專利名稱：氣液接觸器擋板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)用于板式塔中質(zhì)量傳輸?shù)臍庖航佑|的氣液接觸器擋板。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及化學(xué)工藝塔，更具體地說，但不局限于，涉及一種用于板式塔的去 除霧沫夾帶/質(zhì)量傳輸組件，該塔板具有擋板，用于提高塔板容量并改進(jìn)其中的質(zhì) 量傳輸效率。
持續(xù)的目標(biāo)是改進(jìn)使用化學(xué)工藝塔進(jìn)行的分離工藝及類似工藝的效率。為此， 采取了多種不同的方法。
可以在化學(xué)工藝塔中進(jìn)行的分離工藝包括蒸餾和吸收。具有塔板的塔的最優(yōu)設(shè) 計確保最大的產(chǎn)量(即，產(chǎn)能)以及質(zhì)量傳輸效率。在高產(chǎn)量下，存在液體在高氣 體速度下有霧沫夾帶的趨勢。這降低產(chǎn)能以及效率，這二者均由液體被吹到上部塔 板所引起。本發(fā)明的目的是有效地去除霧沫夾帶。
蒸餾和吸收塔被用于從多成分流中分離選定的成分。通常，例如氣液接觸塔使 用塔板或密封件，有時它們的組合。如果是板式塔，任何潤濕的固體表面將通過液 相和氣相之間附加親密接觸改善質(zhì)量傳輸。如果固體表面也可以用作去除霧沫夾帶 裝置，這將是另一個優(yōu)點。
蒸餾塔板具有兩種構(gòu)造橫流(橫流)和逆流(雙流)。塔板通常由實心塔板 或臺板組成，該臺板具有多個穿過該臺板的孔，塔板被安裝在固定在塔內(nèi)的支承環(huán) 上。在橫流塔板中，氣體上升穿過孔，并與移動越過塔板穿過其"活動"區(qū)域的液 體接觸。在該區(qū)域中，發(fā)生液體和氣體混合與分餾。該液體借助來自上部塔板的垂 直通道被引導(dǎo)到塔板上。該通道通常被稱為入口降液管。液體移動越過塔板，并通 過類似的通道離開，該通道通常被稱為出口降液管。塔板的活動區(qū)域最大地直接影 響氣液接觸，以及質(zhì)量傳輸效率。
如果是雙流塔板，塔板臺板覆蓋塔的整個橫截區(qū)域。氣體和液體流動穿過同樣
的孔，并以逆流的方式接觸。由此，不需要降液管。
在該技術(shù)領(lǐng)域常見的問題是，氣體中的霧沫夾帶。當(dāng)霧沫被夾帶在上升氣體中 時，它被攜帶到更高的塔板上，由此影響在這些塔板上的混合物成分，導(dǎo)致危害在 該工藝混合物中的成分分離效率?？梢越档蜌饬魉俣葋頊p弱霧沫夾帶影響，但結(jié)果 是塔板產(chǎn)量也降低。另一個有害的影響是，霧沫夾帶的液體積累在上部的塔板上， 并且在該塔板上存在增加的液體量，由此導(dǎo)致過早的液阻現(xiàn)象，以及產(chǎn)能的降低。
改進(jìn)的目標(biāo)在于上述類型的氣液接觸塔板技術(shù)，來處理產(chǎn)量和質(zhì)量傳輸效率問
題。該技術(shù)的例子見于多個現(xiàn)有技術(shù)專利，包括美國專利No. 3,955,419、 4,604,247 和4,597,916，各個專利轉(zhuǎn)讓給格利奇公司(Glitsch， Inc.)，以及美國專利No. 4,603,022，該專利授予日本東京的三菱重工株式會社。通過使用擋板、板和去除霧 沫夾帶裝置，其它的性能方面在現(xiàn)有技術(shù)中提出。例如，都轉(zhuǎn)讓給梅里克公司 (Merricks Corporation)的美國專利No. 4，105，723和美國專利No. 4,132,761，提出 安裝在工藝塔內(nèi)的特殊擋板和去除霧沫夾帶結(jié)構(gòu)。
