CN109414626A - 液体收集装置、传质塔和制造这类液体收集装置的方法 - Google Patents

液体收集装置、传质塔和制造这类液体收集装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液体收集装置(8)、尤其支承收集单元，用于收集穿过传质塔(1)的填料(4)穿流的液体，其中，所述液体收集装置(8)包括：支承环(11)；多个固定在所述支承环(11)上的支承型材(12‑16)，用于支承至少一个填料(4)；和多个固定在所述支承环(11)上的收集槽(19‑21)，用于收集液体，其中，所述收集槽(19‑21)平行于所述支承型材(12‑16)地定位，其中，所述支承型材(12‑16)布置为使得它们分别布置在所述收集槽(19‑21)中一个收集槽的背流区(40、41)中。

Description

液体收集装置、传质塔和制造这类液体收集装置的方法
技术领域
本发明涉及一种液体收集装置、一种尤其用于空气分解的传质塔、以及一种用于制造这类液体收集装置的方法。
背景技术
借助传质塔(例如精馏塔或空气分解柱)能够将液化的空气或具有不同沸点的其它液体混合物分解成它们的组分。这种传质塔具有柱形容器，在柱形容器中布置有所谓的填料。在此，区分无序和有序的填料。无序填料是由限定形状的物体(如环、柱体、鞍形体或者诸如此类)构成的散积物。相对地，在有序填料中，金属网或板被折叠和/或卷绕，使得出现蒸汽和液体的强烈转向和这两者的与此关联的强烈接触。在有序填料中，多个填料盘互相堆叠。在填料之间定位有收集和分配设备，在传质塔中从上向下流过填料的液体借助所述收集和分配设备被接收、混和并且又在传质塔的横截面上被均匀地分配。
EP 0 607 887 A2说明了具有竖直布置的供给管和水平布置的主管的收集和分配设备，在所述供给管中进行浓度平衡，所述主管设置为用于将液体均匀地划分到分配管上。所述分配管在其下侧具有孔，液体通过所述孔被均匀地分配，由此也产生液压平衡。
US2009/0049864 A1示出用于传质塔的液体收集装置。该液体收集装置包括支承环，在该支承环上固定有支承型材和在下侧封闭该支承型材的底部。在底部上设置有向上延伸的蒸汽贯通部。
DE 43 14 551 A1说明了一种用于传质塔的设备，该设备构造为使得支承格栅、液体收集器和气体或蒸汽分配器相互组合。为此使用支承条用于无序的或规整的填料。这些支承条通过斜置的并且互相错开地布置的排出槽与排出井连接，在所述排出井之间存在气体或蒸汽井，其中，排出井将液体引导到收集井中。
发明内容
在此背景下，基于本发明的任务是，提供一种用于传质塔的改进的液体收集装置。
据此提出一种液体收集装置，尤其支承收集单元，用于收集穿过传质塔的填料流动的液体。该液体收集装置包括：支承环；多个固定在支承环上的支承型材，用于支承至少一个填料；和多个固定在支承环上的收集槽，用于收集液体，其中，收集槽平行于支承型材地定位，其中，支承型材布置为使得所述支承型材分别布置在收集槽中的一个收集槽的背流区中。
液体收集装置适用于传质塔。填料优选是规整的或有序的填料。在填料和液体收集装置之间能够布置有流体穿流的格栅，该格栅置于支承型材上。液体收集装置满足双重功能，即支承填料并且收集穿过填料流动的液体。因此，液体收集装置也能够被称为支承收集器或支承收集器单元。液体收集装置也能够被称为液体收集设备。“背流区”或“背风区”当前能够理解为在流动障碍物(在该情况中是收集槽)的背离流动的侧上的较小流动速度的区域。将支承型材布置在背流区，而不是布置在收集槽之间，由此支承型材的横截面对液体收集装置的流动阻力无贡献。由此保持液体收集装置的流动阻力低。优选地，支承环与传质塔的容器固定地连接。支承环也能够配属于容器。支承环能够固定焊接在容器内壁上。支承环能够构造为环绕的环。替代地，支承环也能够具有中断部。也就是说，支承环也能够由多个也能够彼此间隔开的单个部段构造。对于将液体收集装置安装到传质塔的容器中存在多个可行性。要么液体收集装置被引入到传质塔的容器中并且支承环被直接固定在容器内壁上，要么液体收集装置被引入到传质塔的容器中并且该液体收集装置的尤其第一支承环被固定在已经固定在容器内壁上的第二支承环上。在这种情况中，第一支承环应当将流动横截面优选地不比第二支承环更远地移位或者说不比第二环在径向上进一步向内突出。
优选地，传质塔包括多个这种液体收集装置。与每个液体收集装置能够对应有至少一个填料或多个彼此重叠布置的填料。每个填料能够由多个彼此堆叠的填料盘构成。填料盘又能够划分为单个填料包。传质塔也能够是精馏或空气分解塔。传质塔尤其能够是工艺技术设备，例如用于制造氮气的设备或者工艺技术设备的一部分。
根据一个实施方式，与每个收集槽对应恰好一个支承型材。优选地，与每个支承型材对应一对收集槽。在成对的收集槽之间优选地布置有液体收集装置的收集箱，收集槽通向所述收集箱中。
根据另一实施方式，收集槽设置为在逆着重力方向穿过液体收集装置流动的气体流中产生相应的背流区。
