CN101406761A - 自密封汽液再分布装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自密封汽液再分布装置。包括收集器、分布器装置和填料层；其中：在两个填料层之间的填料压圈上的立柱上焊接密封支撑圈(9)，盘式分布器的底盘(8)或液体收集器的收集底环(15)直接设置在密封支撑圈(9)上；下层填料上设置有填料压圈(11)，填料压圈和密封支撑圈之间设置有压圈立柱(10)；分布器底盘或收集器收集底环上设置略小于塔直径的密封挡环(6)，在塔壁(12)与密封挡环(6)和密封支撑圈(9)之间形成环形空腔，环形空腔内填充密封盘根(7)，盘根上的密封压圈(5)与支撑立柱(3)焊接，并与填料支撑(2)联接在一起。本发明结构紧凑高效、占塔空间低而且无需焊接或紧固元件可达到极佳的密封效果。

Description

自密封汽液再分布装置

技术领域

本发明属于塔内件的技术领域，特别是涉及一种自密封汽液再分布装置。

背景技术

塔内件是填料塔的组成部分，它与填料及塔体共同构成一个完整的填料塔。所有的塔内件的作用都是为了使气液在塔内更好的接触，以便发挥填料塔的最大效率和最大生产能力，故塔内件设计的好坏直接影响填料性能的发挥和整个填料塔的性能。塔内件主要包括液体分布装置、填料紧固装置、填料支撑装置、液体收集再分布装置、气体分布装置、除沫装置等。其中液体分布器是填料塔至关重要的塔内件，起着填料顶端初始分布液体的重要作用。

研究表明，液体在填料塔内从填料上端向下流动的过程中，由于填料的水力半径与塔的半径不相同，造成在塔壁附近填料的空隙率和塔中间的填料空隙率不同，因此液体会产生向塔壁流动的趋势，进而产生沟流、壁流、溪流等不均匀流动，造成大尺度不良分布，使填料效率急剧下降。因此在填料塔内每经过一段填料高度就应设置液体收集再分布装置，其作用主要是：把不均匀的液体重新收集起来，再重新进行分布，以提高填料的传质效率；将塔内不同径向位置流下来的液体加以混合，使进入下一层填料的液体有相同的组成；在此位置可以侧线进出物料；将上升的蒸汽均匀分布到上层填料中去，而且阻力较小。

液体收集再分布装置是液体收集器与常规液体分布器的组合，因此通常可以组合多种形式的液体收集再分布装置。

液体收集器主要可分为遮板式和升气管式，它们的集液环或集液盘与塔壁的密封连接形式主要为焊接式、螺栓卡紧式、塔体法兰夹紧式等。

液体分布器的形式也可分为许多种，但一般与液体收集器相匹配的分布器是重力型液体分布器。其原理是依靠液体分布器内一定高度的液体所产生的重力进行分布的。主要形式包括管式、槽式、槽盘式、盘管式等。

然而，在某些特殊的设备上，当一般的塔内件不能满足设计和改造的要求时，需要进行特殊的设计才能达到理想的效果。例如现场某些高压设备不允许焊接动火，所有塔内件不能通过焊接的方式与塔壁固定连接，当需要收集液体、进出物料时，一般收集器的收集环、收集盘或塔圈由于无法与塔壁焊接，就意味着无法完整的收集到全部液体，而且处理不好会在收集环、收集盘与塔壁的交接处形成更大的壁流，反而产生副作用，无法进行汽体和液体的再分布，恶化了下一段填料的传质效果，使塔的操作达不到质量要求。又例如，在直径小于700mm的塔器中，由于塔直径太小，人们不可能进入塔内进行焊接操作，因此液体收集器与塔壁的密封就无法实现，更谈不上汽液再分布好坏的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，针对一直以来很难解决的塔内件与塔壁不能相焊接的塔器密封问题而研究开发了本发明的自密封汽液再分布装置。

本发明的自密封汽液再分布装置，包括收集器、分布器装置和填料层；其特征是：在两个填料层之间的填料压圈上的立柱上焊接密封支撑圈9，盘式分布器的底盘8或液体收集器的收集底环15直接设置在密封支撑圈9上；下层填料上设置有填料压圈11，填料压圈11和密封支撑圈9之间设置有压圈立柱10；分布器底盘或收集器收集底环上设置略小于塔直径的密封挡环6，在塔壁12与密封挡环6和密封支撑圈9之间形成环形空腔，环形空腔内填充密封盘根7，盘根上的密封压圈5与支撑立柱3焊接，并与填料支撑2联接在一起。依靠此力量压紧密封盘根，从而形成自紧形式的密封，上面填料和液体的重量越大则密封效果越好。

