用于傳質(zhì)塔的塔板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于傳質(zhì)塔的塔板，該塔板具有：分布在塔板(1)上的氣體通過(guò)口；以及至少一個(gè)用于引導(dǎo)流到塔板上的液體流的折流板(11)，其中，能通過(guò)至少一個(gè)入口(3)來(lái)為所述塔板(1)添加液體。所述塔板具有至少一個(gè)入口(3)、至少一個(gè)將流入的液體分隔成兩股流的分隔堰(5)和至少兩個(gè)出口(12)，或者具有至少兩個(gè)入口(3)和至少一個(gè)用于液體的出口(12)，其中，每股流沿一條流動(dòng)路徑(7；9)流向一個(gè)出口(12)。本發(fā)明還涉及一種包括塔板的傳質(zhì)塔和一種塔板和傳質(zhì)塔的應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于傳質(zhì)塔的塔板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于傳質(zhì)塔的塔板，該塔板具有:分布在塔板上的氣體通過(guò)口 ；以及至少一個(gè)用于流到塔板上的液體的流動(dòng)轉(zhuǎn)向的折流板，其中，能通過(guò)至少一個(gè)入口來(lái)為所述塔板添加液體。
【背景技術(shù)】
[0002]傳質(zhì)塔例如是蒸餾塔、吸收塔或汽提塔，在其中通過(guò)液相與氣相的強(qiáng)接觸進(jìn)行物質(zhì)分離。在此，液相從上向下經(jīng)塔移動(dòng)，而氣相從下向上經(jīng)塔移動(dòng)。通過(guò)合適的內(nèi)裝部件使得兩種相接觸。所使用的內(nèi)裝部件包括例如通常呈床形式的無(wú)序的填料、有序的填料或塔板。塔板在此經(jīng)常設(shè)計(jì)為橫流式塔板，其中液體在一側(cè)被輸送到塔板，在塔板上流動(dòng)，并且經(jīng)由與輸送地點(diǎn)相對(duì)置的出口通道從塔板流出。在塔板中接納傳質(zhì)元件，通過(guò)該傳質(zhì)元件使得氣體穿過(guò)液體上升。有氣體被輸送給塔板的區(qū)域也被稱(chēng)為“有效面積”。在入口通道或者是在出口通道中，分離液體和所混合的氣體。出口通道因此用作將脫氣的液體從一個(gè)塔板導(dǎo)引到位于其下方的塔板的導(dǎo)引裝置。
[0003]在橫流式塔板上使用的傳質(zhì)元件是例如篩孔、固定閥、可動(dòng)閥、泡罩或孔道。根據(jù)應(yīng)用情況，例如根據(jù)物質(zhì)數(shù)據(jù)、氣體和液體量、邊界操作條件以及允許的溫度或壓力，由技術(shù)人員選擇適合于特定應(yīng)用的傳質(zhì)元件。篩塔板和閥塔板通常未被液壓密封。
[0004]篩塔板和閥塔板未被液壓密封導(dǎo)致了液體可能在到達(dá)出口通道之前經(jīng)傳質(zhì)元件灑落到下方的塔板上。液體的這種旁流(溢流，Bypass)導(dǎo)致氣體和液體之間接觸的減少，并且因此是不期望的。不期望的旁流可以通過(guò)以下方式來(lái)防止:在傳質(zhì)元件中將氣體負(fù)載選擇成大到足以通過(guò)氣體的向上流動(dòng)防止提前灑落。然而不能夠無(wú)限地減小氣體通過(guò)面積的打開(kāi)比率，因?yàn)樵跉怏w通過(guò)面積減小時(shí)壓力損失會(huì)急劇上升，由此降低了處理過(guò)程的效率。
[0005]在液體的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的塔板中，例如當(dāng)直徑較大且因此在入口通道和出口通道之間的間距較大時(shí)，或者當(dāng)液體通過(guò)塔板上折流板的相應(yīng)布置結(jié)構(gòu)而從入口通道轉(zhuǎn)向循環(huán)通道時(shí)，從入口側(cè)至出口側(cè)出現(xiàn)了液體梯度。液體梯度在此可理解為靜態(tài)的壓力損失部分隨運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度而減小。特別在液體的流動(dòng)路徑由于折流板或者其他折流裝置而延長(zhǎng)的塔板中，塔板容易發(fā)生不均勻的放氣并且由此導(dǎo)致在入口區(qū)域中灑落液體。
[0006]然而液體的較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度可能是期望的，例如為了獲得液體和氣體的足夠長(zhǎng)的接觸時(shí)間。這例如由DE-A102007036180已知，在塔板的同一側(cè)上布置入口通道和出口通道，而在入口通道和出口通道之間的中間位置設(shè)有折流板，液體圍繞該折流板在塔板上轉(zhuǎn)向。流動(dòng)路徑的進(jìn)一步延長(zhǎng)例如可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):設(shè)置更多數(shù)量的折流板，從而使得液體曲折地在塔板上運(yùn)動(dòng)。
