專利名稱：閥塔盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種閥塔盤，用于傳質塔，具有基板；至少一個液體入口和至少一個液體出口，用于在所述基板上形成具有流動方向的液體流；多個氣體進入孔，其形成在所述基板上；和多個固定閥，其遮蓋所述氣體進入孔，所述固定閥與所述基板形成為一個部件，每個固定閥包括與所述基板相距一距離的閥頂以及閥后側和閥前側，其中，在所述基板、每個固定閥的所述閥后側、所述閥前側、所述閥頂之間，總是形成至少一個側氣體出口孔。
背景技術：
這樣的閥塔盤用于傳質塔(mass transfer column)中，例如精懼塔或吸收塔，以作為氣體一液體接觸塔盤。在傳質塔中，兩種介質接觸，通常為氣體和液體。在所述過程中，氣體從下向上流動通過塔，液體從上向下流動通過塔。塔盤被水平地插入塔中，并用于使氣體與液體相互接觸。在每個塔盤上，提供至少一個液體入口和至少一個液體出口。液體經由液體入口進給到相應的塔盤并流動經過塔盤至液體出口。液體由此流動到位于下方的塔盤。在每個塔盤中，還設置氣體進入孔，氣體由此從下向上升起。在塔盤上，氣體和液體相互接觸。在非常簡單的設計中，塔盤可實現為篩塔盤。在此情況下，在塔盤中僅設置供氣體向頂部上升的孔。如果氣體流過小，則將存在落雨(raining down)的問題,液體將會通過塔盤中的孔直接向下流動。因此，已知的是，采用閥塔盤。在此情況下，塔盤中的氣體進入孔被橋狀的閥遮蓋。上升的氣體沿側向經由氣體出口孔流出閥外。閥可實現為可動的，使得閥被推開至不同程度，這取決于流動通過閥的氣體量。在此情況下，閥的氣體出口面積可調節。不過，還已知的是，實現在基板中的固定閥。在此情況下，閥牢固連接到基板；氣體出口面積不能改變。固定閥可具有最多樣化的設計，并通常可非常容易制造，例如通過沖壓(stamping)制造。對此,氣體進入孔的周邊被部分地切除，位于氣體進入孔中的材料被向上壓。材料將通過未切除的周邊區域而保持連接到基板。由此，側氣體出口孔形成在基板與固定閥之間，其中固定閥在正常情況下大致垂直于基板延伸。
例如，在US5，788，894中描述了具有固定閥的閥塔盤。閥塔盤包括基板，在基板中，各氣體進入孔沿不同取向布置，使得氣體進入孔的縱向軸線并排地且垂直于液體流動方向延伸。每個布置在氣體進入孔上方的閥包括閥頂和兩個端板。閥頂被布置為與基板相距一定距離并經由端板連接到基板，由此形成側氣體出口孔。閥可具有不同設計。一方面，已知的是，閥頂平行于基板延伸，使得每個閥形成兩個相同的梯形側氣體出口孔，以排出相同量的氣體。還已知的是，閥頂繞氣體進入孔的縱向軸線傾斜，使得側氣體出口孔具有不同尺寸。因此，不同量的氣體流動通過兩個側氣體出口孔。在極端情況下，閥頂傾斜到這樣的程度，使得僅形成一個側氣體出口孔，而閥頂的另一側與基板直接連接。而且還顯示出，閥頂沿氣體進入孔的縱向方向傾斜。在此，也形成兩個相同的側氣體出口孔，氣體出口孔的高度沿流動方向增大。不同設計的閥布置在塔盤上，使得在塔盤的有效區域內形成均勻液體流，液體沿朝向出口的方向被弓I導。
在DE 23 52 177 Al中顯示出另一種具有固定閥的閥塔盤。在閥塔盤上，布置有不同類型的固定閥，即，形成氣體噴射孔的固定閥和形成強制引導孔的固定閥。通過氣體噴射孔，氣體流出并與液體接觸；通過強制引導孔，氣體也流出并將閥塔盤上的液體引導至所希望的方向。不過，這種現有技術的缺點在于，在塔盤上仍未實現均勻的液體分配。
發明內容
