本发明涉及收集气液接触塔中流过塔的横断面的液体并将液体分布在气液接触塔的整个横断面上的装置。 在气液接触塔中,垂直流经塔内的气相和液相的完全接触是从将各相分成微细部分以产生大的暴露表面并使之互相接触来达到的。通常使用的技术是使两相流过塔内的填料层并在填料表面形成一层液膜。虽然在塔顶部分的液体在塔的横断面上分布十分均匀;但是当液体往下流动时,就会在填料层中聚集在一处形成沟流直接穿过填料层,或液体优先沿着塔壁往下流。液体的聚集降低了气液两相间的传递作用而导致塔的横断面上出现气相及液相内的浓度梯度。为了避免产生这种效应,可在塔内提供一垂直空间,其中装设一种装置混合此液相和混合此气相,然后再将混合流分布在塔中的横断面上使其继续在塔内流动相互接触。
目前已知地这些装置覆盖塔的整个横断面,收集横向流过塔横断面的液体并允许气体通过。然后这些收集器将收集的液体经过降液管往下流到储槽或盘中,它们占据在横断面的一部分地方。液体从储槽再流到下面的分布板或分布盘,它们则几乎盖住整个塔的横断面。分布板或分布盘上有若干分布孔让液体往下流,以及若干分布管道让气体向上流动。
在这些传统的装置中,分布板或分布盘都是用比较薄的金属板制成,在冲压或钻出流液孔时,孔的形状及大小可能不一致。气体的通道口也是冲压出来的,升气管则是焊接在通道口内。冲压及焊接都可能使分布板或分布盘变形而导致流液孔的变形。在塔的操作中,由于流液孔的大小不一致,往下流的液体量也不一致,因而横过塔的横断面的液体分布就不均匀。
现有的这些装置还会占据相当部分的塔的高度,因而缩短了塔中填料层的有效高度以及提高了塔的造价。本发明采用一种比较优越的方式消除了上述不足之处。
本发明提供一种用来收集气液接触塔中由上往下流的液体并将它分布在塔的横断面上的装置。该装置包括一块分布板,板上有若干流液小孔及若干气体上升的孔道。升气管从每一气体孔道向上延伸。分布板的上方有一储槽,该槽有侧壁及若干让液体流出的小孔和底板。直接位于储槽底板下方的升气管穿过底板一直延伸通过储槽。底板上环绕升气管穿过的地方留有环形流液孔,液体可从槽中流出到槽下方的分布板上。分布板的厚度最好是在约1厘米到2厘米左右。这些升气管是轧制入分布板的气体孔道内的管子的部分管段。
储槽中有一块或一对堰板,形成储槽内一个顶部敞开的小室。储槽上方有一块收集板,它接住并收集横过塔的断面再向下流动的液体板上装有让气体穿过的若干升气管及一个降液管延伸到储槽的小室中。收集板上收集的液体横流过板面流到降液管中,再往下流入储槽的小室并在流动中充分混合。
分布板上受到由储槽流下的液体冲击的地方周围可有选择地装上一些向上延伸的挡板。
本发明的另一个实施方案是分布板上的升气管只延伸到储槽底板的下方。储槽上有将液体向下排放的小孔。储槽与分布板之间装有一块折流板,它的大小要足够捕获从储槽流下的所有液体。折流板下方的升气管应穿过该板延伸到板的上方。环绕升气管周围的折流板上留出环形小孔让流到板上的液体往下流到分布板上。
图1是本发明的平面视图,示出三个不同高度的断面情况。
图2是示出图1中箭头2-2所指的垂直断面视图。
图3是本发明另一个实施方案的平面视图,示出三个不同高度的断面情况。
图4是图3的4-4箭头方向的垂直截面视图。
参照附图1及2说明本发明的第一个实施方案操作中的气液接触塔的情况。本发明包括一块分布板10,上有若干小孔12作为液体流出孔,作有规则的排列,间距约5到10厘米。小孔的直径大小由使用目的决定,常用的范围约为0.2厘米到0.5厘米。分布板的厚度最好约1厘米到约2厘米。流液孔最好钻出和用绞刀修整,这样制成的孔大小比较均匀一致。
最佳的孔径大小与最佳的板厚结合得出板厚与孔径的比值约为2。操作时的雷诺数至少为13000,在这一条件下产生的孔流系数不会受到液体流速的影响。在孔径大小一致的条件下可在一定的流速范围内提供比较均匀的多流线液流。
