專利名稱：板翅式填料精餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種填料塔，尤其是一種板翅式填料精餾塔。
技術(shù)背景在化工分離過程中，塔設(shè)備的采用一直是主要和首選的。雖然塔設(shè)備的體積 較大，對某些過程能耗較高，但由于它在技術(shù)上已相當(dāng)成熟和能連續(xù)處理大量物 料，因而長期以來在化工生產(chǎn)過程中被廣泛采用。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)可分為兩大類板式塔和填料塔。填料塔由填料、塔內(nèi)件及 筒體構(gòu)成，填料分散裝填料和規(guī)整填料兩大類。與板式塔相比，新型規(guī)整填料在 性能上具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓力降小、持液量小的特點，但也有一些 不足之處，如填料造價高；當(dāng)液體流量較小時，不能有效地潤濕填料表面，導(dǎo)致 傳質(zhì)效率降低。尤其是大直徑、多側(cè)線、淺床層的塔器，氣液能否均勻分布是填 料塔的成敗關(guān)鍵，不良的液體分布，可能使填料的性能下降50% 70%。因此， 填料本身的良好性能對填料塔固然重要，塔內(nèi)件的設(shè)計也是至關(guān)重要的，否則填 料的高性能就不能得以充分發(fā)揮。和板式塔相比，填料塔對液體的不均勻分布更 為敏感，液體在填料塔內(nèi)的分布性能以及最終的填料性能在很大程度上依賴于液 體的初始分布。尤其對具有很高的填料高度、高比表面積及高效率的填料塔來說， 液體不均勻分布的負(fù)面效應(yīng)更大。因此規(guī)整填料塔液體分布器設(shè)計的好壞，是直 接影響規(guī)整填料塔性能好壞的關(guān)鍵。又由于填料塔內(nèi)部流體流動及傳質(zhì)過程的復(fù) 雜性，對工業(yè)放大效應(yīng)的敏感性，使塔的設(shè)計處在靠經(jīng)驗和半經(jīng)驗的狀態(tài)。設(shè)備 大型化所引起的問題，更無經(jīng)驗可談，但設(shè)備大型化是工業(yè)發(fā)展的必由之路，因 此尋找解決設(shè)備大型化的有效方法，最大限度地降低工業(yè)放大效應(yīng)，是目前設(shè)計 技術(shù)面對的新挑戰(zhàn)。此外，如增大塔體，筒殼壁厚勢必增加，將導(dǎo)致原材料的供 應(yīng)、加工工藝及設(shè)備能力、運輸條件等一系列問題，在尋求有效解決方法時，也 需認(rèn)真考慮。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用隔板和翅片作為填料，具有高單 位傳質(zhì)表面積和高精餾效率，不僅可替代規(guī)整填料使用，還可同時實現(xiàn)傳熱和傳 質(zhì)的板翅式填料精餾塔。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該精餾塔包括塔體和集合器，其 結(jié)構(gòu)特點是所述塔體的外形呈矩形六面體，其包括隔板、翅片和封條，各隔板豎 直平行放置，翅片和封條安放在各隔板之間，且封條位于翅片的兩邊，各隔板之 間形成若干層獨立的通道。本發(fā)明位于各層通道中的翅片的尺寸規(guī)格相同。本發(fā)明位于各層通道中的翅片的尺寸規(guī)格不同，翅片采用兩種或三種不同的 尺寸規(guī)格，且不同尺寸規(guī)格的翅片在各層通道中交替排列地安放。本發(fā)明在各層通道的上端設(shè)有配液封條，且配液封條的安裝高度低于隔板的 上邊緣。本發(fā)明所述的配液封條在其長度方向上一側(cè)為矩形的通槽，另一側(cè)為若干矩 形的小槽，各小槽與通槽之間設(shè)有通孔。