气液接触塔盘制造技术

一种用于气液接触塔的改进塔盘组件。在过程塔中把一层网状填料放在错流筛板塔盘的上面以提高传质效率。网状填料紧固在筛板塔盘上，在一个实施例中塔盘是由具有梯形截面的细棒紧密排列而构成的，对初期气泡的生成产生了抑制作用，从而得到更均匀的泡沫高度并降低了塔盘横向的返混现象。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气液接触塔盘，更具体的说涉及一种在塔盘上固定有一层网状填料的改进的筛板塔盘。蒸馏塔用于从多组分液流中分离指定的组分。一般来说，这种气液接触塔使用塔盘、填料或它们的组合。近年来，在大多数板式塔设计中所谓的泡罩塔盘有被筛板或浮阀塔盘取代的趋势，而且盛行着把填料塔，不管是无规则(倒入的)的，还是规整的填料，与塔盘结合使用以有效地改善物流中组分的分离。塔内分离的成功取决于液体与蒸汽相的密切接触。某些汽液接触装置，如塔盘，其特点是具有相当高的压降及相当高的容液量。而另一些汽液接触设备如规整的高效填料在某些特殊应用中变得很受欢迎。这种填料由于其压力降低，溶液量少，所以能量效率高。然而正是由于这些特点，有时装有规整填料的塔在操作的稳定性与一至性方面有困难。而且对于许多应用场合只有用塔盘就行了。当选用塔盘做为塔内主要接触装置时，并不需要过多地考虑蒸汽的分布，这是因为通过板式塔的压降很高。例如，在操作条件下，典型的有40块塔盘的塔压降约为6psi或300mmHg。这比入口蒸汽所具有的动能要高出两个数量级。通常在石油精炼的精馏塔内进入蒸馏塔的蒸汽其速度差不大于10mmHg，而在化工或天然气处理塔中入口蒸汽的速度差不大于5mmHg。因此，人们通常并不过多地关心把进入板式塔的蒸汽功能耗散掉，这一点并不令人奇怪。但当塔盘被填料取代时，通过塔的阻力降一般会降低整整一个数量级。在过程塔内一种特别有效的塔盘是筛板塔盘。这种塔盘的结构是在其下表面有大量的小孔。这些小孔允许上升的蒸汽通过并与横向流过塔盘的液体直接接触。当有足够量的蒸汽向上流过塔盘时，就防止了液体通过小孔流下去(这叫漏液)。塔盘有少量的漏液是正常的，而大量的漏液则不利于塔盘的生产能力和效率。塔盘的生产能力是开孔面积和塔盘面积的函数。当塔盘净面积一定时，增加开孔面积百分比可以提高塔盘的生产能力，但由于低汽速下的漏液而降低了调节范围从而使上述办法受到局限。为克服漏液现象，已经开发出一种塔盘，它是由紧密排列的具有梯形截面的棒所构成。本专利技术的受让人制造并出售这种塔盘，其商标为纹栅塔盘(SCREENTARY)。纹栅塔盘梯形棒元件是向上的楔形，这给上升的蒸汽产生了文杜里(Venturi)效应。棒之间的距离很近，这使表面张力作用很明显。蒸汽上升通过棒间楔形喉部产生的文杜里作用与表面张力现象相结合显著减低了低液速下的漏液并可保持喷射高度较低。向上的楔形也给流过塔盘的液体提供了较大的表面积。已经知道，对于筛板类型的塔盘，增加液体的泡沫高度及减少流过塔盘液体的反向流动都可以提高塔盘效率。当汽泡向上流过塔盘时产生了泡沫。汽泡悬浮在液体中延长了汽液的接触，这提高了过程的效率。泡沫维持得越长，泡沫高度越高则汽液的滞留量越大。越高的泡沫要求汽泡较小且以足够低的速度生成汽泡。同样，当液体流过塔板而有液体环流存在时，则在泡沫下面有反向流动。一般在塔盘侧部有环流。这种流动带着液体反向流过塔盘，从而降低了传质的浓差推动力。正是这种汽液之间的浓度差提高了汽液接触的效率。在很多关于过程塔的已有专利中也介绍了气-液接触技术。其中有转让给联合碳化物公司(UnionCarbideCorporation)的美国专利No.4，499，035，其中介绍了带有改进的入口鼓泡器的气-液接触塔盘。在错流型塔盘上有一个改进的装置，以激发塔盘入口的气泡活力，该装置是由一些垂直向上并横穿过液流通道而分开排布的无孔隔板器件所构成。据称此规整的配置比起简单的开孔塔盘构件可以在较大塔盘表面促进气泡活动。转让给壳牌石油公司(ShellOilCompany)的美国专利No.4，550，000介绍了关于塔内在垂直叠放的塔盘之间气液接触的装置。它给出的塔盘其小孔作为气体通道，这种通道对从上边一层塔盘降液器流出的液体的阻碍作用较小。