專利名稱：自密封汽液再分布裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于塔內(nèi)件的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自密封汽液再分布裝置。
背景技術(shù)：
塔內(nèi)件是填料塔的組成部分，它與填料及塔體共同構(gòu)成一個完整的填料塔。所有的塔 內(nèi)件的作用都是為了使氣液在塔內(nèi)更好的接觸，以便發(fā)揮填料塔的最大效率和最大生產(chǎn)能 力，故塔內(nèi)件設(shè)計的好壞直接影響填料性能的發(fā)揮和整個填料塔的性能。塔內(nèi)件主要包括 液體分布裝置、填料緊固裝置、填料支撐裝置、液體收集再分布裝置、氣體分布裝置、除 沫裝置等。其中液體分布器是填料塔至關(guān)重要的塔內(nèi)件，起著填料頂端初始分布液體的重 要作用。研究表明，液體在填料塔內(nèi)從填料上端向下流動的過程中，由于填料的水力半徑與塔 的半徑不相同，造成在塔壁附近填料的空隙率和塔中間的填料空隙率不同，因此液體會產(chǎn) 生向塔壁流動的趨勢，進(jìn)而產(chǎn)生溝流、壁流、溪流等不均勻流動，造成大尺度不良分布， 使填料效率急劇下降。因此在填料塔內(nèi)每經(jīng)過一段填料高度就應(yīng)設(shè)置液體收集再分布裝 置，其作用主要是把不均勻的液體重新收集起來，再重新進(jìn)行分布，以提高填料的傳質(zhì)效率；將塔內(nèi)不同徑向位置流下來的液體加以混合，使進(jìn)入下一層填料的液體有相同的組成；在此位置可以側(cè)線進(jìn)出物料；將上升的蒸汽均勻分布到上層填料中去，而且阻力較小。 液體收集再分布裝置是液體收集器與常規(guī)液體分布器的組合，因此通?？梢越M合多種 形式的液體收集再分布裝置。液體收集器主要可分為遮板式和升氣管式，它們的集液環(huán)或集液盤與塔壁的密封連接 形式主要為焊接式、螺栓卡緊式、塔體法蘭夾緊式等。液體分布器的形式也可分為許多種，但一般與液體收集器相匹配的分布器是重力型液 體分布器。其原理是依靠液體分布器內(nèi)一定高度的液體所產(chǎn)生的重力進(jìn)行分布的。主要形 式包括管式、槽式、槽盤式、盤管式等。然而，在某些特殊的設(shè)備上，當(dāng)一般的塔內(nèi)件不能滿足設(shè)計和改造的要求時，需要進(jìn) 行特殊的設(shè)計才能達(dá)到理想的效果。例如現(xiàn)場某些高壓設(shè)備不允許焊接動火，所有塔內(nèi)件 不能通過焊接的方式與塔壁固定連接，當(dāng)需要收集液體、進(jìn)出物料時， 一般收集器的收集 環(huán)、收集盤或塔圈由于無法與塔壁焊接，就意味著無法完整的收集到全部液體，而且處理 不好會在收集環(huán)、，收集盤與塔壁的交接處形成更大的壁流，反而產(chǎn)生副作用，無法進(jìn)行汽 體和液體的再分布，惡化了下一段填料的傳質(zhì)效果，使塔的操作達(dá)不到質(zhì)量要求。又例如，在直徑小于700mm的塔器中，由于塔直徑太小，人們不可能進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行焊接操作，因此 液體收集器與塔壁的密封就無法實(shí)現(xiàn)，更談不上汽液再分布好壞的問題。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對一直以來很難解決的塔內(nèi)件與塔壁不能相焊接的塔器 密封問題而研究開發(fā)了本發(fā)明的自密封汽液再分布裝置。本發(fā)明的自密封汽液再分布裝置，包括收集器、分布器裝置和填料層；其特征是在 兩個填料層之間的填料壓圈上的立柱上焊接密封支撐圈9，盤式分布器的底盤8或液體收 集器的收集底環(huán)15直接設(shè)置在密封支撐圈9上；下層填料上設(shè)置有填料壓圈11，填料壓 圈11和密封支撐圈9之間設(shè)置有壓圈立柱10;分布器底盤或收集器收集底環(huán)上設(shè)置略小 于塔直徑的密封擋環(huán)6，在塔壁12與密封擋環(huán)6和密封支撐圈9之間形成環(huán)形空腔，環(huán)形 空腔內(nèi)填充密封盤根7，盤根上的密封壓圈5與支撐立柱3焊接，并與填料支撐2聯(lián)接在 一起。