[0007]如果在傳質(zhì)塔中執(zhí)行的處理過(guò)程必須輸入或排出熱量，那么已知的是在塔板上設(shè)置傳熱元件、例如供溫度控制介質(zhì)流過(guò)的管的形式。為了使得熱交換表面最大化，用于熱交換的管道盡可能長(zhǎng)地在塔板上導(dǎo)引，并且在塔板上借助于折流板沿這些管引導(dǎo)液體。由此使得運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度能令人察覺(jué)到地顯著延長(zhǎng)。這種效果在大的塔直徑的情況下還會(huì)增強(qiáng)。在使用管道進(jìn)行塔板上的熱交換時(shí)業(yè)已證明的是，額外地阻止了塔板的均勻的放氣并且因此透過(guò)的液體增多。為了將熱量從液體中排出或者向塔板上的液體輸送熱量，通常將供溫度控制介質(zhì)流過(guò)的管布置成多層，其中管相互平行地設(shè)置。通常使用I至4層，每層分別包括4至20個(gè)平行的管。在傳質(zhì)塔上的相應(yīng)的塔板——在該塔板上布置有管形式的傳熱元件——例如在W0-A2008/132096中有記載。
[0008]將液體輸送到塔板上通常通過(guò)液體經(jīng)由入口堰的溢流來(lái)實(shí)現(xiàn)。入口堰在此通常具有在15至250mm之間的高度。如果在塔板上設(shè)有傳熱元件，則液體必須在各個(gè)傳熱元件之間側(cè)向地流過(guò)，以便到達(dá)縱向流體的區(qū)域中。在此業(yè)已證明的是，無(wú)論是在被縱向流過(guò)的傳熱元件中還是在被橫向流過(guò)的傳熱元件中，傳質(zhì)塔的塔板的放氣都變得更困難并且塔板經(jīng)一較長(zhǎng)的液體段灑落液體。在傳質(zhì)塔的部分上的這種液體透過(guò)趨勢(shì)隨著負(fù)載變小——特別是在部分負(fù)載區(qū)域中-而增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的是，提供一種用于傳質(zhì)塔的塔板，其中持久地使得液體的透過(guò)最小化。本發(fā)明的目的還在于，使得傳質(zhì)塔的工作區(qū)域向下方擴(kuò)大，也就是傳質(zhì)塔在部分負(fù)載區(qū)域中也能盡可能地在沒(méi)有液體透過(guò)或僅有少量液體透過(guò)的情況運(yùn)行。
[0010]該目的通過(guò)一種用于傳質(zhì)塔的塔板實(shí)現(xiàn)，該塔板具有:分布在塔板上的氣體通過(guò)口 ；以及至少一個(gè)用于流到塔板上的液體流動(dòng)轉(zhuǎn)向的折流板，其中，能通過(guò)至少一個(gè)入口來(lái)為所述塔板添加液體，其中，所述塔板具有至少一個(gè)入口、至少一個(gè)將流入的液體分隔成兩股流的分隔堰和至少兩個(gè)出口，或者具有至少兩個(gè)入口和至少一個(gè)用于液體的出口，其中，每股流沿一條流動(dòng)路徑流向一個(gè)出口。
[0011]通過(guò)把液體分為兩股流，使得在塔板上的液體運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度縮短。由此使得在液體的進(jìn)入?yún)^(qū)域中塔板的放氣簡(jiǎn)化，這促使在傳質(zhì)塔啟動(dòng)時(shí)一致地開(kāi)始工作。通過(guò)這種方式可以有效地減少液體經(jīng)塔板的灑落和與此相聯(lián)系的、由于液體旁流到下一個(gè)塔板上所造成的分隔效率下降。塔板的工作區(qū)域通過(guò)這種方式向下方擴(kuò)大，因此即使在相對(duì)較小的部分負(fù)載的情況下也能運(yùn)行。
[0012]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在塔板上的流動(dòng)路徑構(gòu)造成使得每條流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度基本上相同。通過(guò)流動(dòng)路徑的基本上相同的長(zhǎng)度，確保了在塔板上流動(dòng)的液體與所選擇的流動(dòng)路徑無(wú)關(guān)地在塔板上具有類(lèi)似的停留時(shí)間，因此例如在吸收塔中，出現(xiàn)的液體與所選擇的路徑無(wú)關(guān)地分別具有基本上相同的成分。
[0013]為了使得流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度基本上保持相同，特別優(yōu)選的是，在所述塔板上通過(guò)所述分隔堰形成兩條彼此對(duì)稱(chēng)的流動(dòng)路徑。分隔堰例如用作對(duì)稱(chēng)軸。