这种优点在已有技术的范围内改进了塔盘效率。同样，转让给日本东京NipponKayakuKabushikiKaisha的美国专利No.4，543，219介绍了一种挡板塔盘式塔。并说明了高气液接触效率的操作参数及对于低压力损失的要求。在阐述塔盘式过程塔中要求高效汽液接触时参考这些资料是很有用的。授权给卡尔T.壮(CarlT.Chuang)(本专利技术的专利技术者之一)等人并转让给加拿大原子能公司(AtomicEnergyofCanadaLimited)的美国专利No.4，504，426是气液接触装置的又一个例子。同样，在这份参考材料中介绍了提高精馏过程效率的许多先进之处。颁给DaleE.Nutter的美国专利No.4，304，738更具体地介绍了与本专利技术有关的概念。该资料中介绍的改进是叠放的控制金属网的钢板形状的填充物料，每块网板都是多组平行线状金属条带交叉而成。该专利技术适合于把这种填料与错流型塔盘装置结合时用。填料放在塔盘上面的液体内，这样配置是使流过塔盘并与蒸汽相作用的液体也流过放在塔盘上面的填料。如资料中所指出的，附着在挡板上的微小的液滴落下来，其大小比蒸汽喷射夹带到上层板液体中的液滴要大。同样，填料段被做成与液体水平流过塔盘方向相平行的垂直栅栏。这种栅栏用水平直条棒来定向以使之平行于液体流动轴的方向。这种规整的填料放在塔盘上表面附近区域，这样给上升的汽流提供了开阔的面积并尽量降低了压降。据称这样使用规整填料是为了改善塔盘的某些效率因子。然而，许多参数决定着总的塔盘效率。由相对于达到平衡时气体组份的变化导出了效率的测定式。可以在塔盘上“n”点测量效率，点效率(Eoq)表示为Eoq= ((Yn-Yn-1))/((Y·n-Yn-1)点)Y·n是与该点液体浓度相平衡时的气体浓度。也可以对整个板来测量效率(级效率的量测)。最为公认的大概是Murphree效率了，对于蒸汽效率是Emv= ((Yn-Yn-1))/((Y·n-Yn-1)板)在此级效率的测量中Y·n是与离开塔板的液体浓度相平衡时的气体浓度。影响板效率的因素是那些能增进或降低有效传质的因素，包括各种可能性，如初期气泡的生成、泡沫的高度、泡沫的均匀性及返混等。可能较好的办法是提供一种单一的筛板塔盘组件，其作用能抑制初期气泡的生成，使细分散的气泡均匀增长、均匀的泡沫高度并因此有均匀的液体流过。按定义这会使得Murphree板效率有明显的提高。本专利技术提供了这样一种塔盘，它是在筛板塔盘上放置一薄层网状填料。这种交织的金属网给上升的汽流创造了一个边界层，这使蒸汽在液体内分散为相当小的气泡从而有效地获得较好的传质作用。同时，在使用错流塔板时网状填料影响了液体的流动，限制其返混现象。返混的减少增加了效率并维持了沿塔盘的均匀性。本专利技术涉及一种过程塔的改进的筛板塔盘。更具体的说，专利技术的一个特点是至少有一层网状填料安装在筛板塔盘上以促进蒸汽与液体之间的传质。在一个推荐的实施例中，筛板塔盘是由许多一般为梯形截面的细棒所构成，这些细棒一个一个一般是平行地分开固定的。这种塔盘售出的商标为纹栅塔盘。在一个实施例中网层的厚度约为半英寸并由不锈钢做成。单层或多层的网状填料也可以做成一英寸左右的厚度。而且网层也可以由聚四氟乙烯或不锈钢制成。另一方面，本专利技术也包括一个在一种类型填料塔内改进的汽液接触方法，在这种塔内下降的液流与上升的蒸汽流通过一个放置在塔内的筛板相混合。这项改进包括把本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过程塔用的改进的筛板塔盘组件，在这类塔中液体下流经过塔流到塔盘上，蒸气则向上流过塔，穿过塔盘，与液体相互作用并进行质量传递；其特征在于在所说的筛板塔盘适当位置上放置有至少一层网状填料，使下流液体和上升气体相互作用，以强化质量和／或能量的传递。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔伯特K陈，卡尔T庄，
申请(专利权)人：格里奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]