依靠此力量壓緊密封盤根，從而形成自緊形式的密封，上面填料和液體的重量越大 則密封效果越好。所述的分布器為槽式液體分布器時，應(yīng)與斜板式液體收集器匹配。分布器為盤式汽液分布器時，無需液體收集器。所述的密封支撐圈9外直徑為小于塔直徑2-20mm，寬度為20-150mm，用于支撐分布器底盤或收集器收集底環(huán)。所述的密封盤根7是石棉、石棉橡膠或聚四氟的填充材料。所述的填料壓圈立柱10數(shù)量在4根以上，高度在20-1200ram之間。所述的密封擋環(huán)6其直徑小于塔直徑15-80咖，高度10-100咖。所述的密封壓圈5直徑小于塔直徑5-30醒，高度為20-200mm，并通過填料支撐立柱、填料支撐將上面數(shù)段填料的重量和滯液重量傳遞到環(huán)形空腔中的密封盤根上，依靠此力量壓緊密封盤根，從而形成自緊形式的密封。所述的填料支撐立柱3數(shù)量在4根以上，高度在100-1200mm之間。 本發(fā)明在填料塔的設(shè)計和改造過程中，當(dāng)兩段填料之間需要汽液再分布時，可于存在的下列情況中采用自密封汽液再分布裝置1. 改造塔中，塔體不能動火焊接。2. 新設(shè)計塔中人無法進(jìn)入安裝。3. 進(jìn)料位置處需要充分混合的物料。4. 塔內(nèi)再分布裝置處，不設(shè)置人孔且占塔空間高度被限制。本發(fā)明的有益效果是該裝置不但結(jié)構(gòu)緊湊高效、占塔空間低而且無需焊接或緊固元 件可達(dá)到極佳的密封效果，不會產(chǎn)生壁流、偏流等不良分布的現(xiàn)象；尤其是與新型塔內(nèi)件配合使用后，塔內(nèi)壓降更低、操作彈性范圍更廣、具有更加優(yōu)良的汽液分布效果，提高了 汽液傳質(zhì)效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量。適用于工業(yè)生產(chǎn)中氣液傳質(zhì)、分離、傳熱等操作過程中各 種規(guī)格的填料塔


圖l:實(shí)施例l自密封汽液再分布裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2:實(shí)施例2自密封汽液再分布裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)志說明1-上段填料 2-填料支撐 3-支撐立柱 4-槽盤式汽液分布器 5-密封壓緊環(huán) 6-密封擋環(huán) 7-密封盤根 8-盤式汽液分布器底盤 9-密封支撐圈 10-壓圈立柱 11-填料壓圈 12-塔壁 13-下段填料14-液體收集器 15-收集底環(huán) 16-槽式液體分布器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 實(shí)施例1:某合成氨廠的銅洗塔，直徑為1000mm，工藝上采用醋酸銅銨液吸收氣體中的CO和 C02。填料采用三段散堆填料，要求吸收后氣體中兩者的出口總含量達(dá)到20ppm以下。為 擴(kuò)大產(chǎn)量和提高吸收能力，對該塔進(jìn)行改造，更換為規(guī)整填料和新型塔內(nèi)件。由于該塔操 作壓力高達(dá)130kg/cm2，改造中不允許塔內(nèi)件與塔壁焊接，所以第一次改造在每段填料之 間采用未與塔壁焊接的盤管式液體收集再分布裝置。由于汽液再分布裝置沒有在塔壁處進(jìn) 行密封，產(chǎn)生了大量的壁流，使得液體分布的效果非常差，不但無法達(dá)到20ppm工藝指標(biāo) 要求，而且由于"人為的壁流"，造成局部液泛，出現(xiàn)塔頂帶液現(xiàn)象，不得不停車重新改 造。第二次改造在每兩段填料之間設(shè)計采用了本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的自密封汽液再分布裝 置。