本發(fā)明所述翅片的高度為3 25mra，節(jié)距為0.8 2. 5mm，厚度為0. 12 0. 3mm。本發(fā)明所述翅片的高度為3 25mm，節(jié)距為0.8 4. 2腿，厚度為0. 12 0. 5mm。本發(fā)明所述各隔板中位于最外層的隔板厚度為5 6mra，位于中間的隔板厚 度為0. 5 1. 2mm。本發(fā)明所述封條的高度與翅片的高度相同，封條的寬度為5 10mm。本發(fā)明所述的集合器包括上集合器、上側(cè)面集合器、下集合器和下側(cè)面集合 器，上集合器位于塔體上方，上側(cè)面集合器位于塔體上方的側(cè)面，下集合器位于 塔體下方，下側(cè)面集合器位于塔體下方的側(cè)面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果-1、該精餾塔可替代現(xiàn)有的工業(yè)規(guī)整填料塔，作為具有氣相和液相進料的精 餾塔使用，其性能和規(guī)整填料塔相比，有著規(guī)整填料塔無法實現(xiàn)的特殊優(yōu)勢-(1)翅片、隔板、封條組合后，可以得到剛性、強度很高的組合塔體，板 翅結(jié)構(gòu)形式的填料本身就己經(jīng)包含了承壓和密封的功能，不需再另設(shè)任何塔體外 殼，可以避免巨型化后規(guī)整填料塔體外殼在設(shè)計、制造、運輸?shù)壬系囊幌盗屑夹g(shù) 問題，而現(xiàn)有的任何規(guī)整填料都必須安放在一個塔體外殼之內(nèi)才能正常工作，塔 體外殼的設(shè)計是必然遇到的問題，如設(shè)計壓力為1Mpa的填料塔，當(dāng)塔徑增大到4800mm時，使用材料為5083鋁合金時它的厚度至少要達(dá)到42mm，設(shè)計壓力為 1.5Mpa時，材料的厚度則至少要達(dá)到62mm，對加工設(shè)備的規(guī)格、性能都提出了 更高的要求。當(dāng)工廠現(xiàn)有設(shè)備不能滿足要求時，就必須增添新的工藝設(shè)備，且工 廠目前使用的工藝方法不能滿足要求時，還要進行工藝試驗及工藝評定的工作， 再有如此厚度的材料規(guī)格能否找到生產(chǎn)廠家也是大問題。而用板翅結(jié)構(gòu)形式的填 料塔替代填料下塔后，不管空分設(shè)備有多大，都不存在增添新設(shè)備的要求，更不 存在進行新工藝試驗的要求，避免了 "試制"過程帶來的一切問題，可大大簡化 組織生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作以及縮短生產(chǎn)周期，充分發(fā)揮和利用了現(xiàn)有資源，降低了生 產(chǎn)成本。(2) 翅片、隔板、封條組合后，可以得到剛性、強度很高的板翅結(jié)構(gòu)形式 的填料，該組合填料直接固定在塔體上，不需要像規(guī)整填料那樣設(shè)置填料的支承、 壓緊等塔內(nèi)件，從而避免了設(shè)備巨型化后塔內(nèi)件的設(shè)計難題及安全問題。(3) 板翅結(jié)構(gòu)形式的填料，本身已經(jīng)由隔板分隔成各自完全獨立的若干通 道，氣液流體在各通道中進行熱質(zhì)交換，完全避免了現(xiàn)有規(guī)整填料所存在的在整 個塔體流通截面上，氣液要偏流及混流的弊端，再配合使用配液封條，使液體的 均勻分布得到了技術(shù)保證，克服了大直徑規(guī)整填料塔的氣液均勻分布的難題，充 分保證了比規(guī)整填料高的填料效率。(4) 板翅結(jié)構(gòu)形式的填料，其熱質(zhì)交換表面的主體是由翅片表面提供的， 而翅片的材料厚度可以降到最薄而不影響填料本身的剛性，即使用最薄的金屬材 料，就可得到剛性很高的填料結(jié)構(gòu)形式；現(xiàn)有的規(guī)整填料無法做到這一點，它的 薄金屬板材厚度必須要有適當(dāng)?shù)暮穸?