在传质塔的运行中，液体流沿重力方向从上向下穿过传质塔流动，在与此相反的逆流中，气体流逆着重力方向从下向上穿过传质塔流动。气体流也能够被称为蒸气流。在下述情况下选择“蒸汽”作为当前用于化学上纯气态物质的名称：如果所述纯气态物质是关于其液态或固态的聚集状态被考虑。蒸汽能够通过蒸发液体而产生并且能够通过冷凝又转化回液体。蒸汽和液体在以逆流方式穿流过传质塔时多次相继接触，由此借助传质塔的分离效果能够比蒸馏高出许多倍。
根据另一实施方式，支承型材分别布置与相应的支承型材对应的收集槽的两个侧壁之间。
每个收集槽优选具有第一侧壁和与该第一侧壁间隔开的并且平行于该第一侧壁的第二侧壁。在所述侧壁之间设置有连接所述侧壁的底部。所述侧壁中的一个侧壁和底部之间的相应的过渡部优选地被倒圆。由此，收集槽是特别有利于流动的。优选地，收集槽由钢板制成。
根据另一实施方式，支承型材分别至少区段地布置在与相应的支承型材对应的收集槽内。
优选地，每个支承型材具有第一法兰和第二法兰，所述法兰借助接板相互连接。优选地，至少所述第二法兰完全布置在与相应的支承型材对应的收集槽内。通过将支承型材布置在与其对应的收集槽内，能够在重力方向上实现液体收集装置的特别紧凑的结构。由此传质塔能够在其高度方面变小，或者布置在传质塔的容器中的填料数量能够增大。
根据另一实施方式，支承型材的横截面为I形。
优选地，支承型材为I形支承件或双T形支承件。支承型材尤其是能够低成本制造的挤压型材。由此能够特别低成本地制造液体收集装置。
根据另一实施方式，支承型材分别具有两个法兰和将所述法兰相互连接的接板，其中，背离相应的收集槽的第一法兰沿重力方向逐渐变细。
“逐渐变细”当前能够理解为，第一法兰的横截面沿重力方向变小和/或逐渐尖锐地延伸。
根据另一实施方式，第一法兰是液滴状的。
“液滴状”当前能够理解为下述几何形状，该几何形状从宽的第一端部区段逐渐尖锐地延伸到窄的第二端部区段。该几何形状优选具有倒圆的和/或弯曲的轮廓。由此第一法兰是特别有利于流动的。然而，“液滴状”当前也能够理解为三角形或五角形，尤其菱形。
根据另一实施方式，收集槽的横截面为U形。
U形具有两个彼此相对置的侧壁，所述侧壁借助底部相互连接。收集槽能够具有设置在相应侧壁和底部之间的倒圆的过渡部。
根据另一实施方式，在两个相邻的收集槽之间分别设置有至少一个覆盖装置，所述覆盖装置至少部分地伸出超过相邻收集槽的彼此面向的侧壁。
覆盖装置能够具有一个或多个与保持元件固定地连接的覆盖板。所述保持元件悬挂在两个相邻的支承型材上并且优选与所述支承型材焊接或铆接。覆盖装置的相应覆盖板能够是平面地或屋顶状地弯曲的。此外，多个覆盖板能够彼此重叠地布置。例如能够设置具有居中的气体穿流部的屋顶状布置的第二覆盖板或下覆盖板和在重力方向上设置在第二覆盖板之上的第一覆盖板或上覆盖板。
根据另一实施方式，至少一个覆盖装置具有下覆盖板，在所述下覆盖板之间设置有气体穿流部，该气体穿流部被上覆盖板覆盖，所述上覆盖板在侧面超出两个下覆盖板。
根据另一实施方式，所述至少一个覆盖装置悬挂在两个相邻的支承型材上。
为此设置保持元件。所述保持元件能够在端侧与覆盖板焊接，使得在端侧没有液体能够通过覆盖板流出。穿过传质塔流动的液体通过覆盖板的纵向侧被引入到收集槽中。在所述纵向侧上能够设置有倒圆的下折边，由此限定下滴棱边。
根据另一实施方式，液体收集装置还包括固定在支承型材上的收集箱，收集槽通入到所述收集箱中。
收集箱设置为用于将由收集槽收集的液体引导到排出管。该排出管能够与布置在液体收集装置下方的液体分配装置的流入管连接。收集槽以朝向收集箱有坡度的方式布置。收集槽优选地不但与收集箱而且与支承环固定地连接，尤其焊接。优选地，收集槽分别成对地在侧面固定在收集箱上。
根据另一实施方式，液体收集装置还包括固定在支承型材上的收集箱，该收集箱设有至少一个供给或排出接管。
根据另一实施方式，液体收集装置还包括固定在支承型材上的收集箱，该收集箱具有布置在该收集箱内并且固定在支承型材上的气体供给箱，该气体供给箱具有供给接管、尤其气体供给接管。气体供给箱具有底部，该底部优选设有流出开口。
根据另一实施方式，液体收集装置还包括固定在支承型材上的收集箱，该收集箱设有至少一个供给或排出接管。优选地，收集箱也包括设有排出接管的排出箱。收集箱和排出箱优选借助开口相互连接。
根据另一实施方式，液体收集装置还包括多个平行地固定在支承型材上的收集箱，收集槽通入到所述收集箱中。
根据另一实施方式，收集箱垂直于支承型材地布置。
尤其收集箱也垂直于收集槽布置。“垂直”当前能够理解为90°±10°的角度，进一步优选为90°±5°，进一步优选为90°±1°，进一步优选为刚好90°。收集箱优选地由铝板制成。
根据另一实施方式，无收集槽和收集箱的支承型材能够在精馏塔中最下面的填料下方(在那里不再需要收集功能)被用作纯支承格栅。
根据另一实施方式，收集箱能够在一个端部或两个端部上焊接在容器上并且设有供给或排出接管。此外，在收集箱下方在一个端部或两个端部上设置有带有排出接管的排出箱。