因此，本發明的目的在于，對現有技術中已知的具有固定閥的閥塔盤進行進一步改進，特別是在閥塔盤上實現均勻的液體分配。對此，根據本發明提供以下特征閥頂被設計為朝向基板傾斜，使得固定閥的側氣體出口孔沿液體流動方向漸縮，即，沿從液體入口到液體出口的方向漸縮。因此，從側氣體出口孔流出的氣體的量在閥長度上不恒定。在側氣體出口孔的沿 流動方向所見的后區域中，比在沿流動方向所見的前區域中逸出更多的氣體。這樣，將流出氣體脈沖傳送(impulse transmission)到液體，引起沖推效應，并將液體朝向出口通風道(shaft) (g卩，液體出口)驅動。這樣，閥的幾何形狀支持閥塔盤實現其功能。在US5，911，922中，已知的是，閥塔盤具有橋狀閥，閥具有第一腿、第二腿和連接各腿的頂，其中，各腿具有不同長度，使得頂沿液體流動方向傾斜。不過，這些閥是可動閥。在閥塔盤中，沖壓出的圓孔被閥遮蓋，閥在俯視圖中為梯形。閥的各腿布置在閥塔盤的縫中，每個腿具有止動部。止動部決定閥的端位置。因此，閥并不是通過從閥塔盤上沖壓形成(stamp out)的材料形成。如果沒有氣體流動通過閥塔盤，則閥就停置在塔盤上。在閥塔盤工作時，氣體從下流動穿過在塔盤中的圓孔，并將閥向上推。在所述過程中，閥的頂(roof)開始平行于塔盤向上運動。僅在最大氣體流情況下當閥處于其端位置且各腿的止動部抵靠基板停置時，閥頂才將采取其傾斜位置。如果閥塔盤在較低的氣體負載下工作，則閥頂不傾斜。在優選實施例中，可提供以下特征固定閥的側氣體出口孔的實現形式為不等邊多邊形，優選地為不等邊六邊形。通過這種閥設計，與至今使用的固定閥相比，落雨行為和夾帶行為得以改進。閥的外側圓滑且不具有任何尖銳部，從而使其不易弄臟。在另一實施例中，可提供以下特征固定閥的閥前側和閥后側利用腹板與基板連接，腹板從基板開始大致垂直延伸到頂部(top)。通過這些豎直腹板，來自氣體出口孔的氣體流的偏轉和約束得以減小。試驗顯示，這允許實現極小的壓力損耗。另外可提供以下特征固定閥的閥后側和閥前側分別與由基板延展的平面形成角度，所述角度約為20°至40°，優選地為26°。這實現固定閥的簡單實施例和所希望的圓滑形狀，使得閥塔盤不易弄臟，即，污損。又一變例可提供以下特征在氣體出口孔的閥頂沿流動方向所見的后端處的高度與閥頂沿流動方向所見的前端處的高度之差為I. 5mm至3mm,優選地為2. 1_。試驗顯示，在這些區域中，通過所述閥而實現所希望的氣體對液體的沖推效應。根據特別優選的實施例，可提供以下特征基板中的氣體進入孔和固定閥具有在俯視圖中大致矩形的設計。這實現了固定閥的非常簡單的設計。優選地，氣體進入孔的長度可在41mm至45mm的范圍內，且氣體進入孔的凈寬度可約為19mm。這可減少壓力損耗。更進一步的實施例可提供以下特征閥塔盤(valve tray)的開孔率，S卩，基于有效(ac t i ve )塔盤(tray )面積的、閥板(val ve p I at e )的所有閥的側氣體出口面積總和，為6 %至15.5%。開孔率對應于基于有效塔盤面積的、閥板的所有閥的側氣體出口面積總和。有效塔盤面積是發生氣體一液體接觸處的塔盤的面積。所希望的開孔率通過在60X86_至60X 145mm范圍內的閥間隔實現。閥間隔是指基板中各氣體進入孔的中心點之間的距離。通過在前文中所指的開孔率，壓力損耗可保持在所希望的界限內，而同時使落雨行為令人滿意。
為了實現特別簡單的實施例，可以將氣體進入孔的縱向軸線設置為平行于流動方向延伸。在下文中，本發明將參照附圖更詳細描述。在附圖中 圖I顯示出根據本發明的閥塔盤的細節的俯視圖。圖2顯示出俯視的圖I所示閥塔盤的固定閥的立體示意圖。圖3顯示出仰視的圖I所示閥塔盤的固定閥的立體示意圖。圖4顯示出固定閥的第一實施例的側視圖。圖5顯示出固定閥的第二實施例的側視圖。
