CN104755144A - 物质交换塔板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塔设备的物质交换塔板，具有在塔板入口侧的液体入口和在相对置的塔板出口侧的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽的侧壁伸入罩壳中，从而沟槽侧壁与罩壳侧壁重叠这样的高度，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度，其中，在沟槽中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽中液体沿一个方向，而在其之间的各沟槽中，液体沿相反的方向流动，并且对于靠近塔板入口侧的沟槽和罩壳，罩壳相对于沟槽置于较高的位置，并且因此重叠高度小于靠近塔板出口侧的沟槽和罩壳中的情况。

Description

物质交换塔板
技术领域
本发明涉及一种塔设备的物质交换塔板/传质塔板，具有在塔板入口侧的液体入口和在相对置的塔板出口侧的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽的侧壁伸入罩壳中，从而沟槽侧壁与罩壳侧壁以这样的高度重叠，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度。
背景技术
这种物质交换塔板由DE 102 43 625 A1已知，并且在附图1中示出。在这种已知的物质交换塔板中，已经证明，通过塔板构成的气液泡沫层(Sprudelschicht)是不均匀的并且通常是有空缺的，从而所实现的有效性不足。
发明内容
本发明的目的是这样改进前面所述类型的物质交换塔板，使得对于物质交换塔板的整个面积有效性是均匀的，并由此实现高效率。
所述目的根据本发明这样来实现，即，在沟槽中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽中液体沿一个方向流动，而在其之间的各沟槽中，液体沿相反的方向流动，并且对于靠近塔板入口侧的沟槽和罩壳，罩壳相对于沟槽置于较高的位置，并且因此重叠高度小于靠近塔板出口侧的沟槽和罩壳的重叠高度
通过蛇形地在较长路程上引导液体依次通过所有沟槽，通过相同的塔板更长时间地保持液体，从而实现了更强的物质交换。此外，物质交换还通过罩壳高度的减小而能更强和更均匀地进行。
这里建议，罩壳相对于沟槽的高度从塔板入口侧到塔板出口侧连续或不连续地加大。
一个备选的解决方案在于，在靠近塔板入口侧的气体通过缝隙中，缝隙宽度大于靠近塔板出口侧的气体通过缝隙中的情况。为此建议，缝隙宽度从塔板入口侧到塔板出口侧连续或不连续地减小。
另一个备选的解决方案在于，罩壳壁的下边缘具有多个向下敞开的罩壳缝隙或开口，所述罩壳缝隙或开口的高度和/或宽度对于靠近塔板入口侧的罩壳大于靠近塔板出口侧的罩壳中的情况。为此建议，罩壳缝隙的高度和/或宽度从塔板入口侧到塔板出口侧连续或不连续地减小。
另一个备选的解决方案在于，在塔板下方，在通向气体通过缝隙的气体入口区域中，分别在塔板上固定至少一个节流元件，对于靠近塔板入口侧的气体通过缝隙，所述节流元件的起节流作用的通孔大于靠近塔板出口侧的气体通过缝隙中的情况。为此建议，节流元件的通孔的尺寸从塔板入口侧到塔板出口侧连续或不连续地减小。有利的是，在罩壳结构/布置相同时，沟槽侧壁的高度从塔板入口侧朝塔板出口侧减小。
在这四个解决方案的每个中都实现了一个主要的优点，即，从下向上流动通过物质交换塔板的气体的通流阻力在物质交换塔板的整个面积上是相同大小的，尽管在物质交换塔板上侧上的液位的高度从塔板入口侧到塔板出口侧减小。对流通阻力的这种均匀化使得，气液泡沫层在物质交换塔板的整个面积上是均匀的且没有空缺的，从而有效性在塔板的整个面积上是均匀的并且由此塔板具有高效率。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在下面详细说明。其中：
图1示出现有技术的物质交换塔板的透视图，
图2示出根据本发明的第一解决方案的物质交换塔板的竖直剖视图，
图3示出根据本发明的另一个解决方案的物质交换塔板的一部分的透视图。
具体实施方式
根据本发明的物质交换塔板1水平地安装在塔设备中，其中多个塔板1彼此相叠地隔开间距地设置。在每个塔板上有一个液体层2，所述液体层通过气体通过缝隙3由气体4从下面流动通过。由此，在塔板1的上方形成由液体和气泡组成的气液泡沫层，在该气液泡沫层中发生物质交换。液体在塔板1的边缘上的一个侧面(入口侧A)流动到塔板上，以便流动经过整个塔板，并在塔板的边缘上的另一个侧面(出口侧B)流出，以便到达位于下面的塔板。
塔板在入口侧A和出口侧B之间由多个相互平行的、在横截面内为U形的型材状的沟槽5组成，这些沟槽在它们之间形成气体通过缝隙3。这里，两个沟槽的相互朝向的、相邻的、竖直的侧壁5a、5b构成气体通过缝隙3的侧壁。这里重要的是，在沟槽5中，液体交替地沿相反的方向流动，从而每隔一个沟槽5，其中的液体沿一个方向流动，而在位于其间的各沟槽5中，液体沿相反的方向流动。在图1中示出的箭头显示了在沟槽5中和在罩壳6之间的液体流向。
在每个气体通过缝隙3上套装一个细长的、型材状的罩壳6，所述罩壳具有倒置的U形横截面。这里每个罩壳的竖直的侧壁6a、6b伸入两个相邻的沟槽5的中间空间或内部空间中，从而罩壳侧壁6a、6b的下端部比沟槽侧壁5a、5b的上端部低。由此形成罩壳侧壁6a、6b与沟槽侧壁5a、5b的重叠部，所述重叠部具有高度H。