[0014]在包含根據(jù)本發(fā)明的塔板的傳質(zhì)塔中，可以把相同構(gòu)造的塔板彼此相疊設(shè)置，其中在這種情況下把一個(gè)塔板的至少兩個(gè)出口匯合起來(lái)形成下一個(gè)塔板的入口。然而優(yōu)選的是，分別交替地設(shè)置塔板，其中分別把上方的塔板的出口用作下方的塔板的入口。因此，在具有一個(gè)出口和兩個(gè)入口的塔板的上方和下方分別設(shè)有具有兩個(gè)入口和一個(gè)出口的塔板。
[0015]如果設(shè)有兩個(gè)以上的流動(dòng)路徑，則例如可以交替相疊地布置具有一個(gè)入口和多個(gè)出口的塔板和在其下方的具有多個(gè)入口和一個(gè)出口的塔板，其中出口或入口的數(shù)量分別對(duì)應(yīng)于流動(dòng)路徑的數(shù)量。在此優(yōu)選這樣的構(gòu)造，即一個(gè)塔板的出口分別形成位于下方的塔板的入口。此外特別優(yōu)選的是，在各個(gè)塔板上的流動(dòng)路徑彼此相對(duì)應(yīng)，使得在塔板上的液體分別交替地沿相反方向流動(dòng)。
[0016]為了使得各個(gè)塔板放氣，可以設(shè)置例如篩孔、泡罩、孔道、固定閥或可動(dòng)閥作為氣體通過(guò)口。特別優(yōu)選的是，氣體通過(guò)口是篩孔。各個(gè)篩孔的數(shù)量和直徑在此與經(jīng)過(guò)塔引導(dǎo)的氣體的量有關(guān)，并且也與塔的直徑以及因此與塔板的直徑有關(guān)。
[0017]如果在塔中進(jìn)行的傳質(zhì)過(guò)程必須釋放熱量或輸入熱量，則還優(yōu)選的是，在塔板上布置傳熱元件。傳熱元件在此優(yōu)選在塔板上沿流動(dòng)路徑布置。通過(guò)傳熱元件在塔板上沿流動(dòng)路徑的布置，液體沿傳熱元件流動(dòng)并且因此可以通過(guò)傳熱元件被加熱或者冷卻。
[0018]適合用作傳熱元件的有所有對(duì)于技術(shù)人員已知的任意的傳熱元件。因此例如可以設(shè)置電加熱的傳熱元件用于進(jìn)行加熱。然而優(yōu)選的是，設(shè)置供溫度控制介質(zhì)流過(guò)的管道作為傳熱元件。所述管道在此特別優(yōu)選地平行于塔板上的流動(dòng)路徑延伸。
[0019]如果進(jìn)行釋放熱量的傳質(zhì)過(guò)程，則管道由冷卻劑流過(guò)。該冷卻劑的溫度低于塔中液體的溫度，因此可以由冷卻劑吸收熱量。相應(yīng)地，在必須輸入熱量的傳質(zhì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)管道弓I導(dǎo)熱的溫度控制介質(zhì)。適合用作加熱介質(zhì)的例如有蒸汽。
[0020]為了增大熱交換面積，可以在流動(dòng)路徑上曲折地鋪設(shè)管道。在此，液體隨后在塔板上以橫向逆流或橫向順流的方式流向管道中的液體。然而優(yōu)選的是，使管道平行于流動(dòng)路徑，因此液體在塔板上以順流或逆流的方式流向管道中的溫度控制介質(zhì)。為了增大熱交換面積在此特別優(yōu)選的是，多個(gè)管道在流動(dòng)路徑上彼此平行取向。多個(gè)在流動(dòng)路徑上彼此平行取向的管道分別形成一層上。在此，管道可以對(duì)齊地相疊布置或者分別彼此錯(cuò)開(kāi)。
[0021]與塔板上流動(dòng)路徑的寬度有關(guān)，優(yōu)選布置4至20個(gè)彼此平行的管道，這些管道隨后形成一層。特別優(yōu)選地布置6至16個(gè)彼此平行并排的管。管道的層數(shù)優(yōu)選在I至6個(gè)的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在I至4個(gè)的范圍內(nèi)。
[0022]為了給管道供給溫度控制介質(zhì)，例如可以在塔板上布置分配器，管道與該分配器相連并且通過(guò)該分配器為管道注入溫度控制介質(zhì)。在管道的另一端設(shè)有收集器，溫度控制介質(zhì)被收集在該收集器中并且從塔板中抽出。為了能夠輸送溫度控制介質(zhì)，在此分別利用至少一個(gè)接口通過(guò)塔壁——塔板接納在該塔壁中——導(dǎo)引收集器和分配器。該收集器和分配器也可以集成在塔壁中。在此，管例如流體密封地被通過(guò)一板導(dǎo)引并且通入塔壁上的接口中。由此得到更好的可進(jìn)入性并且與之相聯(lián)系地也得到從外部維修管的可能性。
[0023]用于進(jìn)行溫度控制的管道在一個(gè)示例中可以在塔板上的整個(gè)流動(dòng)路徑上延伸；然而另選地，也可以為每條流動(dòng)路徑分配用于進(jìn)行溫度控制的單獨(dú)的管道。然而為了獲得盡可能簡(jiǎn)單的構(gòu)造，優(yōu)選的是這樣構(gòu)造管道，使得每條管道沿整個(gè)流動(dòng)路徑取向。由此，分別有一用于輸入溫度控制介質(zhì)的接口和一用于排出溫度控制介質(zhì)的接口便足夠了。如果在每條流動(dòng)路徑上都設(shè)有單獨(dú)的管道，則也為每條流動(dòng)路徑分別設(shè)置用于溫度控制介質(zhì)的接口。此外也可以在塔板上的整個(gè)流動(dòng)路徑上往復(fù)導(dǎo)引管道，因此管道的入口和出口并排定位。這種管道導(dǎo)引方式實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制介質(zhì)的更低需要。