具體實施例方式圖I顯示出俯視的根據本發明的閥塔盤(valve tray)的細節。閥塔盤包括基板1，液體入口和液體出口實現在基板I上。如果閥塔盤設置在塔(culumn)中，則液體從位于其上方(above)的閥塔盤經由液體入口流動到基板I上，并在基板I上流動到液體出口。液體從液體出口下落到位于其下方的閥塔盤上。因此，在工作時在基板I上形成具有流動方向S (見箭頭)的液體流。在基板I上，形成氣體進入孔2，氣體進入孔2被橋狀的固定閥3遮蓋。氣體進入孔2具有矩形設計以及長度L和寬度B，長度L大于寬度B。優選地，長度L約為41mm至45mm,寬度B約為19mm。每個固定閥3包括閥頂(valve roof )4,閥后側5和閥前側6。閥后側5使閥頂4的沿流動方向S所見后端與基板I連接。閥前側6使閥頂4的沿流動方向S所見前端與基板I連接。各氣體進入孔2以及各固定閥3在基板I上沿平行的排而前后布置。氣體進入孔2的縱向軸線平行于流動方向S延伸。在一個排中的氣體各進入孔2及各固定閥3布置為相距一定距離，一個排的各氣體進入孔2的中心點M相距距離D約為86mm至145mm。相鄰兩排的氣體進入孔2均被布置為相對彼此錯開。每第二排的氣體進入孔2及固定閥3因而恰處于每第一排的氣體進入孔2或固定閥3之間。這樣，每第一排和每第三排的氣體進入孔2或者每第二排和每第四排的氣體進入孔2沿流動方向S處于相同的級準(level)。在橫向于流動方向S的每第二排的氣體進入孔2的中心點M之間的距離E優選地為60_。因此，閥塔盤的閥間隔在60mmX86mm至60mmX 145mm的范圍內。圖2顯不出俯視的基板I的固定閥3的立體圖。箭頭指不出基板I上液體流的流動方向S。矩形的氣體進入孔2在圖2中僅部分可見，形成在基板I中。氣體進入孔2被橋狀的固定閥3遮蓋。在俯視圖中，固定閥3也大致為矩形。固定閥3包括閥頂4，閥頂4布置為與基板I相距一距離。閥頂4在其沿流動方向S可見的窄的后側連接到閥后側5。腹板7結合于閥后側5，并使閥后側5與基板I連接。閥前側6結合于閥頂4沿流動方向S可見的窄的前側。閥前側6也通過一腹板7與基板I連接。這樣，固定閥3與基板I形成為一個部件。腹板7從基板I大致垂直伸出到頂部(top)。閥后側5和閥前側6設計為朝向基板傾斜，并與平行于基板I延伸的平面形成銳角。閥前側6短于閥后側5。這樣，閥頂4也實現為朝向基板I傾斜。閥頂4因而繞(around)氣體進入孔2的側向軸線傾斜。閥頂4不繞(around)氣體進入孔2的縱向軸線傾斜。由于固定閥3像橋那樣在上方罩蓋氣體進入孔2，因而在固定閥3的兩個縱向側處在基板I與固定閥3之間，即，在腹板7、閥前側6、閥頂4、閥后側5之間，形成側氣體出口孔
8。氣體出口孔8沿流動方向S漸縮。在圖2中所表示的示例中，氣體出口孔8具有不等邊六邊形的形狀。固定閥3具有拱形的或圓滑(rounded)的設計，使得弄臟或污損的風險得以減小。
如前所述，閥頂4在沿流動方向S所見的窄的后側利用閥后側5和腹板7與基板I連接。由于閥后側5包括與基板I的銳角，因而側氣體出口孔8在此區域中開始放大。從閥后側5延伸(pass over)而至閥頂4的部位處,側氣體出口孔8開始漸縮。在閥前側6的區域中，漸縮明顯加劇。因此在側氣體出口孔8沿流動方向S可見的后區域中，比在側氣體出口孔8沿流動方向S可見的前區域中排出更多氣體，可認為側氣體出口孔8整體上是漸縮的。圖3顯示出仰視的固定閥3的立體示意圖。在基板I中實現的氣體進入孔2清晰可見。氣體入口孔2由橋狀的固定閥3遮蓋，固定閥3實現為針對氣體進入孔2的縱向軸線大致對稱。其中布置有閥塔盤的塔在工作時，液體沿基板I的上側流動。氣體從下向上流動通過所述塔，經基板I的氣體進入孔2進入閥塔盤，并被固定閥3沿側向偏轉，從而使其在基板I的上側經由兩個側氣體出口孔8排出并與流動到此的液體接觸。由于氣體出口孔8在氣體出口孔8的沿流動方向S所見后區域中沿流動方向S漸縮，因而與氣體出口孔8的沿流動方向S所見前區域中相比排出更大量的氣體。