由于相对于沟槽5居中设置的罩壳6的宽度BH大于缝隙宽度B3，由罩壳使通过缝隙3向上流动的气体朝两侧转向，进入罩壳壁和沟槽壁之间的间隙Z1和Z2中，以便在这里向下流动越过罩壳壁6a、6b的下边缘并从这里重新向上朝液体的表面OF流动。
罩壳侧壁6a、6b的下边缘具有竖直的罩壳缝隙6c，气体通过所述缝隙流出到罩壳之间的间隙中。这里，缝隙6c可以具有倾斜的导向面，所述导向面规定气体和液体的流动方向。
位于塔板1上的液体层的高度HF从入口侧A到出口侧B减小，并且在图2中示出的第一解决方案中，靠近入口侧A的罩壳相应地设置得比靠近出口侧的罩壳高。由此，在出口侧附近，罩壳侧壁与沟槽侧壁的重叠部H小于出口侧B附近的情况。优选这用于确保，罩壳6相对于沟槽5的高度H由塔板入口侧A到塔板出口侧B连续地减小，并且重叠高度H连续地增大。
在对于第一解决方案备选或附加的第二解决方案中，气体通过缝隙3的宽度B3是不同的，就是说，其宽度从入口侧A向出口侧B特别是连续地减小。由此，从蒸汽排出通道(Kamin)在入口附近较宽，而在出口之后较窄，从而在入口附近较厚的液体层中提供比出口附近较薄的液体层中更多的用于穿透的气体。
在第三实施方式中，这样来实现所述效果，即，设置在罩壳壁下边缘上的罩壳缝隙6c特别是在其高度和/或宽度上从入口侧A朝出口侧特别是连续地减小。这也是对于第一或第二解决方案备选或附加地实现的，以便对于较高的液体层提供更多的气体。
在附加或备选的第四实施形式(图3)中，在塔板1或塔板下表面的下方并且由此在每两个沟槽5的下侧上分布固定有节流元件8，所述节流元件分别覆盖气体通过缝隙下部的入口缝隙3a。每个特别是型材状的、与沟槽和罩壳平行的节流元件具有通孔9，通过所述通孔确定进入气体通过缝隙3的气体量。这里确保了，节流元件的气体通孔的尺寸和/或数量在入口侧A附近大于在出口侧B附近，其中这也是连续地实现的。这个解决方案也实现了，在入口附近的较厚的液体层中也提供比出口附近较薄的液体层中多的用于穿透的气体。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.塔设备的物质交换塔板(1)，具有在塔板入口侧(A)的液体入口和在相对置的塔板出口侧(B)的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙(3)，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁(5a、5b)伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁(5a、5b)与罩壳侧壁(6a、6b)以这样的高度(H)重叠，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向流动，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，并且对于靠近塔板入口侧(A)的沟槽(5)和罩壳(6)，罩壳(6)相对于沟槽(5)置于较高的位置，并且因此重叠高度(H)小于靠近塔板出口侧(B)的沟槽和罩壳中的情况，并且在塔板下方，在通向气体通过缝隙(3)的气体入口区域中，分别在塔板上固定至少一个节流元件(8)，对于靠近塔板入口侧(A)的气体通过缝隙(3)，所述节流元件的起节流作用的通孔大于靠近塔板出口侧(B)的气体通过缝隙中的情况。
2.根据权利要求1所述的物质交换塔板，其特征在于，从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)，罩壳(6)相对于沟槽(5)的高度(H)连续或不连续地减小并且重叠高度(H)连续地增加。
3.特别是根据权利要求1或2所述的塔设备的物质交换塔板，具有在塔板入口侧(A)的液体入口和在相对置的塔板出口侧(B)的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁(5a、5b)伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁(5a、5b)与罩壳侧壁(6a、6b)以在这样的高度(H)重叠，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向流动，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，并且对于靠近塔板入口侧(A)的气体通过缝隙(3)，缝隙宽度(B3)大于靠近塔板出口侧(B)的气体通过缝隙中的情况。
4.根据权利要求3所述的物质交换塔板，其特征在于，缝隙宽度(B3)从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)连续或不连续地减小。
5.特别是根据上述权利要求之一所述的塔设备的物质交换塔板，具有在塔板入口侧的液体入口和在相对置的塔板出口侧的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁与罩壳侧壁以这样的高度(H)重叠，该高度小于沟槽侧壁(5a、5b)的高度和罩壳侧壁(6a、6b)的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，罩壳壁(6a、6b)的下边缘具有多个向下敞开的罩壳缝隙(6c)或开口，对于靠近塔板入口侧(A)的罩壳(6)，所述罩壳缝隙或开口的高度和/或宽度大于靠近塔板出口侧(B)的罩壳中的情况。
