一种用于填料塔的液体分布器的制作方法

本实用新型涉及一种用于填料塔的液体分布器，不但适应于适宜液体喷淋密度传质塔，适宜喷淋密度范围定义为2～20m³/m²·h，而且适应于高于或低于适宜液体喷淋密度传质塔的液体分布器，该液体分布器由非金属材料或金属材料制成，优选金属材料，解决了目前传质塔通常采用的二级槽式的液体分布器在液相负荷较低时，即液体喷淋密度≤2m³/m²·h，形成的液体喷淋点密度达不到填料塔的设计要求，而液体分布器在液相负荷较高时，即液体喷淋密度≥20m³/m²·h，虽然可以保证液体喷低淋点密度的要求，但液体在填料表面各个面积单元的分布不均，甚至出现填料表面局部没有液体分布的现象，影响填料发挥应有效率的行业技术难题。本实用新型技术属于化工传质设备设计制造技术领域。

背景技术：

化工行业气液传质设备的塔内气液接触部件按结构型式分为两大类：板式塔与填料塔。近年来，随着国内外填料塔的研发及应用，性能优良的新型填料不断涌现，大型填料塔越来越多地在气液传质装置中被采用。

填料塔在塔体内充填一定高度的填料，其下方有支承栅，上方为填料压栅及液体分布器等装置。填料塔在操作过程中，液体通过填料上部液体分布器以点的形式均匀分布到填料表面，再通过填料表面的润湿作用形成液膜，自上而下沿填料流道的表面流下，对于多段填料，填料段下部的液体收集器将液体收集混合后送至下段填料上部的液体分布器，液体经液体分布器再分布后，自上而下沿下段填料的填料流道的表面再流下，气体在压力差推动下，通过填料间的空隙由塔底流向塔顶，气液两相传质主要在填料表面的液体与气体相界面完成。

一座性能良好的大型填料塔，填料本身的良好的性能固然重要，但与之匹配的塔内件，尤其是液体分布器是至关重要的，否则规整填料的高性能就不能充分发挥，特别是对于大直径、多侧线、浅床层传质塔，液体分布器分布效果往往是成败的关键，不良的液体初始分布会使填料的分离性能大幅度下降。液体分布器形式包括排管式、槽式、盘式等多种形式，目前，槽式分布器主要指两级槽式液体分布器，具有分布效果好，适用范围广等特点，实际设计中选用较多。

传质塔中的液体分布器操作过程中的液体喷淋密度定义为液体分布器在单位时间、单位面积填料表面上喷淋分布的液体的体积量，单位为m³/m²·h，在填料塔实际工程应用中，当液体喷淋密度低于2m³/m²·h时，一般视为低液体喷淋密度，当液体喷淋密度高于20m³/m²·h时，一般视为高液体喷淋密度。液体喷淋点密度定义为液体分布器在单位面积填料表面上分布的液体喷淋点的个数，单位为个/m²，在填料塔实际工程应用中，填料表面单位面积液体喷淋点密度一般要求≥100个/m²。填料塔液体分布器应当具备液体分布均匀、喷淋点达到要求，操作弹性大，液体分布器易于制作等优点。

市售常规二级槽式液体分布器的操作过程，将需要分布的液体送入分布器一级槽(1)，通过一级槽的底部的分布孔按比例分别送入多个分布器二级槽2；进入二级槽的液体通过底部侧面溢流孔将液体喷到常规分布器二级槽分布板3上，通过常规分布器二级槽分布板将液体沿液体分布板分布到填料表面，参见常规二级槽式液体分布器图(图1)。填料段上表面接受的液体喷淋点的密度要足够多，才能保证填料润湿效果，液体喷淋点要求≥100点/m²，越多越好，填料上表面各面积单元的液体分布的体积量要均匀，分布液量差要≤5％，填料表面没有明显的干液区。