Chuang等在美國專利No. 5，262，094中說明了可在分餾塔板下使用密封材料基 層用于去除霧沫夾帶。在塔板下使用密封件進(jìn)行去除霧沫夾帶的其它例子通過如下 專利描述，例如，Monkelbann等的美國專利N o. 5,554,329和No. 5,707,563，以及 Nutter等的美國專利No. 5，975，504。多個其它類型的去除霧沫夾帶裝置通過如下專 利描述，例如，Mahar的美國專利No. 4,274,923， Bentham的美國專利No. 4,818,346， Stober等的美國專利No. 5，837，105和No. 6,059,934,以及Ross等的美國專利No. 5，972，171。在其它例子中，Lee等在美國專利No. 5,762,668中使用結(jié)構(gòu)密封組件來 降低在化學(xué)工藝塔中的霧沫夾帶，并改善質(zhì)量傳輸效率。
然而，當(dāng)使用波浪型除霧裝置或結(jié)構(gòu)密封件進(jìn)行去除霧沫夾帶時，這些裝置的 潤濕表面與高速氣流直接接觸，導(dǎo)致這些液體的再次霧沫夾帶。這降低了用于去除 霧沫夾帶裝置的效力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種氣液接觸器擋板，包括本體，該本體具有第一部分、 第二部分和中間部分，中間部分定位在第一部分和第二部分之間。中間部分是具有 第一表面和第二表面的波紋板。該波紋板具有交替的脊?fàn)钗锖蜋M跨各個第一表面和 第二表面的開口式通道，該開口式通道在第一部分和第二部分之間延伸。第一部分 具有第一收集通道，當(dāng)來流體流動在第一方向沿著第一表面時，該第一收集通道適200680051554.8
說明書第3/6頁
用于收集來自中間部分的開口式通道的液體。第二部分具有第二收集通道，當(dāng)流體 流動在第二方向沿著第二表面時，該第二收集通道適用于收集來自中間部分的開口 式通道的液體。
下文將描述的是該氣液接觸器擋板如何改進(jìn)去除霧沫夾帶的效力，并向提高的 質(zhì)量傳輸提供附加的潤濕表面積。結(jié)果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，配備有該設(shè)備的塔極大 地提高了產(chǎn)能和效率。


從對附圖作了參考的下面描述中，本發(fā)明的這些和其它特性將變得更明顯，該 附圖僅用于說明，并且不用于以任何方式對特殊實施例或所示實施例限制本發(fā)明的 范圍，'其中
圖1是化學(xué)工藝的局部垂直剖面圖，示出所述塔中的擋板和塔板定位的說明性 例子。
圖2是如圖1所示的擋板的背視圖。 圖3是如圖2所示的擋板的側(cè)視圖。 圖4是如圖2所示的擋板的俯視圖。
圖5是如圖2所示的擋板的仰視圖。
圖6是如圖2所示的擋板的正面的透視圖。
圖7是如圖2所示的擋板的背面的透視圖。
圖8是使用如圖1所示組件的去除霧沫夾帶的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的非限定性典型實施例，現(xiàn)在將參考圖1到圖8進(jìn)行描述。 參見圖l，示出了本發(fā)明的實施例10?；瘜W(xué)工藝塔12安裝有多個塔板14，各 個塔板具有頂側(cè)16、底側(cè)18和在底側(cè)18與頂側(cè)16之間延伸的孔20。塔板14延 伸塔12寬度的一部分。塔板14的大部分邊緣22靠近塔12的壁26內(nèi)表面24。溢 流堰28位于沿著塔14的剩余邊緣30上，而降流管32位于所述溢流堰28的另一 側(cè)上。包括多個擋板34的設(shè)備33設(shè)置在塔板14底側(cè)18下方的區(qū)域36中。
