專利名稱：用于物質交換塔的盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于物質交換塔(Mass Exchange Column)的盤。
背景技術：
已經知道，物質交換塔例如蒸餾塔具有用于蒸氣-液體接觸目的的 各種接觸盤。在US4750975、 US5120474和US5453222中介紹了這些塔 的示例。
通常，在蒸餾塔等中的接觸盤具有臺板，液體流從位于該盤一側 的下導管流過該臺板然后流到位于該盤另一側的下導管。在一些情況 下，臺板制成為具有閥，上升蒸氣可以流過該閥，且液體可以在該閥 上流過，以便使蒸氣形成氣泡通過液體。在其它情況下使用篩盤，該 篩盤只是簡單地在臺板中有孔，而沒有閥。篩盤很普及，因為它們簡 單和便宜，但是它們的工作范圍并不象閥盤一樣廣泛。
已經知道，在盤的進口側進入的清液并不容易充氣。在沒有校正 措施的情況下，蒸氣優選是在遠處下游進入液體中。為了使容量和效 率最大，重要的是使蒸氣均勻流過盤臺板。在一些情況下，已經使用 了泡沫促進器(froth promoter)，該泡沫促進器是處于進口側的盒 的形式，該盒在該盤的弦長上延伸。不過，該連續升高的裝置可能在 污染維護方面產生問題，因為在工藝流中的大量較重固體在該裝置上 游被捕獲。在其它情況下，已經使用導流板裝置來促進在盤臺板上產 生泡沫。該裝置也有連續的進口堰(inlet weir)，它可以在該裝置 后面捕獲固體。
盤被設計成使液體和蒸氣接觸，然后使它們再次分離。因為該接 觸認為很緊密，因此幾乎在任何位置都有蒸氣和液體的混合物。在最 簡單的理論形式中，蒸氣穿過盤向上流動，并與液體接觸。這兩者分 離，且液體通過下導管向下流動，而蒸氣向上流過該盤。實際上，盤 可以在不同流態中工作，且蒸氣與液體之間有各種混合。當盤在相對 高壓下工作時，可能在盤臺板上有蒸氣/液體乳狀液。該乳狀液可流入 下導管中，且大量蒸氣能夠通過下導管而向下運送。當盤在工作且負荷較重時，液體從盤臺板向上被帶走，并與蒸氣一起流過這些孔。通
常，10。/。的液體可以被向上帶走而不會有太大問題。當盤在低蒸氣速率
下工作時，液體能夠透過這些孔而向下滴落。當發生這種情況時，液 體通常通過一些孔向下落，而蒸氣通過其它孔向上運行。
發明內容
因此，本發明的目的提高用于物質交換塔的盤的容量和效率。
本發明的另一目的是提供一種簡化的盤結構，用于促進蒸餾塔中 的蒸氣-液體接觸。
簡言之，本發明提供了一種盤，它將被水平布置在塔中，例如蒸 餾塔中，用于液體-蒸氣接觸。
該盤構成為圓形形狀，不過其它形狀也可以。另外，該盤在有效 區域的至少一側具有進口，用于接收進入的液體流，以便分散在該盤 的整個表面上。
此外，該盤有第一部分，該第一部分確定了蒸氣注入區域(vapor infusion field)，該蒸氣注入區域鄰近該進口 ，用于接收液體流。 該第一部分具有多個注入凸片閥，這些注入凸片閥布置成用于耗散流 過該注入區域的、液體的動量。
各注入凸片閥包括該盤的水平底板；在底板中的開口；以及鄰 近該開口的豎向直立壁，該豎向直立壁處于最靠近該進口的一側。該 壁的高度設置成阻礙液體流從該進口流過該底板。該壁可以為矩形形 狀或橢圓形形狀，并帶有相應形狀的開口。
該盤還可以有鄰近注入區域的第二部分，用于接收從注入區域流 出的液體。該第二部分有多個開口，供上升蒸氣流通過從而與流過第 二部分的液體接觸。
而且，該盤有出口，該出口鄰近第二部分，并對著該進口，用于 使液體從第二部分向外流出。
該注入區域的閥布置成兩個或三個平行排，且相鄰排的閥布置成 彼此層疊關系，以便在水力上阻礙從進口流入的整個液體流。在該實 施例中，各閥有矩形開口，該矩形開口布置成與其它閥的矩形開口平 行。
在另一實施例中，這些閥布置成具有矩形開口，該矩形開口布置成與其它閥的矩形開口成一定角度。
當在工作時放好時，液體從進口下導管流到該盤的底板上，并流 過該注入區域。在此期間，液體流受到凸片閥的直立壁的阻礙，因此 流體的動量減小并改變方向，以便促使液體與上升蒸氣在該盤底板的 其余部分上均勻混合。