技术实现要素：

为了解决常规二级槽式液体分布器在设计使用过程中存在的问题，我们进行了研究分析，常规二级槽式液体分布器在设计使用过程中存在主要的问题：分布器一级槽1上部没有设置吸能部件，待分布液体对一级槽中液体的直接冲击及液体动量传递，对一级槽式底部分布孔分布液体流量产生干扰，影响一级槽对二级槽液体的分布效果；常规分布器液体分布板3表面没有特殊结构，润湿分布能力较弱，在液相负荷较低时，即液体喷淋密度≤2m³/m²·h，喷淋点≤100点/m²，液体分布器分布效果达不到填料塔的设计要求，当液体喷淋密度高于20m³/m²·h时，常规分布器液体分布板3表面液体飞溅严重，且二级槽中液体分布流动速率较高，使二级槽底部溢流分布孔的流速较高及分布方向存在较大误差，造成液体分布器在填料表面各个面积单元的分布不均，填料表面液体分布液量差通常≥5％，甚至出现填料表面局部没有液体分布的干液区，影响填料发挥应有效率。本实用新型将解决目前普遍采用的常规液体分布器不能适应液相高低负荷及较大范围变化的问题，保证了填料在0.1～35m³/m²·h较大负荷范围均能达到预期工作效率。具体参见常规二级槽式液体分布器图(图1)、强化液体分布的液体分布器正视图(图2)、强化液体分布的分布器俯视图(图3)、强化液体分布的液体分布器侧视图(图4)、强化液体分布的液体分布器二级槽正视图(图5)、强化液体分布的液体分布器二级槽液体分布板薄板图(图6)、强化液体分布的液体分布器二级槽液体分布板图(图7)，以及附图中对应标记号和名称。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于填料塔的液体分布器，由分布器一级槽1和分布器二级槽组成；分布器一级槽中上部对应待分布液体的下料口位置设置吸能填料层11；分布器二级槽2中液位上方设置吸能防冲板14，吸能防冲板14上设置有防冲板分布孔15。

所述的一种用于填料塔的液体分布器，分布器二级槽的下部外侧设置强化液体分布板17，强化液体分布板由液体分布板主板19和液体分布板薄板20复合而成，强化液体分布板17表面为分布板薄板20，液体分布板薄板20表面设置井字形的凹凸的水平线槽31及垂直线槽32，井字形线槽内部设置带刺孔的凸起结构33，液体分布板薄板表面均布布液圆孔34。

所述的分布器二级槽的强化液体分布板17，液体分布板主板19与液体分布板薄板20之间留有间隙、液体分布板薄板20表面构成双液体分布流道，板液体分布板薄板20与液体分布板主板19之间采用间断点焊连接复合而成。

所述的一种用于填料塔的液体分布器，分布器二级槽中的吸能防冲板14表面的防冲板分布孔15，孔径与二级槽溢流分布孔16孔径相同，数量为吸能防冲板以下覆盖的二级槽溢流分布孔16数量的2～3倍。

所述的一种用于填料塔的液体分布器，分布器一级槽1中设置的吸能填料的层厚度为50～150mm，吸能填料层上表面距分布器一级槽上表面的高度为50～150mm，长度和宽度要大于待分布液体的下料口的长度和宽度；吸能填料层11选用规整填料或散装填料，规整填料采用同材质穿钉固定，散装填料采用同材质的网袋装填固定。

所述的一种用于填料塔的液体分布器，分布器二级槽2中的吸能防冲板距二级槽液位的高度为20～60mm，二级槽内居中设置的吸能防冲板长度为对应分布器二级槽长度的30～60％。

所述的分布器二级槽的强化液体分布板17，液体分布板薄板20表面设置0.5～1.2mm井字形凹凸线槽，水平线槽31的深度比垂直线槽32的深度深0.3～0.6mm，线槽宽度为0.5～1.5mm，线槽间距为0.5～5mm，井字形线槽内部带刺孔凸起结构33的刺孔的孔径为0.2～1.5mm。

所述的分布器二级槽的强化液体分布板17，液体分布板薄板20表面均布3～6mm的布液圆孔34，开孔率为液体分布板薄板20面积的5～10％，通过布液圆孔34输送待分布液体至分布板薄板20与液体分布板主板19之间的间隙流道。