擋板34的較佳實施例現(xiàn)在將參考圖2和圖3描述。需要認(rèn)識到，可以改變所 述實施例的多個方面，而不偏離本發(fā)明的原則或精神，因此下面的描述是非限定性 的。在圖1和圖8中，示出了橫流塔板的設(shè)計。需要認(rèn)識到，本發(fā)明的設(shè)備33也
可以使用通常被叫做雙流塔板的逆流塔板。
參見圖2和圖3，擋板34具有本體40，該本體具有中間部分42、具有第一收 集通道45的第一或上部部分44、以及具有第二收集通道47的第二或下部部分46。
參見圖3，中間部分42包括具有第一表面或背面50和第二或正面52的材料 板48。參見圖2和圖7，板48是波紋狀的，如圖所示，或被成形來形成一系列其 間具有通道56的近似平行脊?fàn)钗?4，在通道56的底部末端具有排出孔57。脊?fàn)?物54和通道56從靠近頂部邊緣58的位置延伸到靠近板48的底部邊緣60的位置， 位于板48的側(cè)邊緣62之間。需要認(rèn)識到，可以使用板48的其它成形，包括不限 制為折疊式成形、正弦波圖形，以及這些和其它成形的混合體。
參見圖3和圖4，第一或上部部分44包括形成第一收集通道45的上部彎曲部 分64和凸緣66。彎曲部分64具有開口 68，該開口在凸緣66和末端邊緣70之間 沿著其整個長度延伸。第一收集通道45的彎曲部分64具有靠近凸緣66的多個孔 72，液體可以穿過該孔朝向中間部分42的通道56離開第一收集通道45。有利的 是，孔72的數(shù)量與通道56的數(shù)量匹配，并且定位各個孔72使得液體可以通過該 孔直接進(jìn)入對應(yīng)的通道56。
參見圖3，成形第二或下部部分46，使得可以形成第二收集通道47。所述實 施例具有呈J形的彎曲部分49。需要認(rèn)識到，可以使用其它形狀來形成第二收集 通道47。開口 78在沿著整個第二部分46的長度，在靠近中間部分42的第一邊緣 80和末端第二邊緣82之間延伸。參見圖3和圖5，多個孔86穿過第二或下部部分 46使得液體可以向下流出第二收集通道47到達(dá)擋板34下方的區(qū)域。
參見圖3、圖6和圖7，第一或上部部分44的凸緣66沿著中間部分42的長度 在脊?fàn)钗?4的上部末端連接。第二或下部部分46的第一邊緣80沿著中間部分42 的長度在通道56的基座84的下端上連接。
參見圖l，布置擋板34越過塔板34下方的塔12的區(qū)域36的長度和寬度。擋 板34通常平行排列，使得一列88中的擋板34位于其它列88中的其它兩個擋板 34之間間隔的緊鄰上方或下方。通常擋板34相對于塔12的主軸線和塔板14的平 面都成一定角度。擋板34的主平面相對于塔板14的平面所成的角90在5度到85 度之間。較佳地， 一列88中的擋板34相對于位于該列88緊鄰上方或下方的另一 列88中的擋板34旋轉(zhuǎn)180度。
