專利名稱：一種用于氮－15生產的傳質交換塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳質填料塔領域，尤其涉及用于氮-15生產的傳質交換塔。
背景技術：
由于目前氮-15生產過程中，不銹鋼傳質交換塔塔徑較小，僅60mm左右，因而液體由中央加入所引起的液體分布不均現象不嚴重。若塔徑增加1倍，則其截面就增大到4倍，液體仍若是單一的中央加入，則液體分布不均現象勢必較嚴重，從而使塔效率降低。因此大塔徑的液體加入，不能僅中央一處，而應由多點組成，所以必須采用新型的液體收集分布器。一般大填料塔的液體收集分布器是單獨做成一個塔節，置于填料層上方。這樣，勢必增加塔高和法蘭數量。能否將液體收集分布器與塔節做成一體以減少塔高和法蘭呢？答案是肯定的。由此而引發特殊連接法蘭結構的產生。另外，以前的出料是間歇出料方式，即由玻璃擺動漏斗出料器來完成。由于材質是玻璃，容易破損，且它與不銹鋼管的連接是采用聚氯乙烯塑料軟管，而管內是腐蝕性很強的硝酸和NO，NO2混合氣體，因而時間一長，聚氯乙烯軟管就發生質變，滲酸滲氣現象時有發生，再者間歇出料也會產生脈沖現象，短時影響系統的穩定操作，所以這種間歇出料方式也希望能有改善。
實用新型內容本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種氣液分布均勻、系統運轉穩定的用于氮-15生產的傳質交換塔。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，該傳質交換塔由塔頂罩組件、至少一節塔節組件以及塔底蓋組件組成；所述的塔頂罩組件包括塔頂罩殼體、硝酸入口管、NOX氣體出口管，所述的塔節組件包括塔節殼體、液體收集分布器、連接法蘭，所述的塔底蓋組件包括塔底蓋殼體、硝酸出口管、NOX氣體入口管。
所述的液體收集分布器包括圓環、不銹鋼絲、底錐、過濾罩以及液體分布管，所述的不銹鋼絲將圓環與底錐連接固定，形成一個錐形欄柵，所述的過濾罩設置在底錐內，所述的液體分布管的頂部與底錐的底部連接固定。
所述的錐形欄柵中不銹鋼絲與水平面的夾角為30～85°。
所述的液體分布管包括上螺帽、引流管、分配頭、若干分布管、端板，所述的上螺帽供與底錐連接，所述的引流管設在上螺帽當中并向下延伸，所述的分配頭設在引流管底端，所述的若干分布管沿四周向外延伸，所述的端板設在該等分布管的末端。
所述的若干分布管末端各開有至少一個小孔，所述的分配頭中央也開有小孔。
若傳質交換塔的塔徑小于65mm，則液體分布管結構可以省略，只需在中央開一個小孔即可。
所述的連接法蘭為榫面法蘭或由榫面法蘭與槽面法蘭結合的組合式法蘭。
所述的塔底蓋組件還包括氣相平衡管、硝酸溢流管。
所述的塔底蓋組件還包括傘形帽罩，該傘形帽罩設在硝酸溢流管的頂部。
所述的塔節組件還包括取樣管。
本實用新型采用新型的液體收集分布器，其作用有收集液體，過濾液體，然后通過下面的1-20個小孔(小孔直徑為0.5～3mm)再重新分布液體。其結構參看圖1.在其上面不添加任何裝置，就可承載顆粒填料和波紋填料。本實用新型還采用特殊的法蘭結構，為了節約塔內空間，節省法蘭數量，故不專門做一節液體收集分布裝置，而是在現有的塔節中，將法蘭加工成特殊形式，使液體收集分布器能夠嵌入其中，不致脫落，從而達到液體收集-過濾-再分布這一目的。本實用新型還采用簡易的均勻出料結構，利用溢流原理，在傳質交換填料塔塔底接出一接管，作為出料管。該管第一要與去下一塔頂的計量泵相連，第二位置要低于液體溢流而下，去反應回流塔的溢流管(參見圖1)。由于經計量泵去下一級加料的液體，僅占塔內全部液體的 左右，所以有大部份液體是溢流至玻璃反應回流塔里去了。
通過上述技術方案的實施，在φ159×4.5的不銹鋼傳質交換塔內，硝酸加料量在300～500ml/min時，塔壓正常運轉穩定。經測定理論板當量高度HETP＝12cm，超過了原民主德國沃勒芬(Warlfen)15N工廠HETP＝15cm之值(該廠塔徑也是150mm)，完全滿足工藝要求。本實用新型使傳質交換塔內氣液分布均勻，系統運轉持久穩定，解決了漏酸漏氣的問題。
