篩板的導(dǎo)向孔的開(kāi)縫高度決定于泡沫層高度，常用的高度一般為1～3mm，其目的是為了保證導(dǎo)向孔的出氣口位置與其它篩孔的出氣口位置的高度差不能太大，否則會(huì)發(fā)生氣相“短路”。而B(niǎo)J II型浮閥的導(dǎo)向孔始終與其兩側(cè)的開(kāi)縫保持同一位置，完全克服了高差，因此其作用位置較佳。

　　導(dǎo)向孔的作用始終恒定

　　固定在閥蓋上的導(dǎo)向孔，從中通過(guò)的氣體量的變化相對(duì)較小，因此在閥未全部開(kāi)啟前，其氣體通過(guò)分率(從導(dǎo)向孔中通過(guò)的氣體量與通過(guò)每個(gè)閥的總氣量之比)要大于全開(kāi)后的氣體通過(guò)分率，因此在閥體全開(kāi)前導(dǎo)向孔的液相導(dǎo)流作用大于閥體全開(kāi)后的作用。從BJ I型(其開(kāi)孔位置接近閥蓋)實(shí)驗(yàn)中我們也發(fā)現(xiàn)，在低負(fù)荷時(shí)(閥體全開(kāi)前)能明顯地觀察到導(dǎo)向孔對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用，而在高負(fù)荷時(shí)(閥體全開(kāi)后)導(dǎo)向孔對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用非常不明顯。由此說(shuō)明該類浮閥的導(dǎo)向孔在低負(fù)荷時(shí)的作用大于高負(fù)荷時(shí)的作用。

　　BJ II 型浮閥的導(dǎo)向孔將隨著閥體的升降而改變有效尺寸，當(dāng)閥全開(kāi)時(shí)，導(dǎo)向孔全部起作用。導(dǎo)向孔伴隨閥體的升降而自動(dòng)調(diào)整有效部分，因此其導(dǎo)向孔始終能夠保持相同的(至少是相近的)氣體通過(guò)分率，所以其對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)向作用的大小始終都是很接近的。由此說(shuō)明BJ II 型浮閥的導(dǎo)向孔對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)向作用不會(huì)隨塔的生產(chǎn)負(fù)荷的變化而變化，BJ II 型浮閥始終都能保持最佳的對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)向作用。

　　更大的氣相通過(guò)能力

　　BJ II 型浮閥已盡可能的開(kāi)大了前閥腿上的導(dǎo)向孔，與普通浮閥相比，其閥體開(kāi)縫面積增大了10%以上，氣體完全可以從三個(gè)方向通過(guò)閥體而進(jìn)入液層，因而與同類開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向孔的條形浮閥相比，該閥體的通過(guò)能力最大，壓力降等將會(huì)更小。

　　優(yōu)于在閥蓋上所開(kāi)設(shè)的導(dǎo)向孔

　　綜上所述，近年來(lái)所開(kāi)發(fā)的新型浮閥中有幾種雖在閥蓋上開(kāi)有導(dǎo)向孔，但這些浮閥的導(dǎo)向孔開(kāi)口尺寸受閥體機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制僅占整個(gè)浮閥開(kāi)孔率的2.2～3.9%，開(kāi)設(shè)兩個(gè)導(dǎo)向孔的導(dǎo)向浮閥能達(dá)到7.8%(但該種閥在塔板上的布置又是少量的)，顯然與導(dǎo)向篩板中導(dǎo)向孔開(kāi)縫率達(dá)10～20%相比，這一比值太小，因而其對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用不會(huì)很有效;在高負(fù)荷，尤其是高液相負(fù)荷時(shí)更需要強(qiáng)的導(dǎo)向作用，而在閥蓋上所開(kāi)設(shè)的導(dǎo)向孔的另一點(diǎn)不足就是在低負(fù)荷時(shí)的作用大于高負(fù)荷時(shí)的作用，因而該類浮閥在高負(fù)荷時(shí)很難達(dá)到人們所希望的對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)向作用。而B(niǎo)J II型浮閥完全克服了這些缺點(diǎn)，其導(dǎo)向孔總能以最佳的作用位置推動(dòng)板上液相的流動(dòng)，且其作用始終恒定有效，同時(shí)可使閥體的通氣能力增加10%以上，因而B(niǎo)J塔板用于高負(fù)荷時(shí)更為優(yōu)異。

