專利名稱：板塔中的質(zhì)量轉移及所用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及板塔中液體和氣體之間的質(zhì)量轉移裝置和過程。特別是，提出塔盤的具體實施例。
目前，板塔用于許多液體和氣體之間的質(zhì)量轉移過程。流體流過具有許多孔口的塔盤。氣體經(jīng)由這些孔口送入液體中，從而發(fā)生質(zhì)量轉移過程。液體通過這些孔口或通過特殊的遷移裝置一塔盤一塔盤地通過。
已知有多種可能的塔盤孔口形式?？稍O有扁形孔口(篩盤；雙流盤)，孔口上可設有閥(浮閥塔盤)，而且孔口也可利用泡罩與流體隔絕(鼓泡塔盤)。此外，還已知有高度集成化的塔盤形式，如孔道和離心塔盤，其中，增多數(shù)量的孔口一起用來形成一組氣體入口，由溢出的氣體的動量來控制液流的流向。
在目前所用的板塔中，其直徑有數(shù)米，其塔盤由許多板構成，這些板安裝或緊固在支架或支承構件上，如在塔壁上的邊緣環(huán)或獨立安裝件。
緊固到支架上的塔盤板的位置相互齊平，借助于夾板或夾帶固定在一起。在其它實施例中，塔盤板疊放而置，或從上面將楔形物插入塔盤板之間的間隙中。除了考慮到增大塔盤結構強度以外，所有這些措施還用來防止在塔盤板之間通過液體，而不是在所設的液體排放處通過液體。即使在液體通過氣體供給孔口流走的波紋塔盤或柵板塔盤的情形下，上述這種附加的不受控制的液體排放也是不希望存在的。
在上面所提到的設計方案中，在塔盤板與塔盤板，或者與支承構件(支架)的連接線處，或者在塔盤部件的螺紋連接處，形成非常細的通道，特別是毛細間隙(細如發(fā)絲的間隙)。在這種細通道中，液體的滯留時間比大量流體在塔盤上的平均滯留時間要長許多倍。在某些物質(zhì)情形下，這會導致聚合、凝聚、結團或其它所不希望的物理或化學變化。毛細間隙經(jīng)常只是上述這些反應的起始點，這些反應隨后在塔盤上繼續(xù)進行。
毛細間隙亦是有關聚集不希望物質(zhì)(雜質(zhì))的敏感點，這特別是由于在這些點位置處難于清潔。因此，這些與設計有關的毛細間隙亦是許多污染、結團和聚合問題的起始點和原因。
目前，以可接受的代價，在技術上還不能避免在塔盤的部件之間形成細通道，特別是毛細間隙。無論是更精確的裝配，還是通過較緊的螺紋連接或鉚接得到更高的接觸壓力，或是引入密封接合物，均不是上述這一問題的解決辦法。前段最后提到的在塔盤中存在的問題，由于因氣流而致的塔盤結構振動，對在接頭處密封接合物的粘著力有非常不利的影響。
本發(fā)明的目的是，提供一種安裝在質(zhì)量轉移塔中的塔盤和一種質(zhì)量轉移過程，其中，在塔盤部件之間的細通道中避免產(chǎn)生聚合、凝聚、結團、污染或其它物理或化學變化。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述目的可通過如權利要求書所述的塔盤實現(xiàn)。用于在周邊處特別設有支承環(huán)的質(zhì)量轉移塔中的新穎塔盤包括支承構件和塔盤板，塔盤板在支承構件上并排而置并具有通道，特別是孔，及閥或泡罩。在此新穎塔盤中，大多數(shù)塔盤，特別是全部塔盤液密地最好通過焊接連接到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；大多數(shù)支承構件，特別是全部支承構件液密地最好通過焊接相互連接并連接到塔壁或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；并且，大多數(shù)，最好是全部的相鄰的塔盤板和支承構件相互分離并與塔壁或支承環(huán)亦分離，其分離間隙的寬度1至15毫米，最好是1至7毫米。于是，不希望間隙的形成被下述事實所抵消一方面，間隙制成足夠大避免了前述不利反應的產(chǎn)生，另一方面，少量的區(qū)域密封很好從而以可接受的技術復雜性可避免間隙形成。在待連接的部件之間形成少量區(qū)域焊接接頭是十分有利的，這是因為，這樣使得可以有利的方式得到液密連接。
