專利名稱：板式塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的板式塔。
液體在載荷板上的擴(kuò)散發(fā)生在非均勻流場內(nèi)，該流場中心區(qū)域流速高，側(cè)面區(qū)域流速低。流場的非均勻性意味著液體以不同的停留時間穿過材料交換容積。為獲得改善的材料交換，必須影響流場以實現(xiàn)停留時間的匹配。
板式塔具有在相鄰塔板之間輸送液體的下導(dǎo)管。在每個下導(dǎo)管中，液體通過許多排放孔輸送到載荷板上。以射流形式從排放孔中流出的液體在沖擊載荷板的同時混合到局部發(fā)散的流場中，所述流場具有相對縱向主流向的橫向流速分量。在排放孔下面布置有導(dǎo)向元件，導(dǎo)向元件與載荷板有一定距離。這些導(dǎo)向元件分別以與發(fā)散流場相應(yīng)的方式引導(dǎo)液體沖擊。橫向速度分量是通過導(dǎo)向元件這樣形成的，即在每個平面內(nèi)，流速的縱向分量在垂直于主流速的方向上具有基本恒定的剖面。排放孔最好是不同尺寸的，從中心區(qū)域到相鄰的側(cè)面區(qū)域逐漸變大。
從屬權(quán)利要求2至10涉及根據(jù)本發(fā)明板式塔的有利實施例。
液/氣混合物5由液體成份多的下部區(qū)域和氣體成份多的泡沫組成，其中下部區(qū)域的上邊界位于水平面50，泡沫位于水平面50上方。在

圖1和2中未示出泡沫。帶有許多排放孔32的底板構(gòu)成下導(dǎo)管3的終端。底板位于水平面50上方的一定距離處。
排放孔32局限在區(qū)域32’，從這里以射流60形式分散的液體51沿載荷板擴(kuò)散。從排放孔32流出的射流60在沖擊載荷板2的同時混合到局部發(fā)散的流場6內(nèi)，所述流場具有相對縱向主流向61的橫向速度分量。排放孔32-至少部分-備有導(dǎo)向元件4，導(dǎo)向元件對應(yīng)于希望形成的發(fā)散流場6分別引導(dǎo)射流60的沖擊，并特別有助于使流速的橫向分量足夠大。
排放孔32布置在與一個塔壁10相鄰的環(huán)形部分32’內(nèi)。射流60一方面通過塔壁10引導(dǎo)，另一方面至少部分通過分別位于排放孔32邊緣的葉片形導(dǎo)向元件4引導(dǎo)。每個導(dǎo)向元件4是這樣設(shè)計的，即其位置和其傾角對應(yīng)于要產(chǎn)生的橫向速度分量。由于導(dǎo)向元件4，在流場6的側(cè)向區(qū)域速度與內(nèi)部區(qū)域的速度相匹配，借此實現(xiàn)了停留時間的匹配并改善交換過程的結(jié)果。
塔板2的孔例如通過如圖3和4中所示的多個格柵元件20提供。(塔板2也可做成例如篩底板)。格柵元件20分別具有梯形形狀，梯形的不平行的側(cè)邊21a和21b比底邊22長。底邊22相對主流向是橫向布置的。格柵元件20的側(cè)邊形成槽23。格柵元件20在主流向6上逐漸變小，使得通過槽23排出的氣體52對液體51的輸送具有運(yùn)送作用。所有的格柵元件20都具有同樣的定向并布置在規(guī)則網(wǎng)格25的交叉點(diǎn)25a上。
所述板式塔1具有圓形橫截面。下導(dǎo)管3安裝在每個塔板2內(nèi)。相鄰塔板2的下導(dǎo)管3布置為在直徑方向上彼此相對。
由于傾斜的壁部分30b，就在底板30上方占據(jù)內(nèi)壁30和塔壁10之間的空間區(qū)域的下導(dǎo)管3部分具有向下逐漸變小的形狀。通過溢流堰流入到下導(dǎo)管的液/氣混合物5在逐漸變小的部分內(nèi)被控制在固定的水平面50’。氣相52(箭頭52”)從混合物5中沉淀。形成了液體輥53，其由流入的液體51驅(qū)動。一部分液體51從液體輥53被連續(xù)輸送穿過排放孔32。由于形成了液體輥53，液流的動能僅部分消散。剩余的動能在輸送到載荷板2上后用于影響發(fā)散的流場6。
所以在液體51從排放孔32流出時沒有產(chǎn)生可避免的動能消散，排放孔32布置成一排。第一個實例展示在圖5中。排放孔32通過部分切掉的內(nèi)表面(切邊33)和圍繞邊34向外彎曲的內(nèi)表面產(chǎn)生。向外彎曲的內(nèi)表面構(gòu)成葉片形導(dǎo)向元件4。
導(dǎo)向元件4具有不同的傾角φ。相對于一排排放孔32的中心Z，隨著與中心Z距離的增加，傾角φ逐漸增加；它特別從0°增加到60°，最好是45°。
在參考圖1，2和5所述的實施例中，排放孔32做成不同尺寸。對于排成一排的布置，排放孔32在一排的中心區(qū)域35比在與中間區(qū)域相鄰的兩個側(cè)面36區(qū)域小，并的確使得相對于排的長度，更多的液體通過更大的排放孔32排出。這是必要的，因為對于發(fā)散流場61的側(cè)向區(qū)域，在載荷板2上需要更多量的液體51，所述液體量必須通過下導(dǎo)管3的側(cè)面區(qū)域36分配到側(cè)向區(qū)域中。