，才能保證規(guī)整填料本身的剛性。(5) 由于翅片的厚度可以降到最薄，因此翅片的節(jié)距可以降到最小(密度 可以加到最密)，在相同的體積內(nèi)，可以提供更多的傳質(zhì)表面積進行熱質(zhì)交換， 其所具有的傳質(zhì)表面積，是現(xiàn)有的任何規(guī)整填料規(guī)格都無法比擬的，如目前工業(yè) 應(yīng)用的規(guī)整填料，最多的比表面積是500型的金屬板波紋填料，它的比表面積是 500m7m3，而目前己經(jīng)使用的板翅式結(jié)構(gòu)形式的填料翅片(如95J14015/30型和 95J10015/30型)，它的比表面積是1481 1995m7m3，為500型的金屬板波紋填 料的3倍左右，由金屬板波紋形填料的特性數(shù)據(jù)表可以看出，各種規(guī)格的規(guī)整填 料每米高度理論級數(shù)是和它的比表面積成正比的，因此板翅結(jié)構(gòu)形式的填料每米高度理論級數(shù)，要比具有最多比表面積的500型金屬板波紋填料還要大許多，進 一步提高了填料效率。(6) 該精餾塔可以實現(xiàn)模塊化設(shè)計和生產(chǎn)，將每組塔體和集合器作為一個 單元，按設(shè)備規(guī)模的大小，將若干單元用管道并聯(lián)連接，這樣被分離物料的流量 不受限制，分離物料流量大的，多用幾個單元，分離物料流量少的，少用幾個單 元；對每個單元來說，由于其結(jié)構(gòu)形式、熱質(zhì)交換的流道、分離空間、流體流動 速度等各個蒸鎦條件、因素都是基本固定和相同的，所以蒸餾效率對所有并聯(lián)單 元來講，基本上是一致的，而大直徑的規(guī)整填料塔的蒸餾條件，在塔的中心部位 和周邊，有很大差別，無法做到和實現(xiàn)在整個填料塔的截面上蒸餾條件基本一致 這一點。板翅結(jié)構(gòu)形式的填料進一步保證了精餾條件，也是塔設(shè)備巨型化后，進 一步得以提高并保證填料效率的關(guān)鍵。(7) 精餾塔的尺寸規(guī)模由單元數(shù)的多少來決定，而一個單元的尺寸是受到 若干條件限制的，最大的單元尺寸也需在運輸極限尺寸之內(nèi)，因此再大的板翅式 精餾塔也可以拆分成若干個單獨的單元進行運輸，運到用戶現(xiàn)場后再按要求組裝 成整體，由此可以大大降低運輸成本和避免大件運輸?shù)碾y題。(8) 該精餾塔的外形完全不同于圓柱形的工業(yè)塔器，呈矩形六面體，和工 業(yè)上使用的板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)非常相似，兩者最大的不同在于是在一臺板翅式 換熱器中，它采用的傳熱翅片，其高度、節(jié)距(密度)、材料厚度等參數(shù)，是按 換熱的各流體不同的傳熱性能和設(shè)計參數(shù)的要求，使用不同的翅片規(guī)格來適應(yīng) 的，它采用的隔板厚度是和各流體的設(shè)計壓力及流體間的壓力差相對應(yīng)的，采用 的封條寬度也要和設(shè)計壓力相適應(yīng)；在換熱器中，因為相鄰兩層通道中的流體要 進行熱交換，所以相鄰兩層通道中的流體溫度肯定不相同，因此在一臺板翅式換 熱器中，它使用的翅片、隔板、封條等規(guī)格，在通常情況下是不可能一致的，每 一層有各自的結(jié)構(gòu)形式，來適應(yīng)每層流體的設(shè)計要求，所有流體的通道結(jié)構(gòu)形式 很少有一致的情況發(fā)生，往往是一種流體有一種通道的結(jié)構(gòu)形式。