分布板上液流孔之间安排若干气体孔道14。在每一孔道内固定一节管子作为升气管16。在所推荐的分布板厚度范围内可以允许将升气管用胀管器轧制入板内。这样就可以避免板在焊接时或用其他加热的方法进行安装时产生扭曲变形。
分布板的上方有一个分布储槽18,比较典型的是储槽有两个侧壁20,两个端壁22及一块底板24,从而形成一个矩形断。储槽的长度通常是跨越全部分布板。位于储槽下方的升气管16延伸穿过储槽底板24,通常要达到稍高于储槽侧壁的高度。储槽底部及侧壁上都有若干流出液体的小孔26,小孔可以是圆的,而环绕在穿过槽底的升气管周围的小孔则最好是环形。
横跨槽宽方向最少有一块堰板28以形成槽内的上部敞开的小室30。最好是安装一对堰板约在储槽的槽长方向的中部,使形成的小室约位于槽的中央(槽长方向)。
储槽上方有一块集液板32,板上有规则地排列若干通气孔34。每一孔内安装一段向上延伸的升气管36。每一根管的顶端加上罩38以挡住由上方落下的液滴。管罩可以是一个翻转的槽同时盖住几个升气管,或者是一些小帽每个只盖住一个升气管。大致在集液板的中心有一个向下排放液体的管子40一直伸到下面的储槽内小室中,管口最好是低于堰板顶端的高度。
一种可供选择的特点是在分布板上可以被上方的分布槽流出的液体冲击的部位周围装上矮的挡板以挡住在按本发明进行操作时液体的冲击。
分布板及集液板可由气液接触塔的塔壁支撑以及焊接在塔壁上,也可以安装并焊接在一个园筒形的外壳44内,然后将园筒装在塔内并焊接在塔壁上。
按照本发明在气液接触塔中操作时,液体从上方滴到收集板32上后,沿着板面横向流到将液体往下排放的管道40内再流到下方储槽的用堰板28隔成的小室30中。在整个流动过程中,液体不断互相混合并经过堰板顶端溢流到储槽的其他部分。液体经过槽底的环形孔26形成膜状沿着穿过槽底的升气管外壁流到下方的分布板10上。
离开储槽18的液流形成流动断面相当大的多股流线,因而流速比较小。结果在到达分布板上时,横向漫延开的速度也是比较小的,对分布板上液压头影响不大,因此通过分布板的流液孔流出的液体流量变化也是很小的。
分布板上可选择地安置的挡板42典型地是沉浸在分布板上的液体中。挡板迫使从储槽18流下来的液流在接近分布板10上液体的表面层中作横向流动,进一步降低横向液流对挡板邻近的流液孔的影响,从而减小孔中的流量变化。
垂直上升的气体顺次流过分布板上的升气管和集液板上的升气管。分布板上的升气管16的位置与集液板的升气管36的位置相对地稍微错开,从而促进从各管子上升的气体在两者之间的空隙中互相混合。本发明的设备的优点就是储槽并不干扰分布板与集液板之间的气体流动,因为分布板上的升气管直接穿过储槽。与别的设备布置情况对比,分布板,储槽及集液板之间几乎不需要留出垂直间隙空间,因而具有这些装置在气液接触塔中只占用比较小的垂直空间的优点。
附图3及4示出本发明的第二种实施方案的情况。这里只将其中与第一方案不同之外加以说明。在第二实施方案中,装在分布板10上的升气管16并不延伸到穿过储槽18,而其末端终止在槽的下方。储槽底板上有园孔46,液体从孔中向下排放。
增加的部件是在储槽下面和分布板上方,装一块折流板48。折流板的横向宽度可以只达到槽底板的宽度。当然也可以选择将折流板的宽度延伸到能遮盖分布板的大部分。安装在分布板上的升气管从折流板下方延伸穿过折流板。折流板上还有若干流液孔50。流液孔最好是环形和环绕在穿过折流板的升气管的周围。当然也可以制成园形。折流板可以由分布板支撑,也可固定在支撑分布板的园筒形外壳上。
在操作中,由储槽的流液孔流出的液体被折流板挡住,不让它直接冲击到分布板上的流液孔。
虽然参考一些特殊的实施方案对本发明进行了说明,但是可以理解各种变型和等效物都将包括在所附的权利要求书范围内。