專利名稱：液體分配器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及化工廠和煉油廠中傳質(zhì)和傳熱容器中所用的、通常稱為“液體分配器”的內(nèi)部構(gòu)造，其中傳質(zhì)和傳熱應(yīng)用諸如為蒸餾、分餾、吸收、洗滌、接觸、汽提和淬火。
在這些塔設(shè)備中，一般使液體向塔設(shè)備下方流動以與逆向向塔設(shè)備上方流動的蒸汽接觸。這種接觸塔通常具有在同一個塔中順序排列的多個塔段，各段包括一分配器系統(tǒng)和填充層。
常見的優(yōu)點是，液體在這些塔段中是以薄膜形式流動的而使得塔段與液體接觸的程度和時間都最大。例如，通過包括有規(guī)律或隨機的填充層的塔段可獲得此優(yōu)點，其中離開分配器的液體流以薄膜流形式在這些填充層上流過?，F(xiàn)有技術(shù)中還有其它一些實現(xiàn)接觸的方法。
所有這些方法可使液體到達包括這些接觸結(jié)構(gòu)的設(shè)備塔段的底部，液體收集在該處。一般地，這是由一系列收集裝置實現(xiàn)的，然后，這些裝置使液體引導(dǎo)分配器管道中，在那兒液體可再向下傳遞到傳質(zhì)塔下一個塔段中。類似的分配結(jié)構(gòu)位于塔頂，液體在該處被引入。
無論什么情況下，重要的是液體被均勻地分配在塔的整個橫截面上，而使由于諸填充層所導(dǎo)致的蒸汽/液體接觸可能性最大，同時重要的是防止液體和/或蒸汽通過這些設(shè)備時處理不均勻。為此，分配結(jié)構(gòu)通常包括分配器管道，如槽、輸送支管，這些管道本身的管壁上具有小孔，液體流可以通過這些孔直接流到頂層填充層。
顯然，增加分支槽槽壁小孔的數(shù)量可以總體均勻的方式顯著地提高填充層的完全而快速濕潤效果。然而，這將意味著需要將孔制得較小以保證各個孔可接受等量的分配液體。遺憾的是，這些小孔時常會由于液流中的固體雜質(zhì)而堵住，這實際上會引起所要避免的不均勻流動。
眾所周知，采用相對少一點的較大孔以及采用使液流從各孔中放出而象許多水滴一樣地到達填充層的裝置可解決這一問題。使從各孔中水平流出的液流與一垂直面接觸，該垂直面可使液流分散并且其末端為許多滴狀邊或尖端，這些尖端與填充層頂面接觸，從而可達到上述效果。例如在美國專利4,264,538；4,816,191和4,855,089中描述了這些裝置。這些裝置一般將一分散板對著導(dǎo)管壁中的孔放置，這樣流出的液體可沖擊該板并且被分散成較細的液流，然后再經(jīng)過滴狀邊或尖端。然而這種措施存在一些缺陷，即板的放置位置會限制相鄰導(dǎo)管的接近程度。另外，部分堆塞的孔會將液流減少到液流甚至不能到達該板的程度。并且，當液流特別強時，就不得不調(diào)整板的位置以避免飛濺或者需提供防護裝置以保證液流可在所需方向上流動。
在1970年代早期由英國Hydronyl有限公司所銷售的另一種裝置中，液流由閉合導(dǎo)管來分配，并且在導(dǎo)管適當高度的水平直徑或弦的相對端具有多個孔。導(dǎo)管中的液體從孔流出并且流入與一垂直金屬板材制成的分散板接觸，并且該分散板具有一下部，該下部可將形成在板上的液膜引到直接位于管道下方的垂直穿孔板上，這樣液體可在穿孔板兩側(cè)向下流。在一較佳形式中，垂直穿孔板然后可接觸與第一塊板成直角的的一類似垂直穿孔板。這可起到使一部分液體以與其余流體成直角的方式分散，從而可提高貫穿填充層的分配均勻性，向下流的液體最終流到該填充層上。這種結(jié)構(gòu)工作情況良好，但也存在許多上述問題。
