專利名稱：對流塔兩交換部間的氣液分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種對流塔的氣液分配器有關(guān)，對流塔有若干蒸汽道在底部上分布，并有若干管子排出在氣道之間分布的液體。
這種分配器的器械屬于已知，例如(瑞士)專利第CH-A-642，566所公開的。
將氣體從與氣體對流的液流中分離的已知分配器，效率相當(dāng)?shù)停绕溆糜谙铝泄较薅ǖ牧鲃訁?shù)φ大于0.1的對流器時
式中L與G質(zhì)量流量，ρL與ρG分別代表液體與氣體的密度。這種高流量參數(shù)表示流動液體與流動氣體動能的比率，常見于諸如壓力高于5巴的高壓蒸餾塔，和液體載荷非常高的吸收塔。
在高壓蒸餾塔中，壓力高于5巴，氣體的密度很大，諸如從10到70公斤/米3(質(zhì)量)，而液體的密度相當(dāng)小，例如從300到500公斤/米3。結(jié)果密度比相當(dāng)小，ρ液體∶ρ氣體(ρL/ρG)例如約為10。因此相對稠密的氣體易于攜帶液體，尤其當(dāng)表面張力小而造成若干小滴珠時。這樣便難以用上述蒸餾塔，將液體從氣體中分離，上述塔例如常用于石油蒸餾或?qū)⑤p烴類分離。
并且，在高壓蒸餾塔中，氣體與液體的流速比(VG/VFL)也相當(dāng)?shù)停e例而言，也約為10。因此氣流不穩(wěn)定。高壓蒸餾裝置中裝有塔，塔的交換部中有規(guī)則的或隨意的填料，因此分離效率不高。因此過去主要采用板式塔作高壓蒸餾。板式塔的缺點為蒸餾的作用區(qū)域小，例如僅占塔的截面積的15%，其余面積由降液管占據(jù)。
本發(fā)明的目的是制造一種氣/液分離器，尤其在上述的高流動參數(shù)塔中，保證向相鄰的上下填料層勻速供給氣體與液體，并且在兩填料層之間的區(qū)域中，維持穩(wěn)定的氣流與液流狀態(tài)，以取得塔的最高生產(chǎn)率。為此，在本發(fā)明中，管子的出口向下幾乎伸到塔下部的附近，底部每平方米至少設(shè)管道十條，布滿塔的全部截面，管道流的總截面最多為底部截面積的10%，每條管道的截面積中，有一個相對進口截面積的縮徑部。
在先有技術(shù)中，氣流截面積有最大的尺寸，約為總截面積的30至50%，以減小分配器中的壓力降。在本發(fā)明中，特意縮小氣流截面積，目的在于增加壓力損失。與過去的觀點相反，據(jù)發(fā)現(xiàn)這是為取得氣體均勻分配所必須的，甚至，或尤其在流速相當(dāng)?shù)蜁r。這種均勻分配通過一個壓頭取得，壓頭通過在各分配器中減小總氣流截面積得到。同時使氣體流速增高，結(jié)果比過去很大程度減小液體對氣流的影響。
這新穎分配器的另一效果，是將氣體及液體沿分別的流路引導(dǎo)，使之在塔的每對交換部之間有非常大的分離。
據(jù)發(fā)現(xiàn)假如液體管從下塔部至少伸出30mm，并且假如排液管在底部的每平方米中至少設(shè)置150個，則很有利。
為防止虹吸作用將液體從滿管中“抽吸”，這種“抽吸”會造成管中液體的無法控制的不均勻流動，則管子在槽底下方的一個非常近的距離上設(shè)通氣口有好處，為此，可至少有一個孔，靠近底部的下方在管壁上形成。
為按上述將流路基本分離，還發(fā)現(xiàn)假如將氣道的出口伸到非常接近塔的上部，例如與之相距不超過50mm會有利。對于氣道中流路縮徑部，截面積減小到進口截面積的1/2至1/5可取得良好效果。而且將縮徑部放在管道的出口，使氣體凝結(jié)成的水都可以從管道中流出，較為有利。假如管道的出口為若干小出口管，環(huán)繞管道放置，氣體的均勻分配可更加提高。最后，對組裝有利的一個特點，尤其當(dāng)管道幾乎道伸到交換部時，是將管道在垂直方向上分段。
由于管道很多，有必要簡化組裝。為此，用底部通孔中的突圈夾持管道，并用與底部有距離的橫桿夾緊。橫桿與底部間的距離，保證不致妨礙液體通過放在橫桿下面的管子排出。
最好將收集液體并將液體徹底攪和的管形槽設(shè)置在分配器內(nèi)，一部分封閉，而一個第二部分至少設(shè)一個底部上的液體出口，底部出口位于槽道的端部，并且/或者省去槽道的一個端壁作出口，這樣做有好處。