目前設(shè)計的低溫空氣分離設(shè)備中冷箱內(nèi)的部機，除圓柱形的填料塔外，其余 是矩型的板翅式換熱器和管路，而冷箱本身的外形也是矩型的，當(dāng)該呈矩形六面 體的精餾塔替代規(guī)整填料塔使用后，冷箱內(nèi)的部機將全部為矩型設(shè)備，整個冷箱 內(nèi)部的布置將會緊湊的多，與精餾塔配套的保冷箱殼體的占地面積和保溫材料的消耗會減少很多，冷箱本身的材料消耗量也會降低很多，進一步使經(jīng)濟指標(biāo)得到提咼。具備了上述特點的精餾塔在替代規(guī)整填料塔使用時，和規(guī)整填料塔相比較， 效率更高，影響精餾效率的各個關(guān)鍵因素更容易實現(xiàn)和得到保證，塔體高度尺寸 進一步降低，塔體布置更緊湊，設(shè)計、制造、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)遇到的技術(shù)問題會 更少，從而使各環(huán)節(jié)的經(jīng)濟效益指標(biāo)更有競爭力。尤其是在實現(xiàn)塔設(shè)備巨型化時， 有著不可替代的技術(shù)優(yōu)勢和特殊優(yōu)點。當(dāng)用在巨型空分設(shè)備配套時，可替代精餾 塔中的上下規(guī)整填料精餾塔。2、該精餾塔除替代化工過程中所有的規(guī)整填料塔外，如翅片采用兩種或三 種不同的尺寸規(guī)格，且不同尺寸規(guī)格的翅片在各隔板之間交替排列地安放，還可 以替代化工過程中其他一些配套的化工分離設(shè)備，如替代整套冷凝分離裝置中的 所有換熱器，不需外加冷凝器和蒸發(fā)器即可實現(xiàn)單一氣相或單一液相進料的精餾 過程，集精餾和換熱功能于一體。在同樣的分離條件下，可顯著提高分離效率、 縮短分離工藝流程、節(jié)約能源、降低投資規(guī)模和原來的流程級數(shù)，將外加冷源冷 凝熱物流和外加熱源蒸發(fā)冷物流等的化工分離工藝過程，提高到一個更高的技術(shù) 水平。在同樣的分離條件下，它不僅可以縮短分離工藝過程、節(jié)約能源、降低投 資規(guī)模，而且可以大大提高分離效率，實現(xiàn)更高檔次的分離要求。


圖1為本發(fā)明實施例1中每個單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1中多個單元并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖i中截面ni的局部放大俯視圖。圖4為圖3的A—A剖視圖。圖5 圖7為本發(fā)明實施例1中配液封條的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8為本發(fā)明實施例1的通道結(jié)構(gòu)和精餾過程的示意圖。 圖9為本發(fā)明實施例2中每個單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖io為圖9中截面in的局部放大俯視圖。圖11為圖10的B—B剖視圖。圖12為本發(fā)明實施例2中一層冷通道的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖13為本發(fā)明賣施例2中一層熱流體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1:本實施例將該精餾塔替代填料塔使用。每組塔體和集合器作為一個單元，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由集合器1和塔體2組成。如圖2所示，整臺精餾塔可按設(shè)備規(guī)模的大小，由若干個單元用管道20 并聯(lián)連接而成。