該盤結構的優點是機械簡單，且防污染。
在另一實施例中，各注入凸片閥可以具有注入推動閥。在該實施 例中，推動閥由活動安裝在注入凸片閥中的本體形成，以便在關閉位 置和打開位置之間移動，在該關閉位置，該本體靠在該盤的底板上并 覆蓋該注入凸片閥的開口，而在該打開位置，該本體與底板和開口間 隔開，以便使上升蒸氣流能夠通過該開口。
該閥本體包括扁平基座； 一對腿部，該對腿部穿過注入凸片閥
的開口而從基座的相反兩側垂下；以及一對翼片，該對翼片從基座的
相反兩側伸出，用于在關閉位置時靠在該底板上。此外，各腿部有向
外伸出的腳部，用于當處于完全打開位置時抵靠在底板的下側，以便
限制該閥本體的向上運動。
該閥本體的扁平基座中也可以有一個或多個孔，供上升蒸氣通過。
該推動閥本體的垂下腿部用于使盤底板中的凸片閥的開口與流體 流隔開，并主要阻擋蒸氣流并向前引導蒸氣。
在工作過程中，該推動閥將在上升蒸氣流處于低速時關閉，以便 只提供很小的泡沫促進。在蒸氣流處于高速時，閥將打開，從而在流 過該臺板的液體中提供泡沫注入和泡沫促進。
在該盤的進口側有注入推動閥的一個優點是當盤的負荷較重時這 些岡將打開。這又將減小在盤底板(即臺板)上的回流混合。
通過下面的詳細說明并結合附圖，將更清楚本發明的這些和其它 目的和優點，附圖中
圖l表示了利用本發明的盤的蒸餾塔的示意圖； 圖2表示了根據本發明構成的盤的俯視圖； 圖3表示了根據本發明的注入凸片閥的側視圖；圖4表示了根據本發明構成的盤的變化形式的俯視圖； 圖5表示了與圖2的盤類似的盤的俯視圖，該盤在它的起泡區域中 有用于上升蒸氣的開口；
圖6表示了根據本發明有推動閥的注入凸片閥的局部側剖圖；以及 圖7表示了圖6的推動閥和注入凸片閥的俯視圖。
具體實施例方式
參考圖l，該盤10的尺寸設置成適于安裝在布置于豎向軸線上的蒸 餾塔ll或類似物中。該盤10為圓形形狀，直徑為3至20英尺，并可以是 從12英寸至50英寸。該盤10被支承在塔11中并支承在一至兩英寸寬的 環形圏12上，該環形圏12固定安裝在塔11的內壁上，且該盤10與沿塔1
的高度方向以已知方式布置的其它盤10成間隔開的關系。下導管13布 置在塔11中并在該盤10的一側，用于將液體流傳送至盤10上，且第二 下導管14布置在塔11中并在盤10的另一相反側，用于接收流過盤10的 液體，以便傳送給下面的盤IO。或者也可選擇，該盤10可以安裝為多 通道盤(未示出)，其具有來自中央、中間或側部下導管的流體流， 這些下導管交替地供給流體并從其它下導管接收液體。
參考圖2，該盤l具有弦形(chordal )進口14和注入區域15，該弦 形進口14用于接收來自下導管13的進入液體流，該注入區域15鄰近該 進口，用于接收液體流。注入區域15中布置有多個注入凸片閥16，以 便耗散流過該注入區域的液體的動量。如圖所示，這些注入凸片閥16 布置成橫跨注入區域15的寬度以及塔11的整個弦形區域的兩個平行 排。
參考圖2和圖3，各注入凸片閥16通過在并不去除材料的情況下從 盤臺板(底板)18沖壓出例如矩形形狀的凸片17而形成。凸片17基本 上是豎向的(即，與臺板18成9(T角)，并且該凸片被調節成使得凸片 17處于所形成的孔(開口) 19的上游，以便向流過閥16的液體提供阻 力。這樣，各閥16包括水平臺板(底板)18的一部分、臺板(底板) 18中的孔、以及鄰近該開口并在最靠近進口 14一側的豎向直立凸片 (壁)17。
如圖2中所示，該盤10具有處于鄰近該注入區域15的部分中的正常 起泡區域20，用于接收從注入區域15流過來的液體/蒸氣混合物。如圖5中所示，該起泡區域20有多個開口21，用于供上升的蒸氣流通過而與 流過起泡區域20的液體接觸。該盤10還有鄰近起泡區域20的出口22， 供液體從起泡區域2 0向外流動。
