专利名称：一种用于氮－15生产的传质交换塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传质填料塔领域，尤其涉及用于氮-15生产的传质交换塔。
背景技术：
由于目前氮-15生产过程中，不锈钢传质交换塔塔径较小，仅60mm左右，因而液体由中央加入所引起的液体分布不均现象不严重。若塔径增加1倍，则其截面就增大到4倍，液体仍若是单一的中央加入，则液体分布不均现象势必较严重，从而使塔效率降低。因此大塔径的液体加入，不能仅中央一处，而应由多点组成，所以必须采用新型的液体收集分布器。一般大填料塔的液体收集分布器是单独做成一个塔节，置于填料层上方。这样，势必增加塔高和法兰数量。能否将液体收集分布器与塔节做成一体以减少塔高和法兰呢？答案是肯定的。由此而引发特殊连接法兰结构的产生。另外，以前的出料是间歇出料方式，即由玻璃摆动漏斗出料器来完成。由于材质是玻璃，容易破损，且它与不锈钢管的连接是采用聚氯乙烯塑料软管，而管内是腐蚀性很强的硝酸和NO，NO2混合气体，因而时间一长，聚氯乙烯软管就发生质变，渗酸渗气现象时有发生，再者间歇出料也会产生脉冲现象，短时影响系统的稳定操作，所以这种间歇出料方式也希望能有改善。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气液分布均匀、系统运转稳定的用于氮-15生产的传质交换塔。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，该传质交换塔由塔顶罩组件、至少一节塔节组件以及塔底盖组件组成；所述的塔顶罩组件包括塔顶罩壳体、硝酸入口管、NOX气体出口管，所述的塔节组件包括塔节壳体、液体收集分布器、连接法兰，所述的塔底盖组件包括塔底盖壳体、硝酸出口管、NOX气体入口管。
所述的液体收集分布器包括圆环、不锈钢丝、底锥、过滤罩以及液体分布管，所述的不锈钢丝将圆环与底锥连接固定，形成一个锥形栏栅，所述的过滤罩设置在底锥内，所述的液体分布管的顶部与底锥的底部连接固定。
所述的锥形栏栅中不锈钢丝与水平面的夹角为30～85°。
所述的液体分布管包括上螺帽、引流管、分配头、若干分布管、端板，所述的上螺帽供与底锥连接，所述的引流管设在上螺帽当中并向下延伸，所述的分配头设在引流管底端，所述的若干分布管沿四周向外延伸，所述的端板设在该等分布管的末端。
所述的若干分布管末端各开有至少一个小孔，所述的分配头中央也开有小孔。
若传质交换塔的塔径小于65mm，则液体分布管结构可以省略，只需在中央开一个小孔即可。
所述的连接法兰为榫面法兰或由榫面法兰与槽面法兰结合的组合式法兰。
所述的塔底盖组件还包括气相平衡管、硝酸溢流管。
所述的塔底盖组件还包括伞形帽罩，该伞形帽罩设在硝酸溢流管的顶部。
所述的塔节组件还包括取样管。
本实用新型采用新型的液体收集分布器，其作用有收集液体，过滤液体，然后通过下面的1-20个小孔(小孔直径为0.5～3mm)再重新分布液体。其结构参看图1.在其上面不添加任何装置，就可承载颗粒填料和波纹填料。本实用新型还采用特殊的法兰结构，为了节约塔内空间，节省法兰数量，故不专门做一节液体收集分布装置，而是在现有的塔节中，将法兰加工成特殊形式，使液体收集分布器能够嵌入其中，不致脱落，从而达到液体收集-过滤-再分布这一目的。本实用新型还采用简易的均匀出料结构，利用溢流原理，在传质交换填料塔塔底接出一接管，作为出料管。该管第一要与去下一塔顶的计量泵相连，第二位置要低于液体溢流而下，去反应回流塔的溢流管(参见图1)。由于经计量泵去下一级加料的液体，仅占塔内全部液体的 左右，所以有大部份液体是溢流至玻璃反应回流塔里去了。
通过上述技术方案的实施，在φ159×4.5的不锈钢传质交换塔内，硝酸加料量在300～500ml/min时，塔压正常运转稳定。经测定理论板当量高度HETP＝12cm，超过了原民主德国沃勒芬(Warlfen)15N工厂HETP＝15cm之值(该厂塔径也是150mm)，完全满足工艺要求。本实用新型使传质交换塔内气液分布均匀，系统运转持久稳定，解决了漏酸漏气的问题。