在圖6所示排放孔32的實施例中，這些排放孔具有不同的方向。彎曲邊34不再垂直于塔壁10。為簡單起見，所有的排放孔32都畫成一樣大。但是，這里也有必要將排放孔32在側(cè)邊區(qū)域做得大些。彎曲邊34和塔壁10之間的角度也可以是可變參數(shù)。
在圖7的實施例中，一排排放孔32布置在用點(diǎn)劃線表示的窄條32’內(nèi)，排放孔在中心具有槽形孔37，在該區(qū)域只有塔壁10用于引導(dǎo)液體51。
可以根據(jù)下面的方法設(shè)計排放孔32如圖8所示，在下導(dǎo)管3(以平面圖示出)的底板31和下一個下導(dǎo)管3的排放溢流堰30a之間的區(qū)域，分隔板2通過橢圓65分割成2N個窄條Sn(n＝1，…N；在示例中，N＝4)。橢圓的長軸與位于主流向61上的塔直徑d重合。短軸分別相差恒定的量b(＝d/N)；最小的橢圓退化成直徑d上的一條。窄條Sn的中心長度由(n＝1，…N)指定。
底板31被分割成帶有相同大小角α/2N的2N個扇形部分S’n(n＝1，…N)，角α是在塔中心由底板31限定的中心角。每個扇形部分S’n具有與其相關(guān)的面積為An的排放孔32。射流60以容積流量Vn穿過這種排放孔32。Vn與An的比值是流出數(shù)值μn。該數(shù)值是取決于排放孔32設(shè)計的流出減速的量度。流出數(shù)值μn取決于導(dǎo)向元件4的形狀，特別取決于其傾角φ。代替一個排放孔32，在每個扇形部分S’n上還可以提供一個以上的排放孔。下面，只討論一個扇形部分S’n上僅有一個排放孔32的情況。
這樣在整個流場上停留時間的匹配導(dǎo)致an與Vn的比值必須在每個窄條Sn上都相等，該比值與在相應(yīng)窄條Sn上的停留時間成比例。這樣就獲得了在圖8中為每個面積An提出的關(guān)系。通過預(yù)設(shè)全部體積流量(＝2V1+2V2+…+2Vn)，就可以進(jìn)行An的設(shè)計，但必須已知流出數(shù)值μn(例如由于已經(jīng)進(jìn)行的試驗)。
在圖9中，示出了溢流堰形的流體分離器7，該流體分離器布置在分隔板2上，分隔板位于下導(dǎo)管3下方并且位于窄條32’上的排放孔32(未示出)的下方。在展示了，去掉了板式塔1的外壁，僅用點(diǎn)劃線表示。在流體分離器7的流出邊70上提供了至少某些導(dǎo)向元件4。
在各種情況下，流體分離器7有利的是用板形金屬條制造?？赏ㄟ^切割并向外彎曲部分區(qū)域從板形金屬條上制造出導(dǎo)向元件4。流體分離器7可由多個零件組成。它可以-如圖9所示-是彎曲的；但是，它也可以具有帶許多直線段的多邊形序列。
當(dāng)使用流體分離器7時，在排放孔32可以不布置導(dǎo)向元件。在這種情況下，導(dǎo)向元件4不是下導(dǎo)管3的零件，而是流體分離器7的零件。排放孔32可以都具有相同的尺寸。
除了所述實施例外，還可以有下導(dǎo)管3的其它變型，即至少下面的對應(yīng)于根據(jù)權(quán)利要求1的替代方案b)和c)的變型通過圖1和5中所示實施例變型，替代方案b)，導(dǎo)向元件4不是向下彎曲，而是向上彎曲，以影響在排放孔32之前的上游入流比。還可能通過布置在上游的導(dǎo)向元件4影響流體，以獲得均勻流場需要的橫向沖擊分量。
通過另外的變型，替代方案c，代替底板31，垂直壁段31’構(gòu)成下導(dǎo)管3下終端的一部分見圖10和11。圖10示出了與圖1和5的實施例對應(yīng)的實施例。圖11示出了與圖9所示實施例類似的實施例。這里流體分離器7布置在導(dǎo)向元件4之前。在圖11中只能看到流體分離器7的導(dǎo)向元件4中的一個。但是，和圖9的實例一樣，存在多個導(dǎo)向元件4。
權(quán)利要求
1.板式塔(1)，帶有流動的液體(51)并具有在相鄰塔板(2)之間輸送液體的下導(dǎo)管(3)，在每個下導(dǎo)管中液體穿過多個排放孔(32)輸送到載荷板，以射流(60)形式從排放孔流出的液體在沖擊載荷板的同時混合到局部發(fā)散的流場(6)內(nèi)，所述流場具有相對縱向主流向(61)的橫向流速分量，其特征在于，導(dǎo)向元件(4)布置在a)排放孔下方并與載荷板有一定距離，或b)在排放孔上及上方，或c)在排放孔之后，所述導(dǎo)向元件(4)對應(yīng)于發(fā)散流場分別引導(dǎo)液體的沖擊并從而有助于形成橫向速度分量，使得流速的縱向分量在每個垂直于主流向的平面上具有基本恒定的剖面；其特征還在于，排放孔最好是不同尺寸的，從中心區(qū)域到相鄰的側(cè)面區(qū)域逐漸變大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的板式塔，其特征在于，排放孔(32)布置成一排；其特征還在于，導(dǎo)向元件(4)分別與排放孔之一相關(guān)；其特征還在于，每個導(dǎo)向元件與相關(guān)排放孔的邊緣(33，34)鄰接，導(dǎo)向元件例如焊接在這些邊緣上。
