用于在硫酸和碳捕获装备中的塔中使用的液体分配槽的利记博彩app

专利名称：用于在硫酸和碳捕获装备中的塔中使用的液体分配槽的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及ー种分配槽，特别地，本发明涉及多个分配槽及其网络；本发明涉及分配塔，所述分配塔包括所述分配槽并且特别地用于作为硫酸接触エ艺中以及ニ氧化碳捕获中的吸收塔和干燥塔。
背景技术：
分配器被用来遍布来自液体供给源的区域分配液体。具体地，在吸收塔中，液体穿过塔内的填充床的顶部进行分配。气体以与液体大致逆流的流动流过塔，但是气体也可以共流地流动。液体被用来将化学物质吸出气体，或者气体被用来将挥发性成分从液体中剥离。硫酸生产的示例包括将三氧化硫气体(SO3)或者水蒸气吸收到强硫酸溶液中；还包括 将ニ氧化硫(SO2)通过空气从硫酸流中剥离出。碳捕获和存储エ艺的示例是将来自如大气的气流以及特别是来自通过含碳燃料燃烧的发电厂产生的烟气的ニ氧化碳(CO2)吸收到与其他气态成分相比对CO2具有优先的吸收的溶液(如烷基胺的水溶液)中。碳捕获和存储エ艺的第二示例是在如温度和压カ之类的操作条件中有改变之后从所述吸收溶液中解吸出co2。吸收或解吸的效能与液体分配的统ー性直接相关。分配器可以被认为是可以包括若干分配阶段的単独设备，如液体的単独入口源，液体首先被分成用于集水器或集管系统的若干个流，但大致为几个流(例如，小于10个但不是必须限于小于10个)。液体然后被分配到若干个导管的ニ级系统(典型地，这些导管的数量比第一集管中的导管数量大)，穿过每个ニ级导管中的一个或多个供给点。每个ニ级导管将液体分配到很多排放点(例如，大于20个);并且可以包括排放装置的最后阶段，例如下水管，其将很多排放流引导到填料上。能够设想出越来越细的分配的附加阶段，但是为了成本效益，优选的设计会将这些阶段限制为尽可能地少。存在很多用于液体分配器的设计变型，但是存在通常被识别为盘或托盘型、封闭导管或管型以及槽型的三种分配器类型。盘或托盘型的分配器具有用于统ー的液体分配的如孔之类的各种装置，但是还必须提供用于气流的如气体竖管之类的装置。盘或托盘型的分配器在大于I. 5米直径的塔中很少使用，因为其相对昂贵并且通常限于较小的气流。管型分配器呈现为相对简单的制造，通常使用容易获得的管部件。管型分配器典型地是穿过容器侧壁部或容器顶头部的入口管，其通向具有若干径向的水平管分支的中央集管；或者，管型分配器是穿过壁部和若干垂直、水平侧管分支进入单独中央水平管集水器的入口管；具有沿着分支管的多个排放孔ロ。当设计用于具有穿过小排放孔ロ的高允许压降的加压操作时，管型分配器能够占据小的总截面面积。然而，加压管型分配器的缺点包括当入口液体也含有某些气体或固体时，获得均匀的液体分配有难度；需要拆卸以便清洁；以及产生被向上流动的高速气体携载的细的液滴。槽型分配器使用一个或多个槽来遍布塔分配液体。槽通常穿过塔平行于彼此地布置。液体离开槽的分配速度由出口液体排放点的数量、液体排放出口的尺寸以及出口上方的表面高度来控制。由中央供给管或供给槽构成的初始供给系统通常通过穿过柱的壁部的入口管供给，其中入口管通向供给管或供给槽的中心或者供给导管的ー个端部。初始供给系统将入口供给液体分成通向分配槽的较小的流，并且能够在下槽上方且垂直地穿过下槽进行定位，其中液体流通过单独入口、或者通过来自中央供给管或槽的相对侧的两个液体流、或者通过由来自中央供给管或供给槽的分支供给的多个液体流进入每个下槽。槽型的分配器具有优于封闭导管型分配器的优点，因为其是敞开的，以容易检查和固体清除。基于液体出口的类型，存在两种主要类型的槽型分配器堰型和孔ロ型。堰型分配器具有位于槽的顶部处或顶部附近的溢流堰，并且对液体高度的即使小的变化也非常敏感，而液体高度的即使小的变化对统ー的分配具有大的不利的影响。基于孔ロ的分配器具有位于槽中的浸入出口。浸入孔ロ具有对其上方的液体的高度较低敏感的流率。然而，在 与堰型分配器相比吋，孔ロ更易于变得被沉积下来的悬浮固体堵塞。孔口和堰二者都能够被大的颗粒阻塞。分配器也可以使用下水管，下水管是封闭导管，S卩，将来自槽型分配器或导管型分配器的排放点的液体穿过塔的截面进一歩分配并且向下分配到填料的管道。其在允许减少数量的分配器导管方面是有效的，同时使气流内的液体夹带最小化。在硫酸エ业中，传统地，管型分配器和槽型分配器由韧性铁制成，由于韧性铁有能力来形成对强硫酸的保护屏障。然而，如果流动变成湍流，则该屏障能够被腐蚀掉。这意味着其中酸必须以较低速度进入分配槽中，这通常是通过具有用来将酸引入到槽的顶置式管网络、在若干个点处将总的流分成较小的流来实现的。韧性铁的槽或管还设计成具有使其非常沉重的大的侵蚀裕量。引入到被装填的塔中的液体将夹带来自于填料和其他材料的缓慢磨损的固体，通常为细的颗粒。在液体中发现的固体的较大颗粒通常是破裂的填料的小碎片；通常，这发生在用填料对塔进行填充期间。尽管如滤网或过滤器之类的装置被使用来去除固体，但这种装置不是完美的，并且在硫酸エ业中，适用于过滤元件的构造的材料具有有限的寿命。