這一新穎設計應盡可能地選用于塔盤板、支承構件和塔壁或塔壁處的支承環(huán)的全部接觸表面。當然，對數(shù)量上占優(yōu)勢的接觸表面的上述設計按本發(fā)明足以導致積極的結果。然而，由于其它原因，在某些點，例如在梯子處，選擇其它類型的連接，例如螺紋連接，可能是有利的。
大多數(shù)塔盤板，特別是全部塔盤板最好連接到高架橋狀的支承構件上，特別是通過焊接。高架橋拱朝向塔盤板的方向敞開的，從而不會將質(zhì)量轉移分成若干塔盤段，而使液體在塔盤上可非常自由地流動。此外，利用焊至支座上的高架橋拱可使支承或承載結構輕。
優(yōu)選采用這樣的塔盤，其存在于塔盤平面的間隙面積的比例不大于總孔口比率的15％。總孔口比率為塔盤平面內(nèi)可滲透氣體的面積(間隙，通道)相對于塔盤平面的總面積(塔橫截面)的比例。排放管道的面積不計算在內(nèi)，因為其中沒發(fā)生質(zhì)量轉移。特別優(yōu)選這樣的塔盤，它被設計為雙流塔盤并置于質(zhì)量轉移塔中。與上面所述的高架橋拱相結合是特別有利的。
我們業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的目的亦可通過在板塔中如權利要求書所述的質(zhì)量轉移過程來實現(xiàn)。液體在塔盤上的塔盤平面內(nèi)流動，塔盤具有支承構件和塔盤板，塔盤板在支承構件上并排而置并具有通道，特別是孔，以及閥或泡罩；氣體經(jīng)由上述通道送入液體，其中，大多數(shù)塔盤板，最好是全部塔盤板液密地最好通過焊接連接到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；大多數(shù)支承構件，最好是全部支承構件液密地最好是通過焊接相互連接并連接到塔壁或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；并且，大多數(shù)，最好是全部的相鄰的塔盤板和支承構件相互分離并與塔壁或支承環(huán)亦分離，分離間隙的寬度為1至15毫米，最好是1至7毫米。
一優(yōu)選的過程是這樣的，其中，大多數(shù)塔盤板，最好是全部塔盤板特別是通過焊接連接到高架橋狀的支承構件上，高架橋拱朝塔盤板方向是敞開的。
另一優(yōu)選的過程是這樣的，其中，在塔盤平面內(nèi)的間隙的布置和尺寸這樣設計，即使按面積計這些間隙所占的比例不大于總孔口比率的15％。
再一個優(yōu)選的過程是這樣的，其中，液體和氣體按液-氣噴射裝置中的雙流原理結合在一起。
按本發(fā)明，還設有這樣的質(zhì)量轉移塔，它至少具有如權利要求書所述的一個塔盤。
根據(jù)本發(fā)明的目的，還設有這樣的過程用于生產(chǎn)質(zhì)量轉移塔所用的塔盤，亦即，塔盤板具有通道特別是孔、閥或泡罩，而且在支承構件或在支承環(huán)上并排而置，其中，大多數(shù)塔盤板，最好是全部塔盤板液密地最好通過焊接連接到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處，而且，大多數(shù)支承構件，最好是全部支承構件液密地最好通過焊接相互連接并連接到塔壁或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處。此外，大多數(shù)、最好是全部的相鄰塔盤板和支承構件相互分離并與塔壁或支承環(huán)亦分離，其分離間隙的寬度為1至15毫米，最好是1至7毫米。
一優(yōu)選的生產(chǎn)過程是這樣的，其中，大多數(shù)塔盤板，最好是全部塔盤板特別是通過焊接連接到高架橋狀支承構件上，高架橋拱朝塔盤板的方向是敞開的。
另一優(yōu)選的過程是這樣的，其中，具有通道的塔盤板在板塔中這樣布置和設計，亦即，按存在于塔盤平面內(nèi)的間隙面積所計的比例不大于總孔口比率的15％。
這樣的一些塔盤在質(zhì)量轉移塔中最好設計和布置成雙流塔盤。