這樣,使流出(stream out)氣體脈沖傳送(pulse transmission)到液體，引起沖推效應(thrust effect),以驅動液體朝向液體出口并由此沿流動方向S運動。這種沖推效應經檢測證明，并可例如在視頻序列(videosequence)中證實。通過這種沖推效應，閥塔盤的工作范圍可以增大。根據本發明的閥塔盤因而也可在高氣體負載下操作，并可毫無問題地降低到中液體負載。如圖3中清晰可見，固定閥3與基板I形成為一個部件。從基板I到固定閥3的過渡部9是圓滑的，使得在固定閥中發生污損的風險得以減小。優選地，固定閥3通過以下方式形成利用模具，在基板中沖壓形成(stamp out)氣體進入孔2的縱向側邊L，并將位于氣體進入孔2中的材料向上推。通過適合的模具形狀，獲得所希望的閥形狀。氣體進入孔的窄側邊B未被切除，使得材料在此與基板I保持連接。圖4顯示出固定閥3的側視圖。如前所述，固定閥3像橋那樣遮蓋基板I中的氣體進入孔2，由此形成側氣體出口孔8。由于固定閥3實現為針對氣體進入孔2的縱向軸線L對稱，因而形成兩個相同的側氣體出口孔8。氣體出口孔8的下邊緣通過基板I形成。腹板7在氣體進入孔2的兩個窄側結合于基板1，腹板7基本垂直延伸到頂部(top)。與傳統的固定閥相比，這些腹板7減少了氣體流的偏轉和約束，從而具有較低的壓力損耗。根據應用或者所希望的氣體流速，氣體出口孔8應具有不同的尺寸。這可通過使腹板7的長度適配于相應的應用而實現。閥后側5和閥前側6分別結合于腹板7。閥前側6和閥后側5相對于水平線的設定角度α優選地是相同的，并在20°至40°的范圍內。優選地，設定角度α是26°。閥后側5和閥前側6通過閥頂4相互連接。由于閥前側6短于閥后側5，因而閥頂4設計為相對于基板I傾斜。因此，氣體出口孔8沿流動方向S漸縮。如前所述，閥頂4在沿流動方向S所見的窄的后側利用閥后側5和腹板7與基板I連接。由于閥后側5包括與基板I的銳角，因而側氣體出口孔8在此區域中開始放大。從閥后側5延伸(pass over)而至閥頂4的部位處,側氣體出口孔8開始漸縮。在閥前側6的區域中，漸縮明顯加劇。因此在側氣體出口孔8的沿流動方向S可見的后區域中，比在側氣體出口孔8的沿流動方向S可見的前區域中逸出更多氣體，可認為側氣體出口孔8整體上是漸縮的。前述的對液體的沖推效應得以實現。在圖4中所示的實施例中，側氣體出口孔8具有不等邊六邊形的形狀。在閥頂4·的沿流動方向S所見的后端處的高度Hl與閥頂4的沿流動方向S所見的前端處的高度H2之差在I. 5mm至3mm的范圍內，且優選地為2. 1mm。由此，側氣體出口孔8獲得所希望的形狀，使得經由氣體出口孔8流出的氣體產生所希望的對液體的沖推效應。圖5顯示出進一步實施例的固定閥3’的視圖。以下，將僅指出與已描述的固定閥3的差別。在此情況下，從基板I延伸到頂部的腹板7’明顯較短。這樣，側氣體出口孔8’的面積也較小。閥后側5’、閥前側6’、閥頂4’具有的設計與第一實施例中所述大致相同。為進一步減小側氣體出口孔8’的面積，側氣體出口孔8’的下邊緣還可縮短。優選地，腹板7、7’被布置為不垂直于基板，而是與基板形成角度，所述角度在70°至90°的范圍內，優選地為80°。這樣，氣體出口孔8、8’的下邊緣的長度可通過改變腹板7、7’的長度而改變。根據應用，側氣體出口開口由此被制成為具有所希望的面積。這可通過在沖壓過程中設定模具沖程而簡單地實現，使得腹板7、7’獲得所希望的長度。側氣體出口孔的面積優選地在152mm2至262mm2的范圍內。通過前述的閥間隔，閥塔盤的開孔率約為6至15. 5%。開孔率在此是指基于有效塔盤面積的閥塔盤上所有固定閥側氣體出口孔的總和。有效塔盤面積是在氣體與液體之間發生接觸之處的閥塔盤的面積。通過固定閥和側氣體出口孔的特定的幾何形狀設計，與目前采用的固定閥相比，落雨(raining-down)行為以及夾帶(entrainment)行為明顯更有利。由于固定閥的外部幾何形狀是圓滑的、平整的、且無尖銳部分，因而特別不易弄臟。