在另一方面，假如底部出口為若干在不超過槽的一半長度上分布的孔會有好處，但最好在四分之一的長度上分布。孔可布置在槽端，或在槽長的中點上。
假如槽底部上的出口在同高度點上在正對的相反方向上放置，便可用上述的槽，以特別高的效率將液體收集并攪和。假如在每兩條有“端部出口”的槽之間，放置一條有中部出口孔的槽，便成為另一種效率好的裝置。另一種有利的特點，是將槽分兩層，其縱軸線互相垂直。
如文首提及，本發(fā)明的理想用途，為用于對流塔的氣/液分配器，流動參數(shù)φ大于(＞)0.1。
現(xiàn)對本發(fā)明參照附圖進行詳細(xì)解說，附圖如下

圖1 為本發(fā)明對流塔一部分一個實施方案縱向剖面示意圖;
圖2 為圖2中上下區(qū)域部分的放大比例圖;
圖3 為通過圖2中線Ⅲ-Ⅲ的剖視圖;
圖4 示管形槽的實施例;
圖5 為與塔軸線垂直的剖視，示塔的部分剖面，及其中槽的安排;
圖6 與圖5相似，為通過圖1中線Ⅵ-Ⅵ的剖視，僅示一部分的槽。
圖1 示有部分2a，2b的高壓蒸餾塔1，其中有諸如規(guī)則填料件，即CH-A-398，503號所述的波紋多層件。
部分2a，2b由一個自由空間3分隔，其中放置一個氣/液分配器4，其貯槽底5與部分2a及2b相似，安裝在塔壁的一個支架6上。
若干氣道7在底部5上形成，并如圖5所示，在塔1的截面中成行或成列規(guī)則排列，另有若干管子8在氣道7的行列之間安裝。如上述，在自由塔空間中，每平方米至少設(shè)十條氣道，并至少設(shè)150根管子。在本例中，每平方米有20條氣道7和180根管子8。
氣道7的氣體出口9幾乎伸到放在空間3上方的塔部2a，在氣體流向的下游。本例中出口9相距部分2a的距離為30mm。在本例中氣道7的出口9，總截面積約等于氣道7進口截面的1/3，形式為在氣道7表面上橫向固定的彎管，通過縮徑截面11與氣道7的內(nèi)部接通流路。當(dāng)然出氣口9可有其他形式，舉例如圍繞氣道表面周緣分布的孔，或為帶蓋的環(huán)形槽孔等等。然而圖示的彎管10，尤其在環(huán)繞氣道7布置時，有優(yōu)點為從每一氣道7排出的氣體，分布面積大于氣道截面。由于距離A小，氣態(tài)與液態(tài)在對流時互相影響的機會少，這樣可改善兩態(tài)的分離。
管8焊接在底5上，用孔12與“貯藏”在底5上的液體15接通，孔12的截面小于管子的截面。管子8的排流端或出口13，幾乎伸到塔的部分2b。在本例中，與部分2b的距離B為30mm。由于有這特點，液體達(dá)到下一塔部2b，與逆流氣體沒有很大的接觸。因此，與前述相同，氣流僅能挾帶很少的液體，于是改進兩者的分離。大量的管子8可保證涓滴到部分2b上的液體分布均勻。
為防止液體從充滿液體的管中被“抽吸”，管子在孔12的附近有通氣口，因此管子8上有在周緣上分布的槽孔14。
液體15表面上方伸展的槽道16，在空間3中遍布塔的全部截面，并分兩層布置，一層中的槽道16的縱軸線，與第二層的軸線垂直。槽道16的構(gòu)造將在下文中敘述，其設(shè)計為液體僅能從一端附近的底部出口17流出。用這方法可將沿槽的長度涓滴的液體，從全部塔截面中收集，在達(dá)到貯槽15前徹底攪勻。徹底攪勻的進一步改進，是因為每一層中的槽道16的“出口端”，交替指向正對的兩相反方向，如圖5及6所示?；蛘?，也可以使一層中的某些槽道16在底部的中央有出口，可將這些槽道16布置為與有端部出口的槽交替。
為使底部5的組裝簡化，在氣道7的基部附近，形成兩個環(huán)形突圈18。利用突圈18(圖2及3)，將其夾持在底部5與橫桿19之間，夾持效果通過放在氣道7中并與擰入焊接在底部5下側(cè)上的螺母21中的螺栓20取得。與諸如將氣道7焊在底部5上的方法比較，這種固定方法可使裝配相當(dāng)簡化，如有需要可通過一個檢查孔，在任何時候更換個別的氣道7。由于突圈18之間有空間，故甚至在橫桿19的二方區(qū)域，可無阻礙排出液體。
在底部上形成的并帶有支持格柵(末示)的螺孔22的上述管形槽16，有一個底部隔成一個封閉部23，和作為底部出口17的上述部分。在圖4及5中，底部出口17有若干孔24集中于一端，或在槽道16的中央，并在槽的不超過一半的長度上伸展，最好僅在1/4的長度上伸展?；蛘撸瑢⒊隹?7放在槽16的一端也有利，其形成方法為減少槽的一個端壁，如圖1及6所示的槽。對槽16空間3中的設(shè)置目的與安排方法已作了說明。