本發(fā)明的設(shè)備33的使用方法現(xiàn)在將參考圖8的橫流擋板設(shè)計進(jìn)行描述。需要 認(rèn)識到，具有安裝在此的設(shè)備33的雙流板式塔的運行是相似的。 包括多個擋板34的設(shè)備33安裝成一陣列，使得至少一個列88位于塔12中的 塔板14下方。當(dāng)塔12運行時，液體100溢出塔板14的溢流堰28，并流下降流管 32，朝向塔板14緊鄰下方的另一塔板14。其范圍由曲線104標(biāo)示的液體100頭部， 處于降流管32中，導(dǎo)致液體100流過塔板14的頂部表面16，朝向并越過溢流堰 28。直接位于塔板14下的區(qū)域36中的氣體102上升穿過塔板14中的孔20，而氣 泡穿過液體IOO。形成的泡沫106具有由曲線所標(biāo)示的范圍。當(dāng)氣泡107離開泡沫 106時，氣泡形成如箭頭標(biāo)示的向上行進(jìn)的霧沫108。擋板34攔截霧沫108。參見 圖6到圖8,包含夾帶霧沫108的氣體102撞擊擋板34的正面52和第一收集通道 45。霧沫108的液滴聚合，在正面52上形成液體100。在中間部分42的正面52 上的所述液體100在朝向第一或上部部分44的第一方向上流動，并穿過第一收集 通道45上的孔72，到達(dá)背面50上，并進(jìn)入板48的通道56。液體100在朝向第二 或下部部分46的第二方向上流下通道56，通過排出孔57流出通道56，并且被收 集在第二收集通道47中。液體100通過孔86離開第二收集通道47，并以液滴110 的形式向下方的活動區(qū)域112落下。
流下通道56的液體100不暴露到任何高速氣體102，并且不經(jīng)受再次霧沫夾 帶。 '
液滴110比霧沫108更重，因此液滴110不會被氣體102夾帶。
通過該方式，防止形成霧沫108的液體100被氣體102夾帶，并上升穿過上方 塔板14中的孔20。
當(dāng)與不具有擋板的塔板14的運行相比，通過使液體100沿著擋板34的背面 50上的通道56流動并以液滴的形式落下，增加了液體100的表面積，由此改進(jìn)液 體100和氣體102之間的質(zhì)量傳輸，并因此改進(jìn)塔12的運行。
通過監(jiān)視如圖1和圖8所示的實施例10發(fā)現(xiàn)，在塔板14上方形成的霧沫108 撞擊中間部分42的正面52，并在處于緊鄰上方的另一塔板14下方的塔板34的中 間部分42的背面50上，被引導(dǎo)形成液體100。當(dāng)氣體速度低時，被攜帶的液體100 被收集在波紋狀通道56中，穿過排出孔57向下流出到第二收集通道47，隨后通 過孔86排出，以液滴110的形式落入下方的活動區(qū)域112。當(dāng)氣體速度高時，被 攜帶的液體100被向上推動，并通常在第一收集通道45中結(jié)束。收集在第一收集 通道45中的液體100重新被向下引導(dǎo)穿過孔72和波紋板48頂部的開口到達(dá)背面 50。因為向下流到擋板34的背面50上的液體100不經(jīng)受氣流，霧沬108最終被重 新引導(dǎo)到活動區(qū)域112。由于氣體速度持續(xù)增長，被攜帶液體100的一些部分可以
被推到擋板34的上部列88上，這些擋板相對于水平面旋轉(zhuǎn)近似角90，但當(dāng)上部 列88相對于下部列88旋轉(zhuǎn)180度時，該近似角與擋板34的下部列88的角90處 于相反方向。如果存在的話，擋板34的其它列88相似地彼此相對旋轉(zhuǎn)，并相似地 在角90的方向上交替。在擋板34的上部列88上重復(fù)霧沫偏轉(zhuǎn)功能。
從本發(fā)明的運行產(chǎn)生的好處包括將塔板作用從霧沫形式轉(zhuǎn)換到泡沫形式；通 過從擋板前側(cè)收集霧沫、并將霧沫發(fā)送到擋板的背側(cè)、隨后將霧沫排出到下方活動 區(qū)域，使霧沫偏轉(zhuǎn)；并增大用于附加質(zhì)量傳輸?shù)囊后w表面積。本發(fā)明的這些有益特 性顯示出導(dǎo)致更大的產(chǎn)能(高達(dá)20%)和更高的塔板效率。
實例
實例1.