所述的分布器为槽式液体分布器时，应与斜板式液体收集器匹配。分布器为盘式汽液分布器时，无需液体收集器。

所述的密封支撑圈9外直径为小于塔直径2-20mm，宽度为20-150mm，用于支撑分布器底盘或收集器收集底环。

所述的密封盘根7是石棉、石棉橡胶或聚四氟的填充材料。

所述的填料压圈立柱10数量在4根以上，高度在20-1200mm之间。

所述的密封挡环6其直径小于塔直径15-80mm，高度10-100mm。

所述的密封压圈5直径小于塔直径5-30mm，高度为20-200mm，并通过填料支撑立柱、填料支撑将上面数段填料的重量和滞液重量传递到环形空腔中的密封盘根上，依靠此力量压紧密封盘根，从而形成自紧形式的密封。

所述的填料支撑立柱3数量在4根以上，高度在100-1200mm之间。

本发明在填料塔的设计和改造过程中，当两段填料之间需要汽液再分布时，可于存在的下列情况中采用自密封汽液再分布装置：

1.改造塔中，塔体不能动火焊接。

2.新设计塔中人无法进入安装。

3.进料位置处需要充分混合的物料。

4.塔内再分布装置处，不设置人孔且占塔空间高度被限制。

本发明的有益效果是：该装置不但结构紧凑高效、占塔空间低而且无需焊接或紧固元件可达到极佳的密封效果，不会产生壁流、偏流等不良分布的现象；尤其是与新型塔内件配合使用后，塔内压降更低、操作弹性范围更广、具有更加优良的汽液分布效果，提高了汽液传质效率，确保产品质量。适用于工业生产中气液传质、分离、传热等操作过程中各种规格的填料塔

附图说明

图1：实施例1自密封汽液再分布装置结构示意图；

图2：实施例2自密封汽液再分布装置结构示意图；

图中标志说明：1-上段填料  2-填料支撑  3-支撑立柱  4-槽盘式汽液分布器  5-密封压紧环  6-密封挡环  7-密封盘根  8-盘式汽液分布器底盘  9-密封支撑圈10-压圈立柱  11-填料压圈  12-塔壁  13-下段填料  14-液体收集器  15-收集底环16-槽式液体分布器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1：

某合成氨厂的铜洗塔，直径为1000mm，工艺上采用醋酸铜铵液吸收气体中的CO和CO₂。填料采用三段散堆填料，要求吸收后气体中两者的出口总含量达到20ppm以下。为扩大产量和提高吸收能力，对该塔进行改造，更换为规整填料和新型塔内件。由于该塔操作压力高达130kg/cm²，改造中不允许塔内件与塔壁焊接，所以第一次改造在每段填料之间采用未与塔壁焊接的盘管式液体收集再分布装置。由于汽液再分布装置没有在塔壁处进行密封，产生了大量的壁流，使得液体分布的效果非常差，不但无法达到20ppm工艺指标要求，而且由于“人为的壁流”，造成局部液泛，出现塔顶带液现象，不得不停车重新改造。第二次改造在每两段填料之间设计采用了本发明第一种结构的自密封汽液再分布装置。

采用本发明的技术，如图1和图3所示，该装置中汽液分布采用槽盘式汽液分布器，在收集底盘上焊有一圈直径为900mm、高为80mm的密封挡环并与塔壁形成环形空腔，在塔壁与密封挡环之间的环形空腔中塞满石棉盘根，以防止液体产生壁流；直径960mm、高度50mm的填料压圈紧紧压在填料上面，作为支撑气液再分布装置和上一段填料的支撑源，在其之上周长方向上焊接有10根填料压圈立柱，支持Φ980/Φ800mm的密封支撑圈，用以支撑槽盘式汽液分布器、上段填料。上段填料的填料支撑同样为直径960mm、高度80mm，在其之下周长方向上与之焊接有10根填料支撑立柱，在立柱之下与其焊接有一直径980mm、高度80mm、厚度16mm的密封压紧环，该密封压紧环紧紧压住环形空腔中的石棉盘根，其压力来自于填料支撑上面的填料和滞液量的重量，形成自紧形式的密封。