液体中的固体能够在分配器中累积成沉积物，这导致错误分配，并且随着生产的随后损耗，需要设备的周期性清洁。然而，较高的液体速度将通过保持大部分悬浮的固体来被扫出分配器之外来阻碍沉积物的形成。当前，硫酸塔中的很多分配器由改进的耐酸材料制成，耐酸材料在与酸接触的设备、管等中允许较高速度，同时分配器具有减小的尺寸、重量和侵蚀。成本高效的耐酸金属合金是具有高的娃含量的奥氏体不锈钢，如注册■给加拿大的Aker Solutions公司的SARAMET ，其用于在硫酸装备中使用。然而，由于液体容量通过槽型分配器而増大，即随着较高的速度而减小尺寸，在每个排放出口上方的统一高度处保持平静的液面的难度增大；因此，已经使用了将液体在多个入口点处引入到槽中的不同方法以保持液面的较低速度和最小干扰。在直径大于大约2 m的较大的塔中，典型地使用若干供给导管以提供进入分配槽中的若干液体入口点。然而，附加的供给导管减小了成本效益并且在需要清洁时是不方便的。然而，存在对于改进的分配器、包括这种分配器的组件和塔的需要。出版物的列表
美国专利 3,146,609; 4, 479, 909; 5, 014, 740;
3,419, 251; 4, 557, 877; 5, 884, 658;4,267, 978; 4, 991, 646; 5, 919, 405;以及 4，272，026; 4，994，210; 6，758，463 B2。

发明内容
本发明的目的是用于提供一种槽型分配器，其具有简单而方便的供给导管装置，同时还为液体的均匀分配做准备。本发明的再一目的是用于提供一种槽型分配器，其将通过防止将堵塞排放孔ロ的沉积而减小清洁频率。本发明的另一目的是由于其在改进的成本高效的塔中的使用，所述塔用于在针对质量和/或热传递エ艺中引导气体-液体接触。本发明的再另ー个目的是其在改进的硫酸エ艺中的使用。另外，本发明的目的包括其在其他涉及吸收和解吸操作并且包括碳捕获和埋存的大規模エ艺的改进中的使用。本发明涉及一种两段式、槽型液体分配器，用于通常在用于质量和/或热传递的直接气体-液体接触装置中使用，并且更具体地，用于在具有一个或多个填料段(具有任意的或结构化的填料)的柱中使用。本发明在使用于分配器的各个槽的供给液体入口点的数量最小化(最优选地，減少至ー个入口点)、为液体速度做准备以使得遍布分配器来保持悬浮在流动流中的细小固体从而避免细分的沉积物的累积方面具有特别的效用。本发明对于堰型和浸入孔ロ型槽型分配器二者都具有效用，其中浸入孔ロ型槽型分配器为优选实施例。本发明可以在很多应用中用于减小分配器尺寸，或者用于高流动容量，并且在硫酸装备中的吸收塔和干燥塔中具有特定的应用。本发明还在碳捕获和埋存装备中的吸收塔和解吸塔中使用的溶液的分配中具有特定的应用。因此，在一个较广的方面，本发明提供一种容纳在塔内的液体分配的槽，所述塔用于至少第一液体与第二流体之间的质量或热交换的目的；
所述槽具有上段和下段；
所述下段用于接收所述第一液体；
水平分隔构件，其将所述上段与所述下段分开并且具有至少ー个分隔构件部分，所述至少ー个分隔构件部分限定允许使得所述液体流体从所述下段向所述上段流通的孔；
供给导管装置，其与所述下段连通以向所述下段提供供给第一液体流；
所述下段具有至少ー个入口部分，所述至少ー个入口部分限定与所述供给导管装置连通的液体入口 ；以及
与所述入口部分相邻的第一隔板，其可操作地被所述第一液体流冲击并且用于妨碍沿所述分隔构件和所述槽的壁部的优先流动。优选地，分配器具有与所述分隔构件的孔中的至少ー个孔相邻的一组至少ー个第ニ隔板，以引导所述第一液体流的一部分穿过所述分隔构件的孔进入所述槽的所述上段中。还更优选地，分配器具有位于所述上段内的多个变流装置，所述变流装置中的每个定位成与分隔构件的孔相邻并且具有限定竖直表面的部分和限定水平表面的部分，以实现所述第一液体在所述槽的所述上段的下表面上的流动的反向基本水平的统一分配。优选地，供给导管装置包括从槽和管选择的中央供给导管。
优选地，上段具有限定从堰型或浸入孔ロ型选择的排放出ロ的部分，第一液体通过排放出ロ离开槽的上段；并且分配槽的排放出ロ是在共同的高度处定位在槽的上段上的浸入孔ロ型。优选地，排放出口与引导第一液体流的下水管连通。优选地，第一隔板还如此定位在所述ー个孔的前方以致于可操作地引发湍流，所述湍流遍布槽的下段的截面提供更统ー的速度并且保持大多数夹带固体的悬浮。优选地，所述ー组至少ー个第二隔板还如此定位以致于引发沿着槽的长度的湍流，所述湍流遍布槽的下段的截面提供更统ー的速度并且保持大多数夹带固体的悬浮。优选地，变流装置呈具有从平面和曲面选择的竖直表面和水平表面的形状，其中