3.根據(jù)本發(fā)明2中所述的板式塔，其特征在于，排放孔(32)布置在與塔壁(10)相鄰的環(huán)形部分(32’)內(nèi)；其特征還在于，從排放孔流出的液體(51)一方面通過塔壁引導(dǎo)，另一方面，至少部分由導(dǎo)向元件(4)引導(dǎo)，或者其特征還在于，排放孔(32)布置在垂直壁段(31’)上，每個導(dǎo)向元件做成葉片形，其位置和傾角對應(yīng)于所產(chǎn)生的橫向速度分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的板式塔，其特征在于，排放孔(32)至少部分通過部分切除的內(nèi)表面和圍繞邊緣(34)彎曲的內(nèi)表面產(chǎn)生；其特征還在于，彎曲內(nèi)表面形成葉片形導(dǎo)向元件(4)，導(dǎo)向元件具有不同的傾角φ；其特征還在于，隨著與中心Z距離的增加，-相對中心區(qū)域的中心Z-傾角逐漸增加，特別是從0°到60°，可取的是最多為45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的板式塔，其特征在于，在每種情況下，溢流堰形的流體分離器(7)布置在各個或所有下導(dǎo)管(3)的排放孔(32)的下方或前方；其特征還在于，至少一部分導(dǎo)向元件(4)布置在流體分離器的流出邊緣(70)上，導(dǎo)向元件例如焊接在這些邊緣上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的板式塔，其特征在于，流體分離器(7)分別用金屬窄條制造；其特征還在于，導(dǎo)向元件(4)通過切割和彎曲部分區(qū)域從板形金屬窄條上制造出來。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中所述的板式塔，其特征在于，導(dǎo)向元件(4)僅是流體分離器(7)的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的板式塔，其特征在于，排放孔(32)分別布置在構(gòu)成下導(dǎo)管(3)下終端或下終端一部分的壁段內(nèi)，壁段特別是水平底板(31)或垂直壁段(31’)；其特征還在于，占據(jù)底板正上方內(nèi)壁(30，30b)與塔壁(10)之間的空間區(qū)域的下導(dǎo)管部分向下逐漸變小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的板式塔，其特征在于，塔板(2)具有多個格柵元件(20)，格柵元件分別具有梯形形狀，其中梯形的非平行側(cè)邊(21a，21b)比底邊(22)長；其特征還在于，底邊相對于主流向(61)橫向定向，格柵元件的側(cè)邊構(gòu)成槽(23)，格柵元件在主流向上逐漸變小，并且有利的是所有的格柵元件具有相同的方向并布置在規(guī)則控制網(wǎng)(25)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的板式塔，其特征在于，其具有圓形橫截面；其特征還在于，下導(dǎo)管(3)安裝在每個塔板(2)內(nèi)；其特征還在于，相鄰塔板的下導(dǎo)管布置為在直徑方向上彼此相對。
全文摘要
板式塔(1)具有在相鄰塔板(2)之間輸送液體的下導(dǎo)管(3)。在每個下導(dǎo)管中液體穿過多個排放孔(32)輸送到載荷板。以射流(60)形式從排放孔流出的液體在沖擊載荷板的同時混合到局部發(fā)散的流場(6)內(nèi),所述流場具有相對縱向主流向(61)的橫向流速分量。在排放孔下面布置有導(dǎo)向元件(4),導(dǎo)向元件與載荷板有一定距離,這些導(dǎo)向元件對應(yīng)于發(fā)散流場分別引導(dǎo)液體沖擊。導(dǎo)向元件有助于形成橫向速度分量,使得流速的縱向分量在每個垂直于主流向的平面上具有基本恒定的剖面。排放孔最好是做成不同尺寸的,從中心區(qū)域到相鄰的側(cè)面區(qū)域逐漸變大。
文檔編號B01D3/20GK1422683SQ0215437
公開日2003年6月11日 申請日期2002年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者M·菲舍爾 申請人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司