图1为本实用新型应用于氮-15生产的不锈钢传质交换塔的结构示意图；图2为图1中液体收集分布器的结构示意图；图3为图2中圆环的结构示意图；图4为图3的仰视图；图5为图2中液体分布管的结构示意图；图6为图5的仰视图；图7为图1中榫面法兰的结构示意图；图8为图7的A-A剖视图。
具体实施方式
下面将通过应用于氮-15生产的不锈钢传质交换塔实施例的详细描述来进一步阐述本实用新型，但实施例不是对本实用新型的限制。
如图1所示，一种用于氮-15生产的不锈钢传质交换塔，该传质交换塔由塔顶罩组件、若干节塔节组件以及塔底盖组件组成；所述的塔顶罩组件包括塔顶罩壳体3、硝酸入口管1、NOX气体出口管2，所述的每一塔节组件包括塔节壳体8、液体收集分布器6、榫面法面4、槽面法兰5、取样管7，所述的塔底盖组件包括塔底盖壳体10、硝酸出口管15、NOX气体入口管11(由玻璃反应回流塔而来)、NOX气体入口管12(由下一次而来)、气相平衡管13、伞形帽罩14、硝酸溢流管16。
硝酸(或原料硝酸)由硝酸入口管1在顶部加入，经硝酸液体收集分布器6通过液体收集-液体过滤-液体再分布而流向塔节8的填料层9上部(硝酸液体收集分布器的锥形栏栅中事先装填有瓷圈颗粒填料)。液体收集分布器6是嵌放在经过特殊加工的榫面法兰4中，其槽面法兰5也要依据具体情况进行加工，以保证其内部空间有足够大，为的是满足自下而上的NO2和NO2混合气体能顺利通过此空间，自由地进入到装满瓷圈的液体收集分布器的锥体间隙中去。然后，NOX气体继续上行，与从上而下的硝酸液体在每个填料表面亲密接触，进行传质交换。如此一来，下行的硝酸液体中的15N含量逐渐增高，而上行的NOX气体中的15N含量逐渐降低，故塔底硝酸液体中15N含量为本塔之最。它的小部分可作为产品(或半成品)，经产品硝酸出口管15，由计量泵可作为下一级加料液，或者作为15N低丰度产品。而其中的大部分则由硝酸溢流管16流入至玻璃反应回流塔顶部，作为回流塔的加料液。而回流塔上升的NO和NO2混合气体，则是通过NOX气体入口管11进入塔底。由于作为下一级的加料液(也就是出料)是经过计量泵控制的，而计量泵是连续运转的，所以出料量是恒定的，继而溢流至回流塔的加料也是稳定的，从而消除了以前由玻璃摆动漏斗间歇出料所带来的轻微波动，而根除了因为玻璃的破损、玻璃与金属管连接的塑料管质变所带来的损失。系统流量的稳定，使得操作也稳定了，其结果就是塔效率的提高。
上述不锈钢传质交换塔塔径为50～200mm，塔节高1～2m，较佳塔节高1～1.5m，总高10～20m，硝酸处理量50～1000ml/min，可长期稳定运转，满足工艺要求。
图2所示是液体收集分布器6各部件组装图。
圆环61(参见图3、图4)，它的四个突出的长条圆弧平面611，将来是嵌入在榫面法兰4的暗槽41中(参见图7、图8)，目的是将整个液体收集分布器6稳稳地吊装在该暗槽41里面。
不锈钢丝62，直径约2～3mm，由30～120根组成，不锈钢丝与水平面的夹角为30～85°，其作用是(1).将圆环61与底锥63连接固定起来，形成一个锥形栏栅；(2).便于在其中装填4～6mm的瓷圈填料。有了这些瓷圈填料，下行的硝酸液体就会通过各个不同方向的瓷圈表面，汇集到底锥下方，使四面八方而来的不同15N含量的硝酸液体混合均匀，从而可以降低因沟流或壁流现象而带来的不良影响；(3).NO和NO2混合气体则可通过这些不锈钢丝所形成的锥形栏栅长条斜孔而进入其内，在瓷圈填料层与硝酸液体接触，也可进行传质交换使硝酸中的15N得到稍微浓缩。混合气体继续上行就进入到真正的填料层，其传质交换就正式开始了。(4).支撑上部塔节所装填的填料，便于填料的装填。
底锥63由一锥形不锈钢板加工而成，它具有承上启下的作用。对上面，它与圆环，不锈钢丝组成一个锥体，以存放瓷圈填料；对下面，它允许液体分布管65上的特殊螺帽固定在自己的螺纹中，从而保持液体分布管65的定位和水平。