根据另一实施方式，收集箱能够设有至少一个在侧面布置的排出接管。
根据另一实施方式，收集箱能够在一个端部或两个端部上焊接在容器上并且在内部配备气体供给箱，该气体供给箱设有至少一个供给接管。气体供给箱能够在底部具有用于液体流出的流出开口。
根据另一实施方式，液体收集装置能够包括多个平行布置的收集箱。
此外，提出一种传质塔，尤其用于空气分解的传质塔，其具有容器、至少一个布置在容器内的填料和布置在容器内的这类液体收集装置。
根据一个实施方式，传质塔还包括填料组件，该填料组件具有液体收集装置、液体分配装置和至少一个填料，所述填料布置在液体收集装置和液体分配装置之间。
填料组件能够具有布置在液体收集装置和液体分配装置之间的多个填料。液体分配装置沿重力方向布置在液体收集装置上方。传质塔能够具有多个这种填料组件，所述填料组件彼此重叠地布置在传质塔的容器中。在此，液体收集装置的流出管相应地与沿重力方向布置在液体收集装置下方的液体分配装置的流入管连接。
此外，提出一种用于制造这种传质塔的方法。该方法包括以下步骤：提供一个支承环、多个支承型材和多个收集槽；并且将支承型材和收集槽固定在所述支承环上，使得收集槽平行于支承型材地定位，并且支承型材布置为使得所述支承型材分别布置在所述收集槽中的一个的背流区中。
所述方法也能够包括提供容器和在容器内布置支承环的步骤。在将支承环布置在容器内时，该支承环能够与容器焊接。替代地，液体收集装置首先能够由支承环、支承型材和收集槽以及收集箱构造并且作为完整的单元被装到传质塔的容器中，其中，支承环在此与所述容器焊接。为此，能够在容器上设置第二支承环。液体收集装置的支承环在此能够是第一支承环。
液体收集装置、传质塔和/或所述方法的其他可能的实施方式也包括之前或在下面关于实施例所说明的特征或实施方式的非明确提及的组合。在此，本领域技术人员也能够添加单个方面作为对所述传质塔和/或所述方法的相应基本形式的改进或补充。
附图说明
液体收集装置、传质塔和/或所述方法的其他有利构型和方面是从属权利要求的主题以及在下面所说明的传质塔和/或方法的实施例的主题。此外，参考附图根据优选的实施方式详细地阐述所述传质塔和/或所述方法。
图1示出传质塔的一个实施方式的示意性的剖视图；
图2示出用于图1的传质塔的液体收集装置的一个实施方式的示意性立体视图；
图3示出图2的液体收集装置的示意性剖视图；
图4示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图5示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图6示出图5的液体收集装置的示意性立体视图；
图7示出用于图5的液体收集装置的覆盖装置的一个实施方式的示意性立体视图；
图8示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图9示出图8的液体收集装置的另一示意性剖视图；
图10示出图8的液体收集装置的示意性立体视图；
图11示出图8的液体收集装置的另一示意性立体视图；
图12示出图8的液体收集装置的另一示意性立体视图；
图13示出用于图8的液体收集装置的覆盖装置的一个实施方式的示意性立体视图；
图14示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图15示出图2的液体收集装置在装配期间的示意性立体视图；
图16示出图2的液体收集装置在装配期间的另一示意性立体视图；
图17示出图2的液体收集装置在装配期间的另一示意性立体视图；
图18示出图2的液体收集装置在装配期间的另一示意性立体视图；
图19示出图2的液体收集装置在装配期间的另一示意性立体视图；
图20示出用于制造图1的传质塔的方法的一个实施方式的示意性方框图；
图21示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图22示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图23示出图22的液体收集装置的示意性立体视图；
图24示出图22的液体收集装置的另一示意性剖视图；
图25示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性剖视图；
图26示出图25的液体收集装置的另一示意性剖视图；和
图27示出用于图1的传质塔的液体收集装置的另一实施方式的示意性视图。
在附图中，如果无其他指定，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出传质塔1的一个实施方式的极其简化的示意性视图。传质塔1能够是工艺技术设备或工艺技术设备的一部分。传质塔1能够是精馏柱或空气分解柱。即传质塔1能够适用于空气分解、尤其适用于空气的低温分解。空气分解或林德工艺是用于气体分离的技术方法，该技术方法能够大量地实现气体混合物(如空气和各个大气气体，如氧气、氮气和氩气)的液化，并且在这种意义上用于在77至100K的温度范围内的制冷。