權利要求
1.一種閥塔盤,用于傳質塔,具有 基板(I); 至少一個液體入口和至少一個液體出口，用于在所述基板(I)上形成一具有流動方向(5)的液體流； 多個氣體進入孔(2)，其形成在所述基板(I)上；和 多個固定閥(3)，其遮蓋所述氣體進入孔(2)，所述固定閥與所述基板(I)形成為一個部件，每個固定閥包括與所述基板(I)相距一距離的閥頂(4)以及閥后側(5)和閥前側(6)，其中，在所述基板(I)、每個固定閥(3)的所述閥后側(5)、所述閥前側(6)、所述閥頂(4)之間，總是形成至少一個側氣體出口孔(8)， 其特征在于， 所述閥頂(4 )朝向所述基板(I)傾斜，使得所述固定閥(3 )的所述側氣體出口孔(8 )沿所述液體流的流動方向(S)漸縮，即，沿從所述液體入口向所述液體出口的方向漸縮。
2.根據權利要求I所述的閥塔盤，其特征在于， 所述固定閥(3)的所述側氣體出口孔(8)具有不等邊多邊形的形狀，并優選地具有不等邊六邊形的形狀。
3.根據權利要求I或2中的一項所述的閥塔盤，其特征在于， 所述固定閥(3 )的閥前側(6 )和閥后側(5 )利用腹板(7 )連接到所述基板(I)，所述腹板(7)從所述基板(I)開始大致垂直延伸到頂部。
4.根據權利要求I至3中的一項所述的閥塔盤，其特征在于， 所述固定閥(3 )的閥后側(5 )和閥前側(6 )與由所述基板(I)延展的平面形成一角度，所述角度約為20°至40°，優選地為26°。
5.根據權利要求I至4中的一項所述的閥塔盤，其特征在于， 在所述閥頂(4)沿所述流動方向(S)所見的后端處的高度(Hl)與所述閥頂(4)沿所述流動方向(S)所見的前端處的高度(H2)之差為I. 5mm至3mm，優選地為2. 1mm。
6.根據權利要求I至5中的一項所述的閥塔盤，其特征在于， 所述基板(I)中的氣體進入孔(2)和所述固定閥(3)形成為在俯視圖中大致為矩形。
7.根據權利要求6所述的閥塔盤，其特征在于， 所述氣體進入孔(2)的長度(L)在41mm至45mm的范圍內，且所述氣體進入孔(2)的凈寬度(B)約為19mm。
8.根據權利要求I至7中的一項所述的閥塔盤，其特征在于， 所述閥塔盤的開孔率，即，基于有效基面積的閥板的所有閥的側氣體出口面積總和，為6%至 15. 5%。
9.根據權利要求I至8中的一項所述的閥塔盤，其特征在于， 所述氣體進入孔(2)的縱向軸線平行于所述流動方向(S)延伸。
全文摘要
本發明涉及一種閥塔盤，用于傳質塔，具有基板；至少一個液體入口和至少一個液體出口，用于在所述基板上形成具有流動方向的液體流；多個氣體進入孔，其形成在所述基板上；和多個固定閥，其遮蓋所述氣體進入孔，所述固定閥與所述基板形成為一個部件，每個固定閥包括與所述基板相距一距離的閥頂以及閥后側和閥前側，其中，在所述基板、每個固定閥的所述閥后側、所述閥前側、所述閥頂之間，總是形成至少一個側氣體出口孔。本發明的目的在于提供一種可在塔盤上實現改進的液體分配的閥塔盤。為此目的，根據本發明提供以下特征所述固定閥的所述側氣體出口孔沿所述液體流的流動方向漸縮。
文檔編號B01D3/16GK102917766SQ201180026052
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月3日 優先權日2010年5月4日
發明者馬庫斯·萊納, 安德里亞斯·沃爾加斯特, 安德里亞斯·戈爾洛夫 申請人:Rvt處理設備股份有限公司