促成气液接触的筛板及装有该筛板的装置的制作方法

专利名称：促成气液接触的筛板及装有该筛板的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于促成一种气体和一种液体之间直接接触的筛板以及装有该筛板的装置。
促成气体和液体之间直接或间接接触的方法已有很多种。例如，为了冷却一种气体，可以在一个热交换器中，使该气体间接地与一种冷却液体接触，同样，一种液体也可以在这种热交换器中与一冷却气体间接接触而得到冷却。
液体与气体之间的直接接触可以用于下述情况，例如，使该气体干燥或冷却;在液体中吸收该气体，以在其中形成一种溶液;将混入液体内的气体从液体中排出;使液体蒸发。这种使液体与气体直接接触，可以用许多种不同的方法来实行。例如，气体可以通过一潭液体冒泡逸出;或者气流和液流可以以逆流的方式相接触，例如，使液体向下送入一个塔器，同时使气体向上送入该塔器，塔器内可以装有塔板或者装入填料，以使气体和液体之间能得到充分接触。
一种促成气体与液体之间直接接触的方法是利用一种筛板。筛板是其中具有多条通道的板，它沟通板的下表面至板的上表面。许多块这样的筛板可以组合成一个装置，例如，通常将板一块放在一块之上组合成一个塔，在操作时，液体从装置的上部加入而气体从下部送入，气体在装置中向上穿过板的通道，与板上表面上的液体相接触，液体在装置中向下流过适当定位的降液管。
为了使气体和液体之间能获得有效的接触，在这装置操作时，最多只能有极少量的液体向下流过筛板内的通道，最好是完全没有液体向下流。但是，在现有的筛板中，板内的通道从板的下表面直接穿过板至板的上表面，从实践中发现，所要求的只有极少量或根本没有液体向下流过筛板的通道以及在气体和液体之间获得有效接触的目的，只有在很窄范围的气流速度内才能达到。在超出这狭窄范围之外的低速气流下，液体就会向下流过通道，而在超出该狭窄范围之外的高速气流下，气体可能非常快速地穿过筛板中的通道和经过板上表面上的液体，以致气体与液体之间只有很少量的接触。因此很有必要非常仔细地控制气流速度以达到所要求的效果，或者，另一种办法是使用一块其通孔尺寸(即截面积)经过仔细选择的筛板，以适合于气流速度。
本发明所涉及的筛板，其中含有多条通道，在操作时能改进气体和液体之间的接触，而只有极少量或根本没有液体向下流过板的通道，即使大大超出气流速度范围的情况下也是如此。
本发明所提供的筛板在板内具有多条接通板的一个表面至其相对表面的通道，通道的形状要使板的通道内配置有一个堰板，液体向下流过通道必须越过这堰板。
本发明的筛板是对现有筛板的一个比较简单的改进。但是，这个简单的改进，即在筛板两个相对表面之间具有通道，通道内设置当液体向下流过通道时必须在其上越过的堰板，而不是像现有形式的筛板，其通道直接穿过筛板的两个相对表面，这一改进对于板的操作具有深远的影响，特别是它的惊人效果。即在促成气体和液体之间直接接触的板的操作中，只有极少量液体或根本没有液体向下流过板内通道，即使大大超出气流速度范围的情况下也是如此。
我们也知道泡罩式的板，这种板的通道穿过板接通其下表面至上表面，并终止在板的上表面上的一个直立的边缘，在每一个直立边缘上都安有一个罩。在这种泡罩式板操作时，直立的边缘就作为一个堰，液体向下流过板的通道时，必须越过这些堰。但是，本发明的筛板与这种泡罩式板的不同点在于它在板的通道内装有一个堰板，但它并不一定需要在通道上端的板的上表面上安装罩，当然它也可以装上这样的罩，比较起来在构造上要简单得多。