這些排注入凸片閥16定向成交^l普節距，并并位于盤10的進口側， 使得進入盤臺板(底板)18的液體被迫以近似正交的方式與該豎向凸 片(壁)17接觸。與凸片17的這種接觸將使得快速運動的清液向外并 向上擴展。這使得液體變慢，從而使液體更易于接收來自該盤臺板18 的起泡區域20中的下游開口21的蒸氣注入。基本沿豎向移動的蒸氣也 用于減慢流過盤10的進口側的水平液體流。這些交錯的豎向凸片17還 允許固體通過注入區域15并經過該盤臺板18。這些凸片17還可以形成 為有變化的高度，以便對更高液體速率有連續的作用。該注入區域15 用于實際減慢流至盤10上的液體流，使得蒸氣能夠注入清液流中，以 便通過保證在盤10的有效起泡區域20上有等量的蒸氣分布，從而使得 蒸氣-液體接觸最大并且有最大容量。注入凸片閥16由盤臺板18自身形 成，并且，除了通過將閥16機械沖壓至盤臺板18自身中而形成該凸片 閥，并不需要對盤臺板18進行任何添加。或者也可選擇，可以通過添
用蒸氣動i來形成豎向:幕簾"以便控制液體動量是二個獨特特征。
同樣，使得注入凸片閥16有效摩擦所經過的液體的區域方法(field approach)也是獨特特征。所有閥16的向上翻轉的凸片17形成半連續 的進口堰，以便控制離開該進口下導管的液體動量。
參考圖4，其中，與上述相同的參考標號表示相同部件，注入凸片 閥16可以布置有孔(開口 ) 19，這些孔并不如圖2所示那樣平行布置。 如圖所示，閥16布置在各排中，且矩形孔19彼此相對傾斜布置，且關 于該排的中點成對稱或鏡像關系。
參考圖5，盤10的起泡區域20中的開口21可以由盤臺板18中的普通 V形格柵孔形成，且各孔通過向上沖壓而形成，其中并不除去金屬，且 各孔為梯形形狀，該梯形形狀在進口側有比出口側更大的寬度。在本 實施例中，在注入區域15中使用了四排注入凸片閥16，且進口W為弓 形形狀，其橫截面面積比圖2實施例的進口14更小。 <
參考圖6和7，其中，與上述相同的參考標號表示相同部件，各注 入凸片閥16還可以有包含于其中的推動閥23。推動閥23包括本體，該本體活動安裝在注入凸片閥16的孔19中，以便在關閉位置(如圖6中所 示，置于盤臺板(底板)18上并覆蓋在孔(開口 ) 19上)和打開位置 (與盤臺板和孔沿豎向間隔開，以便允許上升蒸氣流通過該孔19)。該本體包括扁平基座24; —對腿部25，該對腿部25穿過注入凸 片閥16中的孔19而從基座24的相反兩側垂下；以及一對翼片26，該對 翼片從基座24的相反兩側伸出，用于在關閉位置時靠在盤臺板18上。 該扁平基座24有后部部分，該后部部分延伸超過孔19和腿部25，以便 當處于關閉位置時靠在臺板18上，如圖所示。各腿部25有向外伸出的 腳部27 (見圖6)，用于當處于打開位置時抵靠在盤底板18的下側。這 些腳部27用于限制推動閥23的向上運動，使得基座24不會延伸越過注 入凸片閥16的凸片17的平面。如圖7中所示，該扁平基座24中也可以有一個或多個孔28，供上升 蒸氣通過。不過，該推動閥23構成為這樣，即，在推動閥23的打開位 置中，主蒸氣流平行于盤臺板18的平面。當蒸氣流處于低速時，推動閥23將處于只產生很少泡沫的關閉位 置。當液體流處于高速時，推動閥23將向上運動，以便提供蒸汽從盤 下面向上的通道，從而提供泡沫注入和泡沫促進，將液體推過臺板18。使盤10在進口側具有由凸片閥16構成的注入區域15，這將允許蒸 氣在該處進入，以便獲得流過盤臺板18的均勻蒸氣流。由蒸氣注入閥 16構成的注入區域用于替換諸如泡沫促進器、進口堰、導流板等裝置。 該閥16有能夠防污染的簡單、堅固設計。閥16的注入區域并不是連續 的動量截斷器，因此，該區域15的防污染性確實優于進口堰、連續泡 沫促進器和導流板。而且，該注入區域15的閥16有比標準泡沫促進器 更大的孔19，并將更好地防污染。注入區域15將減小進入盤臺板18的液體的動量，并能夠用來自盤 臺板18的蒸氣對清液進行快速充氣。這將提高該盤的容量和效率。該 盤10的注入區域15簡單和堅固，并利用蒸氣了減少一些液體動量。注 入凸片閥16并不需要焊接或裝配，并且與普通泡沫促進器布局相比可 以用更大量的較小裝置來實現，以便對液體流有更均勻的作用。該注入區域15有比大部分泡沫促進器設計更大的開口面積，并將 在更大范圍的塔工作中更有效。換句話說，當速率增加時(這為優選)， 注入區域15將成比例地對液體產生更大作用。該注入區域15使得該盤10能夠通過更簡單、更堅固、防污染和具 有成本效益的裝置來實現它的最佳工作能力。