采用本發(fā)明的技術(shù)，如圖1和圖3所示，該裝置中汽液分布采用槽盤式汽液分布器， 在收集底盤上焊有一圈直徑為900mm、高為80mm的密封擋環(huán)并與塔壁形成環(huán)形空腔，在 塔壁與密封擋環(huán)之間的環(huán)形空腔中塞滿石棉盤根，以防止液體產(chǎn)生壁流；直徑960mm、高 度50mm的填料壓圈緊緊壓在填料上面，作為支撐氣液再分布裝置和上一段填料的支撐源， 在其之上周長方向上焊接有IO根填料壓圈立柱，支持①980/①800mm的密封支撐圈，用 以支撐槽盤式汽液分布器、上段填料。上段填料的填料支撐同樣為直徑960mm、高度80mm， 在其之下周長方向上與之焊接有10根填料支撐立柱，在立柱之下與其焊接有一直徑 980mm、高度80mm、厚度16mm的密封壓緊環(huán)，該密封壓緊環(huán)緊緊壓住環(huán)形空腔中的石 棉盤根，其壓力來自于填料支撐上面的填料和滯液量的重量，形成自緊形式的密封。生產(chǎn)結(jié)果表明，采用自緊汽液再分布裝置后，由于不再有壁流、溝流等不均勻流動情 況發(fā)生，汽液傳質(zhì)效果明顯得到改善，同時填料上端液體的初始分布的均勻性能提高，吸 收效率達(dá)到99%以上，C0禾tlC02，的出口含量降到10ppm以下，超過了部頒標(biāo)準(zhǔn)。由于 填料內(nèi)的液體流動均勻，促進(jìn)了氣體流動的均勻性提高，帶液現(xiàn)象隨即消失，節(jié)約了大量 吸收液，降低了生產(chǎn)成本，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例2:某廠甲醇精餾塔，直徑為1200mm，精餾后產(chǎn)品甲醇組成要求99%以上。由于原規(guī)整 填料高度偏低，產(chǎn)品純度達(dá)不到要求。改造設(shè)計增加填料高度，但由于塔體總高不能增加， 故在原每兩段填料之間的收集再分布裝置處去除人孔，不設(shè)檢修空間，減短兩段填料之間 的高度，以增加填料安裝高度。采用五段規(guī)整填料，減少兩段填料之間空間后，可增加約 3米的填料高度的空間。改造中在每兩段填料之間設(shè)計采用了本發(fā)明第二種結(jié)構(gòu)的自密封 汽液再分布裝置。我們采用如圖2和圖4所示的自密封汽液再分布裝置，該裝置中兩段填料之間汽液再 分布采用槽式液體分布器與液體收集器組合。直徑1160mm、高度50mm的填料壓圈緊緊 壓在填料上面，作為支撐氣液再分布裝置和上一段填料的支撐源，在其之上周長方向上焊 接有18根填料壓圈立柱，支持①1180/①1100mm的密封支撐圈，用以支撐液體收集器、 上段填料。槽式液體分布器坐在填料壓圈之上和填料壓圈立柱之內(nèi)，用于液體再分布；斜 板式液體收集器安裝在密封支撐圈之上，其收集底環(huán)外徑和密封支撐圈的外徑相同，在收 集底環(huán)上焊有一圈直徑為1100mm、高為80mm的密封擋環(huán)并與塔壁形成環(huán)形空腔，并在 環(huán)形空腔中塞滿聚四氟材料盤根，以防止液體產(chǎn)生壁流；上段填料的填料支撐柵板為直徑 1160mm、高度60mm，在其之下周長方向上與之焊接有18根填料支撐立柱，在立柱之下 與其焊接有一直徑1180mm、高度80mm、厚度16mm的密封壓緊環(huán)，該密封壓緊環(huán)緊緊 壓住環(huán)形空腔中的聚四氟材料盤根，其壓力來自于填料支撐上面的填料和滯液量的重量， 形成自緊形式的密封。填料支撐之下和填料支撐立柱之內(nèi)設(shè)置斜板式液體收集器。整體再 分布裝置的高度不超過1米。改造后的生產(chǎn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明自密封汽液再分布裝置后，收集再分布效果良好， 沒有漏液現(xiàn)象的發(fā)生。由于節(jié)省了檢修空間，填料高度得以增加，汽液傳質(zhì)效率大幅增加， 甲醇產(chǎn)品組成達(dá)到99.5%以上，超過了部頒優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)，銷售價格提高一個檔次，取得了 較好的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的實(shí)施例中所列舉的數(shù)值只是說明性的，具體的應(yīng)用范圍都包含在權(quán)利要求 