參見圖i，截面i、 n分別表示了第一層和第二層的構(gòu)造，對精餾塔的每個單元來說，塔體2由翅片3、封條4、隔板5、配液封條10組成，多個隔板5豎 直平行放置，翅片3和封條4安放在各隔板5之間，且封條4位于翅片3的兩邊， 封條4與翅片等高，各隔板5之間形成若干獨立的通道，組成一個矩形六面體， 利用釬焊工藝將上述部件焊接成一個剛性整體，構(gòu)成一個單元的填料件。具體為 在平行的第一片和第二片隔板5之間安放翅片3，在翅片3的兩邊、兩片隔板5 之間安放和翅片3等高的一條封條4，組成流體流過翅片3的第一個通道，再在 第二片隔板5上邊平行安放第三片隔板5，在第二片和第三片隔板之間安放第二 片翅片3和翅片兩邊的封條4，組成流體流過翅片3的第二個通道……如此依次 疊放到最后一個流體的通道。集合器1包括上集合器21、上側(cè)面集合器22、下 集合器23和下側(cè)面集合器24，上集合器21位于塔體2上方，上側(cè)面集合器22 位于塔體2上方的側(cè)面，下集合器23位于塔體2下方，下側(cè)面集合器24位于塔 體2下方的側(cè)面。翅片3的主要作用是提供傳質(zhì)表面及承受操作壓力，隔板5的主要作用是把 填料的流體流動空間分隔成若干個獨立的精餾小空間，是該填料區(qū)別于現(xiàn)有規(guī)整 填料以解決塔器設(shè)備大型化最關(guān)鍵的措施，封條4的主要作用是和隔板5 —起構(gòu) 成若干個密閉的流體流動的小通道(精餾小空間)。參見圖3和圖4，截面III表示了整個單元截面的構(gòu)造，由圖可見整個單元截 面上每層的結(jié)構(gòu)、零件尺寸完全相同。各層通道中的翅片3采用同一種尺寸規(guī)格， 其高度h為3 25腿，節(jié)距P為0. 8 2. 5mm，厚度t為0. 12 0. 3mm。各隔板5 中位于最外層的隔板(又稱側(cè)板)厚度為5 6mm，位于中間的隔板5厚度S為 0.5 1.2mm。封條4的高度與翅片的高度相同，封條4的寬度為5 10隱。翅片3的規(guī)格、類型的選擇，是參考工業(yè)上已有使用經(jīng)驗的規(guī)整填料規(guī)格和類型以及板翅式換熱器使用的翅片規(guī)格和類型來選擇的，盡量選用傳熱和傳質(zhì) 都有優(yōu)勢的翅片規(guī)格，使翅片的性能得以充分發(fā)揮。翅片3的類型可為多孔平直 型、多孔波紋型、鋸齒形等。由于在塔體2中，翅片3不僅是熱質(zhì)交換的場所， 而且和隔板5、封條4 一起構(gòu)成一個承壓組件，所以翅片3的規(guī)格選擇，不僅要 考慮作為填料性能的好壞，而且要考慮和被分離物料的操作壓力的高低相適應(yīng)。 而隔板5和封條4的規(guī)格選擇僅僅和物料的操作壓力有關(guān)，在可能的情況下，盡 量取規(guī)格小的尺寸以減少塔體重量。圖3中的翅片采用兩種結(jié)構(gòu)形式多孔平直型和沿流體流動方向上斷(錯) 開的鋸齒型。其中4表示多孔平直型翅片的開孔直徑，利用開孔直徑4)和它的密 度，可改變它的開孔率(開孔率的范圍在5% 25%)幾表示鋸齒型翅片的翅長(斷 開距離)，翅長L的范圍為2.5 20mm。參見圖5 圖7，配液封條10位于各層通道的上端，配液封條10的安裝高 度略低于隔板5的上邊緣，即配液封條10比隔板5低一個尺寸S，形成若干槽 溝26;配液封條10在其長度方向上一側(cè)為矩形的通槽27，另一側(cè)為若干矩形的 小槽12，各小槽12與通槽27之間設(shè)有通孔13。本實施例用作填料塔使用時，其實就是一臺僅有一股流體而相鄰?fù)ǖ乐袥]有 熱交換的換熱器。在它的每一層中，操作壓力一致，流體是同一種性質(zhì)的混合物， 因此，在此類精餾塔中，它使用的所有翅片、隔板、封條等零件的材質(zhì)、規(guī)格完 全一致，每層的結(jié)構(gòu)形式也完全一致。