更优选地，竖直表面垂直于分配槽的纵向轴线，其中第一流体沿纵向轴线流动，而水平表面垂直于槽的竖直轴线。优选地，变流装置具有朝向与分配槽的纵向轴线垂直的面的成角度(angular)或曲线形的侧延伸部，所述侧延伸部至少部分地延伸到槽的上段的侧壁部。优选地，分隔构件包括具有孔的整体板，或者可替代地，分隔构件包括多个板，所述多个板提供相邻的板之间的孔。优选地，第二组隔板中的每ー个与分隔构件中的孔的下游后缘相邻地对准。优选地，第二组隔板是分流装置组件的附接的下部分或连续的下部分，其中该下部分延伸穿过开ロ进入槽的下段中。优选地，第二组隔板和变流装置组件是板的一体形成的部分。优选地，分配器具有与孔相邻的筛网，以将大颗粒保持在槽的下段中。优选地，筛网的尺寸设定为保持大于槽的排放出ロ的尺寸的颗粒；优选地或者可替代地，筛网的尺寸设定为保持大于槽的排放出ロ的尺寸的大约1/5的颗粒。优选地，供给导管装置包括用于所述槽的每个液体入口的至少ー个下水管。在再ー个方面，本发明提供如上文限定的分配槽的网络。还在再ー个方面，本发明提供用于质量和/或热传递的塔，其包括适于接收填料的一个或多个段并且结合有如上文限定的分配器或分配器的网络。优选地，吸收塔和/或如干燥塔是在硫酸接触エ艺中使用。还在再ー个方面，本发明提供硫酸装备，其包括具有如上文限定的分配器或分配器的网络的吸收塔和/或干燥塔。在本发明的一个优选实施例中，提供了一种改进的分配器，其不需要供给导管的网络或具有分支的供给导管的供给导管。不具有对若干分配槽进行供给的任何分支供给导管的单独顶置式导管就足够了。在大多数现有技术的槽型分配器具有多个液体入口的情况下，本发明的该实施例对于每个分配槽仅需要ー个入口。每个槽被分成纵向的敞开上段和纵向的基本封闭下段，该下段具有进入其中的単独入口流。作为用多个管减小流速的替代，根据本发明，将液体分散到下段中，单独进入点与构建到下段中并且构建到ー个或多个分隔板中的能量耗散和流动偏转隔板系统一起使用。在将上段与下段分开的所述ー个或多个分隔板中存在间隔开的孔，用于从下段向上段中的流动。隔板在下段中定位在孔-开ロ的附近，所述隔板将流的一部分重新引导到上段中。在上段中，还定位有多个竖直和水平变流装置组件，其由竖直表面和水平表面构成，在重新引导液体流的开ロ之后，用于更好的分配。变流装置组件导致沿着分隔板的顶表面的液体的湍流回流，这防止了固体聚集在出ロ孔ロ之间的空间中。回流对于遍布上段保持液体的统一分配是有益的。出人意料的是，由变流装置在孔处引发的附加的往回的湍流大部分被限制于上段的下区域，并且使得上方的液面更平静而不会改变流动方向。这是通过防止进入上段的大量流体流直接冲击自由表面来实现的(并且替代地将其能量耗散在湍流中)。根据本发明，由变流装置导致的表面平静和改进的分配以及由此在本发明的实践中产生的能量耗散系统对于浸入孔ロ型和堰型分配器二者都是有益的。然而，来自于扫除槽的上段中的悬浮固体的益处主要对于浸入孔ロ型分配器是有益的。在下文中基于浸入孔ロ型两段式槽型分配器来更详细地描述本发明。本发明的一些优点可以总结如下
每个槽型分配器仅需要ー个入口，
〇消除了对多个导管的顶置式管分配器网络的需要；
〇減少了塔的材料和制造劳カ/时间成本；以及 〇減少了安装和构造时间和成本。 设计不需要对安装之后的入口调节的细调以平衡在纵向方向沿着槽的流动； 不需要附加的供给导管的现场安装；
減少了调试时间和成本；
进ー步减小了构造成本；
为更多的生产利润提供了更快的启动；
分配对入口速度(受限于材料限制)不敏感；
使用隔板的系统来引发遍布槽的下段的湍流和重新分配流；
变流装置控制流动的方向以保持沿每个槽的长度的统一分配；
生产率匹配要求中的更大的灵活性；
与现有技术相比，由于在槽的上部中由变流装置导致的増大的液体速度和表面剪切力，使得沉积问题较少；
固体累积的时间较长，减小了清洁的频率；
更多的在线生产利润；
进ー步减少了维护时间/劳カ成本。


为了可以更好地理解本发明，现在将參照附图仅通过示例的方式对优选实施例进行描述，其中
图I是根据现有技术的总体示出为100的硫酸吸收塔的立体 图2是根据本发明的总体示出为200的硫酸吸收塔的立体 图3是根据现有技术的图I的吸收塔在平面AA-AA’上的水平截面平面视 图4是根据本发明的图2的吸收塔在平面A-A’上的水平截面平面视 图5是根据现有技术的图3的在供给导管网络3a下方的部分——表示为图3的勾勒出轮廓的位置VV——的局部放大平面视 图6是根据本发明的图4的在供给导管3下方的部分——表示为图4的勾勒出轮廓的位置V—的局部放大平面视 图7是根据现有技术的图5的沿着槽的纵向中心的竖直局部截面视 图8是根据本发明的图6的沿着具有几何形状和流动图案的槽的纵向中心的竖直局部截面视图B-B ’ ；
图9是根据现有技术的图5的CC-CC’的竖直截面视 图10是根据本发明的图6的C-C’的竖直截面视 图Ila是在进行弯曲以将本发明的若干部件组合在単独制造物品中之前，特定制备板27b的制造平面视 图Ilb是在进行弯曲以将本发明的若干部件组合在単独制造物品中之后，图Ila的制备板27b的侧视 图12a和图12b示出了本发明的分配槽在分配槽的液体入口附近的一部分的线框立体示图，包括部件的分解视图(图12b)；
图13a和图13b示出了本发明的分配槽的在分配槽端部处的一部分的线框立体示图，包括部件的分解视图(图13b)；
图14示出了根据本发明的可替代性隔板和变流装置几何形状的示例。并且其中相同的标号表示相同的部分。
