CN1015233B - 在物质与热交换柱的交换段上均匀分配液体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明的液体分配器具有设置在主通道上的分支通道，其上设置有跟通道壁有一定距离的挡板。通过在通道壁上的排出口流出的液体带着高冲量流出，成抛物线状分布到挡板上。本分配器实现特别精细的液体分配，但它的排出口数量比常规的液体分配器小得多。这些排出口具有较大的直径，因而对结污不敏感。

Description

本发明涉及一种在物质与热交换柱的交换段上从分配通道均匀分配液体的装置，这装置从一个馈给装置通过一些装在侧壁上的排出口向一个交换段的上横断表面分配液体，同时每个分配通道的至少一面侧壁上离开一个距离配置一个导板。

液体分配装置的目的是把液体均匀分配到这类柱式装置的横截面上。

本发明可使用在常用的这类柱式装置上，特别是那些交换段由结构规则的元件如波纹状或片状元件构成的柱式装置。然而本发明也可在交换段由不规则填充填料如拉希格填充瓷环或一组垂直的、平行配置的通道构成，当单个通道直径较大时，它们用填料填充，当通道直径较小时，柱式装置被设计成所谓的膜式柱式装置。

在这样的柱式装置内，可进行例如蒸馏、精馏、萃取、吸收，及把同位元素从一种物质中离析出来等的化学交换反应，也可进行一种液体和一种蒸汽或气态介质之间的热交换。

在为数甚多的液体分配器中，下面简述几种公知的、常用的类型。

一种公知的实施例的特点在于液体分配器设计成带孔底板或筛状底板结构，带有大量均匀配置的、带有溢流装置的孔或带孔喷咀。

这种实施例的缺点是，为要达到柱式装置的整个横截面上相当均匀地分配液体，需要复盖很大一个柱横截面。尽管有蒸汽通道与及在分配器和柱式装置壁之间有着可能的缝隙，但通过蒸汽的开放的横截面受到很大压缩，这导致大的压力降。也曾建仪过设置侧面细管。这一措施虽然提高了液体分布的均匀程度，但对气体的大的压力降却收效甚微。

另一种公知的实施例的特点在于把液体分配器设计成所谓箱式或管式的分配器，它们在下侧带有供液体流出的孔。

但是这种分配装置有着本质的缺点，液体仅能在箱或管的下方流出。结果是，为了精细分配液体，需要大量的箱或管，这一方面造成大的气体压力降，另一方面结构庞杂成本高。

众所周知，该装置的作用-第一种述及的情况下的分离作用，后一种述及的情况下的传热作用-主要取决于液体分配在交换段的表面上的均匀和精细的程度。

德国专利27    52    391中公开了一种分配装置，它含有彼此平行配置的、上面敞开的U形槽，它们在直立侧板的上边缘有V形缝状的液体排出口。连续的导板位于上述液体排出口前面与之相距一小段距离处。

侧板和导板之间的夹缝的尺寸设计成使流出液体量将它充满。液体在夹缝内受到类“挤压”，从而产生一条宽的液流。导板突出于这些槽的侧壁之上，同样装有溢流缝，从而使高负荷下积聚于夹缝内的液体得以通过这些缝流出。为了使液体在液量较小的情况下也能按所希望的方式流出，在夹缝内装有金属丝网或拉制板网，这样，由于出现的毛细管作用力结合在紧挨排出口后面的地方的压头，发生液体的横向分配。

这公知的分配器有一系列本质的缺陷。

导板跟槽的各侧板的距离必须对应于液体的负荷加以精确的调整，而当工作条件发生改变时，要求中断运作。

因为夹缝的宽度比排出口的尺寸小，而且夹缝甚至还可能含有金属丝布网或拉制板网，因此结污以致堵塞的危险很大。此外，这公知的装置本质上是溢流装置，因此它们对倾斜位置十分敏感。

此外，流入夹缝的液体具有比较小的流出速度，因为槽的侧板的溢流缝内的贮水高度较低，而流出速度是取决于这一贮水高度的。

本发明的目的是提供一种在交换柱中均匀分配液体的装置，它的分 配质量较高，它基本上与液体的负荷无关，并且结构简单。

本发明的目的可通过下列方式来实现，液体通过在通道侧壁下部区域的排出口以高冲量成流束地向设计为挡板的导板冲击，挡板到通道侧壁的距离大于产生的液膜的厚度。而且，挡板到一个通道的侧壁的距离大于排出口的尺寸，挡板在上部弯曲，与一个通道的侧壁连接。本发明另一方案有一个跟挡板平行伸展并延伸到挡板下缘的隔板跟一个通道的侧壁下缘连接。本发明的又一方案是挡板的下部区域设置了至少一排孔。本发明还有一个方案是隔板和挡板之间的两相对侧用连续壁相连。

在本发明中，液流束的动能被用于扩展开液体。

借助本发明因此可取得良好的作用方式，因为液体在挡板上的扩展在一个很大的供料高度范围内，例如50至200mm的范围内，令人惊异地只发生微小的变化，如下列测量数据所示。

