专利名称：液体分配器的制作方法
背景技术：
本发明涉及化工厂和炼油厂中传质和传热容器中所用的、通常称为“液体分配器”的内部构造，其中传质和传热应用诸如为蒸馏、分馏、吸收、洗涤、接触、汽提和淬火。
在这些塔设备中，一般使液体向塔设备下方流动以与逆向向塔设备上方流动的蒸汽接触。这种接触塔通常具有在同一个塔中顺序排列的多个塔段，各段包括一分配器系统和填充层。
常见的优点是，液体在这些塔段中是以薄膜形式流动的而使得塔段与液体接触的程度和时间都最大。例如，通过包括有规律或随机的填充层的塔段可获得此优点，其中离开分配器的液体流以薄膜流形式在这些填充层上流过。现有技术中还有其它一些实现接触的方法。
所有这些方法可使液体到达包括这些接触结构的设备塔段的底部，液体收集在该处。一般地，这是由一系列收集装置实现的，然后，这些装置使液体引导分配器管道中，在那儿液体可再向下传递到传质塔下一个塔段中。类似的分配结构位于塔顶，液体在该处被引入。
无论什么情况下，重要的是液体被均匀地分配在塔的整个横截面上，而使由于诸填充层所导致的蒸汽/液体接触可能性最大，同时重要的是防止液体和/或蒸汽通过这些设备时处理不均匀。为此，分配结构通常包括分配器管道，如槽、输送支管，这些管道本身的管壁上具有小孔，液体流可以通过这些孔直接流到顶层填充层。
显然，增加分支槽槽壁小孔的数量可以总体均匀的方式显著地提高填充层的完全而快速湿润效果。然而，这将意味着需要将孔制得较小以保证各个孔可接受等量的分配液体。遗憾的是，这些小孔时常会由于液流中的固体杂质而堵住，这实际上会引起所要避免的不均匀流动。
众所周知，采用相对少一点的较大孔以及采用使液流从各孔中放出而象许多水滴一样地到达填充层的装置可解决这一问题。使从各孔中水平流出的液流与一垂直面接触，该垂直面可使液流分散并且其末端为许多滴状边或尖端，这些尖端与填充层顶面接触，从而可达到上述效果。例如在美国专利4,264,538；4,816,191和4,855,089中描述了这些装置。这些装置一般将一分散板对着导管壁中的孔放置，这样流出的液体可冲击该板并且被分散成较细的液流，然后再经过滴状边或尖端。然而这种措施存在一些缺陷，即板的放置位置会限制相邻导管的接近程度。另外，部分堆塞的孔会将液流减少到液流甚至不能到达该板的程度。并且，当液流特别强时，就不得不调整板的位置以避免飞溅或者需提供防护装置以保证液流可在所需方向上流动。
在1970年代早期由英国Hydronyl有限公司所销售的另一种装置中，液流由闭合导管来分配，并且在导管适当高度的水平直径或弦的相对端具有多个孔。导管中的液体从孔流出并且流入与一垂直金属板材制成的分散板接触，并且该分散板具有一下部，该下部可将形成在板上的液膜引到直接位于管道下方的垂直穿孔板上，这样液体可在穿孔板两侧向下流。在一较佳形式中，垂直穿孔板然后可接触与第一块板成直角的的一类似垂直穿孔板。这可起到使一部分液体以与其余流体成直角的方式分散，从而可提高贯穿填充层的分配均匀性，向下流的液体最终流到该填充层上。这种结构工作情况良好，但也存在许多上述问题。
在现有技术的另一种系统中，导管呈平台形式，其上具有气体可从中向上流的许多气口以及向下流的液体可从中经过的多个孔。这虽可避免空间上存在的问题，但使液体以细流方式传送而不是以液滴方式传送，而液滴可更有效地促进液体均匀地流过该系统。
本发明提供了一种比现有技术装置更新颖和独具优点的装置。该装置的优点是可采用较大的孔，这些孔可使堵塞可能性最小，同时可在多种流动情况下使液流非常宽阔且分配均匀。
发明概述本发明提供了一种液体分配器系统，包括一具有多个液体分配孔的导管，以及一直接安装到导管上的管道；所述管道可用于接受经孔流出导管的液流，并将所述液流引到一至少局部位于导管下方并相对水平方向倾斜为75°或小于75°的分散板上。分散板相对水平方向的较佳角度为70°至10°，最好为60°至40°。板相对水平方向的倾斜程度主要是由流速和使得液流在到达滴状尖端之前可被分散的程度决定。显然，需要最大的分散效果，并且这通常意味着在上述范围中相对水平方向的倾斜角度较小是较佳的。