所要保護(hù)的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種自密封汽液再分布裝置，包括收集器、分布器裝置和填料層；其特征是在兩個填料層之間的填料壓圈上的立柱上焊接密封支撐圈(9)，盤式分布器的底盤(8)或液體收集器的收集底環(huán)(15)直接設(shè)置在密封支撐圈(9)上；下層填料上設(shè)置有填料壓圈(11)，填料壓圈11和密封支撐圈(9)之間設(shè)置有壓圈立柱(10)；分布器底盤或收集器收集底環(huán)上設(shè)置略小于塔直徑的密封擋環(huán)(6)，在塔壁(12)與密封擋環(huán)(6)和密封支撐圈(9)之間形成環(huán)形空腔，環(huán)形空腔內(nèi)填充密封盤根(7)，盤根上的密封壓圈(5)與支撐立柱(3)焊接，并與填料支撐(2)聯(lián)接在一起。
2. 如權(quán)利要求l所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的分布器為槽式液體分布 器時，應(yīng)與斜板式液體收集器匹配。
3. 如權(quán)利要求l所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的分布器為盤式汽液分布 器時，無需液體收集器。
4. 如權(quán)利要求l所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的密封支撐圈(9)外直徑 為小于塔直徑2-20mra，寬度為20-150mm，用于支撐分布器底盤或收集器收集底環(huán)。
5. 如權(quán)利要求l所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的密封盤根(7)是石棉、 石棉橡膠或聚四氟的填充材料。
6. 如權(quán)利要求1所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的填料壓圈立柱(10)數(shù) 量在4根以上，高度在20-1200mm之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的密封擋環(huán)(6)其直徑小 于塔直徑15-80mra，高度10-lOOmra。
8. 如權(quán)利要求l所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的密封壓圈(5)直徑小于 塔直徑5-30mm，高度為20-200mra，并通過填料支撐立柱、填料支撐將上面數(shù)段填料的 重量和滯液重量傳遞到環(huán)形空腔中的密封盤根上，依靠此力量壓緊密封盤根，從而形 成自緊形式的密封。
9. 如權(quán)利要求l所述的自密封汽液再分布裝置，其特征是所述的填料支撐立柱(3)數(shù)量 在4根以上，高度在100-1200mm之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自密封汽液再分布裝置。包括收集器、分布器裝置和填料層；其中在兩個填料層之間的填料壓圈上的立柱上焊接密封支撐圈(9)，盤式分布器的底盤(8)或液體收集器的收集底環(huán)(15)直接設(shè)置在密封支撐圈(9)上；下層填料上設(shè)置有填料壓圈(11)，填料壓圈和密封支撐圈之間設(shè)置有壓圈立柱(10)；分布器底盤或收集器收集底環(huán)上設(shè)置略小于塔直徑的密封擋環(huán)(6)，在塔壁(12)與密封擋環(huán)(6)和密封支撐圈(9)之間形成環(huán)形空腔，環(huán)形空腔內(nèi)填充密封盤根(7)，盤根上的密封壓圈(5)與支撐立柱(3)焊接，并與填料支撐(2)聯(lián)接在一起。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊高效、占塔空間低而且無需焊接或緊固元件可達(dá)到極佳的密封效果。
文檔編號B01D53/18GK101406761SQ20081015296
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者杰 何, 張軍保, 張衛(wèi)江, 張桔蘋, 輝 王 申請人:天津大學(xué)