所述的分布器二级槽的强化液体分布板17，体分布板薄板(20)的厚度为0.05～1mm，材料为金属或塑料。优选液体分布板薄板材料为锈钢、铜、铝或钛的金属材料。

本实用新型涉及的一种用于填料塔的液体分布器的具体操作叙述如下：

将待分布液体首先喷淋到分布器一级槽1中的吸能填料层11表面，减弱待分布液体下料过程中对二级槽2液面的直接冲击及动量传递，以及对一级槽分布槽溢流分布孔13液体流速及方向的不利影响，使待分布液体在分布器一级槽1中均匀分布，一级槽中液体通过一级槽分布孔13，将液体分别按比例送入多个分布器二级槽2中。

进入分布器二级槽的液体首先喷淋到吸能防冲板14，并通过吸能防冲板14及防冲板分布孔15均匀在对应的二级槽中分配，由于二级槽的液位与吸能防冲板14之间有一定距离，阻断了一级槽液体下料过程中，液体直接冲击二级槽液面造成液体动量传递，避免了对液面的干扰及对二级槽式底部溢流分布孔16液体流速及方向的不利影响，并通过控制液体在二级槽中液体分布流速≤0.2m/s，实现二级槽中的液体液面稳定，使二级槽式底部每个溢流分布孔液体流量及方向得到稳定控制。

液体通过分布器二级槽下部的溢流分布孔16将液体水平喷到强化液体分布板17表面，二级槽的强化液体分布板由液体分布板主板19和液体分布板薄板20复合而成的，液体在强化液体分布板表面借助凹凸水平线槽31、凹凸垂直线槽32、带刺孔的凸起结构33、布液圆孔34等结构，完成吸能、润湿、导液及双层布液等操作过程，将液体均匀分布到填料段表面。

本实用新型涉及的一种用于填料塔的液体分布器与目前工业装置中多采用的常规二级槽式液体分布器的比较分析如下：

一种用于填料塔的液体分布器的一级槽中对应待分布液体的下料口，增设了吸能填料层，避免和减弱待分布液体对一级槽中液体的直接冲击及液体动量传递，以及对一级槽式底部分布孔分布液体流量的干扰，改善了一级槽对二级槽液体的分布效果。

一种用于填料塔的液体分布器的二级槽中增设了吸能防冲板，阻断了一级槽液体下料过程中液体直接冲击二级槽液面造成的液体动量传递，以及液相在二级槽内的液体分布流速≤0.2m/s的设计，解决了对二级槽式底部分布孔分布液体流量的干扰。从根本上解决了由于一级槽下泄液体及大量液体在二级槽中流动分布过程的动量传递，二级槽下部的溢流分布孔存在较大的流速差及溢流方向的偏差，对液体均匀分布的影响，该技术方案对于液体分布器处理大液量分布操作会获得意想不到的均布效果。

一种用于填料塔的液体分布器的二级槽增设了强化液体分布板。由于二级槽上的强化液体分布板由液体分布板主板和液体分布板薄板复合而成，表面是具有凹凸槽、带刺孔的凸起结构及布液圆孔的液体分布板薄板，对分布到表面的液体具有吸能、毛细润湿及布液功能及双层双流道布液功能，使该结构对于处理大液量的物料，即液体喷淋密度≥20m³/m²·h时，由于液体分布挡板具有润湿、吸能及双流道布液等特性，解决了液体动量大，在液体分布板表面飞溅反弹严重，形成的液膜厚度不均等分布难题，保证分布液量差≤5％，填料表面没有明显的干液区；对于处理小液量的物料，即液体喷淋密度≤2m³/m²·h时，利用液体分布挡板具有较强的毛细润湿作用、增加了液体在强化液体分布板的润湿程度及滞液量，保证了液体分布器的喷淋点密度≥100点/m²，达到填料塔的设计要求，发挥填料应有效率。本实用新型公开的技术方案不但在适宜的喷淋密度2～20m³/m²·h范围内能够满足高效填料的设计要求，而且在液相喷淋密度超出以上范围也能实现液相的良好分布。