6.根据权利要求5所述的物质交换塔板，其特征在于，罩壳缝隙(6c)的高度和/或宽度从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)连续或不连续地减小。
7.根据上述权利要求之一所述的物质交换塔板，其特征在于，节流元件的通孔的尺寸从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)连续或不连续地减小。
8.根据上述权利要求之一所述的物质交换塔板，其特征在于，在罩壳结构/布置相同时，沟槽侧壁(5a、5b)的高度从塔板入口侧朝塔板出口侧减小。

Claims (9)

1.塔设备的物质交换塔板(1)，具有在塔板入口侧(A)的液体入口和在相对置的塔板出口侧(B)的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙(3)，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁(5a、5b)伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁(5a、5b)与罩壳侧壁(6a、6b)以这样的高度(H)重叠，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向流动，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，并且对于靠近塔板入口侧(A)的沟槽(5)和罩壳(6)，罩壳(6)相对于沟槽(5)置于较高的位置，并且因此重叠高度(H)小于靠近塔板出口侧(B)的沟槽和罩壳中的情况。
2.根据权利要求1所述的物质交换塔板，其特征在于，从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)，罩壳(6)相对于沟槽(5)的高度(H)连续或不连续地减小并且重叠高度(H)连续地增加。
3.特别是根据权利要求1或2所述的塔设备的物质交换塔板，具有在塔板入口侧(A)的液体入口和在相对置的塔板出口侧(B)的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁(5a、5b)伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁(5a、5b)与罩壳侧壁(6a、6b)以这样的高度(H)重叠，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向流动，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，并且对于靠近塔板入口侧(A)的气体通过缝隙(3)，缝隙宽度(B3)大于靠近塔板出口侧(B)的气体通过缝隙中的情况。
4.根据权利要求3所述的物质交换塔板，其特征在于，缝隙宽度(B3)从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)连续或不连续地减小。
5.特别是根据上述权利要求之一所述的塔设备的物质交换塔板，具有在塔板入口侧的液体入口和在相对置的塔板出口侧的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁(5a、5b)伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁与罩壳侧壁以这样的高度(H)重叠，该高度小于沟槽侧壁(5a、5b)的高度和罩壳侧壁(6a、6b)的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，罩壳壁(6a、6b)的下边缘具有多个向下敞开的罩壳缝隙(6c)或开口，对于靠近塔板入口侧(A)的罩壳(6)，所述罩壳缝隙或开口的高度和/或宽度大于靠近塔板出口侧(B)的罩壳中的情况。
6.根据权利要求5所述的物质交换塔板，其特征在于，罩壳缝隙(6c)的高度和/或宽度从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)连续或不连续地减小。
7.特别是根据上述权利要求之一所述的塔设备的物质交换塔板，具有在塔板入口侧的液体入口和在相对置的塔板出口侧的液体出口，并且具有多个在入口和出口之间横向于液体流动方向在塔板中相互平行设置的型材状的沟槽(5)，所述沟槽具有U形的横截面，这些沟槽在它们之间构成气体通过缝隙，所述气体通过缝隙由细长的型材状的罩壳(6)覆盖，所述罩壳具有倒立的U形的横截面，其中沟槽(5)的侧壁(5a、5b)伸入罩壳(6)中，从而沟槽侧壁(5a、5b)由罩壳侧壁(6a、6b)覆盖一个高度(H)，该高度小于沟槽侧壁的高度和罩壳侧壁的高度，其特征在于，在沟槽(5)中液体交替地沿相反的方向流动，从而在每隔一个沟槽(5)中液体沿一个方向，而在其之间的各沟槽(5)中，液体沿相反的方向流动，在塔板下方，在通向气体通过缝隙(3)的气体入口区域中，分别在塔板上固定至少一个节流元件(8)，对于靠近塔板入口侧(A)的气体通过缝隙(3)，所述节流元件的起节流作用的通孔大于靠近塔板出口侧(B)的气体通过缝隙中的情况。
8.根据权利要求7所述的物质交换塔板，其特征在于，节流元件的通孔的尺寸从塔板入口侧(A)到塔板出口侧(B)连续或不连续地减小。
9.根据上述权利要求之一所述的物质交换塔板，其特征在于，在罩壳(6)结构/布置相同时，沟槽侧壁(5a、5b)的高度从塔板入口侧朝塔板出口侧减小。
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