具体实施例方式下面的详细描述例示了本发明在生产硫酸的设施中的使用，特别是关于本发明在这些设施的吸收塔中的使用。尽管下面的详细描述基于本发明在硫酸装备中的使用，但本发明本身同样适用于具有吸收塔的其他エ艺，特别是具有大吸收塔的エ艺，如碳捕获エ艺。图I示出了近期的现有技术的填充塔100，其具有分配槽网络Ia和顶置式供给分配网络3a。硫酸在多个供给点14a处被分配到分配槽Ia中，以便为了可接受的腐蚀/侵蚀率降低其速度，并且还为统ー的分·配做准备。尽管近期使用超级耐侵蚀高硅奥氏体不锈钢作为构造的材料已经由于较高的允许速度而减小了分配槽Ia的尺寸，但在提供统ー的流动分配时发生了流动容量限制，并且因此多个供给点14a仍然需要为了可接受的流动分配的统ー性来降低速度。为了现有技术的分配槽Ia和供给分配管网络3a的更多细节，在图3中呈现了示出为图I中的平面AA-AA’的塔100的水平截面视图。在图2中示出的塔200具有根据本发明的两个液体分配槽I。槽I穿过由填料支撑件5支撑的示出为6的填料的顶部统一地分配入口液体流8。液体向下流动并且离开塔200，作为出ロ液体流9。在逆流式塔200中，如所示出的那样，含有SO3的入口气流10进入塔200中并且进入通廊(vestibule)4中。气体向上行进穿过填料支撑件5和填料6,在此处，硫酸与含有SO3的气体之间发生热和/或质量传递。耗尽了 SO3的气体然后穿过包括简单的入口供给导管网络3和改进的分配槽I的液体分配系统，其中分配槽I具有单独的多个入口 14和根据本发明的使用的变流装置19。当耗尽了 SO3的气体向上流经液体分配系统时，可能夹带有液滴，并且气体然后穿过除雾器7以在作为气体出口流11离开塔200之前去除携载的任何液体。硫酸入口供给导管3示出为具有供给流8，该供给流8分成通过每个分配槽I的单独的多个入口 14进入的多个流。为了改进的分配槽I和相应的供给分配管网络3的更多细节，在图4中呈现了示出为图2中的平面A-A’的塔的截面平面视图。
图3示出了在图I的截面平面AA-AA’处的塔的平面视图，该塔具有根据现有技术的两个分配槽la，每个分配槽Ia具有多个入ロ 14a，并且在槽侧壁架24上具有多个浸入孔ロ 12，下水管13在浸入孔ロ 12下方附接，用于在整个截面区域上引导分配槽出口流并且向下引导至填料6。供给液体流8通过供给分配管网络3a被分配至现有技术的分配槽Ia的多个入口 14a。如所示出的那样，供给分配管网络3a包括中央供给导管和较小的分支供给导管。多个入口 14a的数量选择为用于在入口 14a的数量增大时分配较小的入口流，以便从而导致遍布分配槽Ia的长度的较低速度。遍布现有技术的分配槽Ia的长度的较低速度为了确保液体的均匀分配是必须的。在由韧性铁构造的较早的现有技术的分配槽中，较低速度为了避免加速磨损也是必须的。在图5的放大视、图以及随后的图7和图9的截面视图中示出了在图3中的勾勒出轮廓的部分VV (位于供给分配管网络3a的下方)的更多细节。图4示出了根据本发明的两个分配槽1，每个分配槽I具有其自己的単独入ロ 14，并且在槽侧壁架24上具有多个浸入孔ロ 12，下水管13在浸入孔ロ 12下方附接，用于在整个截面区域上引导分配槽出ロ流并且向下引导至填料6。供给液体流8通过供给分配管网络3被分配至根据本发明的改进的分配槽I的単独入口 14。如所示出的那样，供给分配管网络3仅包括中央供给导管。在与现有技术的多个入口相比时，単独入口 14将较高速度的入口流注入到分配槽I中，分配槽I包括变流装置19，变流装置19是本发明的区别特征中的其中ー个。改进的分配槽I不出为包括一个或多个分隔板15,分隔板15保持附接于壁架24的内侧缘并且与内侧缘重叠，并且分隔板15将改进的分配槽I分成位于壁架24上方的上敞开段17和位于ー个或多个分隔板15下方的槽的下段18。如在图8和图12中更好地示出的那样，入口管14连接到下段18中。进入槽的下段18中的入口流穿过ー个或多个分隔板15的孔16，所述孔在本视图中被变流装置19覆盖在上段17中。在图6的放大视图以及随后的图8和图10的截面视图中示出了勾勒出轮廓的部分V (位于供给分配管网络3的下方)的更多细节。图5为图3的勾勒出轮廓的部分VV的放大的平面视图，示出了进入现有技术的分配槽Ia中的多个入口 14a中的两个。纵向地沿着槽的长度的一部分，如在图5中定位的竖直截面视图被投影到图7中，用干与本发明的分配槽I中的类似的截面侧视图相比。类似地，穿过槽I (从ー侧到另ー侧)，如在图7中定位的竖直截面视图CC-CC’被投影到图9中。图6为图4的勾勒出轮廓的部分V的放大的平面视图，指出了创建出槽的下段18的ー个或多个水平分隔板15，水平分隔板15附接到槽I的水平的侧壁架24上，在该处，多个浸入孔ロ 12被定位成使得所有的孔ロ 12都具有共同的上方液体高度。水平分隔板15结合有变流装置19，变流装置19是本发明的重要特征，其从上方表现为矩形并且其覆盖ー个或多个板15中的孔16。纵向地沿着槽的长度的一部分，如在图6中定位的竖直截面视图B-B’被投影到图8中，以最佳地示出变流装置19的侧视图和由于本发明的变流装置和隔板特征所导致的流动图案。穿过槽(从ー侧到另ー侧)，如在图6中定位的竖直截面视图C-C’被投影到图10中，以最佳地示出水平壁架24并示出典型的变流装置组件19的前视图。