本实用新型公开的一种用于填料塔的液体分布器对于处理超大液量、超低液量及液相负荷大幅度变化的物系，得到了出人意料的好效果。在液相负荷较低时，即液相喷淋密度为0.1m³/m²·h时，保证喷淋点密度≥100点/m²，在液相负荷较大时，即液相喷淋密度大于20m³/m²·h，达到35m³/m²·h时，液体通过强化的液体分布器分布在填料表面上各个面积单元的液体体积量的不均程度差≤5％。解决了目前传质塔采用的常规的二级槽式的液体分布器在液相负荷较低时，即液体喷淋密度≤2m³/m²·h，形成的液体喷淋点密度达不到填料塔的设计要求，而液体分布器在液相负荷较高时，即液体喷淋密度≥20m³/m²·h，虽然可以保证液体喷低淋点密度的要求，但液体在填料表面各个面积单元的分布不均，甚至出现填料表面局部没有液体分布的现象，影响填料发挥应有效率的行业技术难题，实现了一种用于填料塔的液体分布器在喷淋密度0.1～35m³/m²·h范围内液体的良好分布，得到了出人意料的好效果。

附图说明

图1-常规二级槽式液体分布器图；

图2-强化液体分布的液体分布器正视图；

图3-强化液体分布的分布器俯视图；

图4-强化液体分布的液体分布器侧视图；

图5-强化液体分布的液体分布器二级槽正视图；

图6-强化液体分布的液体分布器二级槽液体分布板薄板图；

图7-强化液体分布的液体分布器二级槽液体分布板图

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7中涉及的标记号及名称：分布器一级槽1；分布器二级槽2；常规分布器二级槽分布板3；吸能填料层11；一级槽分布槽12；一级槽分布孔13；吸能防冲板14；防冲板分布孔15；溢流分布孔16；强化液体分布板17；液体分布板主板19；液体分布板薄板20；水平线槽31；垂直线槽32；带刺孔的凸起结构33；布液圆孔34、吸能填料层上表面距分布器一级槽上表面高度a、吸能防冲板距二级槽操作液位高度b、溢流分布孔距二级槽底高度c、吸能防冲板长度L

具体实施方式

下面结合以下结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，以及附图中对应的标记号和名称，对本实用新型的实施及效果做进一步的详细说明：

本实用新型提出了一种用于传质塔的采用吸能、毛细润湿、双流道等强化措施的液体分布器，由分布器一级槽1和分布器二级槽2组成，分布器一级槽1和分布器二级槽2的槽高一般为200～400mm。参见图2、图3、图4。

分布器一级槽1上部对应待分布液体的下料口尺寸设置吸能填料层11，吸能填料层11厚度为50～150mm，吸能填料层上表面距分布器一级槽上表面的距离为50～150mm，长度和宽度要大于待分布液体的下料口的长度和宽度；填料层选用规整填料或散装填料，规整填料采用同材质穿钉固定，散装填料采用同材质的网袋装填固定，底部设置一级槽分布槽12，一级槽分布槽的槽板侧向设置一级槽分布孔13。参见图2、图4。

液体分布器的分布器二级槽2上部设置吸能防冲板14，吸能防冲板与二级槽操作液位高度为20～60mm，二级槽内居中设置的吸能防冲板14的长度为对应分布器二级槽2长度的30～60％。吸能防冲板14上设置防冲板分布孔15，孔径与二级槽溢流分布孔16孔径相同，数量为吸能防冲板以下覆盖的二级槽溢流分布孔16数量的2～3倍。参见图2、图3、图4、图5。

分布器二级槽下部槽板侧向设置溢流分布孔16，溢流分布孔距二级槽底高度(c)为20～50mm。参见图2、图3、图5。

分布器二级槽槽板下部外侧设置强化液体分布板17。强化液体分布板17由液体分布板主板19和液体分布板薄板20组成，液体分布板薄板表面轧制出水平线槽31、垂直线槽32、带刺孔的凸起结构33，液体分布板薄板表面均布布液圆孔34。参见图2、图4、图5、图6、图7。