排出孔直径＝6mm

挡板间距＝12mm

挡板高度＝液体从开孔到组件表面的落高＝120mm

液膜宽度＝液带长度＝b（mm）

分支通道内贮水高度＝h（mm）

试验介质＝98%的乙醇

h（mm）    b（mm）

50    132

80    152

120    160

160    166

200    180

从上列测量数据可知，供料高度降低到四分之一，扩展宽度仅减少27%。

使用按本发明设计的装置，可以常规液体分配器，例如箱式或管式分配器用数量较少的排出口而达到同样精确的液体分配。排出口的尺寸可能相应地大些，从而使按本发明的装置对结污的敏感度大为降低。

如果分配器跟一个结构规则的组件一道使用，则分配器的取向最好应使分配臂垂直于位于分配器下方的组件层的主要扩展方向。

可设计成管形或槽形的分配臂或分配通道的数目，跟常规液体分配器相比可以大大减少，这样，通过气体的自由横截面增大了，气相的压力损失减少。

另外，按本发明的装置可按其不同使用目的，按标准件简便地制造。

本发明的其它有利发展，如挡板在上部弯曲跟一个通道侧壁连接，隔板的设置，挡板下部打孔，隔板跟挡板两侧加壁板封闭等措施，都是为了特别在气体速度较高时防止液体被气体夹带走。

下面借助附图中展示的实施例对本发明加以说明。

图1是带有按本发明的分配装置的交换柱的纵剖面图。

图2a至2c是本发明一个实施例的透视图及侧视、前视图。

图3a至3c至5a至5c是实施例的不同变型。

图6a及6b及图7和图8是挡板的特殊实施形式。

在一个交换柱、例如精馏柱1里的物质交换部分内，设置有如瑞士专利398503中所公开的带有规则结构的组件2。液体输入、输出管道及气体输入、输出管道3-6连接在柱式装置上。

液料通过供给管道3送进分配器，分配器上有个上面敞开的主通道7，从该主通道向装在下方的上面敞开的分支通道8送料，这些分支通道设有按本发明的结合附图详细说明的挡板9。

如图2a至2c所示，分支通道8在本实施例中设计成U形槽，但也可由管子构成，它装有挡板9。该挡板在上部弯曲并牢固地连接在分支通道的侧板上。其优点是，不会有液体被上升的气体夹带向上。

原则上，夹缝的对侧也可用挡板封住，以防止液体被夹带向上。分支通道侧板下部装有液体排出口10。

液体以相当高的速度从排出口10流出，从挡板9上反弹，成抛物线状分布开。排出液体的动能在此处被用来将液体分布开。

当然也可在分支通道的两侧设置挡板。

图3a至3c与图2a至2c是一样的，只是在通道壁的下部加了一块隔板11。由于这一措施，特别当气体速度较高时，可更好地防止液体被气体夹带。

图4a至4c中描述的实施例与图2a至2c中的一样，只是上下地装置了两个排出口10a和10b。由此使本装置能复盖很宽的负荷范围。

在二级分配器内，如果液体分别从上面和下面的一排排出口冲击分开的、并排设置的挡板并从那里扩展开，这将是有利的。

这同样也适用于在图5a至5c中所描述的实施例，它与图3a至3c的一样在通道8的壁上各装有一隔板11。

图6a和6b及图7和图8中，描述了挡板的不同实施形式，为了更好地分配液体，在第一种情形（图6a和6b）中，挡板具有波纹12，在第二种情形中（图7），它在下部有穿孔13。

按图8的挡板9在其下端有锯齿14，以形成更好的液体下滴。

Claims (6)

1、一种在物质及热交换柱的交换段上从分配通道均匀分配液体的装置，这装置从一个馈给装置通过一些装在侧壁上的排出口(10)向一个由交换段形成的上横断表面分配液体，每个分配通道有一个跟至少一个侧壁离开一定距离来设置的导板，其特征在于排出口设置在通道侧壁(8)的下部区域内并且导板设计成带有一个平的、不中断的并基本上垂直的部分的挡板(9)，通过这些排出口(10)，液体以高冲量成流束地向挡板(9)冲击，挡板到通道侧壁(8)的距离大于产生在挡板上的液膜的厚度。

2、按权利要求1的装置，其特征在于挡板（9）到一个通道的侧壁（8）的距离大于排出口（10）的尺寸。

3、按权利要求1的装置，其特征在于挡板（9）在上部朝一个通道的侧壁（8）折弯并与之连接。

4、按权利要求1的装置，其特征在于有一个跟挡板平行伸展、并延伸到挡板下缘的隔板（11）跟一个通道的侧壁（8）的下缘连接。

5、按权利要求1的装置，其特征在于在挡板（9）的下部区域内设置有至少一排孔。

6、按权利要求5的装置，其特征在于隔板和挡板之间的两相对侧用连续壁相连。

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