专利名称：气体和液体接触用的水平托架和塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水平托架，该水平托架用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔(★column以下译为塔)中。该塔具有一个外壳它包括一个气体入口和一个位于气体入口之上的液体入口，以及一个位于塔的上端的气体出口和一个位于塔下端的液体出口。
水平托架位于外壳中气体入口与液体入口之间。在正常操作时气体经气体入口供给而液体经液体入口供给，在水平托架上使气体和液体相互接触并交换热量和/或物质。在接触后，由液体中分离出的气体通过位于水平托架之上的气体出口由塔排出，而液体通过位于水平托架之下的液体出口由塔排出。
这种水平托架是由英国专利说明书NO.1,070,777公开的。已知的水平托架包括一个水平板和一个垂直管式接触和分离装置，该接触与分离装置包括一个贯穿在水平板上的一个孔的开口管，一个在靠近开口管的内表面开口的液体供应管，位于开口管中液体供应管的开口之上的涡流产生装置，和用于将液体由开口管的上端引导到水平板上的引导装置；此水平托架还包括一个用于除去分离后的液体的管。
已知水平托架的一个缺点是当水平托架包括不止一个管式接触和分离装置时，需要为每个接触和分离装置提供一个液体供应管。在这种情况下，以使液体的量被均匀分配于接触与分离装置的方式向每个接触与分离装置供给液体假如不是不可能的话，也将是困难的。
本发明的一个目的是提供一种水平托架，该托架用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔中，在那里液体在接触与分离装置中均匀分配。
为此，本发明的用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔中的水平托架，包括一个上水平板；一个下水平板；一个被限定在板间的液体供给空间；一个通向液体供给空间的液体供应管；和一个垂直管式接触与分离装置，该管式接触与分离装置包括一个开口管它贯穿水平板中的孔，一个液体输送装置该装置具有一个向上的用于和液体供给空间交换流体的液体输送口，置于位于液体输送口之上的开口管中的涡流产生装置，和用于将液体由开口管的上端引导到上水平板的引导装置；该水平托架还包括一个开口的泄水管，该管具有一个位于上水平板上方的入口和一个位于下水平板下方的出口。
已知托架的另一个缺点是在液体的流速相对低时，接触效率也不太高。一个原因是液体管的开口接近开口管的内表面，使得液体聚集在内表面上。因此气体与液体间的接触必须发生在内表面上的液体膜中。更有效的接触方法是使液体在气体中扩散，但利用已知的装置这只能部分做到。
为了克服此问题，液体输送装置适于包括若干个具有向上的开口的平行通道，该通道与液体供给空间交换流体。在一个适于供选择的设计中，液体输送装置包括一个液体输送口，该口位于一个开口管中的中心，该开口管与液体供给管交换流体。
本发明的水平托架可以用于低气流参数，即便气流参数小于0.01时也可使用。气流参数定义为(L/G)×(ρl/ρg)1/2，其中L是液体的流速，单位为m3/S；G为气体的流速，单位为m3/S；ρl为液体的密度，单位为kg/m3；而ρg为气体的密度，单位为kg/m3。
此发明也涉及一种用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔，它具有至少采用一个本发明的水平托架，该水平托架被安置于塔中气体入口与液体入口之间。
此发明还涉及一种常规的垂直塔，它包括采用两个以上本发明的水平托架，其中一个水平托架的液体供应管与上面的水平托架的泄水管之间交换流体。
以下将参照附图对本发明的实施例作详细的说明。
图1为具有本发明的水平托架的，一个用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔的局部剖视图。
图2为II-II处的剖面图，其比例比图1的比例大。
图3为图1的管式接触与分离装置部分A的另一个设计的简图，其比例比图1的比例大。