本发明也提供一种能促成气体与液体之间直接接触的装置，这种装置包括一块或多块本发明的筛板，本装置包括多块筛板，通常一块放在另一块之上;将液体送入装置上部和将气体送入下部的装置;将气体从装置上部排出和将液体从装置下部排出的装置;以及一根或多根降液管，通过这些降液管，液体可以向下流过装置。该装置一般装有足够数量的降液管，以备液体从一块筛板至紧挨在下面的另一块筛板逐渐地向下流过这装置。本发明装置在操作时，将气体送入该装置的下部，逐渐地向上穿过装置内各筛板的通道，与已送入装置上部存在于筛板上表面的液体相接触，液体逐渐地向下流过降液管至筛板上，然后从装置下部排出，而气体从装置上部排出。
本发明的筛板一般是平面形的或基本上是平面形的。
当该筛板安装在本发明装置内时，一般是基本上水平放置的，前面所述的板的两个相对表面即作为板的上表面和下表面，为简便起见，相对的表面在下文中将称为筛板的上表面和下表面。
筛板包括在其内的多条通道，除了别的条件之外，板内通道的数目、相邻通道之间的间隔和通道的尺寸均取决于所安置板的装置大小、气流和液流的速度和每单位时间内通过该装置的气体和液体的容量。本技术领域内熟练的技术人员将根据合理的测试，能选择出板的通道的适当数目、通道适当的分布和通道的适当尺寸。
筛板内通道中的堰板可以在通道内呈U形或倒U形。本发明的筛板可以用任何适宜的技术制成。例如，一块基本上是平面的板可以通过机械加工使板内形成多条接通板的上表面至其下表面的通道，通道的形状为在其内需设置一个堰板。在另一个比较容易制作的实施例中，筛板可以制成两个或多个分段，每个分段基本上都是平面的，而且在其内都有适当形状的通道和/或凹槽，因此，当板的各分段被面对面地放在一起(例如，被粘合在一起)时，就制成了一块在板内具有多条通道、并且在板的通道内有堰板的筛板。在一个能很快就制成的优选实施例中，筛板是由一叠片形成的，该叠片包括多块基本上是平面的板，每一块平面板包括一个框架部份和位于框架部份两个相对边之间的桥接部份，其中，这些基本上是平面板的至少几个桥接部份在其一个面上有多条凹槽，因而当基本上是平面板叠在一起时，这些板的桥接部份互相靠接在一起形成一块筛板，一个桥接部份的各凹槽与一块相邻板的桥接部份一起形成多条通道，通道内包括一个堰板。
当组合基本上是平面板的叠片时，该平面板一般是基本上竖立着的，平面板的桥接部份和由此形成的筛板基本上是水平状态的。
平面板的桥接部份在其面上有多条凹槽。这些凹槽能很快地用任何适合的机械加工技术形成，或者，如果这板是由适当的材料(如塑料)制成的，则在桥接部份的一个面上具有凹槽的平面板可以用适当的材料模制出来。在基本上是平面板的叠片中，至少有几个桥接部份在其面上有许多凹槽。在平面板的叠片中，也可能所有的桥接部份在其面上都有许多条凹槽，或者，另一种可能是，在基本上是平面板的叠片中，有一桥接部份会有平的面，也就是没有凹槽。在基本上是平面板的叠片中，板的桥接部份相互靠接，以致一个桥接部份中的凹槽与相邻板的桥接部份合在一起形成多条通道，通道内包括一个堰板。
如前面所述，当以这种优选方法从基本上是平面板的叠片形成本发明的筛板时，这叠片本身也形成本发明装置的一个具体部件。通过配置下述各装置就可完成能促成气体和液体之间直接接触并包括这样一种板的叠片的装置，所述各装置即将液体送入装置上部和将气体送入装置下部的装置;将气体从装置上部排出的装置;将液体从装置下部排出的装置;以及一个或多个使液体能通过它向下流过装置的降液管。