“精馏”能够理解为热分离工艺，该热分离工艺是蒸馏的扩展或多个蒸馏步骤的相继串联。相对于蒸馏，精馏的优点是：传质塔1能够连续地运行并且分离效果与蒸馏相比高多倍，因为蒸汽以逆流方式与液体多次相继接触。因此，与单次蒸馏的相继串联相比，传质塔1在能量上更有利地、技术上更少花费地且更节省空间地工作。
传质塔1包括具有柱形几何形状的容器2。该容器2在横截面中能够是圆形的或至少近似圆形的。容器2能够由铝材料或钢材料制成。优选地，容器2由铝材料制成。容器2绕着对称轴线或中心轴线3柱形地构造。在容器2中，多个填料部段、填料床或填料4彼此重叠地布置。在图1中仅示出了一个填料4。然而，在容器2中能够重叠地布置任意数量的填料4，其中，填料4能够是不同高的。在此，填料4能够是相同结构的或是不同结构类型的。接收在容器2中的填料4的数量是任意的。填料4是所谓的有序或规整的填料4。每个填料4能够由至少一个、然而尤其由多个层叠布置的有序或规整填料盘构成，所述填料盘在图1中未示出。填料盘又能够分别划分为多个块状的填料元件或填料包。
这类规整的填料4或者其填料盘由薄的、波纹状的和/或穿孔的金属板或线材网组成。填料盘的设计确保了在最小压力阻力情况下不同相(液/气或者液/液)之间的优化的交换。“相”能够在物理化学、热力学、材料科学或流体力学中理解为一种空间区域，在该空间区域中，确定的物理参数、尤其序参数(如密度或折射率)以及物质的化学组成是均质的。相在热力学的意义中是系统的任何均质部分。填料盘在容器2中彼此重叠地布置。每个填料4的填料盘数量是任意的。填料盘能够由垂直布置的、波纹状的铝板制成。填料盘基于其结构构成冷凝表面，空气组分能够在所述冷凝表面上冷凝。所使用的铝板例如能够具有0.1mm的厚度。
在图1的取向中，在填料4上方设置有用于均匀分配液体的液体分配装置5。在传质塔1的运行中，在图1的取向中，液体沿重力方向g从上向下穿过填料4流动。同时，气体逆着重力方向g从下向上穿过填料4流动。传质塔1能够具有另外的供应、导出、收集和/或分配装置，为了简单起见，这些装置在图1中未示出。同样能够尤其在最下面的填料下方设置无收集槽的、仅具有支承型材的支承格栅。
借助液体分配装置5能够垂直于中心轴线3、即在容器2的横截面上实现液压平衡以及浓度平衡。“液压平衡”能够理解为在横截面上均匀的液体分布，并且“浓度平衡”能够理解为在横截面上要分离的媒质(例如氧气与氮气)的不变的比例。沿着中心轴线3、沿容器2的纵向方向L或沿重力方向g产生第一媒质(例如氮气)的浓度增加和第二媒质(例如氧气)的浓度减小。在容器2中的压力沿纵向方向L下降。液体分配装置5包括用于将液体在容器2的横截面上均匀分配的分配器6和流入管7，借助所述流入管将液体供应到分配器6。借助流入管7实现浓度平衡，因为沿重力方向g向下流动的全部液体被引入到流入管7中并且在那里被混合。
此外，传质塔1包括同样布置在容器2内的液体收集装置8。在图1的取向中，液体收集装置8关于重力方向g布置在填料4下方。也就是说，填料4布置在液体分配装置5和液体收集装置8之间。然而，在液体分配装置5和液体收集装置8之间能够布置任意数量的填料4。液体分配装置5、填料4和液体收集装置8构成传质塔1的填料组件9。
一方面，液体收集装置8设置为支承填料4和液体分配装置5，并且同时接收和收集沿重力方向g向下穿过填料4流动的液体。因此，液体收集装置8也能够被称为支承收集器或支承收集单元。液体收集装置8具有流出管10，借助该流出管能够将收集的液体从液体收集装置8导出。在传质塔1中彼此重叠地布置有多个这类填料组件9，使得液体收集装置8的流出管10相应地与布置在相应的液体收集装置8下方的流体分配装置5的流入管7连接。
图2示出用于图1的传质塔1的液体收集装置8的一个实施方式的示意性立体视图。液体收集装置8包括支承环11。支承环11是钢或铝环。支承环11布置在容器2内并且与所述容器固定地连接。优选地，支承环11与容器2的内壁材料锁合地连接。在材料锁合的连接的情况下，连接配对通过原子或分子力保持在一起。材料锁合的连接是不可松脱的连接，所述连接仅能够通过破坏连接件来分开。例如，支承环11与容器2焊接。
在支承环11上设置有多个支承型材12至16。支承型材12至16的数量是任意的。在支承型材12至16上能够放置格栅，所述格栅又支承填料4。因此，填料4的重量通过支承型材12至16和支承环11被引入到容器2中。支承型材12至16相对彼此平行地并且互相间隔开地布置。在每个支承型材12至16上能够在端侧分别设置一个凹槽17，该凹槽至少部分地包围支承环11。支承型材12至16与支承环11固定地连接，例如与该支承环焊接。支承型材12至16能够由钢或铝制成。支承型材12至16能够是成本低的挤压型材。