生产结果表明，采用自紧汽液再分布装置后，由于不再有壁流、沟流等不均匀流动情况发生，汽液传质效果明显得到改善，同时填料上端液体的初始分布的均匀性能提高，吸收效率达到99％以上，CO和CO₂，的出口含量降到10ppm以下，超过了部颁标准。由于填料内的液体流动均匀，促进了气体流动的均匀性提高，带液现象随即消失，节约了大量吸收液，降低了生产成本，取得了巨大的经济效益。

实施例2：

某厂甲醇精馏塔，直径为1200mm，精馏后产品甲醇组成要求99％以上。由于原规整填料高度偏低，产品纯度达不到要求。改造设计增加填料高度，但由于塔体总高不能增加，故在原每两段填料之间的收集再分布装置处去除人孔，不设检修空间，减短两段填料之间的高度，以增加填料安装高度。采用五段规整填料，减少两段填料之间空间后，可增加约3米的填料高度的空间。改造中在每两段填料之间设计采用了本发明第二种结构的自密封汽液再分布装置。

我们采用如图2和图4所示的自密封汽液再分布装置，该装置中两段填料之间汽液再分布采用槽式液体分布器与液体收集器组合。直径1160mm、高度50mm的填料压圈紧紧压在填料上面，作为支撑气液再分布装置和上一段填料的支撑源，在其之上周长方向上焊接有18根填料压圈立柱，支持Φ1180/Φ1100mm的密封支撑圈，用以支撑液体收集器、上段填料。槽式液体分布器坐在填料压圈之上和填料压圈立柱之内，用于液体再分布；斜板式液体收集器安装在密封支撑圈之上，其收集底环外径和密封支撑圈的外径相同，在收集底环上焊有一圈直径为1100mm、高为80mm的密封挡环并与塔壁形成环形空腔，并在环形空腔中塞满聚四氟材料盘根，以防止液体产生壁流；上段填料的填料支撑栅板为直径1160mm、高度60mm，在其之下周长方向上与之焊接有18根填料支撑立柱，在立柱之下与其焊接有一直径1180mm、高度80mm、厚度16mm的密封压紧环，该密封压紧环紧紧压住环形空腔中的聚四氟材料盘根，其压力来自于填料支撑上面的填料和滞液量的重量，形成自紧形式的密封。填料支撑之下和填料支撑立柱之内设置斜板式液体收集器。整体再分布装置的高度不超过1米。

改造后的生产结果表明，采用本发明自密封汽液再分布装置后，收集再分布效果良好，没有漏液现象的发生。由于节省了检修空间，填料高度得以增加，汽液传质效率大幅增加，甲醇产品组成达到99.5％以上，超过了部颁优级品标准，销售价格提高一个档次，取得了较好的经济效益。

本发明的实施例中所列举的数值只是说明性的，具体的应用范围都包含在权利要求所要保护的范围中。

Claims (9)

1.一种自密封汽液再分布装置，包括收集器、分布器装置和填料层；其特征是：在两个填料层之间的填料压圈上的立柱上焊接密封支撑圈(9)，盘式分布器的底盘(8)或液体收集器的收集底环(15)直接设置在密封支撑圈(9)上；下层填料上设置有填料压圈(11)，填料压圈11和密封支撑圈(9)之间设置有压圈立柱(10)；分布器底盘或收集器收集底环上设置略小于塔直径的密封挡环(6)，在塔壁(12)与密封挡环(6)和密封支撑圈(9)之间形成环形空腔，环形空腔内填充密封盘根(7)，盘根上的密封压圈(5)与支撑立柱(3)焊接，并与填料支撑(2)联接在一起。

2.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的分布器为槽式液体分布器时，应与斜板式液体收集器匹配。

3.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的分布器为盘式汽液分布器时，无需液体收集器。

4.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的密封支撑圈(9)外直径为小于塔直径2-20mm，宽度为20-150mm，用于支撑分布器底盘或收集器收集底环。

5.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的密封盘根(7)是石棉、石棉橡胶或聚四氟的填充材料。

6.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的填料压圈立柱(10)数量在4根以上，高度在20-1200mm之间。

7.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的密封挡环(6)其直径小塔直径15-80mm，高度10-100mm。

8.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的密封压圈(5)直径小于塔直径5-30mm，高度为20-200mm，并通过填料支撑立柱、填料支撑将上面数段填料的重量和滞液重量传递到环形空腔中的密封盘根上，依靠此力量压紧密封盘根，从而形成自紧形式的密封。

9.如权利要求1所述的自密封汽液再分布装置，其特征是所述的填料支撑立柱(3)数量在4根以上，高度在100-1200mm之间。

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