以下參見圖l、圖4和圖8介紹工作原理要分離的熱物流6，由下側(cè)面集合器24進入塔體2，被分布到塔體2的每一 層通道中，沿通道內(nèi)部的翅片3表面上升的熱物流6和沿翅片3表面靠重力下流 的液相餾份8進行熱質(zhì)交換，使熱物流6中的高沸點組份逐步被冷凝而減少，直 到上升的蒸汽7的純度達(dá)到設(shè)計要求，上升的蒸汽7由上集合器21的氣體排出 口引出塔外。同時由上側(cè)面集合器22引進溫度比上升的蒸汽7還要低的液相餾 份8，液相餾份8也被均勻分布到塔體2的每一層通道中，通過配液封條IO，把 每層的液相餾份8又均勻地分布到單元的整個寬度方向上，和上升的熱物流6、 上升的蒸汽7在翅片3的表面上進行熱質(zhì)交換，使液相餾份8中的低沸點的組份 逐步被蒸發(fā)而減少，最終得到低沸點的組份含量少得多的新液體f^份18，新液體餾份18落到下集合器23中，由液相排出管ll引出塔外，從而完成熱質(zhì)交換 的整個蒸餾過程。參見圖5 圖7，配液封條10的工作過程為液相餾份8通過上側(cè)集合器 22被分布到每一層的配液封條10中，沿配液封條10在其長度方向上設(shè)置的矩 形的通槽27，把液相餾份8引到整個單元的寬度W方向上，再通過配液封條IO 上設(shè)置的若干通孔13，把液相餾份8分布到沿配液封條10在其寬度方向上設(shè)置 的若干矩形的小槽12中。由于在小槽12中還有上升的上升的蒸汽7通過，因此 需控制液相餾份分8在小槽12中的流動速度，以達(dá)到通過通孔13流進小槽12 的液相餾份8不被上升的蒸汽7夾帶走的要求。從而實現(xiàn)了在小槽12中，氣體 和液體可以按各自流動方向流動的目的。配液封條10可以按設(shè)計要求，開設(shè)適 當(dāng)數(shù)量和適當(dāng)尺寸并能均勻分布的通孔13和小槽12，以實現(xiàn)把液相餾份8均勻 分布到單元整個截面上的要求。配液封條10比隔板5低一個尺寸S，形成的若 干槽溝26，其目的是為了更安全的均勻分布液相餾份8，是一個安全措施。圖8示意了在本實施例作為填料塔應(yīng)用時， 一個通道中的結(jié)構(gòu)及上述精餾過 程。通過上述介紹，可明顯地看到本發(fā)明的一個特點即不管設(shè)備的規(guī)模有多大， 精餾過程永遠(yuǎn)是在有限空間的各層通道中進行，整個塔體截面全部由結(jié)構(gòu)完全相 同的各層通道組成，各層通道的精餾條件又完全一致，徹底解決了工業(yè)放大效應(yīng) 的問題。精餾塔中每個單元尺寸的大小，由以下幾個因素決定單元的寬度尺寸W取決于板材的寬度尺寸(一般為1000mm、 1200mrn、 1500誦) 和釬焊爐的有效寬度尺寸(最大的釬接爐可達(dá)1500mm)的大小，在可能的情況下， 盡量取大尺寸，以減少精餾塔的并聯(lián)單元數(shù)。單元的厚度尺寸B取決于釬焊爐的有效高度尺寸(最高的可達(dá)1500mm)的 大小和翅片3疊加層數(shù)的多少，翅片3疊加起來的最大尺寸不能大于釬焊爐的有 效高度尺寸，在可能的情況下，盡量取大值，以減少精餾塔的并聯(lián)單元數(shù)。單元的高度尺寸H取決于蒸餾理論塔板數(shù)的多少和使用的填料規(guī)格每米的 理論級數(shù)，板材的長度尺寸(一般為6000mm，也可以任意加長)和釬焊爐的有 效長度尺寸(最大的釬焊爐有效長度尺寸目前已經(jīng)大于12000mm)也要考慮，在 填料高度大于板材長度的情況下，盡量取大尺寸，以減少精餾塔的串聯(lián)單元數(shù)。實施例2:本實施例將該精餾塔替代冷凝分離裝置中的換熱器，不需外加冷凝器和蒸發(fā) 器即可實現(xiàn)單相進料的精餾過程。。每組塔體和集合器作為一個單元，其結(jié)構(gòu)如圖9所示，它由集合器1和塔體 2組成(為簡化起見，圖中省略集合器)。如圖2所示，整臺精餾塔可按設(shè)備規(guī) 模的大小，由若干個單元用管道20并聯(lián)連接而成。