[0024]為了能夠在塔板上均勻地導(dǎo)引液體，優(yōu)選的是每個(gè)入口包括入口堰。于是，液體經(jīng)該入口堰流入相應(yīng)的流動(dòng)路徑。入口堰優(yōu)選具有在從15至250mm的范圍內(nèi)、特別是在從25至150_的范圍內(nèi)的高度。優(yōu)選地，入口堰在其上側(cè)配設(shè)有結(jié)構(gòu)化的邊棱。該結(jié)構(gòu)化的邊棱例如可以構(gòu)造為之字形、波浪形或鋸齒狀。此外也可能的是，在堰中設(shè)置窗口用于輸入液體。該窗口在此可以替換或附加于結(jié)構(gòu)化的邊棱而設(shè)置。邊棱的結(jié)構(gòu)化和窗口實(shí)現(xiàn)了液體在入口堰的整個(gè)寬度上的均勻分配。
[0025]之字形、波浪形或鋸齒狀的高度或者是窗口的大小在此與待分配液體的量有關(guān)。優(yōu)選地，之字形構(gòu)造的各個(gè)之字、波浪形構(gòu)造的各個(gè)波浪或者是各個(gè)雉堞的高度為5至50mm,優(yōu)選為10至25mm。
[0026]相對(duì)于通過(guò)入口堰分配液體另選地或額外地，也可以設(shè)置液體分配器，該液體分配器布置在塔板上方并具有流出口，液體經(jīng)該流出口均勻地分布在流動(dòng)路徑上。為此需要在至少兩條流動(dòng)路徑上方這樣布置液體分配器，使得所有流動(dòng)路徑都經(jīng)由液體分配器被提供液體流。液體分配器的底側(cè)和進(jìn)而是流出口的底側(cè)到塔板的距離在布置在塔板上的傳熱元件的最上方的點(diǎn)上方優(yōu)選地在從I至50cm的距離范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在從5至30cm，且特別優(yōu)選地在從10至15cm的距離范圍內(nèi)。為了能夠使得液體分配器適應(yīng)于例如由于塔中的不同液體負(fù)載引起的改變的要求，可以例如通過(guò)螺桿以可調(diào)節(jié)的方式安裝液體分配器。如果設(shè)有這種液體分配器，則其優(yōu)選地定位在包含于塔板上的液體、所謂的泡沫層的上方。
[0027]液體分配器例如這樣構(gòu)造，即所述液體分配器包括配設(shè)有流出口的殼體，其中，在該殼體中布置溢流容器，待分配的液體被輸送到該溢流容器。液體隨后從溢流容器流到殼體中并且從那里經(jīng)由流出口分配到位于下方的塔板上。
[0028]這種液體分配器例如在EP-A2008/054855中有記載。這種沿部分負(fù)載方向帶來(lái)改進(jìn)的開(kāi)始工作能力和更大的負(fù)載區(qū)域的液體分配器在與根據(jù)本發(fā)明的塔板相結(jié)合使用的情況下使得部分負(fù)載能力額外擴(kuò)展。
[0029]本發(fā)明還涉及一種包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的塔板的傳質(zhì)塔。優(yōu)選地,傳質(zhì)塔中的每個(gè)塔板如前述地那樣設(shè)計(jì)。特別優(yōu)選地，傳質(zhì)塔這樣構(gòu)造，即具有兩個(gè)出口和一個(gè)入口的塔板和具有兩個(gè)入口和一個(gè)出口的塔板分別交替地彼此相疊地布置，其中，上方塔板的出口分別形成下面的塔板的入口。
[0030]塔板的每個(gè)出口都包括一個(gè)具有至少一個(gè)出口通道的出口區(qū)域，液體經(jīng)該出口通道被引導(dǎo)到位于下方的塔板的入口中。該出口通道在此終止于由入口堰界定的入口或者終止于液體分配器。在出口區(qū)域中的出口通道在此可以任意地布置。因此例如可以設(shè)置兩個(gè)出口通道，它們位于出口區(qū)域的對(duì)置的側(cè)面上。另選地，也可以在出口區(qū)域的一側(cè)上并排設(shè)置兩個(gè)或更多的出口通道。也可以在出口區(qū)域中僅設(shè)置一個(gè)出口通道。也可以為每條流動(dòng)路徑設(shè)置一個(gè)出口通道，其中所有出口通道隨后都通入位于下方的塔板的一個(gè)共同的入口中。在塔板具有一個(gè)出口的情況下優(yōu)選的是，各流動(dòng)路徑的液體在被排出到下一個(gè)塔板之前在出口區(qū)域中混合。該混合也可以通過(guò)僅設(shè)置一個(gè)共同的出口通道來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了輔助該混合，還可以在出口區(qū)域中或在出口通道中設(shè)置靜態(tài)的混合元件。