构成本发明一部分的液体分配装置如所述的为一“导管”，并且可以理解，这一名词包括任何可将液流输送到导管本体的一系列孔中的装置。该导管可以是任何所需横截面的开口槽或封闭管，只要可满足藉由上述孔分配在其中流动液体的功能。该导管还可以是一平台分配器，其中，液体流过平台并且从实际上在平台底板上的孔中流出。在此情况下，“管道”是由贯穿平台本身厚度的通道构成。
在某些情况下，需要使分散板表面具有织物状的以降低流速并有助于分散效果。可采用在导管整个长度上延伸的一块板以处理从与一导管相连的所有管道中流出的液体。另外，但不是经常的，各管道可具有其本身的单个分散板。这些单独的分散板设置成各板最好都是扇状的以适应在其上流过的液体的分散效果。
当液流速度较低时，即每平方英尺每分钟3加仑(每米2每分钟0.12米3)时，特别是低于每平方英尺每分钟2加仑(每米2每分钟0.08米3)时，较佳地，分散板以一条边结束，从其上可排出液体薄膜。另外，通常也是较佳的，该边可由许多滴状尖端代替，从而有控制地将液体送到位于下方的填充层上。
通常，一以在其最底部具有一滴状边缘或滴状尖端的垂直延伸段的分散板是较佳的。此垂直延伸段还可以穿孔以使通过其表面的液体也流过板的厚度。通过使底边经过多个此类通孔，滴状尖端也可设置在此穿孔板上。也可由从延伸段底边上伸出的指状延伸段提供滴状尖端。这种结构通过使板平面外的指状延伸段变形，珍有可能使液体以比板本身宽度厚的液带形式分散的优点。
然而上述结构在流速超过约每平方英尺每分钟3加仑(每米2每分钟0.12米3)时效果明显减弱，并且在这些情况下，较佳的是，分散板可将液体输入具有多个液体分配装置、如孔、槽口、拦水坝、凹口或其它孔状结构的第二级槽中。
较佳地第二级槽包括由一底件连接起来的相对容纳壁，液体分配装置较佳地沿着至少一面壁的底部设置。这样所具有的效果是可保证即使当超过有效工作的管道/分散板结构的通过流量时，液体可以一均匀流速流过第二级槽中的所有装置。
当第二级槽安装成为一改型结构时，有利于处于增加流量的要求，第二级槽可以完全与分散板分离，这也可以是所期望的。但是，当流体分配系统最初设计用于高流量系统时，方便的是分配板垂直延伸段形成为第二槽诸壁中的一个壁。
第二级槽通常是直接安装在导管下方的，通过使第二级槽的一面槽壁延伸段沿其长度的至少一部分直接安装到导管上来完成此安装工作。
较佳地分散板设备有在液流接触分散板和垂直段(该段可以是设置上去的，也可能就是板的下端)之间的分散板中点处设置的一拦水坝，并且该拦水坝与由贯穿分散板的管道延续线所构成的引线成直角。拦水坝的功能是阻挡流过分散板的液流并增强分散作用。拦水坝的高度在整个分散板上是不变的，但通常希望在倾斜分散板的下坡处最高，在末端处最低。另外、也是通常较佳的，拦水坝可以是有凹口的，这样其长度的间隔部分高度渐小以使该处拦水坝上的液体更多。拦水坝可伸过分散板的整个宽度，但最常见的是它在两侧不到分散板的边缘处结束。
管道可以是传统形式的，在该处导管侧边可构成管道壁的一部分，并且安装到槽侧面上的一适当结构的构件可在从导管壁孔至排放到分散板的那点提供一横截面均匀的管道。因而此横截面例如可以是正方形的、矩形的或一部分圆周边为扁平形的大致圆形。然而，还可以是可在管道中构成两个或多个通道的非常见横截面。这些通道(但不是必要的)可以是完全分开的，但较佳的应当明显不同以保证由管道端部传递到分散板的液体量在管道宽度方向上不均匀。例如，这一管道具有有些象字母“B”的横截面，这样可以通过实际在管道内部形成至少部分分流而具有使分散开始的特性。
在使用时，时常需要使分散板底端或任何安装到其上的垂直延伸件锚固到填充层顶部以防止由于压差和压力变化所引起的相对运动。锚固装置通常被称为“固定立杆”并且可以采取任何所需的功能型形状。
附图的简述
图1示出了本发明的槽系统的示意横截面图。
图2A和2B示出了两种导管结构实施例的横截面；图3示出了本发明的具有如图2B所示一管道的槽系统侧视图。
图4示出了第二级槽另一实施例的局部剖视立体图。
图5是一示意横截面图，示出了图4所示实施例的变化形式，其中分散板的垂直延伸段构成第二级槽的一槽壁。
较佳实施例的描述以下结合附图对本发明进行描述，这些附图仅用于说明本发明，而并不限制本发明的范围。