在如權利要求書所述的板塔和過程情形下，需要防止液體通過毛細間隙，亦即寬度小于0.5毫米的間隙的通道。為達此目的，需要或者完全避免在板及固定裝置間的連接處存在間隙，或者使上述間隙足夠大以便液體基本不受阻礙地通過。試驗已表明，與傳統(tǒng)的塔盤設計相比，本新穎塔盤的設計之流體動力特性稍有不足。此不足特別在如上所述的支承構件的高架橋狀設計情形下是極小的。
下面借助三個


本發(fā)明圖1為表示一種新穎塔盤的原理的示意圖；圖2為新穎塔盤(雙流塔盤)的壓力損失與相對間隙面積之間的函數(shù)關系圖；圖3為新穎塔盤的壓力損失與環(huán)形壁間隙之間的函數(shù)關系圖。
圖1所示為一新穎塔盤。塔盤板用高架橋狀的支承構件固定，各支承構件與塔盤板、其它支承構件(支架)和固定在塔壁上的支承環(huán)焊在一起。此外，在各塔盤板本身之間，在塔盤板與支承構件之間，在各支承構件本身之間和在支承構件與支承環(huán)之間，均存在寬度約5毫米的間隙。隨塔直徑而定，在生產(chǎn)過程中由于存在間隙寬度或多些或少些均會造成散射。為了避免毛細間隙，間隙寬度不得小于1毫米。
圖2所示為雙流塔盤的壓力損失(毫巴)與相對間隙面積之間的函數(shù)關系圖。相對間隙面積是指塔盤平面內(nèi)間隙面積與塔盤平面可通過液體的總面積(間隙，孔等)之比。
所記錄的測量曲線為直徑2.5米塔的雙流塔盤的?？字睆绞?4毫米，間隙寬度是5毫米，塔盤厚度是5毫米，通過改變孔數(shù)將總孔口比率維持13.2％。在塔壁上有寬40毫米的支承環(huán)。三個雙流塔盤安裝成相隔400毫米。此外，還安裝了一個分配塔盤。測量是在水和空氣在中間塔盤處進行的。水是以3.6米3/米2·小時的量導入的，在所有情形下，空氣均以相當于速速為1.1米/秒的量導入。
已發(fā)現(xiàn)壓力損失隨著相對間隙半積的增大而減小。因此，為本發(fā)明目的，亦即，為了避免凝聚和污染，僅設置了實現(xiàn)滿意功能所需的間隙數(shù)。
圖3所示為壓力損失(毫巴)隨沿塔壁的環(huán)形間隙的寬度變化的關系。代替在各部件之間的間隙，在此為實驗示范目的設置了一個在塔壁處的單一邊緣間隙，此邊緣間隙只被幾個塔盤所需用的托架所中斷。塔直徑為2.5米，孔直徑為14毫米，塔盤厚度為5毫米。水和空氣的供給及壓力損失的測量相應于圖2情形下所述過程。通過改變孔數(shù)，總孔口比率亦保持為13.2％。
結果發(fā)現(xiàn)壓力損失隨著邊緣間隙寬度的增大明顯減小。因此，保持塔壁邊緣間隙小是有利的，這樣正好完成本發(fā)明的功能。為了有效的質(zhì)量轉移，塔壁處環(huán)形間隙要完全避免。
使用按本發(fā)明的塔盤的典型例子是從副產(chǎn)物中分離出丙烯酸。這時，盡管加有穩(wěn)定劑，聚合物還是工業(yè)蒸餾塔中的蒸餾塔盤上形成。
這一過程特別是因丙烯酸在細間隙中、特別在毛細間隙中的長時間滯留所致。這樣，助長了聚合物的形成和生長以及雜質(zhì)沉積。
這可通過一簡單實驗來說明。一方面，讓丙烯酸溢過一其上用螺母固定了墊片的螺桿，同時，溢過一平金屬板。在五至八天后，在螺桿和螺母上有清晰可見的聚合物存在，而這種沉積在平金屬板上卻未發(fā)現(xiàn)。
實驗中所用的丙烯酸用200ppm的吩噻嗪穩(wěn)定。這是一種粗丙烯酸，通過按文獻DE 43 02 991的示例B1的丙烯醛的氣相催化氧化以及通過按文獻DE 21 36 396中示例B1接著制得反應氣體，已經(jīng)可獲得此粗丙烯酸。
權利要求
1.一種塔盤，用于質(zhì)量轉移塔，特別是周邊設有一支承環(huán)的塔，該塔盤具有支承構件和塔盤板，塔盤板在支承構件上并排而置并具有特別是孔的通道、閥或泡罩，其中，大多數(shù)塔盤板，最好是全部塔盤板液密地最好是通過焊接連接到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處，大多數(shù)支承構件，特別是全部支承構件液密地最好通過焊接相互連接且連接到塔壁或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處，而且，大多數(shù)塔盤板，最好是全部相鄰的塔盤板和支承構件相互分離且與塔壁或支承環(huán)相分離，其分離間隙的寬度為1至15毫米，最好是1至7毫米。