图7为来自图5的纵向截面，示出了根据近期的现有技术的分配槽Ia的一部分，其中多个入口 14a提供分开的硫酸入口流23a进入下区域中。为了清楚起见，下水管13的大部分已经被去除，并且所包括的下水管是截断了的。所包括的下水管13在槽的壁部后方用虚线示出为一直延伸到侧水平壁架24，在该处，下水管与浸入孔ロ(未示出)流体连通，而浸入孔ロ 12在 图9中示出。在近期的现有技术的该情况下，进入槽Ia的多个分开的入口流23a为较低速度做准备，适用于确保沿着分配槽Ia的长度的排放流的均匀分配。图8为来自图6的纵向截面B-B’，示出了改进的分配槽I的作为上段17和下段18的两个段，上段17和下段18被附接到水平壁架24的内侧缘上的ー个或多个水平分隔板15分开。为了清楚起见，没有示出上段17中的液体高度。同样，下水管13的大部分已经被去除，而所包括的下水管13是截断了的。所包括的下水管的向水平的侧壁架24的向上延伸段已经未示出。图7以虚线示出了该延伸段。入口液体供给分配导管3 (图2)将图8中所示的液体流部分23a通过单独管入口 14 (图2、4、6和8)引导到每个分配槽I中。入ロ管直径被槽I的下段18的宽度约束。在水平板中或者在各个板段15之间存在开ロ 16，流体穿过开ロ 16从下段18流到上段17中。流动箭头23 (a至e)示出了硫酸流体流的大致方向。穿过开ロ 16的流23e被变流装置19重新引导，与其在下段中的水平入口行进的方向相反，首先向上引导，然后地沿着上段17的下表面往回引导。在图8中，当直管用于单独入口 14时，入口流23a沿着流动箭头23b冲击较远的壁，通常是槽的底部底板，并且优先地沿着底板流动。底板上与入口流相对并且靠近入ロ 14定位(直到越过第一开ロ 16—段较短距离)的“入口”隔板或类似的阻塞物22向上并且背离相对的底板沿箭头23c重新引导硫酸流。在被冲击的底板上需要在流入ロ 23b的任ー侧上的最少一个这样的隔板22。已经发现的是入口隔板22对引发湍流是重要的，这有助于提供穿过封闭的槽的下段18的更统ー的速度特性。还可以使用其他用于隔板22的特性，只要这些特性中断沿着与入口管相対的壁部的优先流动并且优选地引发湍流即可。超出入口区域之外，在槽I的上段17与下段18之间存在多个孔或开ロ 16。在每个开ロ 16的附近，在下段18中存在竖直隔板20，以重新引导硫酸流的一部分向上穿过开ロ
16。方便制造和安装相等尺寸的隔板20，但是ー些隔板20被按比例改变大小，以调节在长的分配器中穿过每个开ロ 16的流率。隔板20在槽的下段18中在底部与分隔板15之间的任何高度处发挥功能。在最优选的实施例中，隔板20定位在水平分隔板15的底部处，使得变流装置19、分隔板15以及竖直隔板20能够由一片可成形材料制造。高硅奥氏体不锈钢是用于硫酸生产的塔中的优选材料，并且能够利用弯曲机和切割机形成为结合有若干特征的板，如图11中所示。隔板20中的每ー个还重新引导槽的下段18内的硫酸流，如由流动箭头23d所示出的那样。因此，这些隔板20还引发湍流，这提供槽的下段18中的更统ー的液体流动特性。在现有技术的用于硫酸服务的韧性铁分配器中，该湍流将迅速地侵蚀暴露的表面。再次參照图8，变流装置组件19设置在开ロ 16的下游边缘处。在缺少变流装置组件19的情况下，高的入口流动速度导致流经过ー个开ロ 16以在水平方向上继续并且添加到来自下ー个开ロ 16的水平液体流中。这导致液体的表面高度在槽I的远端部处比在固定图案中的中心处要高，并且高的向上速度导致显著的局部液体水平干扰。变流装置19提供穿过水平流动方向和向上流动方向两者的阻塞，并且定位在开ロ 16处，以通过沿着槽的上段17的底部表面将经过开ロ 16的流引导到水平但是相反的方向23e上而保持上段17中的低平均速度。发现在以平均速度保持相反的水平液体流时有显著的益处，平均速度足够来保持剪切カ以扫除沉积的固体。
图9为图5的截面视图CC-CC’，是穿过近期的现有技术的入口管14a和分配槽Ia的从ー侧到另ー侧的截面，示出了使用的很多浸入孔ロ 12，这些孔ロ 12在槽Ia的水平壁部段24上定位在共同的高度处。近期的现有技术的该情况没有示出用于两个槽段的分隔板，尽管入口管14a示出为延伸到槽的下段18a中。为了较低的速度，现有技术使用多个入口管14a以提供进入槽中的很多分开的入口流23a，适用于确保沿着分配槽Ia的长度的液体排放流的均匀分配。图10为图6的截面视图C-C’，是穿过典型开ロ 16 (參见图8)的改进的分配槽I的从ー侧到另ー侧的截面，示出了其中变流装置19跨越槽I的下段18的整个宽度，其中侧部在水平分隔壁部板15的上方 重叠。液体流向上引导隔板20示出为定位在下段18的顶部处。如图10中所示的截面示出了使用的很多浸入孔ロ 12，浸入孔ロ 12在槽I的水平的侧壁架24上定位在共同的高度。流动箭头指示了进入上段17中以及进入浸入孔ロ 12中的一般流动路径，并且指出了回涡旋流，回涡旋流保持细颗粒的悬浮的和用于沉积固体的重新夹带的扫除作用。