[0031]根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的、具有根據(jù)本發(fā)明的塔板的塔優(yōu)選地用于制備硝酸。在此，塔用作吸收塔，其中在運(yùn)行期間在吸收塔中產(chǎn)生的吸收熱通過(guò)布置在塔板上的傳熱元件——所述傳熱元件在這種情況下設(shè)計(jì)為冷卻元件——排出。
[0032]為了制備硝酸，首先將氨與空氣在鉬網(wǎng)上以催化方式燃燒以形成一氧化碳和水。該反應(yīng)在氧過(guò)量的情況下進(jìn)行以實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化。一氧化氮通過(guò)過(guò)量的氧被均勻地進(jìn)一步氧
化成二氧化氮。[0033]二氧化氮被作為氣體流輸送到吸收塔。在頂部把水作為液體輸送到吸收塔。在塔中二氧化氮被水吸收，產(chǎn)生硝酸和一氧化氮。
[0034]在吸收塔中進(jìn)行多個(gè)氣相的和液相的反應(yīng)。出現(xiàn)的反應(yīng)熱和吸收熱都通過(guò)傳熱元件被排出到塔板上。通過(guò)熱量的排出，各個(gè)反應(yīng)的平衡適當(dāng)?shù)刈兓?。此外，必須使得吸收塔頂部的NOx損耗最小化。達(dá)到從塔中提取的產(chǎn)物的規(guī)格很大程度上取決于塔的設(shè)計(jì)。通過(guò)使用具有根據(jù)本發(fā)明的塔板的吸收塔，在制備硝酸時(shí)大大減少了液體的灑落并且實(shí)現(xiàn)工作區(qū)域向下方的擴(kuò)展，由此改進(jìn)了部分負(fù)載能力。
[0035]例如可以通過(guò)外部的饋送添加裝置將液體添加到塔中或者通過(guò)內(nèi)部的液體流實(shí)現(xiàn)添加，例如通過(guò)出口通道或環(huán)形通道等實(shí)現(xiàn)添加。在此，液體經(jīng)入口管到達(dá)溢流容器中，例如從塔的外部和/或經(jīng)由位于上方的塔板的出口通道，或者例如經(jīng)來(lái)自環(huán)形通道的管。
[0036]為了防止氣體經(jīng)通道的旁流，需要?dú)饷艿孛芊獬隹谕ǖ阑蛘呤黔h(huán)形通道的管。為此溢流容器安裝在殼體中。在溢流容器中，出口通道通到液面下方。出口通道在此通到液體中優(yōu)選地在10至200mm、更優(yōu)選地在20至IOOmm且特別優(yōu)選地在30至50mm的位置。溢流容器中的液面由溢流容器的高度確定。由此確保了，出口通道或者是從環(huán)形通道引出的管與液面無(wú)關(guān)地在殼體中被密封。溢流容器到殼體的垂直距離應(yīng)該為10至250mm，優(yōu)選為20至150mm，更優(yōu)選為10至100mm。溢流容器在上邊棱優(yōu)選具有一列高度為2至20mm、優(yōu)選為10至15_的溢流之字形結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)液體在殼體中的均勻的分配。
[0037]利用液體分配器，液體應(yīng)優(yōu)選地在液體排出管的最遠(yuǎn)點(diǎn)處盡可能均勻地通過(guò)傳熱元件分配到傳熱介質(zhì)的輸入管或排出管。在曲折地沿流動(dòng)路徑延伸的傳熱元件中，液體的輸送優(yōu)選地通過(guò)傳熱元件在中間進(jìn)行。
[0038]通過(guò)使用液體浸入的方法有效地防止了氣體經(jīng)出口通道作為旁流上升。確保了所有氣體在塔板中都通過(guò)氣體通過(guò)口流動(dòng)。液體浸入這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，即至少一個(gè)出口通道在液面下方終止于位于下方的塔板的入口中。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面的描述中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0040]附圖中:
[0041]圖1示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的具有兩條流動(dòng)路徑的塔板的三維視圖，
[0042]圖2示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的具有兩條流動(dòng)路徑的塔板的俯視圖，
[0043]圖3示出液體分配器的示意性側(cè)視圖，
[0044]圖4示出圖3的液體分配器的示意性俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]圖1示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的具有兩條流動(dòng)路徑的塔板的三維視圖。