参考图1和图2可见一个用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔1的局部的剖视图，该塔包括一个具有水平托架3和3的外壳2。上水平托架3位于下水平托架3′的上面。下水平托架3′与上水平托架3相似，并且下水平托架3′的相应部件采用具有短划的相应的参考号数。
上水平托架3包括一个上水平板6和一个下水平板7。在上下水平板6和7之间有一个液体供给空间8。为在正常情况下将液体供应给液体供给空间8，上水平托架具有一个通向液体供给空间8的液体供应管10。
上水平托架3还具有一个垂直管式接触与分离装置13。该接触与分离装置13包括一个开口管15，该管贯穿水平板6和7中的孔18和19。接触与分离装置13包括一个液体输送装置22。液体输送装置22包括若干个平行通道23，其中每个通道23具有一个向上的液体输送口24(见图2)。通道23与液体供给空间8交换流体。适当的通道数在1-10之间。
接触与分离装置13还包括涡流产生装置30，该装置位于开口管15之中液体输送装置22之上；和用于将液体由开口管15的上端引导到上水平板6的引导装置31。引导装置31包括一个具有向内倾斜的上端的外管32，该外管32由开口管15延伸到上水平板6的上方。
上水平托架3还包括一个开口的泄水管35，该管具有一个位于上水平板6上方的入口37和一个位于下水平板7下方的出口。在所示实施例中，泄水管35通向下水平托架3′的液体供应管10′。上水平板6和外管32的下端之间的距离比上水平板6与泄水管35的入口37之间的距离要小。
在正常操作时经过液体供应管10供给上水平托架3的液体供给空间8的液体在上水平托架3上与气体接触，该气体是由下水平托架3′向上进入开口管15的下端的。气体流经液体输送装置22，而流经液体输送装置22的液体在气流之中产生扩散。扩散于气体中的液体的混合物向上通过开口管15并在经过涡流产生装置30时产生涡流运动。液体被排出，并且富含液体的气流在靠近开口管15上部的内表面通过。由气流分离出的液体在引导装置31的引导下由开口管15的上端流到上水平板6。基本上不含液体的气流向上通向位于外壳2的上端的气体出口(图中没有表示)。在上水平板6上收集的液体经过泄水管35和液体供应管10′流入下水平托架3′的液体供给空间8′。
在水平托架3′上液体与由水平托架3′以下流来的气体相接触，而使液体与气体相接触的方法与上述的相同。在接触后，由气体分离的液体通过泄水管35′流到更低的水平托架(图中没有表示)或流到位于外壳2下端的液体出口(图中没有表示)。
液体和气体之间的接触发生于液体在气体中扩散时。
现在参考图3，该图表示垂直接触与分离装置13A部的一个可供选择的设计。其不同点在于此液体输送装置22包括一个具有向上的液体输送口39的开口导管38，其中开口导管38的开口通向液体供给空间8。该设计的操作与上述的操作相似。
为了进一步改进在液流中气体的扩散直接在液体输送口39的上方放置一个挡板40。该挡板40适当的直径最大为开口管15内径的0.5倍，且在开口管15内径的0.1-0.5倍之间。
允许塔1在非常低的液体流速条件下操作对于聚集在上水平板上的液体的回流是有利的。为此，上水平板具有一个回流口。为了说明该实施例，在下水平条件3′的上水平板6′有一个回流口42，但上水平板可以具有不止一个回流口。回流口的数量和大小(★文中为seize应是size之误)的选择标准应使通过回流口的质量流速达到五倍于通过泄水管35′的质量流速在图所示的实施例中，用于由开口管15，15′的上端引导液体的引导装置31，31′，包括外管32，32′。每个引导装置31，31′还包括一个断路器形状的气体出口，该出口位于外管的上端。为说明此实施例，在属于最下面的水平托架3′的接触与分离装置13′的引导装置31′中示出一个断路器形状的气体出口44。
在图1所示的实施例中，开口的泄水管35进入下水平托架3′的液体供应管10′中。在一个可供选择的设计中(没有示出)，液体供应管的直径大于泄水管的直径，并且泄水管贯穿液体供应管的开端进入液体供应管。此时至少在液体供应管与泄水管之间的环形空间的一部分被充入液体，形成密封。
将利用下例对本发明加以说明。
一个水平托架被用来确定气体和液体之间热量的传递。该托架具有一个管式接触与分离装置，该装置包括一个内径为110mm的开口管。对三种不同的液体输送装置进行了测试(1)一种在开口管(不是本发明的)的内表面有一个开口的液体输送装置；(2)图1和2所示的液体输送装置其中具有六个宽度为5mm高度为25mm的平行通道；(3)图3所示的液体输送装置，其中向上的开口的直径为17mm，挡板的直径为35mm，而挡板比开口高20mm。液体输送装置被分别表示为LDD1，LDD2和LDD3。