将液体送入装置上部和将气体从中排出的装置和将气体送入装置下部和将液体从中排出的装置可以用平面板框架部份的通道充任。例如，该通道可以包括一个穿过平面板厚度的通孔和一条基本上垂直于该通孔并如所要求的沟通该通孔至装置上部或下部的狭槽或类似的通路。在包括多块基本上是平面板和穿过板厚度的通孔的装置中，这些通孔可以一起形成装置的纵向隔室。平面板在其框架部份可以具有许多个这样的通孔，在装置中形成许多个纵向隔室。通过这些隔室，气体可以送入这装置，也可以从中排出。通过这些隔室，液体可以送入这装置也可以从中排出。并不是装置中的所有基本上是平面板都需要在其框架部份具有基本上垂直于穿过框架部份通孔的狭槽或类似的通路。
基本上是平面的板可以包括多个桥接部份，因而在包括这样一些板的叠片的装置中，桥接部份形成许多块筛板。一般情况下，在平面板中，桥接部份是一个放在另一个的上面，因而，一堆这样一些板的叠片包括许多块筛板，一块放在另一块的上面。
在基本上是平面板的一种优选形式中，这种板的应用使在本发明装置中的气体与液体间的接触获得较好的效果，板的桥接部份上部包括一条沿着桥接部份长度、在桥接部份一个面上的凹槽。当许多块这种优选形式的平面板形成一叠片，相邻板具有凹槽的桥接部份相互靠接，或者靠接在相似的桥接部份，以形成一块筛板时，凹槽在筛板的上表面上形成许多条通道。在筛板的上表面上出现这许多通道可以用来将液体截留在板的表面上，从而使流经筛板通道的液体和气体之间能得到更好的接触。
本发明的装置具有适当定位的降液管，通滤这些管，液体在这装置中向下流动。以基本上是平面板的叠片部份形成该装置的优选实施例中，这个降液管可以由板的框架部份中的一条凹槽来充任，当板的框架部份靠接在板的叠片中一块相邻板的框架部份时，这条槽就形成一条适当的通道。
具有至少一个桥接部份的基本上是平面的板最好完全是平面的，因为这有助于产生这类板的叠片，和一个包括这一叠片的装置，在这装置中相邻两板之间没有渗漏。
平面板可以有任何合适的形状。例如，它可以是园形的，但是最方便的还是四边形，例如为方形。如果这平面板是四边形的，则平面板的桥接部份被放在中间，它桥接平面板的两个相对直边。
在平面板中，桥接部份最好基本上是水平的。
平面板可以用任何方便的方法制成，但是最好的制作方法至少在某种程度上需根据制造该板的材料性质。因此，如果板是用塑料制成，那末板就可以用塑料加工技术模制，例如，在一个适当形状的模子中注模或压模。在另一方面，也可以用机械加工片材而制成该板。如果板的制作材料是一种塑料材料，则机械加工是一种适用的制造方法，如果片材是非塑料材料，机械加工也是一种适用的制造方法。例如，为了要在片材中形成一个框架部份和一个或多个位于框架部份两条相对边之间的桥接部份，平面片材可以予以机械加工，也可以利用机械加工在桥接部份或者任意在框架部份形成各凹槽，以使桥接部份中形成通道，供气体从装置下部通至其上部，以及在框架部份中形成一条或多条随意的通道作为液体的降液管。
平面板的结构材料，从而是筛板的结构材料，除了别的条件以外，需根据在应用本发明的装置时，筛板所接触的气体和液体来决定。为了易于制作，和在装置内易于将这些板装配成叠片，这材料最好是一种塑料。这种塑料材料可以是，例如，一种聚烯烃，如聚乙烯或聚丙烯;一种含卤素的烯烃聚合物，如聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯;一种丙烯酸聚合物，如聚甲基丙烯酸酯甲酯;一种聚酯，如聚对苯二甲酸乙酯;一种丙烯腈-丁苯聚合物;或是一种含氟聚合物，如聚偏氟乙烯，特别是要求对气体和液体具有耐腐蚀作用。一种对许多种不同气体和液体的耐腐蚀最好的塑料是氯化聚氯乙烯。