2.如權利要求1所述的塔盤，其特征在于大多數(shù)最好是全部的塔盤板特別是通過焊接連接到高架橋狀的支承構件上，高架橋拱朝塔盤板方向是敞開的。
3.如權利要求1或2所述的塔盤，其特征在于按存在于塔盤平面內(nèi)的間隙面積所計的比例不大于總孔口比率的15％。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的塔盤，其特征在于塔盤設計為一雙流塔盤并安置在質(zhì)量轉移塔內(nèi)。
5.一種在質(zhì)量轉移塔，特別是在周邊設有一支承環(huán)的塔中的質(zhì)量轉移過程，液體在塔盤上的塔盤平面內(nèi)流動，塔盤具有支承構件和塔盤板，塔盤板在支承構件上并排布置并具有特別是孔的通道、閥或泡罩，氣體通過上述通道供入液體，其中，大多數(shù)，最好是全部的塔盤板液密地最好是通過焊接連接到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；大多數(shù)，最好是全部支承構件液密地最好通過焊接相互連接并連接到塔壁或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；而且，大多數(shù)，最好是全部相鄰的塔盤板和支承構件相互分離且與塔壁或支承環(huán)相分離，其分離間隙的寬度為1至15毫米，最好是1至7毫米。
6.如權利要求5所述的過程，其特征在于大多數(shù)，最好是全部的塔盤板特別是通過焊接連接到高架橋狀的支承構件上，高架橋拱朝塔盤板方向是敞開的，在塔盤平面內(nèi)的間隙這樣布置和確定尺寸，亦即，使按面積計的間隙的比例不大于總孔口比率的15％；液體和氣體按在液-氣噴射裝置中的雙流原理結合起來。
7.一種質(zhì)量轉移塔，它至少具有一個如權利要求1至4中的任一項所述的塔盤。
8.一種過程，用于生產(chǎn)質(zhì)量轉移塔、特別是在周邊處設有一支承環(huán)的塔所用的塔盤，塔盤板具有特別是孔的通道、閥或泡罩，且在支承構件上或在支承環(huán)上并排設置，其中，大多數(shù)，最好是全部塔盤板液密地最好是通過焊接連接到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；大多數(shù)，最好是全部支承構件液密地最好是通過焊接相互連接且連接到塔壁或支承環(huán)上，特別是在離散的區(qū)域構件處；而且，大多數(shù)，最好是全部相鄰的塔盤板和支承構件布置成它們相互分離且與塔壁或支承環(huán)相分離，其分離間隙的寬度為1至15毫米，最好是1至7毫米。
9.如權利要求8所述的過程，其特征在于大多數(shù)，最好是全部的塔盤板特別是通過焊接連接到高架橋狀的支承構件上，高架橋拱朝塔盤板方向是敞開的。
10.如權利要求8或9所述的過程，其特征在于具有通道的塔盤板設計和布置成，使按存在于塔盤平面內(nèi)的間隙面積計的比例不大于總孔口比率的15％，塔盤設計成雙流塔盤并布置在質(zhì)量轉移塔中。
全文摘要
質(zhì)量轉移塔、特別是在周邊設一支承環(huán)的塔的塔盤，它有支承構件和并排置于支承構件上并有特別是孔的通道、閥或泡罩的塔盤板，其中，多數(shù)特別是全部塔盤板液密地最好是焊接連到支承構件或支承環(huán)上，特別是在離散區(qū)域構件處；多數(shù)尤其全部支承構件液密地最好焊接相互連接及與塔壁與支承環(huán)連接，尤其在離散區(qū)域構件處；多數(shù)尤其全部相鄰塔盤板和支承構件相互分離且與塔壁或支承環(huán)分離，間隙寬度為1至15毫米，優(yōu)選1至7毫米。
文檔編號B01J19/32GK1148994SQ9611183
公開日1997年5月7日 申請日期1996年8月16日 優(yōu)先權日1995年8月17日
發(fā)明者格哈德·阿爾廷格, 霍斯特·埃格利, 弗里茨·蒂森 申請人:巴斯福股份公司