參見圖9，截面i、 n分別表示了第一層和第二層的構(gòu)造，對精餾塔的每個單元來說，塔體2由翅片3、封條4、隔板5組成，多個隔板5豎直平行放置， 翅片3和封條4安放在各隔板5之間，且封條4位于翅片3的兩邊，封條4與翅 片等高，各隔板5之間形成若干獨立的通道，組成一個矩形六面體，利用釬焊工 藝將上述部件焊接成一個剛性整體。翅片3、封條4、隔板5、集合器1的具體 安裝方式與實施例l相同。參見圖io和圖ii，截面m表示了整個單元截面的構(gòu)造，各層通道中的翅片3的尺寸規(guī)格不同，翅片3采用了兩種不同的尺寸規(guī)格，且兩種翅片3在各層通 道中交替排列地安放，其高度h為3 25mm，節(jié)距P為0. 8 4. 2mm,厚度t為 0. 12 0.5mm。 一種尺寸規(guī)格翅片3所處的通道通入外加能源的流體，另一種尺 寸規(guī)格翅片3所處的通道通入要進行精餾的流體，兩種通道交替排列，精餾通道 中的翅片3是起到傳質(zhì)表面的作用，而通入外加能源的通道中的翅片3是起到傳 熱表面的作用。隔板5和封條4的尺寸與實施例1相同。 以下參見圖9、圖12和圖13介紹工作原理冷流體15由塔體2上端的進/出口端16進入單元體的冷通道中(圖10和圖 11中的C通道)，通過導(dǎo)流分布結(jié)構(gòu)17均勻分布到流道截面上， 一層冷流體通 道的結(jié)構(gòu)如圖13所示。由于冷流體15提供冷量的方式有多種方式，如單相液體 冷劑的蒸發(fā)、兩相冷劑的蒸發(fā)及溫度提高、單相氣體冷劑的溫度提高等方式都可 以提供冷量，因此，冷流體15通道使用的翅片3要和冷量提供的的方式相適應(yīng) (用不同的翅片規(guī)格來適應(yīng)不同的冷劑放熱形式)。冷劑完成熱交換后，通過導(dǎo) 流分布結(jié)構(gòu)17匯集，由塔體2下端的進/出口端16引出塔外。熱物流6從塔體 2下端的進/出口端16引進塔內(nèi)，進入熱通道中(圖IO和圖11中的H通道)， 一層熱流體通道的結(jié)構(gòu)如圖12所示。熱物流6在上升的過程中，和冷流體15進行熱交換而被冷卻，部分高沸點的組份要在翅片3表面上冷凝析出，析出的冷 凝液在重力的作用下，沿翅片3表面向下流動，和上升的熱物流6之間產(chǎn)生接觸， 由于在整個塔體2中，溫度是上端冷而下端熱， 一旦上一個截面的冷凝液流到下 一個截面上，它的溫度要比下一個截面上升的蒸汽溫度低，因此氣液間有溫度差 必然要進行熱交換。換熱的結(jié)果是溫度低的冷凝液中低沸點的組份被加熱而蒸 發(fā)，溫度高的上升蒸汽中高沸點的組份被冷凝，使上升的蒸汽中的高沸點組份越 來越少，而向下流動的液體餾份中低沸點的組份越來越少。在塔體2下端的進/出口端16處，熱物流6和產(chǎn)品液相餾份14可以達(dá)到相平衡的程度，使流出的產(chǎn)品液相餾份14中低沸點組分的含量達(dá)到最低的程度；同樣在塔體2上端的進/出口端16處，流出的上升的蒸汽7的組份中，低沸點組分的含量達(dá)到最高的程 度。由于冷凝液永遠(yuǎn)是向下流動的，所以在塔體2上端的進/出口端16處，沒有 液體排出，是單一的氣相被引出。和上述外加冷源冷凝熱物流的分離過程一樣，在外加熱源蒸發(fā)冷物流的分離 過程中，也同樣可以使用該精餾塔來替代分離工藝中的換熱設(shè)備，達(dá)到更高的分 離效果。本實施例與實施例l相比，最大的特點是除了有精餾作用外，還有熱量交換 的功能，是集精餾和換熱功能于一體的新型精餾塔器。本發(fā)明中是否使用配液封條10由氣液兩相的流量比例來決定，液體很少(氣 體為主)時，必須使用配液封條10來保證液體的均勻分布，液體很多(氣體很少) 時，可以不用配液封條10而使用其他措施來保證氣液均勻分布。