平面板的结构材料，从而是筛板的结构材料并不一定要塑料。例如，也可以用如钢或钛的金属材料，不过，这种材料由于一般不如塑料易于成形，故不太受欢迎。
本发明的装置可以包括由许多块平面板叠成的叠片。在该装置中，许多块平面板可以彼此相邻放置在一起，装置中的平面板叠片也可以包括不同构造的平面板，例如成薄片状的平面板，这种板可以作为装置的端板。
本发明装置包括两块端板，这种端板可以是薄片板，该装置还包括将气体和液体送入该装置和从中排出的装置，例如，送入上文提及的由穿过平面板框架部份的通孔所形成的纵向隔室或从中排出。
平面板可以用任何方便的方法组合成叠片，以用于本发明装置的优选形式。例如，这些板可以通过板上(例如板的框架部份)合适的通孔放在多根系杆上，也可以压在系杆上。然而，最好的方法还是将相邻的平面板粘合在一起，因为用这种方式组合的板的叠片，将会比仅仅将板压在一起组成的叠片更不会漏气渗水。确实，将相邻平面板粘合在一起组合成的叠片可以做成基本上不漏气不渗水，并不需要应用可压缩的衬垫材料，而在把这些板压在一起组合成叠片中，可能需要这种衬垫材料用来保证适当的不渗漏。所用的粘合方法取决于平面板所用的结构材料。例如，虽然一种粘合剂可以用于大多数材料，不论这材料是塑料、金属、或是另外类型的材料，只要这种选定的粘合剂适用于该特定的材料，但是溶剂粘合和热焊对大多数塑料虽能适用，却一般不适用于金属材料。
能促成气体和液体之间直接接触的本发明装置可用于很多具体的用途，其中有一些已在本说明书中提到过。本发明的装置特别适用于对在电解槽电解一种碱金属氯化物水溶液所生成的氯气和氢气的处理。这处理包括，例如对氯气或氢气的冷却、净化或干燥，当然这装置也可用于促成许多不同种类的气体和液体的直接接触。
本发明的装置可以连接在一个电解槽上，如果这电解槽是属于由许多板组成的压滤机型式，则这装置可以很方便地直接连接在这种电解槽上。
参照附图对本发明加以说明，其中

图1显示具有三个桥接部份，每个桥接部份形成一部份本发明筛板的基本上是平面板的等角视图;
图2显示图1中的基本上是平面板的叠片的等角视图，这种叠片用于本发明的装置，在叠片中，桥接部份形成本发明的筛板;和图3显示图1中由字母A指出的一部份平面板的放大视图。
参看图1和图3，平面板1包括一个框架部份2和三个安置在框架部份2两条相对直边6和7之间的桥接部份3、4和5。桥接部份3、4、5将平面板分成一个上空腔8、一个下空腔9和两个中间空腔10和11。每一个桥接部份3、4、5的构造均相同，仅就其中之一个详述如下。
桥接部份3包括沿着桥接部份上部长度、在桥接部份一个面上的一条凹槽12，和接通桥接部份下部至其上部的六条具有一定形状的凹槽。现仅就其中之一条详加叙述。每一凹槽都在桥接部份的面上形成，每条槽包括一个在桥接部份上部的开口13、一个在桥接部份下部的开口14和一个处于开口13和14之间的连接部份15。通孔中有一个堰板16，放置在高于连接部份15底座高度的位置上，在使用时，液体通过通孔从上空腔8流至中间空腔10必须越过这堰板16。连接部份15的高度和宽度是可以变化的，以在应用中获得中间空腔10和上空腔8之间的预定压力差。平面板1还包括在板的直边6板面上的一条直凹槽17，接通上空腔8至中间空腔10。平面板1还包括分别在直边7和6上的同样直凹槽18、19，这两条凹槽分别接通中间空腔10至中间空腔11和从中间空腔11至下空腔9。