在現(xiàn)有技術(shù)的另一種系統(tǒng)中，導(dǎo)管呈平臺形式，其上具有氣體可從中向上流的許多氣口以及向下流的液體可從中經(jīng)過的多個孔。這雖可避免空間上存在的問題，但使液體以細流方式傳送而不是以液滴方式傳送，而液滴可更有效地促進液體均勻地流過該系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種比現(xiàn)有技術(shù)裝置更新穎和獨具優(yōu)點的裝置。該裝置的優(yōu)點是可采用較大的孔，這些孔可使堵塞可能性最小，同時可在多種流動情況下使液流非常寬闊且分配均勻。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種液體分配器系統(tǒng)，包括一具有多個液體分配孔的導(dǎo)管，以及一直接安裝到導(dǎo)管上的管道；所述管道可用于接受經(jīng)孔流出導(dǎo)管的液流，并將所述液流引到一至少局部位于導(dǎo)管下方并相對水平方向傾斜為75°或小于75°的分散板上。分散板相對水平方向的較佳角度為70°至10°，最好為60°至40°。板相對水平方向的傾斜程度主要是由流速和使得液流在到達滴狀尖端之前可被分散的程度決定。顯然，需要最大的分散效果，并且這通常意味著在上述范圍中相對水平方向的傾斜角度較小是較佳的。
構(gòu)成本發(fā)明一部分的液體分配裝置如所述的為一“導(dǎo)管”，并且可以理解，這一名詞包括任何可將液流輸送到導(dǎo)管本體的一系列孔中的裝置。該導(dǎo)管可以是任何所需橫截面的開口槽或封閉管，只要可滿足藉由上述孔分配在其中流動液體的功能。該導(dǎo)管還可以是一平臺分配器，其中，液體流過平臺并且從實際上在平臺底板上的孔中流出。在此情況下，“管道”是由貫穿平臺本身厚度的通道構(gòu)成。
在某些情況下，需要使分散板表面具有織物狀的以降低流速并有助于分散效果。可采用在導(dǎo)管整個長度上延伸的一塊板以處理從與一導(dǎo)管相連的所有管道中流出的液體。另外，但不是經(jīng)常的，各管道可具有其本身的單個分散板。這些單獨的分散板設(shè)置成各板最好都是扇狀的以適應(yīng)在其上流過的液體的分散效果。
當液流速度較低時，即每平方英尺每分鐘3加侖(每米2每分鐘0.12米3)時，特別是低于每平方英尺每分鐘2加侖(每米2每分鐘0.08米3)時，較佳地，分散板以一條邊結(jié)束，從其上可排出液體薄膜。另外，通常也是較佳的，該邊可由許多滴狀尖端代替，從而有控制地將液體送到位于下方的填充層上。
通常，一以在其最底部具有一滴狀邊緣或滴狀尖端的垂直延伸段的分散板是較佳的。此垂直延伸段還可以穿孔以使通過其表面的液體也流過板的厚度。通過使底邊經(jīng)過多個此類通孔，滴狀尖端也可設(shè)置在此穿孔板上。也可由從延伸段底邊上伸出的指狀延伸段提供滴狀尖端。這種結(jié)構(gòu)通過使板平面外的指狀延伸段變形，珍有可能使液體以比板本身寬度厚的液帶形式分散的優(yōu)點。
然而上述結(jié)構(gòu)在流速超過約每平方英尺每分鐘3加侖(每米2每分鐘0.12米3)時效果明顯減弱，并且在這些情況下，較佳的是，分散板可將液體輸入具有多個液體分配裝置、如孔、槽口、攔水壩、凹口或其它孔狀結(jié)構(gòu)的第二級槽中。
較佳地第二級槽包括由一底件連接起來的相對容納壁，液體分配裝置較佳地沿著至少一面壁的底部設(shè)置。這樣所具有的效果是可保證即使當超過有效工作的管道/分散板結(jié)構(gòu)的通過流量時，液體可以一均勻流速流過第二級槽中的所有裝置。
當?shù)诙壊郯惭b成為一改型結(jié)構(gòu)時，有利于處于增加流量的要求，第二級槽可以完全與分散板分離，這也可以是所期望的。但是，當流體分配系統(tǒng)最初設(shè)計用于高流量系統(tǒng)時，方便的是分配板垂直延伸段形成為第二槽諸壁中的一個壁。