[0046]根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的塔板I具有帶有入口區(qū)域3的入口，通過(guò)它來(lái)為塔板I添加液體。為此，液體從入口區(qū)域3流到塔板I上。入口區(qū)域3在此優(yōu)選地由入口堰界定。根據(jù)本發(fā)明，液體通過(guò)分隔堰5分隔到第一流動(dòng)路徑7和第二流動(dòng)路徑9中。在這里示出的實(shí)施方式中，第一流動(dòng)路徑7和第二流動(dòng)路徑9關(guān)于分隔堰5軸對(duì)稱(chēng)地設(shè)計(jì)。
[0047]在這里示出的實(shí)施方式中，每個(gè)流動(dòng)路徑7、9都具有兩個(gè)折流板，用于使得液體轉(zhuǎn)向，從而使液體經(jīng)過(guò)曲折的路徑。在流動(dòng)路徑7、9的終點(diǎn)設(shè)有出口通道12。液體經(jīng)過(guò)出口通道12從塔板向下流到位于下方的塔板上或者流到集槽中，隨后可以從集槽中取出液體。如果在塔板下面還有另一塔板，則出口通道12同時(shí)也是位于下方的塔板的入口。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，在塔板上還設(shè)有傳熱元件13，所述傳熱元件在這里示出的實(shí)施方式中構(gòu)造為管道。傳熱元件13用于將塔板上進(jìn)行的傳質(zhì)過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量排出或者輸送傳質(zhì)過(guò)程所需的熱量。當(dāng)在制備硝酸的過(guò)程中使用具有根據(jù)本發(fā)明的塔板I的傳質(zhì)塔時(shí)，吸收熱被釋放且隨后可通過(guò)傳熱元件13排出。為了獲得足夠大的傳熱面積，多個(gè)作為傳熱元件13的管道平行地經(jīng)由形成在塔板I上的流動(dòng)路徑7、9從分配器15流向收集器17，其中，溫度控制介質(zhì)通過(guò)該分配器被供給到管道。在收集器17中，溫度控制介質(zhì)從所有管路匯聚到一起并且隨后被從塔板抽出。
[0049]除了這里示出的實(shí)施方式一其中布置有一層并排定位的管道一之外，也可以將多于一層的管道相疊地布置。在此，管道可以相疊地分別對(duì)齊地或者彼此錯(cuò)開(kāi)地布置。所使用的管道的層數(shù)在此取決于管的直徑和運(yùn)行時(shí)塔板上的液面高度。在此應(yīng)這樣選擇管道的層數(shù)，使得所有管道在運(yùn)行時(shí)始終被液體所覆蓋。
[0050]圖2示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的具有兩條流動(dòng)路徑的塔板的俯視圖。
[0051]經(jīng)由入口區(qū)域3向塔板I輸送液體，而經(jīng)由兩個(gè)出口通道3a、3b從位于上方的塔板為該入口區(qū)域添加液體。液體經(jīng)入口堰19流到塔板I上。入口堰19在其上邊棱上具有結(jié)構(gòu)化的邊棱，由此實(shí)現(xiàn)液體在入口堰19的整個(gè)寬度上的均勻分配。邊棱例如可以構(gòu)造為之字形、波浪形或鋸齒狀。另選地也可以在入口堰19中設(shè)置窗口，通過(guò)該窗口來(lái)分配液體。
[0052]除了在此示出的變體一該變體具有兩個(gè)終止于入口區(qū)域3中且布置在入口區(qū)域3的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上的、位于上方的塔板的出口通道3a、3b—之外，也可以在入口區(qū)域3中平行于入口堰19布置一個(gè)或多個(gè)出口通道或者沿塔壁定位出口通道。為了避免氣體經(jīng)出口通道3a、3b上升，所述出口通道優(yōu)選地終止于入口區(qū)域3中的液面下方。相應(yīng)地，出口通道12也終止于位于下方的塔板的入口的液面下方，以防止氣體穿過(guò)。
[0053]在溢出入口堰19之后，液體被分配到兩條流動(dòng)路徑7、9上。液體的流動(dòng)在此以箭頭顯示，并且從入口 3經(jīng)入口堰19沿第一流動(dòng)路徑7或第二流動(dòng)路徑9流向分別對(duì)應(yīng)的出口通道12。
[0054]如果在塔中在塔板I下方設(shè)有另一塔板，則特別優(yōu)選的是，該另一塔板在這里所示的塔板具有出口通道12的位置上分別包括一入口。液體隨后經(jīng)相應(yīng)的入口流到第一流動(dòng)路徑7或第二流動(dòng)路徑9中，并且反向于圖2所示方向沿流動(dòng)路徑7、9流動(dòng)。隨后在一出口中收集液體，該出口位于如圖2所示的實(shí)施例中入口所處的位置上。位于這里所示的塔板上方的塔板也具有相應(yīng)的構(gòu)造。
[0055]在圖1和2所示的實(shí)施例中，在入口區(qū)域3中額外設(shè)有在運(yùn)行時(shí)被封閉的上升通過(guò)口( Durchstiegsdffming )20。