过滤罩64，它直接在液体分布管65的顶端的环隙中，它四周开满了3～4mm的小孔，外圆和顶端包裹有20～40目不锈钢丝网，为的是防止在下流的硝酸液体中，夹带有机械杂质和细小颗粒，而使液体分布管上的小孔堵塞。
液体分布管65(参见图5、图6)，它是由上螺帽651、引流管652、端板653、分布管654、分配头655组成。在引流管652上部开有四个3～4mm小孔，为的是方便液体溢流而下。在六个分布管654末端各开有一个1～2mm的小孔，在分配头655中央也开有一个φ1～2mm的小孔。塔径小于65mm，则图5、图6液体分布管结构可省去，只在中央开一个3mm小孔即可。
图7、图8所示，是本实用新型特殊的榫面法兰结构示意图。在榫面法兰4内部铣有一个圆形暗槽41，并在其中开有四个缺口411，该缺口尺寸与液体收集分布器圆环上的四个突出长条圆弧平面611(参见图4)相对应。若四个突出长条圆弧平面611插入这四个缺口411之中再旋转一个角度，则液体收集分布器6就可以稳稳吊装在榫面法兰4之中，如果将长条圆弧平面611旋转到四个缺口411处，液体收集分布器6就可以整体拿下来。
权利要求1.一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，该传质交换塔由塔顶罩组件、至少一节塔节组件以及塔底盖组件组成；所述的塔顶罩组件包括塔顶罩壳体、硝酸入口管、NOx气体出口管，所述的塔节组件包括塔节壳体、液体收集分布器、连接法兰，所述的塔底盖组件包括塔底盖壳体、硝酸出口管、NOx气体入口管。
2.根据权利要求1所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的液体收集分布器包括圆环、不锈钢丝、底锥、过滤罩以及液体分布管，所述的不锈钢丝将圆环与底锥连接固定，形成一个锥形栏栅，所述的过滤罩设置在底锥内，所述的液体分布管的顶部与底锥的底部连接固定。
3.根据权利要求2所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的锥形栏栅中不锈钢丝与水平面的夹角为30～85°。
4.根据权利要求2所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的液体分布管包括上螺帽、引流管、分配头、若干分布管、端板，所述的上螺帽供与底锥连接，所述的引流管设在上螺帽当中并向下延伸，所述的分配头设在引流管底端，所述的若干分布管沿四周向外延伸，所述的端板设在该分布管的末端。
5.根据权利要求4所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的若干分布管中各开有至少一个小孔，所述的分配头中央也开有小孔。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，若传质交换塔的塔径小于65mm，则液体分布管结构可以省略，只需在中央开一个小孔即可。
7.根据权利要求1所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的连接法兰是由榫面法兰与槽面法兰结合的组合式法兰。
8.根据权利要求1所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的塔底盖组件还包括气相平衡管、硝酸溢流管。
9.根据权利要求8所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的塔底盖组件还包括伞形帽罩，该伞形帽罩设在硝酸溢流管的顶部。
10.根据权利要求1所述的一种用于氮-15生产的传质交换塔，其特征在于，所述的塔节组件还包括取样管。
专利摘要本实用新型涉及一种用于氮－15生产的传质交换塔，该传质交换塔由塔顶罩组件、至少一节塔节组件以及塔底盖组件组成；所述的塔顶罩组件包括塔顶罩壳体、硝酸入口管、NO
文档编号B01D3/16GK2668213SQ0327042
公开日2005年1月5日 申请日期2003年9月26日 优先权日2003年9月26日
发明者袁维新 申请人:上海化工研究院