实验中水与空气相接触，水温为20℃，下表中包括气流参数，负荷系数λ，和气体温度。气流参数上面已经被定义了，而负荷系数为(Vg)×(ρg/Δρ)1/2，其中Vg为在开口管中气体的速度，单位为m/s；ρg为气体的密度，单位为kg/m3；Δρ为ρl和ρg之间的差，其中ρl为液体的密度，单位为kg/m3；Tgin为在气体入口处气体的温度，Tgout为在气体出口处气体的温度，ΔTg为此两个温度之差。
表1 三个液体供给装置测试的结果(-)λ(m/S)Tgin-Tgout(℃)ΔTg(℃)LDD10.09 0.61 35.8-287.8LDD20.10 0.61 35.4-2510.4LDD30.11 0.60 40.6-27.5 13.1从上表的结果可以得到一个结论即在基本相同的条件下采用不是本发明的液体输送装置(LDD1)所得到的ΔTg比采用本发明的液体输送装置(LDD2，LDD3)所得到的ΔTg要小。由于ΔTg越大表明越多的热量被传递，结果表明采用本发明的水平托架是有利的。
本发明的水平托架适于用在对天然气进行干燥的塔中，其中天然气以逆流方式接触水蒸汽的溶剂如乙二醇。
权利要求
1.一种水平托架，该水平托架用于使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔中，该水平托架包括一个上水平板；一个下水平板；一个被限定在板间的液体供给空间；一个通向液体供给空间的液体供应管；和一个垂直管式接触与分离装置，该管式接触与分离装置包括一个开口管它贯穿水平板中的孔，一个液体输送装置该装置具有一个向上的用于和液体供给空间交换流体的液体输送口，涡流产生装置该装置置于位于开口管中液体输送装置之上，和用于将液体由开口管的上端引导到上水平板的引导装置；该水平托架还包括一个开口的泄水管，该管具有一个位于上水平板上方的入口和一个位于下水平板下方的出口。
2.根据权利要求1所述的水平托架，其特征在于液体输送装置包括若干个具有向上的开口的平行通道，该通道与液体供给空间交换流体。
3.根据权利要求1所述的水平托架，其特征在于液体输送装置包括一个液体输送口，该口位于开口管的中心，开口管与液体供给空间交换流体。
4.根据权利要求3中所述的水平托架，其特征在于垂直管式接触与分离装置还包括一个直接安置液体输送口上方的挡板。
5.根据权利要求4所述的水平托架，其特征在于挡板有一个超过0.5倍开口端管内径的直径的板。
6.根据上述权利要求1～5任一项所述的水平托架，其特征在于上水平板设有一个再循环的开孔。
7.根据上述权利要求1～6任一项所述的水平托架，其特征在于从开口端管上端导引液体的导引装置包括一个具有内偏上端的外管，该外管绕着开口端管伸到上水平板的上方。
8.根据权利要求7所述的水平托架，其特征在于上水平板和外管下端之间的距离小于上水平板和泄水管之间的距离。
9.根据权利要求7或8所述的水平托架，其特征在于从开口管上端引流的引导装置还包括一个安置在外管的上端中的断路器形状的气体出口。
10.在使气体与液体以逆流方式接触的常规的垂直塔(1)中，在塔的气体入口与液体入口之间至少包括一个权利要求1～9中任一所述的水平托架。
11.根据权利要求8所述常规的垂直塔设有两个或多个根据权利要求1-9中任一项所述的两个或多个水平托架，其特征在于水平托架的液体输送管是与上述水平托架的泄水管交换流体。
全文摘要
一种用于常规的使气体和液体以逆流方式接触的垂直塔中的水平托架,该水平托架包括一个上水平板;一个下水平板;一个液体供给空间;一个通向液体供给空间的液体供应管;和一个垂直管式接触与分离装置,该管式接触与分离装置包括一个开口管它贯穿水平板,一个液体输送装置该装置具有一个向上的用于和液体供给空间交换流体的液体输送口,涡流产生装置该装置位于开口管中液体输送装置之上,和用于将液体由开口管的上端引导到上水平板的引导装置。
文档编号B01D3/20GK1186451SQ96194386
公开日1998年7月1日 申请日期1996年5月30日 优先权日1995年6月2日
发明者赫里特·科宁 申请人:国际壳牌研究有限公司