在图1中，一矩形横截面的导管槽具有两个出口孔2和3。上孔2仅用于溢流状态或者如果下孔被堵塞发挥作用。下孔是分配槽中液体的主要传送工具。所示的孔都是圆形的，但实际上可采用任何合适的轮廓。通常泪珠状孔是较佳的，因为这种形状不易堵塞。槽一般具有许多孔，但在此图中为简化起见仅示出了两个。
在使用状态下，液体从孔中流出槽并且进入管道4，从管道4液体排出到一倾斜的分散板5上，当液体沿着板流动时分散，直至碰到一拦水坝6，该拦水坝可进一步加强分散作用。然后，向下流的液体接触一垂直延伸段7，该延伸件最好是具有特定结构的或均匀穿孔的。延伸件由一保持杆9锚固到垫层结构8上。板7的下端具有许多滴状尖端，顺着这些滴状尖端向下流的液体可分配到填充层上。
图2A以横截面示出了图1所用管道设计，管道4由一安装到槽1侧面上并跨在孔2上的拱形件构成。图2B示出了图3所用的管道设计。此管道具有“B”形横截面，这种截面可使液流在流出槽上的孔时分成两股。
在图3中，管道4具有“B”横截面。经过管道而与倾斜分散板5接触的液体可分散并接触一有凹口的拦水坝6。其它方面，该结构与图1所示的非常相似。
在图4中，示出了用于较高流速的一种设计。图中所示的导管、孔、管道和分散板与现前图中所示的相同，但此时分散板是将液体输入到一第二级槽10中，所述槽沿着至少一槽壁底部具有多个孔11。如上所述的，这些孔可由槽口、拦水坝和/或凹口代替或补充。第二级槽由一托架延伸段12安装到第一级槽的一槽壁上。
图5示出了图4所示实施例的一种变化形式的示意图，其中分散板具有一垂直延伸段13，该延伸段可构成第二级槽的一槽壁。
只要不脱离本发明的实施精神，上述结构还可能有许多变化形式。例如，可以将一根单独的管道跨装在导管侧面的孔上以代替图中所示的管道。较佳地，此管道的直径明显地大于孔的直径以保证液流自由流动而不受约束。导管的横截面也可以有其它变化，虽然在附图中其横截面图是矩形的，但这并不意味着其它横载面形状、如圆形或V形就是不适合的，而且它还可制成为开口或封闭形式的。
权利要求
1.一种液体分配器系统，包括一具有多个液体分配孔的导管，以及一直接安装到导管上的管道；所述管道可用于接受经孔流出导管的液流，并将所述液流引到一至少局部位于导管下方并相对水平方向倾斜不大于75°的分散板上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分散板相对水平方向倾斜角度为10至70°。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分散板上具有一拦水坝。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分散板具有一垂直延伸段。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分散板的垂直延伸件末端为多个滴指状尖端。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分散板末端为多个滴指状尖端。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分散板底边位于一第二级槽上方，所述第二级槽包括容器壁，至少一所述容器壁具有多个分配孔。
8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分散板的垂直延伸段可构成第二级槽的一容器壁，并且所述第二级槽的至少一容器壁上设有多个分配装置。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道的横截面可构成所述管道中的至少两个内部通道。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道安装到导管的侧面上。
全文摘要
一种液体分配器系统,藉由主要位于导管下方的液流分散装置可来自槽、管道或平台分配器等导管的液体有效而均匀地分配,这样可使液体分配端在塔设备中的间距较近,从而可明显地减小一传质塔的内部空间。
文档编号F28F25/00GK1258224SQ98805581
公开日2000年6月28日 申请日期1998年7月27日 优先权日1997年7月30日
发明者G·W·豪史, D·S·巴尔德 申请人:诺顿化学工艺产品有限公司