　　前閥腿開(kāi)孔上端的側(cè)條

　　維持傳質(zhì)效率的恒定

　　前閥腿開(kāi)孔上端的側(cè)條，其寬度及彎折方式與閥體兩側(cè)邊相同，加之前閥腿開(kāi)口下端在閥體完全升起后能與塔板上表面平齊，這樣就保證了從閥體前端開(kāi)孔通過(guò)的氣體能按與閥體兩側(cè)通過(guò)的氣體以相同的方式進(jìn)入液層，這對(duì)保證傳質(zhì)效率等都是非常有益的。從閥蓋上所開(kāi)設(shè)的導(dǎo)向孔中通過(guò)的氣體與從閥體兩側(cè)通過(guò)的氣體進(jìn)入液層的方式則有較大的差別，從閥蓋上所開(kāi)設(shè)的導(dǎo)向孔通過(guò)的氣體則會(huì)發(fā)生“短路”現(xiàn)象，這對(duì)傳質(zhì)是不利的，如果其導(dǎo)向作用越強(qiáng)，其對(duì)傳質(zhì)效率的損害也就越大。由此可見(jiàn)，BJ II浮閥的導(dǎo)向孔能起到通氣和導(dǎo)液的作用，而卻不會(huì)對(duì)傳質(zhì)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。

　　避免漏液量的增加

　　側(cè)條的存在，可以避免因前閥腿的開(kāi)孔而帶來(lái)的增加漏液的趨勢(shì)。漏液量的大小與閥的最小開(kāi)度有密切聯(lián)系。側(cè)條的存在，保證了前閥腿開(kāi)口的最小開(kāi)度與閥體兩側(cè)是一致的，因而其防漏液作用是顯然的。

　　兩閥腳的設(shè)計(jì)是不對(duì)稱的

　　兩閥腳的不對(duì)稱設(shè)計(jì)正好對(duì)前后閥腿的不對(duì)稱設(shè)計(jì)予以了修正，這對(duì)保持閥體的平穩(wěn)升降非常重要。

　　自由浮動(dòng)是浮閥的最根本的特征，也是浮閥性能能夠得以體現(xiàn)的基本要求。閥體要平穩(wěn)升降需要保證兩點(diǎn)，一是受力的平衡，二是力矩的平衡。梯形條閥前后腿重量差異較大，做不到力的平衡。我們?cè)O(shè)計(jì)的新型條閥由于在前腿上開(kāi)設(shè)了導(dǎo)向孔，前后閥腿上存在差異，但是我們?cè)陂y腳的設(shè)計(jì)上也按不對(duì)稱設(shè)計(jì)以修正閥腿的設(shè)計(jì)差異，這樣可以做到閥體受力的平衡。通過(guò)閥體與閥孔的適宜配置，閥體在閥孔中能夠自由升降，克服了產(chǎn)生力矩的支點(diǎn)，因而可以說(shuō)無(wú)力矩的存在。由此我們?cè)O(shè)計(jì)的新型條閥能夠平穩(wěn)升降。實(shí)驗(yàn)證明BJ型浮閥能夠同普通條形浮閥一樣平穩(wěn)升降，自由浮動(dòng)。

　　三、BJ塔板特點(diǎn)

　　BJ塔板上安裝BJ II型浮閥作為主要的鼓泡元件，且其導(dǎo)向孔朝向與塔板上的液流方向一致。

　　布孔尺寸和開(kāi)孔尺寸的優(yōu)化配合是BJ塔板既有大的處理能力又有好的傳質(zhì)效率的根本保證。

　　BJ II浮閥導(dǎo)向孔的開(kāi)口面積超過(guò)了整個(gè)浮閥開(kāi)縫面積的10%，因而能夠真正起到對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)向作用，從而降低了塔板上的液面梯度，使塔板上的液相分布更均勻，氣體分布更均勻，克服了塔板入口區(qū)域漏液嚴(yán)重，部分區(qū)域因氣相速度過(guò)高而造成霧沫夾帶。

　　導(dǎo)向孔的設(shè)置增大了閥體的氣相的通過(guò)能力，降低了氣體通過(guò)閥體的壓降，增大了氣液接觸面積等作用。

　　BJ塔板的開(kāi)孔率較F1型浮閥塔板大10～20%，較大的開(kāi)孔率有利于降低閥孔速度和塔板壓降，降低降液管液泛的趨勢(shì)。

　　BJ II 浮閥的導(dǎo)向孔作用始終恒定有效，克服了某些浮閥的導(dǎo)向孔對(duì)液相流動(dòng)的導(dǎo)流作用隨負(fù)荷的增加而減弱的缺點(diǎn)，因而B(niǎo)J塔板用于高負(fù)荷時(shí)仍能保持優(yōu)良的性能，如液面梯度小，壓降小等優(yōu)點(diǎn)。