在优选实施例中，位于下段18与上段17之间的ー个或多个水平分隔板15还用来支撑开ロ 16中的筛网或类似的过滤装置，以限制夹带在下段18中的入口流中的大的固体颗粒。筛网开ロ的尺寸选择为足够小(即，小于孔ロ的尺寸，并且优选地，小于孔ロ尺寸的1/5)以避免使堵塞孔ロ 12的固体通过。图Ila和Ilb示出了变流装置组件19和隔板20，变流装置组件19和隔板20从一片板材料或薄板金属形成为分隔板15的特定的板段27b的部分。在图12a、12b、13a和13b中示出了位于分配槽I的入口处以及端部处的其他不同尺寸以及不同弯曲的板段27a、27c 和 27d。在图Ila中，特定的板27b被切割至适当的宽度和长度，该长度包括用于变流装置19的水平部分和竖直部分19a、19b的长度、用于开ロ 16的长度部分、以及用于下段隔板20的长度部分。这样制备的板被沿着线28a、28b和28c弯曲以形成图Ilb中所示的轮廓。图I Ia和I Ib示出了水平板的具有穿孔25的段，穿孔25用于开ロ 16，并且在必要时用于较细的筛网26的支撑。对于在上段与下段之间的多个隔板27b，在开ロ 16与变流装置19之间的隔板的一致长度是优选的，但是能够根据需要而改变，例如，开ロ之间的距离可以在槽的端部和中心处改变。在弯曲之前，特定的板27b被进ー步制备有冲压、钻削或切削的孔29，用于螺栓组件，并且板27b具有开ロ穿孔25，并且去除了拐角部30以便将隔板20配合到槽的下段I中。为了清楚起见，图12a、12b、13a和13b不包括附接在孔ロ 12下方的下水管。图12为等距立体线框组件和槽I的入口部分的分解视图，示出了如上所述的分隔板27b以及在供给入口液体流23a的中央槽入口 14处使用的另ー个特定的分隔板27a。如所示出的那样的入口分隔板27a是截断了的，但是从入口 14开始沿相反的方向类似地延イ申，即，围绕中心线31对称地延伸。分隔板27a包括用于入口 14的任ー侧上的孔16的第一个孔的穿孔端部段。分隔板27a还结合有入口底部隔板22，作为分隔板27a的延伸的弯曲部33的下部，其具有使液体穿过槽I的下段18的开ロ 32。具有底部隔板22的延伸部33也可以制备成为单独的元件并且例如通过焊接而附接到分隔板27a上。图13a和13b为等距立体线框组件和槽I的端部部分的分解视图，示出了在槽的端壁36之前形成分隔板15的最后段的两个特定的分隔板27c和27d。在每个槽I的端部区域处，从分隔板延伸到槽I的下段18的底部的穿孔板和/或筛网34被包括作为用于过滤和收集沉积物的最后装置。对角穿孔板34或筛网优选地如所示出的那样在图13a和13b中的最后第二个板27c上附接到槽I中的最后分隔板27c或27d中的其中ー个上，使得板27c和对角筛网34能够一起被去除，用于任何 聚集的沉积物的清洁。优选的几何形状是大致对角方向，从倒数第二个孔16的后部向下延伸到槽I的底部并且朝向槽I的端部延伸，使得固体被引导到凹部中，在该凹部中，固体能够聚集而不阻止经过端部开ロ的流动。这在新的填料被引入之后的初始操作期间是特别有用的，其中ー些可能的破损产生较大尺寸的固体。图12a、12b、13a和13b还指出了使用螺栓35以将ー些可去除的板保持就位，这对于便于固体的清除是必须的。其他的板通过焊接被永久地固定就位。变流装置19的侧部形状不限于如图8和14a中所示的优选的成角度形式，而是通 过示例的方式还可以为如图14b、14c、14d和14e中所示的不同的曲线形形状。在图14b中，变流装置19的前缘21不出为与孔16和分隔板15的一部分重叠。图14a和14b不出了槽的下段18中的隔板20以与变流装置19对准，而图14c、14d和14e还示出了槽的下段18中的竖直隔板20的不同位置。根据上面的原理，对于在本发明的实践中的使用的隔板和变流装置，可以设想出各种几何形状，只要允许方便的制造和安装即可。示例
从使用小型分配槽进行的试验测试发现了本发明的成功的功能。小型模型由透明材料制成，以允许观察槽I内的液体流动并且以便与相等尺寸的根据现有技术的模型相比确定改进的分配器的总体性能。还通过插入和去除各种部件而观察到了在改进的分配器I中使用的各种特征的效果。测试工作用来调节计算机模拟模型，用于精确重现，并且计算机模拟对试验添加的特征的流动图案和效果提供了进ー步的洞察。在改进的分配器2中使用的每个添加的特征本身不足以依靠其自身来改进分配器I的总体性能。因此，从空的槽壳体开始，每个特征解决ー个性能难题，但是通常产生新的难题。根据本发明，改进的分配器的完整组件能够解决遇到的所有难题。下面的描述提供了如在视觉上观察到的以及在计算机模拟中进ー步描绘的每个特征的效果。对于任何给定的流率，进入分配槽中的入口管的数量和直径确定入口速度。在空的槽I中，在没有任何附加特征的情况下，多个入口的使用以几乎统ー的分配实现了平静的液面。其中以较低速度将液体引入到槽I中的问题包括悬浮固体的沉积和液面的平静。这些问题以相对于彼此相反的关系受到入口速度的变化的显著影响。另外，向每个槽I添加更多入口的成本是昂贵的，并且附加的导管使得周期性的清洁更为复杂并且耗时，并且因此由此造成生产和利润的损失。然而，仅減少入口的数量(这使入口速度增大)导致对液面平静、高度以及液体分配的不利影响。