分布器二级槽上的强化液体分布板17由液体分布板主板19和液体分布板薄板20复合而成，强化液体分布板17表面为分布板薄板20，强化液体分布板17表面为具有吸能、润湿及布液功能的分布板薄板20，液体分布板薄板表面轧制出井字形凹凸水平线槽31及凹凸垂直线槽32，井字形线槽内部设置带刺孔的凸起结构33，液体分布板薄板表面设置布液圆孔34。参见图2、图4、图5、图6、图7。

分布器二级槽强化液体分布板17上的液体分布板薄板20表面轧制深度为0.5～1.2mm井字形凹凸线槽，水平线槽31的深度比垂直线槽32的深度深0.3～0.6mm，线槽宽度为0.5～1.5mm，线槽间距为0.5～5mm，井字形线槽内部带刺孔凸起结构33的刺孔的孔径为0.2～1.5mm。参见图6、图7。

分布器二级槽强化液体分布板17构建了液体分布板主板19与液体分布板薄板20之间间隙和液体分布板薄板20表面形成双液体分布流道，液体分布板薄板20与液体分布板主板19之间采用间断点焊连接复合而成。参见图5、图7。

分布器二级槽液体分布板薄板20表面均布3～6mm的布液圆孔34，开孔率为液体分布板薄板20面积的5～10％，通过布液圆孔34输送液体至分布板薄板20与液体分布板主板19之间的流道，强化双层双流道液体分布。参见图5、图6、图7。

一种用于填料塔的液体分布器涉及的分布器二级槽2上的二级槽液体分布板薄板20的厚度为0.05～1mm，由不锈钢、铜、铝、钛及塑料材料制成，首选金属材料。参见图5、图6、图7。

实施例1：

通过液体分布器水力学测试平台，对采用本实用新型公开的技术，设计制造的一种用于填料塔的液体分布器的使用效果进行测试。该液体分布器的直径为2000mm，材质为不锈钢，强化液体分布器水力学测试条件：水的流量为0.314m³/h，喷淋密度为0.1m³/m²·h，其结构参考图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7，具体结构尺寸及使用效果叙述如下：

分布器一级槽和分布器二级槽的槽高为250mm，分布器一级槽内上部对应待分布液体的下料口位置设置吸能填料层，分布器二级槽内操作液位以上设置吸能防冲板，防冲板上设置防冲板分布孔。

分布器一级槽内吸能填料层厚度为50mm，吸能填料层上表面距分布器一级槽上表面的距离为50mm，长度和宽度要大于待分布液体的下料口的长度和宽度，填料层选用规整填料，规整填料采用同材质穿钉固定。

液体分布器的二级槽内操作液位以上设置吸能防冲板，吸能防冲板与二级槽操作液位间距为20mm，二级槽内居中设置的吸能防冲板的长度为对应的分布器二级槽长度的30％。

液体分布器的二级槽中的吸能防冲板上设置防冲板分布孔，孔径与二级槽溢流分布孔孔径相同，数量为吸能防冲板以下的二级槽溢流分布孔数量的2倍，溢流分布孔距二级槽底高度为20mm。

液体分布器的二级槽上的强化液体分布板由液体分布板主板和液体分布板薄板复合而成，强化液体分布板表面为分布板薄板，强化液体分布板表面为具有吸能、润湿及布液功能的分布板薄板，液体分布板薄板表面轧制出井字形的凹凸水平线槽及凹凸垂直线槽，井字形线槽内部设置带刺孔的凸起结构，强化液体分布。

液体分布器的二级槽液体分布板薄板表面设置深度为0.5mm井字形线槽，水平线槽的深度比垂直线槽的深度深0.3mm，线槽宽度为0.5mm，线槽间距为0.5mm，井字形线槽内部凸起部分的刺孔的孔径为0.2mm。

一种用于填料塔的液体分布器，其特征是液体分布板主板与液体分布板薄板之间间隙和液体分布板薄板表面构成双液体分布流道，板液体分布板薄板与液体分布板主板之间采用间断点焊连接复合而成。