權(quán)利要求
1.對流塔(1)的氣/液分配器(4)有若干蒸汽道(7)在底部(5)上分布，若干液體排泄管(8)在氣道(7)之間分布，其特征在于管(6)的出口(13)，向下幾乎伸到塔一個部分(2b)，底部(5)每平方米至少設(shè)十條氣道(7)，遍布塔的全部截面，氣道(7)的總氣流截面積最多達(dá)到底部(5)的截面積的10%，每一氣道(7)在其氣流截面中，有一個相對于進口截面的縮徑部分(11)。
2.如權(quán)利要求1之分配器，其特征為管(8)從部分(2b)的下面至少伸展30mm。
3.如權(quán)利要求1或2之分配器，其特征為氣道(7)的氣體出口(9)，伸展到極近塔的上部(2a)。
4.如權(quán)利要求3之分配器，其特征為氣體出口(9)與上部(2a)的距離不超過50mm。
5.如權(quán)利1至4中任何項之分配器，其特征為氣道(7)的截面縮小為進口截面的1/2至1/5。
6.如權(quán)利要求1至5中任何項之分配器，其特征為氣道(7)在垂直方向上分段。
7.如權(quán)利要求1至6中任何項之分配器，其特征為氣道(7)截面的縮徑部(11)布置在出口上。
8.如權(quán)利要求1至7中任何項之分配器，其特征為氣道(7)的出口孔(9)為若干小出口管(10)，環(huán)繞氣道(7)布置。
9.如權(quán)利要求1至8中任何項之分配器，其特征為底部(5)的每平方米中，至少有150個排液管(8)。
10.如權(quán)利要求1至9是任何項之分配器，其特征為管(8)在貯槽底部(5)的下方，至少有一個孔(14)通風(fēng)。
11.如權(quán)利要求1至10中任何項之分配器，其特征為氣道(7)用貫穿底部(5)的孔中的突圈(18)夾持。
12.如權(quán)利要求1至11中任何項之分配器，其特征為設(shè)有分配液體的管形槽(16)，有一個第一封閉部(23)，和設(shè)有至少一個底部液體出口的第二部分。
13.如權(quán)利要求12之分配器，其特征為底部出口(17)設(shè)在槽道(16)的端部。
14.如權(quán)利要求12之分配器，其特征在于為底部出口(17)為若干孔(24)，在不超過槽道的一半或1/4長度上分布。
15.如權(quán)利要求14之分配器，其特征為部分槽道(16)的孔(24)集中在槽道長度的中點。
16.如權(quán)利要求13或14之分配器，其特征為槽道(16)的底部出口(17)，在正對的相反方向上交替設(shè)在同高度點上。
17.如權(quán)利要求12至15任何項之分配器，其特征為在一個高度上的槽道(16)，將底部出口在端上的槽道，與在中點上的槽道交替放置。
18.如權(quán)利要求12至17任何項之分配器，其特征為設(shè)兩層槽道(16)，縱軸線互相垂直。
19.一種對流塔，其流動參數(shù)φ在下列公式中大于0.1
式中L與G為質(zhì)量流量，ρL及ρG分別為液體及氣體的密度，其特征在于將任何前述權(quán)利要求之氣/液分配器(4)，放在各個塔部的前側(cè)或后側(cè)或前后兩側(cè)，或兩者之間。
全文摘要
對流塔氣/液分配器中的液體管，其出口幾乎伸到下塔部，分配器底部每平方米上至少設(shè)十條氣道，將上升的氣體引導(dǎo)并分配。氣道的總氣流截面不大于占據(jù)全部塔截面的底面積的10％。氣道的氣流截面除有相當(dāng)窄的進口截面外，還有一縮徑部。由于有靜氣壓，首先使氣體的分布均勻，并當(dāng)通過塔部時，將氣體及液體基本分別引導(dǎo)，以取得相當(dāng)高的氣體流速。兩流路基本分離，尤其在流動參數(shù)＞0.1的對流塔中，可提高氣流及液流的穩(wěn)定性，從而提高對流塔的效率。
文檔編號B01D3/00GK1057210SQ9110398
公開日1991年12月25日 申請日期1991年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月13日
發(fā)明者洛倫佐·蓋爾菲, 雷蒙·C·普呂斯 申請人:蘇舍兄弟有限公司