液体收集装置8还包括槽形的收集箱18，该收集箱布置在支承型材12至16下方并且与所述支承型材固定地连接，例如焊接。收集箱18在图1中清楚可见。流出管10居中地布置在收集箱18上。液体收集装置8还包括多个收集槽19至21。收集槽19至21的数量是任意的。支承型材12至16的数量尤其相当于收集槽19至21的数量的一半，使得与每个支承型材12至16对应两个收集槽19至21。收集槽19至21成对地布置在收集箱18的两侧并且通入该收集箱中。在此，收集槽19至21以朝向收集箱18有坡度的方式布置。因此，每个支承型材12至16对应一对收集槽19至21。液体收集装置8也还包括多个覆盖装置22至26，其中，在两个相邻的支承型材12至16之间分别设置一个这类覆盖装置22至26。
覆盖装置22至26分别包括一个覆盖板27，该覆盖板例如能够由钢板制成。覆盖板27借助多个保持元件28、29悬挂在两个相邻的支承型材12至16上。在此，保持元件28、29能够构造为条形的钢型材。保持元件28、29例如能够与对应于所述保持元件的支承型材12至16和相应的覆盖板27焊接或铆接。覆盖板27能够在端侧分别具有一个上折边30、31。借助上折边30、31防止液体在端侧流出。覆盖装置22至26分别覆盖两个收集槽19至21之间的间隙。收集箱18未被覆盖装置22至26覆盖。也就是说，在收集箱18的两侧，覆盖装置22至26分别成对地布置。
图3示出图2的液体收集装置8的一个实施方式的示意性局部剖视图。在图3中仅示出两个支承型材13、14，两个收集槽20、21和三个覆盖装置22至24，以下参照图3。
如图3所示，覆盖板27在侧面分别具有指向收集槽20、21的方向的下折边32、33。每个收集槽20、21的横截面为U形并且包括底部34、第一侧壁35和平行于所述第一侧壁35且与该第一侧壁间隔开地布置的第二侧壁36。收集槽20、21面向支承环11地、即背离收集箱18地在端侧借助封闭板37流体密封地封闭。收集槽20、21例如实施为板材弯曲件。收集槽20、21尤其能够由钢板制成。侧壁35、36和底部34之间的过渡部38、39能够被倒圆。每个收集槽20、21能够具有高度h20和宽度b20。在相邻的收集槽20、21之间能够设置间距a20,21。液体收集装置8具有高度h8。覆盖装置23例如能够具有宽度b23。在两个相邻的支承型材13、14之间设置间距a13、14。
液体流FS沿重力方向g穿过液体收集装置8流动。气体流GS逆着重力方向g穿过液体收集装置8流动。气体流GS也能够被称为蒸汽流。在传质塔1的运行中，液体流FS与在逆流中的气体流GS相继多次接触。由此，如之前已经阐述的，与单次蒸馏的相继串联相比，传质塔1在能量上更有利地、技术上更少花费地且更节省空间地工作。
收集槽20、21设置为用于在逆着重力方向g穿过液体收集装置8流动的气体流GS中分别产生一个背流区40、41。背流区40、41或背风区是在流动障碍物(在这里是收集槽20、21)的背离流动的侧上的较低流速的区域。也就是说，收集槽20、21防止气体流GS直接迎面流向在气体流GS的流动方向上布置在收集槽20、21后面或下游的对象。支承型材13、14分别布置在与所述支承型材对应的收集槽20、21的背流区40、41中。也就是说，气体流GS不直接迎面流向支承型材13、14。
每个支承型材13、14的横截面为I形或双T形的。支承型材13、14尤其是I型支承件或双T型支承件。每个支承型材13、14包括第一法兰42和与该第一法兰42间隔开地布置的第二法兰43。在法兰42、43之间布置有连接所述法兰的接板44。法兰42、43和接板44是材料一体的，即一件式地构成。接板44的宽度小于法兰42、43的相应宽度。第二法兰43在横截面中能够是具有宽度b43和高度h43的矩形。
第一法兰42在横截面中能够是液滴状横截面并且沿重力方向g逐渐变细。由此实现了特别有利于流动的几何形状。“逐渐变细”能够理解为，第二法兰42的横截面沿重力方向g变小。“液滴状横截面”当前能够理解为从第一端部区域出发朝第二端部区域的方向逐渐变细的横截面。在此，横截面也能够具有圆角。第一法兰42在其最宽部位具有宽度b42。该宽度b42能够小于第二法兰43的宽度b43。第一法兰42的高度h42大于第二法兰43的高度h43。第二法兰43能够在横截面上构型为使得支承型材13、14的横截面的重心到第一法兰42和第二法兰43的相应重心的距离是相等的，由此在接收弯曲应力方面优化相应的支承型材13、14。第二法兰42还能够具有背离相应收集槽20、21的平面端侧45。格栅置于端侧45上，在该格栅上放置填料4。格栅将填料4的重量分配到支承型材13、14上。
在相邻的支承型材13、14之间设置有第一贯通面A1。在相应支承型材13、14的接板44和覆盖板27之间设置有第二贯通面A2。在覆盖板27的相应下折边32、33和相应收集槽20、21之间设置有第三贯通面A3。第四贯通面A4设置在两个相邻的收集槽20、21之间。所述第四贯通面A4具有相应于间距a20,21的宽度。