[0056]除了圖1和2所示的具有兩條對(duì)稱(chēng)的流動(dòng)路徑的實(shí)施方式之外，另選地也可以設(shè)置兩條以上的流動(dòng)路徑或者將流動(dòng)路徑構(gòu)造為不對(duì)稱(chēng)的。然而有利的是，與流動(dòng)路徑的數(shù)量和構(gòu)造無(wú)關(guān)地，將各流動(dòng)路徑分別設(shè)計(jì)為基本上一樣長(zhǎng)。
[0057]代替如圖2所示使液體經(jīng)入口堰19流入，也可以通過(guò)液體分配器來(lái)分配液體。這種液體分配器示意性地在圖3中以側(cè)視圖示出且在圖4中以俯視圖示出。[0058]液體分配器21包括殼體23，在該殼體的下側(cè)上設(shè)有流出口 25，該流出口在此示意性地通過(guò)箭頭顯示。流出口例如可以成排地布置在殼體23的底部上。在此可以將流出口25例如構(gòu)造為具有圓形橫截面的多個(gè)孔的形式或者也可以構(gòu)造為狹槽。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)液體的均勻分配，流出口 25均勻地分布在殼體23的底部上。
[0059]通過(guò)出口通道12向溢流容器29輸送要通過(guò)液體分配器21分配的液體。如果液體分配器21位于塔中最上方的塔板之上，那么優(yōu)選地通過(guò)浸入管從液體分配器輸送液體。
[0060]出口通道12浸入溢流容器29中，因此出口通道12中的出口被布置在溢流容器29中液面31下方。由此在塔中實(shí)現(xiàn)相對(duì)于氣體的密封，因此不會(huì)有氣體流入出口通道12中。
[0061]液體隨后從溢流容器29流入殼體23，在該殼體中液體流過(guò)溢流容器29的側(cè)壁。液體隨后從殼體23經(jīng)流出口 25流到塔板I上。
[0062]為了使得液體均勻地分配到各個(gè)流動(dòng)路徑上，液體分配器21優(yōu)選居中地位于分隔堰5的上方。
[0063]在圖3所示的實(shí)施例中，為了對(duì)液體進(jìn)行溫度控制，在塔板I上設(shè)有兩層傳熱元件13，所述傳熱元件分別構(gòu)造為管道形式并且對(duì)齊地相疊地布置在各個(gè)層上。傳熱元件13完全被存在于塔板I上的液體所覆蓋。塔板I上液體的液面用附圖標(biāo)記33表示。
[0064]根據(jù)本發(fā)明，在塔板I上的液面33的上方布置液體分配器21。液體因此使氣體在其與塔板上液體接觸之前首先從液體分配器21穿過(guò)流出口 25。液體分配器中液體的流動(dòng)在圖3和4中分別示意性地用箭頭顯示。
[0065]為了將液體分配在塔板上，流出口 25優(yōu)選地布置成I至30排，更優(yōu)選地布置成2至20排，并且特別優(yōu)選地布置成3至7排。在此，每排都具有10至50個(gè)、優(yōu)選20至40個(gè)孔。各排優(yōu)選地平行于殼體23的外邊棱布置。在此，液體分配器21優(yōu)選地這樣取向，使得流出口 25的排優(yōu)選地與傳熱元件13的管的縱向方向成30°至90°的角度。這種布置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在所有平行地管13上液體沿流動(dòng)方向的盡可能均勻的分配。
[0066]流出口的直徑優(yōu)選地在I至30mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在5至20mm的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選地在7至12mm的范圍內(nèi)。
[0067]為了確保特別均勻的液體分配，有利的是殼體23在下側(cè)具有不超過(guò)2_的撓度，并且具有每Im長(zhǎng)度小于1_的液面落差/液面梯度不均勻性。該撓度例如可以容易地在選擇合適材料的情況下或通過(guò)結(jié)構(gòu)性措施如加強(qiáng)肋來(lái)獲得。
[0068]附圖標(biāo)記列表:
[0069]I塔板
[0070]3入口
[0071]3a、3b 出口通道
[0072]5分隔堰
[0073]7第一流動(dòng)路徑
[0074]9第二流動(dòng)路徑
[0075]11 折流板
[0076]12 出口通道
[0077]13 傳熱元件
[0078]15 分配器[0079]17收集器
[0080]19入口堰
[0081]20上升通過(guò)口
[0082]21液體分配器
[0083]23殼體
[0084]25流出口
[0085]29溢流容器
[0086]31液面
[0087]33塔板I上的液面
【權(quán)利要求】