　　BJ浮閥最小開(kāi)度的減小使得BJ塔板的漏液明顯比F1型浮閥塔板小了許多。

　　允許下限孔速的降低和操作上限氣速的提高使得BJ塔板的操作彈性較F1型浮閥塔板的操作彈性大，因而B(niǎo)J塔板有更大的操作靈活性，特別適合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量時(shí)常變化的特殊情況。

　　相同開(kāi)孔率的塔板對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明：

　　A、BJ塔板較F1型浮閥塔板壓力降低15～35%

　　B、若以eV=10%為氣速上限，BJⅡ型條閥的上限空塔動(dòng)能因子高出F1浮閥10%以上。

　　C、BJ塔板允許氣速下限較F1型浮閥塔板低30～60%

　　D、BJ塔板傳質(zhì)效率絕對(duì)好于F1型浮閥塔板

　　四.性能

　　與F1型浮閥塔板相比，BJ塔板性能更好：

　　能力：相同開(kāi)孔率的BJ塔板和F1型浮閥塔板相比能力可提高20%以上;BJ塔板的開(kāi)孔率可比F1型浮閥塔板大10~20%;對(duì)都是優(yōu)化設(shè)計(jì)的兩種塔板比較：總體上BJ塔板的能力比F1型浮閥高20~35%，或更高;

　　壓力降：BJ塔板較F1型浮閥塔板壓力降低15～35%;

　　漏液：BJ塔板允許孔速下限較F1型浮閥塔板低30～60%，即漏液量低;

　　效率：BJ塔板傳質(zhì)效率好于F1型浮閥塔板~5%;

　　操作彈性：BJ塔板的操作彈性比F1型浮閥塔板大得多。

　　BJ浮閥氣體從閥體的三個(gè)方向通過(guò)，可以減小返混，提高傳質(zhì)效率。此外，BJ浮閥機(jī)械性能好，在操作中不會(huì)因旋轉(zhuǎn)引起磨損，導(dǎo)致浮閥的脫落等優(yōu)點(diǎn)。

　　5.工業(yè)應(yīng)用

　　5.1工程應(yīng)用領(lǐng)域

　　從化學(xué)工程角度區(qū)分，BJ系列塔板已成功用于：

　　分餾塔——原油蒸餾常壓塔、焦化分餾塔、加氫裂化分餾塔等;

　　汽提塔——汽、柴油汽提塔、污水汽提塔、硫化氫汽提塔、芳烴抽提汽提塔等;

　　吸收塔——循環(huán)氫脫硫塔、焦化干氣脫硫塔、催化裂化再吸收塔;

　　精密精餾塔——苯塔、甲苯塔、二甲苯塔、鄰二甲苯塔等;

　　減壓塔——芳烴抽提回收塔。

　　從裝置角度區(qū)分，BJ系列塔板已成功用于：

　　原油蒸餾裝置

　　焦化裝置

　　加氫裂化裝置

　　加氫精制裝置

　　加氫改質(zhì)裝置

　　制氫裝置

　　催化重整裝置

　　芳烴抽提裝置

　　污水汽提裝置等。

　　5.2 已應(yīng)用BJ系列塔板的部分石化企業(yè)名錄

　　齊魯石化公司勝利煉油廠

　　中石化武漢石油化工總廠

　　大慶石油管理局化學(xué)助劑廠

　　華北石油管理局油田化學(xué)藥劑廠

　　中石化滄州煉油廠

　　中石油錦州石化公司煉油廠

　　中石油錦西石化公司煉油廠

　　海南中海油氣有限公司海灣精細(xì)化工廠

　　中石化荊門(mén)石油化工公司

　　中石化濟(jì)南煉油廠

　　上海高橋石化公司煉油廠

　　上海金山石化公司煉油廠

　　天津石化公司煉油廠

　　廣東湛江東興石化廠

　　揚(yáng)子-巴士夫有限公司

　　中海油惠州煉化

　　中化泉州石化

　　中海油泰州煉化

　　中石油烏魯木齊石化

　　等國(guó)內(nèi)大型石化企業(yè),我公司同時(shí)也是中石化，中石油，中海油，中化集團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商成員。

　　總之，BJ 系列塔板的所有應(yīng)用都是成功的，特別是在裝置改擴(kuò)建工程中實(shí)施的解決塔器瓶頸的方案，得到了用戶及塔器方面的專家的認(rèn)可。