在传质塔1的运行中，气体流GS逆着重力方向依次穿过贯通面A4、A3、A2和A1流动。同时，液体流FS沿相反的方向、即在逆流中依次穿过贯通面A1和A2流到收集槽20、21中。在此，液体冲击到支承型材13、14和覆盖装置23上并且被它们引到收集槽20、21中，所述收集槽又将液体供给收集箱18。
支承型材13、14分别至少区段地布置在与所述支承型材对应的收集槽20、21的侧壁35、36之间。尤其支承型材13、14至少区段地布置在与相应的支承型材13、14对应的收集槽20、21内。更确切地说，相应的支承型材13、14的至少第二法兰43完全布置在相应的收集槽20、21内。
将支承型材13、14布置在与所述支承型材对应的收集槽20、21的背流区40、41中而不是所述背流区之间，由此所述支承型材不构成对气体流GS的流动阻碍。由此与已知的液体收集装置相比，液体收集装置8具有更小的流动阻力。流动阻力也通过以下方式减小：收集槽20、21借助过渡部38、39被倒圆，并且支承型材13、14的第一法兰42具有流动优化的几何形状。
与在已知的液体收集装置中使用的型材相比，支承型材13、14的抗弯刚度显著更大，因为能够利用用于接收支承型材13、14的收集槽20、21的高度h20。相对于通常使用的梯形型材或十字型材，在近似相同的重量的情况下支承型材13、14具有显著更大的抗弯刚度。与已知的液体收集装置相比，也能够实现液体收集装置8的特别低的高度h8。此外，第二贯通面A2不会由于保持元件28、29变窄。
图4示出液体收集装置8的另一实施方式的示意性局部剖视图8。图4的液体收集装置8与图3的液体收集装置8的区别在于覆盖装置22至24的替代构型。每个覆盖装置22至24包括上覆盖板或第一覆盖板46，该第一覆盖板弯曲成屋顶形状。沿重力方向g在上覆盖板46下方设置有两个互相间隔开并且同样屋顶状布置的下覆盖板或第二覆盖板47、48。在第二覆盖板或下覆盖板47、48之间设置有附加的气体穿流部49。通过覆盖板46、47、48的屋顶状构型，实现液体特别好地流出到收集槽20、21中。通过带有附加的气体穿流部49的屋顶状结构能够实现穿过液体收集装置8的更大的气体贯通。
图5示出液体收集装置8的另一实施方式的示意性局部剖视图并且图6示出该液体收集装置8的示意性立体视图。图5和6的液体收集装置8与图3的液体收集装置8的区别在于，覆盖装置23包括屋顶状弯曲的覆盖板50，并且支承型材13、14具有改变的横截面。图5的支承型材13、14与图3的支承型材13、14的区别在于，布置在相应的收集槽20、21内的第二法兰43不是长方体的，而是带状的。此外，第二法兰43的宽度b43明显大于第一法兰42的宽度b42。法兰43的上侧具有坡度，使得液体能够流出到收集槽20、21中。第一法兰42同样沿重力方向g逐渐变细并且在横截面中具有三角形几何形状。通过第一法兰42的三角形几何形状，能够增大确定的第二贯通面A2。
如图6所示，覆盖装置22至26的覆盖板50与支承环11紧密地焊接。在收集箱18的侧面上，如在图7中在覆盖装置23的示意性立体视图中示出的，保持元件28在覆盖板50的端部与该覆盖板焊接。由此能够省去在图2中所示的在覆盖板50的端部处的上折边31。
图8和9分别示出液体收集装置8的另一实施方式的示意性局部剖视图。图10至12分别示出液体收集装置8的示意性立体视图，并且图13示出覆盖装置23的示意性立体视图。在图12中未示出支承型材12至16。
图8至图12的液体收集装置8的实施方式与图5和图6的液体收集装置8的区别在于，覆盖装置22至24分别具有屋顶状弯曲的上覆盖板或第一覆盖板46和两个沿重力方向g布置在第一覆盖板46下方的下覆盖板或第二覆盖板47、48，所述第二覆盖板具有居中的气体穿流部49。通过覆盖装置22至24的双顶实施方案，能够实现关于流动阻力的显着改善，因为气体能够直接从第四贯通面A4通过气体穿流部49逆着重力方向g向上流动。
除屋顶状弯曲的覆盖板47、47、48外，覆盖装置22至24还包括至少一个保持元件28、29，覆盖板46、47、48焊接在所述保持元件上。此外，覆盖装置22至24在端侧、即面向支承环11地包括与覆盖板46、47、48焊接的封闭板51，该封闭板防止液体流向支承环11。此外，封闭板51防止位于支承环11上的液体会在收集槽20、21之间流出。由此能够省去在图2中所示的上折边30。封闭板51与支承环11和相应的覆盖装置23至26紧密地焊接。与图2的保持元件28不同，所述保持元件28以高棱边方式布置，由此所述保持元件的流动阻力变小。
图14示出液体收集装置8的另一实施方式的示意性剖视图。图8的液体收集装置8与图5和6的液体收集装置8的区别仅在于，支承型材13、14具有改变的横截面几何形状。在该液体收集装置8的实施方式中，支承型材13、14的第一法兰42不是三角形地构型，而是五角形或菱形地构型。尤其第一法兰42包括背离相应收集槽20、21的端侧45、两个倾斜于端侧45背离地延伸的第一侧壁52、53和两个衔接到所述第一侧壁52、53上的朝接板44的方向延伸的第二侧壁54、55。借助第一侧壁52、53能够实现液体特别好地流出到收集槽20、21中并且同时实现好地流向在此之上的填料4。第一法兰42的横截面具有特别小的流动阻力。