平面板1包括1个穿过板1框架部份的通孔20和在板面上并垂直于通孔20的三条狭槽21、22和22a，这些狭槽接通通孔20至下空腔9。平面板1还包括一个穿过板1框架部份的通孔23。平面板1包括一个穿过板1框架部份的通孔24和在板面上并垂直于通孔24的三条狭槽25、26、27，这些狭槽接通通孔24至下空腔9。
平面板包括一个穿过板1框架部份的通孔28和三条在板面上并垂直于通孔28的29、30、31，这些狭槽接通通孔28至上空腔8。平面板还包括二个穿过板的框架部份的通孔32、33和在板面上并垂直于通孔32和33的三条狭槽34、35、36和三条狭槽37、38、39，这些狭槽分别接通通孔32和33至上空腔8。
参看图2的实施例，用于本发明装置的基本上是平面板的叠片包括许多块平面板1、40、41、42、43、44，其中每一块板40、41、42、43、44的构造基本上与平面板1的构造相同，仅在一个方面有所不同，这将留待下面再说明。图1中所用的标号同样适用于图2的实施例，但为了清晰起见，在图2中只用了一部份这样的标号。
图2叠片中的板是用粘合剂粘接在一起的，该叠片包括一根立管45，放置在板41、42、43中适当形状的狭槽中，立管45接通下空腔9至板1中的通孔23，和板40、41、42、43、44相同的通孔一起组成六个纵向于叠片的单独隔室。在叠片的各端安置好端板就完成本发明装置，端板充作该装置的端壁，特别是为空腔8、9、10、11而设。为清晰起见，端板在图中未显示。
可以看出，在组合的叠片中，将各具有相同桥接部份3、4、5的相同平面板1、40、41、42、43、44合在一起，这些桥接部份就形成三个筛板，用标号49、50、51表示。还有，平面板桥接部份3、4、5上部的凹槽12在每个筛板的上表面上形成许多条通道。同样情况，具有开口13、14和连接部份15的桥接部份面上的凹槽，在叠片中形成一条其内有堰板16的通道，接通桥接部份的下部至其上部，每一块筛板49、50、51都包括有许多个这样的通道，凹槽17、18、19形成三个通道，作为降液管接通叠片的上空腔至其一个中间空腔或下空腔。
本发明装置的操作情况将参看图2并结合用电解氯化钠水溶液生成的氯气的冷却为例加以叙述。为了有助于说明，在桥接部份5介于其下表面之间的通道给以标号46，在桥接部份4介于其下表面和上表面之间的通道给以标号47，在桥接部份3介于其下表面和上表面之间的通道给以标号48。
电解槽(图中未显示)是属于压滤机型的，它包括许多块阳极和许多块阴极，每块阳极用阳离子交换膜将其与相邻的阴极隔开，从而将电解槽分成许多个阳极室和许多个阴极室。在电解过程中，将碱金属氯化物水溶液加入阳极室，水或稀释的氢氧化钠水溶液加至阴极室，氯化钠被电解，热的氯气和热的废弃的氯化钠水溶液从阳极室中排出，在电解中释放的钠离子由阳离子交换膜从阳极室传递至阴极室，在这里它们与水相反应生成氢氧化钠和氢气，热的氢气和热的氢氧化钠水溶液从阴极室被排出。
从电解槽阳极室排出的热氯气被送入由通孔24形成的纵向隔室，并从那里通过相连的狭槽25、26、27进入装置的下空腔9。
于是，氯气经由筛板51的通孔46逐渐向上穿过装置，进入中间空腔11，再经由筛板50的通孔47进入中间空腔10，最后经由筛板49的通孔48进入上空腔8。