權利要求
1.一種盤，包括進口，用于液體流進入；第一部分，該第一部分確定了鄰近所述進口的注入區域，用于接收該液體流，該第一部分中布置有多個注入凸片閥，以便耗散流過所述注入區域的液體的動量，各所述閥包括所述盤的水平底板、在所述底板中供上升蒸氣流通過而與液體接觸的開口、以及鄰近所述開口并處于最靠近所述進口一側的豎向直立壁，所述壁的高度設置成阻礙液體流從所述進口流過所述底板；鄰近所述第一部分的第二部分，用于接收從所述第一部分流出的液體/蒸氣混合物，所述第二部分中有多個開口，該多個開口供上升蒸氣流通過而與流過所述第二部分的液體/蒸氣混合物接觸；以及出口，該出口鄰近所述第二部分，并對著所述進口，用于使液體從所述第二部分向外流出。
2. 根據權利要求l所述的盤，其中，所述岡布置成橫跨所述第一 部分的平行排，且相鄰排的所述閥布置成彼此交錯關系，以便在水力 上阻礙從所述進口流入的整個液體流。
3. 根據權利要求2所述的盤，其中， 一排所述閥中的各所述閥具 有矩形開口，該矩形開口布置成與其它排閥中的各閥平行。
4. 根據權利要求2所述的盤，其中， 一排所述閥中的各所述閥具 有矩形開口，該矩形開口布置成與所述一排閥中的其它閥成角度。
5. 根據權利要求l所述的盤，其中，各所述閥包括本體，該本體 活動安裝成在關閉位置與打開位置之間移動，在該關閉位置，該本體 靠在所述底板上并覆蓋所述開口，而在該打開位置，該本體與所述底 板和所述開口間隔開，以允許上升蒸氣流通過所述開口。
6. 根據權利要求5所述的盤，其中，所述本體包括扁平基座； 一對腿部，該對腿部穿過所述岡的所述開口而從所述基座的相反兩側 垂下；以及一對翼片，該對翼片從所述基座的所述相反兩側伸出，用 于在關閉位置時靠在所述底板上。
7. 根據權利要求6所述的盤，其中，各所述腿部有向外伸出的腳 部，用于在所述打開位置時抵靠所述底板的下側。
8. 根據權利要求6所述的盤，其中，所述扁平基座中有至少一個2孔，供上升蒸氣通過。
9. 一種組合，包括 布置在豎向軸線上的塔； 在所述塔中用于傳送液體流的下導管；以及 在所述塔中水平布置的盤，該盤包括進口，用于接收來自所述下導管的液體流；第一部分，該第一部分確定了鄰近所述進口的注入區域，用于接收該液體流，該第一部分中布置有多個注入凸片閥，以 便耗散流過所述注入區域的液體的動量，各所述閥包括所述盤 的水平底板、在所述底板中供上升蒸氣流通過而與液體接觸的 開口、以及鄰近所述開口并處于最靠近所述進口一側的豎向直 立壁，所述壁的高度設置成阻礙液體流從所述進口流過所述底 板；鄰近所述第一部分的第二部分，用于接收從所述第一部分 流出的液體/蒸氣混合物，所述第二部分中有多個開口，該多 個開口供上升蒸氣流通過而與流過所述第二部分的液體/蒸氣 混合物接觸；以及出口，該出口鄰近所述第二部分，并對著所述進口，用于 使液體從所述第二部分向外流出。
10. 根據權利要求9所述的組合，還包括多個所述盤，這些盤在 所述塔內布置成沿豎向間隔開的關系；以及多個下導管，各所述下導 管將各盤的所述出口與下面的相應盤的進口連接。
11. 根據權利要求9所述的組合，其中，所述塔有圓形橫截面形狀， 所述多個注入凸片閥延伸跨過所述塔的整個弦形區域。
全文摘要
該盤有鄰近進口的注入凸片閥的注入區域，以便耗散流過所述注入區域的液體的動量。各閥包括豎向直立壁，該豎向直立壁的高度設置成阻礙液體流，且閥布置成交錯排。相鄰的起泡區域有開口，用于使上升蒸氣流通過而與流過該區域的液體/蒸氣混合物接觸。各注入凸片閥還可以有包含于其中的推動閥。
文檔編號B01D3/18GK101259335SQ20071019938
公開日2008年9月10日 申請日期2007年12月20日 優先權日2006年12月21日
發明者D·E·努特, M·W·皮林, M·費希爾 申請人:蘇舍化學技術有限公司