图15至图20示出用于制造这类传质塔1或者用于制造这类液体收集装置8的方法的一个实施方式。下面同时参照图15至20。
在第一步骤S1中，提供或制造容器2、支承环11、多个支承型材12至16和多个收集槽19至21。在此，容器2能够由多个容器部段或外壳构造。在步骤S2中，能够将支承环11布置在容器2内。在此，能够将支承环11与容器2的内壁焊接。替代地，也能够在制成液体收集装置8之后将支承环11与该液体收集装置作为单元装入容器2中并且在此与该容器固定地连接。
在步骤S3中，如在图15中所示，将支承型材12至16布置在支承环11上并且与该支承环固定地连接，例如与该支承环焊接。为此，在支承型材12至16上设置相应的凹槽17用于支承环11。如果支承型材12至16被用作没有收集特性的支承格栅，则能够取消凹槽17。在这种情况中，支承环11能够相应深地布置。支承型材12至16相对彼此平行地定位。在步骤S4中，如在图16中所示，收集箱18从下方装配、尤其焊接到支承型材12至16上。在随后还要装配的收集槽19至21之间设置的箱板突出部56能够朝收集箱18的内侧方向被弯曲，以实现从下向上流动的气体流GS向在收集箱18上方的敞开区域的贯穿变得容易并且由此减小流动阻力。在此，在两个箱板突出部56之间分别设置有接板57，用于固定相应的收集槽19至21。
在步骤S5中，如在图17和18中所示，将收集槽19至21悬挂到收集箱18中并且不但与收集箱18而且与支承环11固定地连接、尤其焊接。在此，在收集槽19至21上在端侧设置凹槽，所述接板57中的一个配合到该凹槽中。在此，收集槽19至21以朝向收集箱18有坡度的方式装配。收集槽19至21面向收集箱18敞开并且在另一侧与封闭板37焊接。
在步骤S3和S5中，将支承型材12至16和收集槽19至21固定在支承环11上，使得收集槽19至21平行于支承型材12至16定位，并且支承型材12到16布置为使得所述支承型材分别布置在收集槽19至21中的一个的背流区40、41中。收集槽19至21相对于收集箱18紧密地与该收集箱焊接。根据要求，缝合焊接也足够。在最后的步骤S6中，如在图19中所示，置入覆盖装置22至26，并且保持元件28、29与支承型材12至16焊接。
在图19中清楚地可见，覆盖装置22至26分别与收集箱18对置地成对地布置，然而所述覆盖装置未将收集箱18向上覆盖。收集槽19至21也成对地定位在收集箱18上。也就是说，每个支承型材12至16对应两个收集槽19至21和两个覆盖装置22至26。
图21在示意性剖视图中示出液体收集装置8的另一实施方式。在该液体收集装置8中设置有收集箱18，该收集箱在一侧被引导直到容器2的内壁并且与容器2焊接。在容器2上设置有供给接管58、尤其供气接管，通过该供气接管能够供给气体。
图22在示意性剖视图中示出液体收集装置8的另一实施方式。图23示出液体收集装置8的示意性立体视图并且图24示出液体收集装置8的另一示意性剖视图。不同于图21的液体收集装置8，所述液体收集装置8具有气体供给箱59，该气体供给箱与支承型材12至16固定地连接并且定位在收集箱18内。供给接管58通入到气体供给箱59中。气体供给箱59包括具有流出开口61的底部60。收集槽19至21通入到收集箱18中而不通入到气体供给箱59中。液体从填料4直接滴入到气体供给箱59中，该液体通过流出口61流出。
图25和图26分别在示意性剖视图中示出液体收集装置8的另一实施方式。与图21的液体收集装置8不同，该液体收集装置8附加地还具有用于排出液体的排出箱62，该排出箱具有设置在容器2上的排出接管63。排出箱62通过开口与收集箱18流体连通。
图27在示意性俯视图中示出液体收集装置8的另一实施方式。与图21的液体收集装置8不同，该液体收集装置8具有两个平行布置的、带有两个供给接管58、58'的收集箱18。收集槽19至21通入到收集箱18、18'中。该液体收集装置8优选地用在大的容器直径的情况下。
尽管本发明根据实施例已经得到说明，但本发明仍能够进行各种更改。
附图标记列表
1 传质塔
2 容器
3 中心轴线
4 填料
5 液体分配装置
6 分配器
7 流入管
8 液体收集装置
9 填料组件
10 流出管
11 支承环
12 支承型材
13 支承型材
14 支承型材
15 支承型材
16 支承型材
17 凹槽
18 收集箱
18’ 收集箱
19 收集槽
20 收集槽
21 收集槽
22 覆盖装置
23 覆盖装置
24 覆盖装置
25 覆盖装置
26 覆盖装置
27 覆盖板
28 保持元件
29 保持元件
30 上折边
31 上折边
32 下折边
33 下折边
34 底部
35 侧壁
36 侧壁
37 封闭板
38 过渡部
39 过渡部
40 背流区
41 背流区
42 法兰
43 法兰
44 接板
45 端侧
46 覆盖板
47 覆盖板
48 覆盖板
49 气体穿流部
50 覆盖板