實驗上顯示出，塔板14和作用為"霧沫偏轉(zhuǎn)器"的擋板34的組合在與使用單 個塔板相比時，在溢流堰28的每英寸0.5到5.0gpm的溢流堰負(fù)載中，可以具有高 達(dá)15到20%的更高的產(chǎn)能。通過使用不同的氣體速度(C因子)和液體溢流堰負(fù) 載(WL)，對設(shè)備進(jìn)行測試。對于間隔為610mm的標(biāo)準(zhǔn)閥門塔板，當(dāng)WL為4.0 gpm/in，擋板就位時，滿產(chǎn)能的C因子從0.39 ft/s增加到至少0.46 ft/s。
在本專利文獻(xiàn)中，詞語"包括"用作其非限定性含義來表示跟隨該詞語的項目 是被包含的，但不排除沒有特別提到的項目。通過不定冠詞"a (— (個))"提到 一個元件，不排除可能存在多于一個的元件，除非上下文清楚地要求有且僅有一個 元件。
對于該技術(shù)領(lǐng)域熟練人員而言清楚的是，可以對所述實施例進(jìn)行修改，而不脫 離如權(quán)利要求中所確定的本發(fā)明的精神和范圍9
權(quán)利要求
1.一種氣液接觸器擋板，包括 本體，所述本體具有第一部分、第二部分和中間部分，所述中間部分定位在所述第一部分和所述第二部分之間；所述中間部分是具有背面(或第一表面)和正面(或第二表面)的波紋板，所述波紋板具有交替的脊?fàn)钗锖蜋M跨各個所述第一表面和所述第二表面的開口式通道，各個通道在所述第一部分和所述第二部分之間延伸；所述第一部分具有第一收集通道，當(dāng)流體流動在第一方向沿著所述第一表面時，所述第一收集通道適用于收集來自所述中間部分的所述開口式通道的液體；并且 所述第二部分具有第二收集通道，當(dāng)流體流動在第二方向沿著所述第二表面時，所述第二收集通道適用于收集來自所述中間部分的所述開口式通道的液體。
2. 如權(quán)利要求1所述的氣液接觸器擋板，其特征在于，所述第一部分在所述 背面的所述脊?fàn)钗锏纳喜磕┒诉B接到所述中間部分，而所述第二部分在所述正面的 所述開口式通道的底部末端連接到所述中間部分。
3. 如權(quán)利要求1所述的氣液接觸器擋板，其特征在于，所述第一收集通道具 有延伸基本其整個長度的開口，所述開口適用于使得夾帶的霧沫可進(jìn)入所述第一 收集通道；以及多個軸向隔開的孔，所述孔適用于將收集在所述第一收集通道中的 液體釋放進(jìn)入位于所述中間部分的所述背面上的所述開口式通道中。
4. 如權(quán)利要求3所述的氣液接觸器擋板，其特征在于，所述第一收集通道中 的孔的數(shù)量與所述擋板的所述中間部分中的通道的數(shù)量相同，所述孔與所述通道緊 密對準(zhǔn)，使得從一個所述孔中離開的液體被引導(dǎo)進(jìn)入一個所述通道中。
5. 如權(quán)利要求1所述的氣液接觸器擋板，其特征在于，所述第二收集通道具 有延伸基本其整個長度的開口，所述開口適用于使得流下所述中間部分的所述開 口式通道的液體可流入所述第二收集通道；以及多個軸向隔開的？L，使得收集在所 述第二收集通道中的液體可以從所述孔中以液滴流的形式朝向位于所述擋板下方的活動氣液接觸區(qū)域落下。
6. —種使用多個如權(quán)利要求1所述的氣液接觸器擋板的板式塔，所述擋板定 位在所述板式塔中橫流或逆流塔板下方的脫離區(qū)域中，使得包含霧沫的氣體撞擊在 所述擋板上，由此在所述氣體上升到所述擋板上方的所述塔板之前，所述霧沫從所 述氣體中去除夾帶。
7. 如權(quán)利要求6所述的板式塔，其特征在于，所述擋板在塔板下方的所述脫 離區(qū)域中布置成至少一列。