第二級槽通常是直接安裝在導(dǎo)管下方的，通過使第二級槽的一面槽壁延伸段沿其長度的至少一部分直接安裝到導(dǎo)管上來完成此安裝工作。
較佳地分散板設(shè)備有在液流接觸分散板和垂直段(該段可以是設(shè)置上去的，也可能就是板的下端)之間的分散板中點處設(shè)置的一攔水壩，并且該攔水壩與由貫穿分散板的管道延續(xù)線所構(gòu)成的引線成直角。攔水壩的功能是阻擋流過分散板的液流并增強分散作用。攔水壩的高度在整個分散板上是不變的，但通常希望在傾斜分散板的下坡處最高，在末端處最低。另外、也是通常較佳的，攔水壩可以是有凹口的，這樣其長度的間隔部分高度漸小以使該處攔水壩上的液體更多。攔水壩可伸過分散板的整個寬度，但最常見的是它在兩側(cè)不到分散板的邊緣處結(jié)束。
管道可以是傳統(tǒng)形式的，在該處導(dǎo)管側(cè)邊可構(gòu)成管道壁的一部分，并且安裝到槽側(cè)面上的一適當結(jié)構(gòu)的構(gòu)件可在從導(dǎo)管壁孔至排放到分散板的那點提供一橫截面均勻的管道。因而此橫截面例如可以是正方形的、矩形的或一部分圓周邊為扁平形的大致圓形。然而，還可以是可在管道中構(gòu)成兩個或多個通道的非常見橫截面。這些通道(但不是必要的)可以是完全分開的，但較佳的應(yīng)當明顯不同以保證由管道端部傳遞到分散板的液體量在管道寬度方向上不均勻。例如，這一管道具有有些象字母“B”的橫截面，這樣可以通過實際在管道內(nèi)部形成至少部分分流而具有使分散開始的特性。
在使用時，時常需要使分散板底端或任何安裝到其上的垂直延伸件錨固到填充層頂部以防止由于壓差和壓力變化所引起的相對運動。錨固裝置通常被稱為“固定立桿”并且可以采取任何所需的功能型形狀。
附圖的簡述

圖1示出了本發(fā)明的槽系統(tǒng)的示意橫截面圖。
圖2A和2B示出了兩種導(dǎo)管結(jié)構(gòu)實施例的橫截面；圖3示出了本發(fā)明的具有如圖2B所示一管道的槽系統(tǒng)側(cè)視圖。
圖4示出了第二級槽另一實施例的局部剖視立體圖。
圖5是一示意橫截面圖，示出了圖4所示實施例的變化形式，其中分散板的垂直延伸段構(gòu)成第二級槽的一槽壁。
較佳實施例的描述以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行描述，這些附圖僅用于說明本發(fā)明，而并不限制本發(fā)明的范圍。
在圖1中，一矩形橫截面的導(dǎo)管槽具有兩個出口孔2和3。上孔2僅用于溢流狀態(tài)或者如果下孔被堵塞發(fā)揮作用。下孔是分配槽中液體的主要傳送工具。所示的孔都是圓形的，但實際上可采用任何合適的輪廓。通常淚珠狀孔是較佳的，因為這種形狀不易堵塞。槽一般具有許多孔，但在此圖中為簡化起見僅示出了兩個。
在使用狀態(tài)下，液體從孔中流出槽并且進入管道4，從管道4液體排出到一傾斜的分散板5上，當液體沿著板流動時分散，直至碰到一攔水壩6，該攔水壩可進一步加強分散作用。然后，向下流的液體接觸一垂直延伸段7，該延伸件最好是具有特定結(jié)構(gòu)的或均勻穿孔的。延伸件由一保持桿9錨固到墊層結(jié)構(gòu)8上。板7的下端具有許多滴狀尖端，順著這些滴狀尖端向下流的液體可分配到填充層上。
圖2A以橫截面示出了圖1所用管道設(shè)計，管道4由一安裝到槽1側(cè)面上并跨在孔2上的拱形件構(gòu)成。圖2B示出了圖3所用的管道設(shè)計。此管道具有“B”形橫截面，這種截面可使液流在流出槽上的孔時分成兩股。
在圖3中，管道4具有“B”橫截面。經(jīng)過管道而與傾斜分散板5接觸的液體可分散并接觸一有凹口的攔水壩6。其它方面，該結(jié)構(gòu)與圖1所示的非常相似。