51 封闭板
52 侧壁
53 侧壁
54 侧壁
55 侧壁
56 箱板突出部
57 接板
58 供给接管
58’ 供给接管
59 气体供给箱
60 底部
61 流出开口
62 排出箱
63 排出接管
A1 贯通面
A2 贯通面
A3 贯通面
A4 贯通面
a13、14 间距
a20,21 间距
b20 宽度
b23 宽度
b42 宽度
b43 宽度
FS 液体流
g 重力方向
GS 气体流
h8 高度
h20 高度
h42 高度
h43 高度
L 纵向方向
S1 步骤
S2 步骤
S3 步骤
S4 步骤
S5 步骤
S6 步骤

Claims (15)

1.一种液体收集装置(8)、尤其支承收集单元，用于收集穿过传质塔(1)的填料(4)流动的液体，其中，所述液体收集装置(8)包括：支承环(11)；多个固定在所述支承环(11)上的支承型材(12-16)，用于支承至少一个填料(4)；和多个固定在所述支承环(11)上的收集槽(19-21)，用于收集液体，其中，所述收集槽(19-21)平行于所述支承型材(12-16)地定位，其中，所述支承型材(12-16)布置为使得所述支承型材分别布置在所述收集槽(19-21)之一的背流区(40、41)中。
2.根据权利要求1所述的液体收集装置，其中，与每个收集槽(19-21)对应恰好一个支承型材(12-16)。
3.根据权利要求1或2所述的液体收集装置，其中，所述收集槽(19-21)设置为用于在逆着重力方向(g)穿过所述液体收集装置(8)流动的气体流(GS)中产生相应的背流区(40、41)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液体收集装置，其中，所述支承型材(12-16)分别布置在与相应的支承型材(12-16)对应的收集槽(19-21)的两个侧壁(35、36)之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液体收集装置，其中，所述支承型材(12-16)分别至少区段地布置在与相应的支承型材(12-16)对应的收集槽(19-21)内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液体收集装置，其中，所述支承型材(12-16)分别具有两个法兰(42、43)和将所述法兰(42、43)相互连接的接板(44)，其中，背离相应的收集槽(19-21)的第一法兰(42)在重力方向(g)上逐渐变细。
7.根据权利要求6所述的液体收集装置，其中，所述第一法兰(42)是液滴状的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液体收集装置，其中，在两个相邻的收集槽(19-21)之间分别设置有至少一个覆盖装置(22-26)，所述覆盖装置至少部分地伸出超过所述相邻的收集槽(19-21)的彼此面向的侧壁(35、36)。
9.根据权利要求8所述的液体收集装置，其中，所述至少一个覆盖装置(22-26)具有下覆盖板(47、48)，在所述下覆盖板之间设置有气体穿流部(49)，所述气体穿流部被上覆盖板(46)覆盖，所述上覆盖板在侧面超出两个下覆盖板(47、48)。
10.根据权利要求8或9所述的液体收集装置，其中，所述至少一个覆盖装置(22-26)悬挂在两个相邻的支承型材(12-16)上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的液体收集装置，所述液体收集装置还包括固定在所述支承型材(12-16)上的收集箱(18)，所述收集槽(19-21)通入到所述收集箱中。
12.根据权利要求11所述的液体收集装置，其中，所述收集箱(18)垂直于所述支承型材(12-16)地布置。
13.一种传质塔(1)，尤其用于空气分解，具有容器(2)、至少一个布置在所述容器(2)内的填料(4)和布置在所述容器(2)内的根据权利要求1至12中任一项所述液体收集装置(8)。
14.根据权利要求13所述的传质塔，还包括填料组件(9)，所述填料组件具有液体收集装置(8)、液体分配装置(5)和至少一个填料(4)，所述填料布置在所述液体收集装置(8)和所述液体分配装置(5)之间。
15.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述液体收集装置(1)的方法，具有以下步骤：
提供(S1)支承环(11)、多个支承型材(12-16)和多个收集槽(19-21)；并且
将所述支承型材(12-16)和所述收集槽(19-21)固定(S3、S5)在所述支承环(11)上，使得所述收集槽(19-21)平行于所述支承型材(12-16)地定位，并且所述支承型材(12-16)布置为使得所述支承型材分别布置在所述收集槽(19-21)之一的背流区(40、41)中。
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