8. 如權(quán)利要求7所述的板式塔，其特征在于，存在至少兩列。
9. 如權(quán)利要求8所述的板式塔，其特征在于，所述至少兩列中的相鄰列相對 于彼此旋轉(zhuǎn)近似180度。
10. 如權(quán)利要求7所述的板式塔，其特征在于，列的數(shù)量在一到五之間。
11. 如權(quán)利要求6所述的板式塔，其特征在于，各個擋板相對于水平面傾斜 5度到85度，在重力作用下所述液體從所述第一收集通道沿著所述中間部分的所 述背面的所述開口式通道流到所述第二收集通道。
12. —種用于在板式塔中去除霧沫夾帶和改進(jìn)質(zhì)量傳輸?shù)墓に?，包括如下步驟在各個塔板下方的脫離區(qū)域中安裝多個布置成至少一列的擋板，使得霧沬撞擊 到各個所述擋板的所述正面上，并且在氣體上升到上方的所述塔板之前被去除霧沫 夾帶；各個擋板具有上部部分、下部部分和定位在所述上部部分和所述下部部分之間的中間部分， 所述中間部分是具有正面和背面的波紋板，所述波紋板具有交替的脊?fàn)钗锖蜋M跨所述正面和所述背面的開口式通道，各個通道在所述上部部分和所述下部部分之間延伸，所述上部部分具有第一收集通道，所述第一收集通道適用于收集來自所述中間 部分的所述正面上的所述開口式通道的液體，并且所述下部部分具有第二收集通道，所述第二收集通道適用于收集來自所述中間部分的所述背面上的所述開口式通道的液體；所述第一收集通道具有延伸其整個長度的開口，被夾帶的霧沫通過所述開口 進(jìn)^^所述第一收集通道；以及多個軸向間隔的？L，使得收集在所述第一收集通道中 的液體穿過所述孔落到所述擋板的所述中間部分的所述背面上，在所述第一收集通 道中的孔的數(shù)量與在所述擋板的所述中間部分的通道的數(shù)量相同，所述孔與所述通 道緊密對準(zhǔn)，使得從一個所述孔離開的液體被引導(dǎo)進(jìn)入一個所述通道；所述第二收集通道具有延伸基本其整個長度的開口，流下所述擋板的所述中 間部分的通道的液體通過所述開口從位于所述通道末端的所述排出孔流入所述第 二收集通道中；以及軸向間隔的孔；所述擋板相對于水平面傾斜5度到85度，使得具有被夾帶霧沫的氣體流撞擊 到所述波紋狀中間部分的所述正面上，所述液體聚集形成收集在所述第一收集通道 中的液體，所述液體穿過所述第一收集通道中的所述孔流向所述波紋狀中間部分的 所述背面，隨后流下其中的所述通道進(jìn)入所述第二收集通道，所述液體通過所述孔 離開所述第二收集通道而朝向位于所述擋板下方的所述塔的活動區(qū)域，所述液體以 尺寸大于霧沫尺寸的液滴流的形式落下，使得液體的霧沫夾帶大為降低。
全文摘要
氣液接觸器擋板包括具有第一部分、第二部分和中間部分的本體，中間部分定位在第一部分和第二部分之間。中間部分是具有第一表面和第二表面的波紋板。波紋板具有交替的脊?fàn)钗锖蜋M跨各個第一表面和第二表面的開口式通道，通道在第一部分和第二部分之間延伸。第一部分具有第一收集通道，當(dāng)來自中間部分的開口式通道的液體沿著第一表面在第一方向上流動時，該第一收集通道適用于收集該液體。第二部分具有第二收集通道，當(dāng)來自中間部分的開口式通道的液體沿著第二表面在第二方向上流動時，該第二收集通道適用于收集該液體。
文檔編號B01F3/04GK101365529SQ200680051554
公開日2009年2月11日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者K·T-T·莊, 亞當(dāng)·T·李, 吳光宇, 拉里·W·伯頓 申請人:Amt國際股份有限公司