在圖4中，示出了用于較高流速的一種設(shè)計。圖中所示的導(dǎo)管、孔、管道和分散板與現(xiàn)前圖中所示的相同，但此時分散板是將液體輸入到一第二級槽10中，所述槽沿著至少一槽壁底部具有多個孔11。如上所述的，這些孔可由槽口、攔水壩和/或凹口代替或補充。第二級槽由一托架延伸段12安裝到第一級槽的一槽壁上。
圖5示出了圖4所示實施例的一種變化形式的示意圖，其中分散板具有一垂直延伸段13，該延伸段可構(gòu)成第二級槽的一槽壁。
只要不脫離本發(fā)明的實施精神，上述結(jié)構(gòu)還可能有許多變化形式。例如，可以將一根單獨的管道跨裝在導(dǎo)管側(cè)面的孔上以代替圖中所示的管道。較佳地，此管道的直徑明顯地大于孔的直徑以保證液流自由流動而不受約束。導(dǎo)管的橫截面也可以有其它變化，雖然在附圖中其橫截面圖是矩形的，但這并不意味著其它橫載面形狀、如圓形或V形就是不適合的，而且它還可制成為開口或封閉形式的。
權(quán)利要求
1.一種液體分配器系統(tǒng)，包括一具有多個液體分配孔的導(dǎo)管，以及一直接安裝到導(dǎo)管上的管道；所述管道可用于接受經(jīng)孔流出導(dǎo)管的液流，并將所述液流引到一至少局部位于導(dǎo)管下方并相對水平方向傾斜不大于75°的分散板上。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板相對水平方向傾斜角度為10至70°。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板上具有一攔水壩。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板具有一垂直延伸段。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板的垂直延伸件末端為多個滴指狀尖端。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板末端為多個滴指狀尖端。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板底邊位于一第二級槽上方，所述第二級槽包括容器壁，至少一所述容器壁具有多個分配孔。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散板的垂直延伸段可構(gòu)成第二級槽的一容器壁，并且所述第二級槽的至少一容器壁上設(shè)有多個分配裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管道的橫截面可構(gòu)成所述管道中的至少兩個內(nèi)部通道。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管道安裝到導(dǎo)管的側(cè)面上。
全文摘要
一種液體分配器系統(tǒng),藉由主要位于導(dǎo)管下方的液流分散裝置可來自槽、管道或平臺分配器等導(dǎo)管的液體有效而均勻地分配,這樣可使液體分配端在塔設(shè)備中的間距較近,從而可明顯地減小一傳質(zhì)塔的內(nèi)部空間。
文檔編號F28F25/00GK1258224SQ98805581
公開日2000年6月28日 申請日期1998年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月30日
發(fā)明者G·W·豪史, D·S·巴爾德 申請人:諾頓化學(xué)工藝產(chǎn)品有限公司