圖1為本實用新型應用于氮-15生產的不銹鋼傳質交換塔的結構示意圖；圖2為圖1中液體收集分布器的結構示意圖；圖3為圖2中圓環的結構示意圖；圖4為圖3的仰視圖；圖5為圖2中液體分布管的結構示意圖；圖6為圖5的仰視圖；圖7為圖1中榫面法蘭的結構示意圖；圖8為圖7的A-A剖視圖。
具體實施方式
下面將通過應用于氮-15生產的不銹鋼傳質交換塔實施例的詳細描述來進一步闡述本實用新型，但實施例不是對本實用新型的限制。
如圖1所示，一種用于氮-15生產的不銹鋼傳質交換塔，該傳質交換塔由塔頂罩組件、若干節塔節組件以及塔底蓋組件組成；所述的塔頂罩組件包括塔頂罩殼體3、硝酸入口管1、NOX氣體出口管2，所述的每一塔節組件包括塔節殼體8、液體收集分布器6、榫面法面4、槽面法蘭5、取樣管7，所述的塔底蓋組件包括塔底蓋殼體10、硝酸出口管15、NOX氣體入口管11(由玻璃反應回流塔而來)、NOX氣體入口管12(由下一次而來)、氣相平衡管13、傘形帽罩14、硝酸溢流管16。
硝酸(或原料硝酸)由硝酸入口管1在頂部加入，經硝酸液體收集分布器6通過液體收集-液體過濾-液體再分布而流向塔節8的填料層9上部(硝酸液體收集分布器的錐形欄柵中事先裝填有瓷圈顆粒填料)。液體收集分布器6是嵌放在經過特殊加工的榫面法蘭4中，其槽面法蘭5也要依據具體情況進行加工，以保證其內部空間有足夠大，為的是滿足自下而上的NO2和NO2混合氣體能順利通過此空間，自由地進入到裝滿瓷圈的液體收集分布器的錐體間隙中去。然后，NOX氣體繼續上行，與從上而下的硝酸液體在每個填料表面親密接觸，進行傳質交換。如此一來，下行的硝酸液體中的15N含量逐漸增高，而上行的NOX氣體中的15N含量逐漸降低，故塔底硝酸液體中15N含量為本塔之最。它的小部分可作為產品(或半成品)，經產品硝酸出口管15，由計量泵可作為下一級加料液，或者作為15N低豐度產品。而其中的大部分則由硝酸溢流管16流入至玻璃反應回流塔頂部，作為回流塔的加料液。而回流塔上升的NO和NO2混合氣體，則是通過NOX氣體入口管11進入塔底。由于作為下一級的加料液(也就是出料)是經過計量泵控制的，而計量泵是連續運轉的，所以出料量是恒定的，繼而溢流至回流塔的加料也是穩定的，從而消除了以前由玻璃擺動漏斗間歇出料所帶來的輕微波動，而根除了因為玻璃的破損、玻璃與金屬管連接的塑料管質變所帶來的損失。系統流量的穩定，使得操作也穩定了，其結果就是塔效率的提高。
上述不銹鋼傳質交換塔塔徑為50～200mm，塔節高1～2m，較佳塔節高1～1.5m，總高10～20m，硝酸處理量50～1000ml/min，可長期穩定運轉，滿足工藝要求。
圖2所示是液體收集分布器6各部件組裝圖。
圓環61(參見圖3、圖4)，它的四個突出的長條圓弧平面611，將來是嵌入在榫面法蘭4的暗槽41中(參見圖7、圖8)，目的是將整個液體收集分布器6穩穩地吊裝在該暗槽41里面。
不銹鋼絲62，直徑約2～3mm，由30～120根組成，不銹鋼絲與水平面的夾角為30～85°，其作用是(1).將圓環61與底錐63連接固定起來，形成一個錐形欄柵；(2).便于在其中裝填4～6mm的瓷圈填料。有了這些瓷圈填料，下行的硝酸液體就會通過各個不同方向的瓷圈表面，匯集到底錐下方，使四面八方而來的不同15N含量的硝酸液體混合均勻，從而可以降低因溝流或壁流現象而帶來的不良影響；(3).NO和NO2混合氣體則可通過這些不銹鋼絲所形成的錐形欄柵長條斜孔而進入其內，在瓷圈填料層與硝酸液體接觸，也可進行傳質交換使硝酸中的15N得到稍微濃縮。混合氣體繼續上行就進入到真正的填料層，其傳質交換就正式開始了。(4).支撐上部塔節所裝填的填料，便于填料的裝填。
底錐63由一錐形不銹鋼板加工而成，它具有承上啟下的作用。對上面，它與圓環，不銹鋼絲組成一個錐體，以存放瓷圈填料；對下面，它允許液體分布管65上的特殊螺帽固定在自己的螺紋中，從而保持液體分布管65的定位和水平。
過濾罩64，它直接在液體分布管65的頂端的環隙中，它四周開滿了3～4mm的小孔，外圓和頂端包裹有20～40目不銹鋼絲網，為的是防止在下流的硝酸液體中，夾帶有機械雜質和細小顆粒，而使液體分布管上的小孔堵塞。