權(quán)利要求
1、一種板翅式填料精餾塔，包括塔體和集合器，其特征是所述塔體的外形呈矩形六面體，其包括隔板、翅片和封條，各隔板豎直平行放置，翅片和封條安放在各隔板之間，且封條位于翅片的兩邊，各隔板之間形成若干層獨立的通道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式填料精餾塔，其特征是位于各層通道中 的翅片的尺寸規(guī)格相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式填料精餾塔，其特征是位于各層通道中 的翅片的尺寸規(guī)格不同，翅片采用兩種或三種不同的尺寸規(guī)格，且不同尺寸規(guī)格 的翅片在各層通道中交替排列地安放。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式填料精餾塔，其特征是在各層通道的上 端設(shè)有配液封條，且配液封條的安裝高度低于隔板的上邊緣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板翅式填料精餾塔，其特征是所述的配液封條 在其長度方向上一側(cè)為矩形的通槽，另一側(cè)為若干矩形的小槽，各小槽與通槽之 間設(shè)有通孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板翅式填料精餾塔，其特征是所述翅片的高度為3 25rnm，節(jié)距為0. 8 2. 5mm，厚度為0. 12 0. 3mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的板翅式填料精餾塔，其特征是所述翅片的 高度為3 25誦，節(jié)距為0. 8 4. 2mm，厚度為0. 12 0. 5mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式填料精餾塔，其特征是所述各隔板中位 于最外層的隔板厚度為5 6腿，位于中間的隔板厚度為0. 5 1. 2mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式填料精餾塔，其特征是所述封條的高度 與翅片的高度相同，封條的寬度為5 10咖。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式填料精鎦塔，其特征是所述的集合器包 括上集合器、上側(cè)面集合器、下集合器和下側(cè)面集合器，上集合器位于塔體上方， 上側(cè)面集合器位于塔體上方的側(cè)面，下集合器位于塔體下方，下側(cè)面集合器位于 塔體下方的側(cè)面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種填料塔，尤其是一種板翅式填料精餾塔。該精餾塔包括塔體和集合器，其結(jié)構(gòu)特點是所述塔體的外形呈矩形六面體，其包括隔板、翅片和封條，各隔板豎直平行放置，翅片和封條安放在各隔板之間，且封條位于翅片的兩邊，各隔板之間形成若干層獨立的通道；位于各層通道中的翅片的尺寸規(guī)格相同；位于各層通道中的翅片的尺寸規(guī)格不同，翅片采用兩種或三種不同的尺寸規(guī)格，且不同尺寸規(guī)格的翅片在各層通道中交替排列地安放。本發(fā)明采用隔板和翅片作為填料，具有高單位傳質(zhì)表面積和高精餾效率，不僅可替代規(guī)整填料使用，還可同時實現(xiàn)傳熱和傳質(zhì)。
文檔編號B01D3/16GK101402000SQ200810121669
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者章有虎, 閻振貴 申請人:杭州中泰過程設(shè)備有限公司