1.一種用于傳質(zhì)塔的塔板，該塔板具有分布在塔板(I)上的氣體通過(guò)口，并且具有至少一個(gè)用于流到塔板上的液體的流動(dòng)轉(zhuǎn)向的折流板(11)，其中，能通過(guò)至少一個(gè)入口(3)來(lái)為所述塔板(I)添加液體，其特征在于，所述塔板具有至少一個(gè)入口(3)、至少一個(gè)將流入的液體分隔成兩股流的分隔堰(5)和至少兩個(gè)出口(12)或者具有至少兩個(gè)入口(3)和至少一個(gè)用于液體的出口(12)，其中，每股流沿一條流動(dòng)路徑(7 ；9)流向一出口(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔板，其特征在于，所述流動(dòng)路徑(7；9)構(gòu)造成使得每條流動(dòng)路徑(7 ；9)的長(zhǎng)度基本上相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的塔板，其特征在于，為了流動(dòng)轉(zhuǎn)向而在所述塔板(I)上布置折流板(11)，使得通過(guò)該折流板(11)形成曲折的流動(dòng)路徑(7 ;9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的塔板，其特征在于，在所述塔板(I)上通過(guò)所述分隔堰(5)形成彼此對(duì)稱(chēng)的兩條流動(dòng)路徑(7 ;9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的塔板，其特征在于，所述氣體通過(guò)口是篩孔、泡罩、孔道、固定閥或可動(dòng)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的塔板，其特征在于，在所述塔板(I)上分別沿所述流動(dòng)路徑(7 ；9)布置有傳熱元件(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塔板，其特征在于，所述傳熱元件(13)是供溫度控制介質(zhì)流過(guò)的管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塔板，其特征在于，所述管道平行于所述流動(dòng)路徑(7;9)延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的塔板，其特征在于，在每條流動(dòng)路徑(7；9)上分別有4至20個(gè)彼此平行布置的管道形成一層，并且I至4層相疊地布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的塔板，其特征在于，所述入口(3)包括入口堰(19)，液體經(jīng)該入口堰流入相應(yīng)的流動(dòng)路徑(7 ；9)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的塔板，其特征在于，所述入口(3)包括液體分配器(21)，該液體分配器布置在塔板(I)上方并具有流出口(25)，液體經(jīng)該流出口均勻地分配到所述流動(dòng)路徑(7 ；9)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的塔板，其特征在于，所述液體分配器(21)包括配設(shè)有所述流出口(25)的殼體(23)，在該殼體(23)中布置有溢流容器(29)，待分配的液體被輸送到該溢流容器。
13.—種用于使氣相與液相強(qiáng)接觸的傳質(zhì)塔,其中，液相通過(guò)傳質(zhì)塔頂部的液體分配器添加，而氣相通過(guò)傳質(zhì)塔底部的氣體分配器添加，氣相在傳質(zhì)塔頂部提取，而液相在傳質(zhì)塔底部提取，其特征在于，所述傳質(zhì)塔包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的塔板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳質(zhì)塔，其特征在于，包括至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的塔板，其中，始終交替地分別有一個(gè)塔板具有一個(gè)入口和兩個(gè)出口，而一個(gè)直接位于其下方或其上方的塔板具有兩個(gè)入口和一個(gè)出口，其中，一個(gè)塔板的至少一個(gè)出口形成位于其下方的塔板的入口。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的塔板和根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的傳質(zhì)塔用于制備硝酸的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B01D3/22GK103945913SQ201280055997
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】M·貝希特爾, H·弗里德里希, D·鮑曼, S·米勒 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司