在物理测试以及随后的计算机模拟中，分配槽模型的入ロ的数量从10减少为I。由于入口的数量减少为1，所以逐渐形成流动图案， 其形成入ロ附近的驻波。这导致在驻波之前和之后的非常不统ー的液面高度和显著的液面高度差。包括具有固定间隔孔(以创建与敞开的上段流体连通的封闭底部段)的分隔板的现有技术特征被安装并测试。在高的液体流通过量下，通过引入到底部段中的入口液体流，中央供给入口附近的驻波流动图案不再出现。与在没有分隔板的试验中观察到的一祥，液面高度中没有显著的上涨。然而，经过槽的端部处的分隔孔的流率比经过更靠近中央入口的孔的流率显著地更高。槽的上段中的可变液体高度的固定图案被观察到在槽的外端部处具有最高液面高度，液面高度向中心处的最低高度降低。在具有分隔板和没有分隔板的情况下对槽中的流体流进行建模的随后的计算机模拟被调节为重现视觉观察到的液面图案。在具有分隔的槽的情况下，经调节的模型的结果指出在槽的下段的底部处呈现強大的优先流。槽中的可变液面高度防止了经过具有相等尺寸的开ロ直径的浸入孔ロ的相等排放流率，并且其他实现相等排放流的措施是不实际的。这种措施包括对于不同的液面高度调节孔ロ直径，但这将极大地限制操作容量的范围。 隔板被引入到被分隔的槽的底部段中，以平衡经过分隔板中的孔的流。隔板被定位在每个孔的附近以及与入口流相対的底板上的槽的入口区域二者中。隔板可以在位置和尺寸上进行调节以实现经过孔的流的合理的平衡。隔板的两个位置解决了不同的问题。在入口附近的槽底板上的隔板通过引发湍流并重新分配流动流遍布槽的下段来沿着底部中断初始优先流。在缺少在入口底部隔板的情况下，保持槽的性能与没有隔板的槽非常类似，即，高的外端部液体高度。入口区域的每侧上的单个底部隔板不足以沿着槽的长度适当地分配经过每个孔的流动，并且发现每个孔的附近的附加隔板将是必须的。这些附加隔板将来自槽的下段的流的一部分重新引导到上段中，但是为了使附加隔板来适当地发挥功能，必须的是，首先具有穿过槽的下截面的均匀的流动流，这是由入口隔板导致的。然而，如随后在计算机模拟中看到的那样，附加隔板还有助于引发湍流以及沿着槽的长度重新分配和保持在下段中的均匀的流动流。尽管计算机模拟显示经过孔的均匀液体流，但仍然存在被分隔的槽的外端部与中心之间的在视觉上观察到的大液面高度差的图案。进入上段的流仍然主要水平地朝向槽的端部。发现在分隔板的顶部上的每个孔的下游侧处引入竖直变流装置能够主要向上地引导流动，这进一步改进了沿着槽的长度的液体分配。然而，竖直流还导致在每个开口上方形成的驻波。这允许飞溅的可能性并且还由于表面波而允许局部的不均匀排放流的可能性。水平变流装置与竖直变流装置相结合地放置在每个孔的上方，并且组合的变流装置组件能够防止孔上方的驻波。在进ー步的测试中，发现添加的变流装置组件能够使针对调节槽的下段中的隔板的位置和尺寸的先前发现的要求最小化。通常，相等的间隔和隔板尺寸现在足以在比先前的槽设计中使用的流动容量高得多的流动容量下实现沿着槽的长度的显著平静且均匀的液面的高度。使用用于重现视觉结果的经调节的模型參数，进ー步的计算机模拟指出，其中上段中的变流装置组件还重新引导液体以在槽的上段的底部上扫过。液体速度大致保持在固体沉积速度以上，并且穿过底部的平均剪切应カ能够将沉积的颗粒通过排放孔ロ扫出，或者导致重新夹带。总之，看到的是，隔板与变流装置组件的组合效果清楚地提供了一种改进的分配槽，在与现有技术相比时，改进的分配槽具有数量減少的入口、沿着槽的长度的统一分配、平静的液面以及减少的固体的沉积。
尽管本公开已经描述并示出了本发明的某些优选实施例，但应当理解的是，本发 明不限于那些特定实施例。相反，本发明包括构成已经描述并示出的具体实施例和特征的在功能和机械方面等同的所有实施例。
权利要求
1.一种容纳在塔内的用于分配液体的分配器，所述塔用于至少第一液体与第二流体之间的质量或热交换的目的； 所述槽具有上段和下段； 所述下段用于接收所述第一液体； 水平分隔构件，所述水平分隔构件将所述上段与所述下段分开并且具有至少ー个分隔构件部分，所述至少ー个分隔构件部分限定允许使得所述液体流体从所述下段至所述上段流通的孔； 供给导管装置，所述供给导管装置与所述下段连通以向所述下段提供供给第一液体流； 所述下段具有至少ー个入口部分，所述至少ー个入口部分限定与所述供给导管装置连通的液体入口 ；以及 与所述入口部分相邻的第一隔板，所述第一隔板可操作地被所述第一液体流冲击并且用于妨碍沿所述分隔构件和所述槽的壁部的优先流动。
2.根据权利要求I所述的分配器，包括与所述分隔构件的孔中的至少ー个孔相邻的一组至少ー个第二隔板，以引导所述第一液体流的一部分穿过所述分隔构件的孔进入所述槽的所述上段中。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的分配器，包括位于所述上段内的多个变流装置，所述变流装置中的每个定位成与分隔构件的孔相邻并且具有限定竖直表面的部分和限定水平表面的部分，以实现所述第一液体在所述槽的所述上段的下表面上的流动的反向基本水平的统一分配。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的分配器，其中，所述供给导管装置包括从槽和管选择的中央供给导管。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的分配器，包括所述上段，所述上段具有限定从堰型或浸入孔ロ型选择的排放出ロ的部分，所述第一液体通过所述排放出ロ离开所述槽的所述上段。