一种用于填料塔的液体分布器，其特征是二级槽液体分布板薄板表面均布3mm的布液圆孔，开孔率为液体分布板薄板面积的5％，通过布液圆孔输送液体至分布板薄板与液体分布板主板之间的流道，强化双流道液体分布。

一种用于填料塔的液体分布器，其特征是分布器二级槽上的二级槽液体分布板薄板的厚度为0.05mm，由不锈钢金属材料制成。

液体分布器水力学测试结果：当水的流量为0.314m³/h，喷淋密度为0.1m³/m²·h条件下，液体分布器的喷淋点密度132点/m²，液体分布在各个面积单元的液量分布不均程度，通过收集的水的重量计算分析，重量差值最大为1.2％，达到了使用高效规整填料的设计要求。

实施例2：

通过液体分布器水力学测试平台，对采用本实用新型公开的技术，设计制造的一种用于填料塔的液体分布器的使用效果进行测试。该液体分布器的直径为1500mm，材质为不锈钢，液体分布器水力学测试条件：水的流量为61.8m³/h，喷淋密度为35m³/m²·h，其结构参考图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7，具体结构尺寸及使用效果叙述如下：

分布器一级槽和分布器二级槽的槽高为400mm；分布器一级槽内上部对应待分布液体的下料口位置设置吸能填料层；分布器二级槽内操作液位以上设置吸能防冲板，防冲板上设置防冲板分布孔。

分布器一级槽内吸能填料层厚度为150mm，吸能填料层上表面距分布器一级槽上表面的距离为150mm，长度和宽度要大于待分布液体的下料口的长度和宽度，填料层选用散装填料，采用与散装填料同材质的网袋装填固定。

液体分布器的二级槽内操作液位以上设置吸能防冲板，吸能防冲板与二级槽操作液位高度为60mm，二级槽内居中设置的吸能防冲板的长度为对应的分布器二级槽长度的60％。

二级槽中的吸能防冲板上设置防冲板分布孔，孔径与二级槽溢流分布孔孔径相同，数量为吸能防冲板以下的二级槽溢流分布孔数量的3倍，溢流分布孔距二级槽底高度为50mm。

二级槽上的强化液体分布板由液体分布板主板和液体分布板薄板复合而成，强化液体分布板表面为分布板薄板，强化液体分布板表面为具有吸能、润湿及布液功能的分布板薄板，液体分布板薄板表面轧制出井字形的凹凸水平线槽及凹凸垂直线槽，井字形线槽内部设置带刺孔的凸起结构，强化液体分布。

一二级槽液体分布板薄板表面设置深度为1.2mm井字形线槽，水平线槽的深度比垂直线槽的深度深0.6mm，线槽宽度为1.5mm，线槽间距为5mm，井字形线槽内部凸起部分的刺孔的孔径为1.5mm。

一种用于填料塔的液体分布器，其特征是液体分布板主板与液体分布板薄板之间间隙与液体分布板薄板表面构成双液体分布流道，板液体分布板薄板与液体分布板主板之间采用间断点焊连接复合而成。

一种用于填料塔的液体分布器，其特征是二级槽液体分布板薄板表面均布6mm的布液圆孔，开孔率为液体分布板薄板面积的10％，通过布液圆孔输送液体至分布板薄板与液体分布板主板之间的流道，强化双流道液体分布。

一种用于填料塔的液体分布器，其特征是分布器二级槽上的二级槽液体分布板薄板的厚度为1mm，由不锈钢金属材料制成。

液体分布器水力学测试结果：水的流量为61.8m³/h，喷淋密度为35m³/m²·h条件下，液体分布器的喷淋点密度远远大于100点/m²，分布器分布为液体为线分布，液体分布在各个面积单元的液量分布不均程度，通过收集的水的重量计算分析，重量差值最大为4.1％，达到了应用高效规整填料的设计要求。

本实用新型公开和提出用于传质塔的液体分布器，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变结构设计等环节。本实用新型的用于传质塔的液体分布器已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本

技术实现要素：
、精神和范围内对本文所述的技术、设备进行改动或适当变更与组合，来实现本实用新型技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本实用新型精神、范围和内容中。