液體分布管65(參見圖5、圖6)，它是由上螺帽651、引流管652、端板653、分布管654、分配頭655組成。在引流管652上部開有四個3～4mm小孔，為的是方便液體溢流而下。在六個分布管654末端各開有一個1～2mm的小孔，在分配頭655中央也開有一個φ1～2mm的小孔。塔徑小于65mm，則圖5、圖6液體分布管結構可省去，只在中央開一個3mm小孔即可。
圖7、圖8所示，是本實用新型特殊的榫面法蘭結構示意圖。在榫面法蘭4內部銑有一個圓形暗槽41，并在其中開有四個缺口411，該缺口尺寸與液體收集分布器圓環上的四個突出長條圓弧平面611(參見圖4)相對應。若四個突出長條圓弧平面611插入這四個缺口411之中再旋轉一個角度，則液體收集分布器6就可以穩穩吊裝在榫面法蘭4之中，如果將長條圓弧平面611旋轉到四個缺口411處，液體收集分布器6就可以整體拿下來。
權利要求1.一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，該傳質交換塔由塔頂罩組件、至少一節塔節組件以及塔底蓋組件組成；所述的塔頂罩組件包括塔頂罩殼體、硝酸入口管、NOx氣體出口管，所述的塔節組件包括塔節殼體、液體收集分布器、連接法蘭，所述的塔底蓋組件包括塔底蓋殼體、硝酸出口管、NOx氣體入口管。
2.根據權利要求1所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的液體收集分布器包括圓環、不銹鋼絲、底錐、過濾罩以及液體分布管，所述的不銹鋼絲將圓環與底錐連接固定，形成一個錐形欄柵，所述的過濾罩設置在底錐內，所述的液體分布管的頂部與底錐的底部連接固定。
3.根據權利要求2所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的錐形欄柵中不銹鋼絲與水平面的夾角為30～85°。
4.根據權利要求2所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的液體分布管包括上螺帽、引流管、分配頭、若干分布管、端板，所述的上螺帽供與底錐連接，所述的引流管設在上螺帽當中并向下延伸，所述的分配頭設在引流管底端，所述的若干分布管沿四周向外延伸，所述的端板設在該分布管的末端。
5.根據權利要求4所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的若干分布管中各開有至少一個小孔，所述的分配頭中央也開有小孔。
6.根據權利要求4或5所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，若傳質交換塔的塔徑小于65mm，則液體分布管結構可以省略，只需在中央開一個小孔即可。
7.根據權利要求1所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的連接法蘭是由榫面法蘭與槽面法蘭結合的組合式法蘭。
8.根據權利要求1所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的塔底蓋組件還包括氣相平衡管、硝酸溢流管。
9.根據權利要求8所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的塔底蓋組件還包括傘形帽罩，該傘形帽罩設在硝酸溢流管的頂部。
10.根據權利要求1所述的一種用于氮-15生產的傳質交換塔，其特征在于，所述的塔節組件還包括取樣管。
專利摘要本實用新型涉及一種用于氮－15生產的傳質交換塔，該傳質交換塔由塔頂罩組件、至少一節塔節組件以及塔底蓋組件組成；所述的塔頂罩組件包括塔頂罩殼體、硝酸入口管、NO
文檔編號B01D3/16GK2668213SQ0327042
公開日2005年1月5日 申請日期2003年9月26日 優先權日2003年9月26日
發明者袁維新 申請人:上海化工研究院