6.根据权利要求5所述的分配器，其中，所述分配槽的所述排放出ロ是在共同的高度处定位在所述槽的上段上的浸入孔ロ型。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的分配器，其中，所述排放出ロ与引导第一液体流的下水管连通。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的分配器，其中，所述第一隔板还如此定位在所述一个孔的前方以致于可操作地引发湍流，所述湍流遍布所述槽的下段的截面提供更统ー的速度并且保持大多数夹带固体的悬浮。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的分配器，其中，所述ー组至少ー个第二隔板还如此定位以致于引发沿着所述槽的长度的湍流，所述湍流遍布所述槽的下段的截面提供更统一的速度并且保持大多数夹带固体的悬浮。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的分配器，其中，所述变流装置呈具有从平面和曲面选择的竖直表面和水平表面的形状。
11.根据权利要求10所述的分配器，其中，所述竖直表面垂直于所述分配槽的纵向轴线，所述第一流体沿该纵向轴线流动，而所述水平表面垂直于所述槽的竖直轴线。
12.根据权利要求11所述的分配器，其中，所述变流装置具有朝向与所述分配槽的纵向轴线垂直的面的成角度或曲线形的侧延伸部，所述侧延伸部至少部分地延伸到所述槽的上段的侧壁部上。
13.根据权利要求I至12中任一项所述的分配器，其中，所述分隔构件包括具有所述孔的整体板。
14.根据权利要求I至13中任一项所述的分配器，其中，所述分隔构件包括多个板，所述多个板提供相邻的板之间的所述孔。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的分配器，其中，所述第二组隔板中的每ー个与所述分隔构件中的孔的下游后缘相邻地对准。
16.根据权利要求2至15中任一项所述的分配器，其中，所述第二组隔板是所述分流装置组件的附接的下部分或连续的下部分，其中所述下部分延伸穿过所述开ロ进入所述槽的下段中。
17.根据权利要求2至16中任一项所述的分配器，其中，所述第二组隔板和所述变流装置组件是所述板的一体形成的部分。
18.根据权利要求I至17中任一项所述的分配器，包括与所述孔相邻的筛网，以将大颗粒保持在所述槽的下段中。
19.根据权利要求18所述的分配器，其中，所述筛网的尺寸设定为保持大于所述槽的所述排放出ロ的尺寸的颗粒。
20.根据权利要求18所述的分配器，其中，所述筛网的尺寸设定为保持大于所述槽的所述排放出ロ的尺寸的大约1/5的颗粒。
21.根据权利要求I至20中任一项所述的分配器，其中，所述供给导管装置包括用于所述槽的每个液体入口的至少ー个下水管。
22.根据权利要求I至21中任一项所述的ー种分配槽的网络。
23.一种用于质量和/或热传递的塔，所述塔包括适于接收填料的ー个或多个段并且结合有根据权利要求I至22中任一项所述的分配器或分配器的网络。
24.根据权利要求23所述的塔，用于作为硫酸接触エ艺中的吸收塔和/或作为干燥塔。
25.—种包括塔的硫酸装备，所述塔从吸收塔和干燥塔构成的组中选择，所述吸收塔和所述干燥塔具有根据权利要求I至24中任一项所述的分配器或分配器的网络。
26.根据权利要求23所述的塔，用于作为ニ氧化碳捕获エ艺中的吸收塔。
27.—种ニ氧化碳捕获装备，包括吸收塔，所述吸收塔具有根据权利要求I至23中任一项或权利要求26所述的分配器或分配器的网络。
全文摘要
一种容纳在塔内的液体分配槽，塔用于至少第一液体与第二流体之间的质量或热交换的目的；槽具有上段和下段；下段用于接收第一液体；水平分隔构件，其将上段与下段分开并且具有至少一个分隔构件部分，至少一个分隔构件部分限定允许使得液体流体从下段向上段流通的孔；供给导管装置，其与下段连通以向下段提供供给第一液体流；下段具有至少一个入口部分，至少一个入口部分限定与供给导管装置连通的液体入口；以及与入口部分相邻的第一隔板，其可操作地被第一液体流冲击并且用于妨碍沿分隔构件和槽的壁部的优先流动。槽和塔在硫酸装备和二氧化碳捕获装备中具有特别的价值。
文档编号B01D3/00GK102791346SQ201080064660
公开日2012年11月21日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月23日
发明者D.J.施特伦伯格, D.S.诺尔顿, O.G.佩雷斯, T.S.德拉克特 申请人:坎梅蒂斯公司