来自贮槽的冷冻氯化钠水溶液被送入由通孔28形成的纵向隔室，并从那里通过相连的狭槽29、30、31进入装置的上空腔8。在上空腔内，冷冻溶液填满了由凹槽12形成的筛板49上部的通道，溶液经过由直凹槽17形成的降液管进入中间空腔10，并填满了由凹槽12形成的筛板50上部的通道，于是，溶液经过由直凹槽18形成的降液管进入中间空腔11，并填满了由凹槽12形成的筛板51上部的通道，最后，溶液经过由直凹槽19形成的降液管进入下空腔9。
在本发明装置的操作过程中，氯气通过筛板51、50、49各自的通孔46、47、48向上穿过装置与在空腔11、10、8中的冷冻氯化钠水溶液相接触。上升至上空腔8的氯气得到冷却，从由通孔32和33形成的纵向隔室中排出。氯化钠水溶液从上空腔8通过降液管17、18、19向下流达下空腔9，溶液在与氯气相接触过程中逐渐被加热。
从电解槽排出的热的氯化钠水溶液通过由通孔20形成的纵向隔室和其相连的狭槽也被送入下空腔9。在空腔9中，从电解槽排出的热的氯化钠水溶液和已与氯气接触过的氯化钠水溶液相混合，这混合溶液通过立管45和由通孔23形成的纵向隔室从装置中排出。这混合溶液可能经过进一步净化和/或以氯化钠再饱和后，重新回到电解槽的阳极室进行电解。
权利要求
1.用于一个在其中可促成气体和液体直接接触装置的筛板，其特征在于该筛板内有许多条通道接通板的一个表面至其相对表面，其中，通道的形状要使在通道内设置一个堰板，液体向下流过通道必须越过这堰板。
2.如权利要求1的筛板，其特征在于该筛板基本上是平面形的。
3.如权利要求1或2的筛板，其特征在于板内的通道呈U形和倒U形。
4.如权利要求1至3中任一项的筛板，其特征在于该筛板是由一个包括许多基本上是平面板的叠片形成的，每一块平面板包括一个框架部份和一个位于框架部份两相对边之间的桥接部份，其中，至少有几个基本上是平面板的桥接部份在其一个面上有许多条凹槽，因而，当基本上是平面的板被叠在一起时，板的桥接部份互相靠接形成一个筛板，在该筛板内桥接部份上的凹槽与相邻板的桥接部份一起形成许多条通道，这些通道包括有堰板。
5.如权利要求4的许多块筛板，其特征在于其中基本上是平面的板包括许多个桥接部份，在所述平面板的叠片中，这些桥接部份形成许多块筛板。
6.如权利要求5的许多块筛板，其特征在于其中基本上是平面板的桥接部份是一个放在另一个之上，因此在所述平面板的叠片中，这些筛板也是一个放在另一个之上。
7.如权利要求4至6中任一项的筛板，其特征在于其中基本上是平面板的桥接部份上部包括一条在所述桥接部份的一个面上沿着桥接部份长度的凹槽。
8.如权利要求4至7中任一项的筛板，其特征在于其中许多块所述基本上是平面的板被粘合在一起成为一个所述板的叠片形状。
9.如权利要求8的筛板，其特征在于其中基本上是平面的板是用一种粘合剂粘合在一起。
10.一个促成气体与液体之间直接接触的装置，其特征在于它包括一个或多个如权利要求1至9中任一项的筛板，将液体送入装置上面部份和将气体送入装置下面部份的装置将气体从装置上面部份排出的装置和将液体从装置下面部份排出的装置，以及一个或多个液体可以从中向下流过装置的降液管。
全文摘要
一种用于促成气体和液体之间直接接触装置的筛板，这筛板有许多条在板内的通道，接通板的一个平面至其相对平面，通道的形状是要使板内的通道中能安置一个堰板，液体向下流过通道时必须越过这一堰板。此外，该装置还包括一块或多块这样的筛板。
文档编号B01D3/22GK1043095SQ89109079
公开日1990年6月20日 申请日期1989年12月2日 优先权日1988年12月2日
发明者基斯·布拉坦 申请人:帝国化学工业公司