一种新型槽式液体分布器的制作方法

本发明涉及一种新型槽式液体分布器，具有较高的操作弹性，不仅适用于常规液体喷淋密度的填料塔，常规设计的液体分布器喷淋密度范围为2.5～25m³/(m²·h)，而且适用于超低喷淋密度下的工况，超低喷淋密度指喷淋密度为0.1m³/(m²·h)以下。在超低喷淋密度下，常规分布器液体无法符合喷淋要求，达不到要求的润湿效果，该分布器解决了极限条件下的液体分布和喷淋问题。本发明属于化工传质设备设计制造技术领域。

技术背景

化工领域的气液传质设备主要有填料塔和板式塔两大类。在填料塔的操作过程中，塔顶的液体通过液体分布器均匀地喷淋到填料表面，与塔底上升的气体在填料表面充分接触。为了充分发挥填料的效率，需要尽量减小液体分布器的不均匀度，设计性能良好的液体分布器，是提高填料塔传质效率的关键。

液体分布器按照液体分布的推动力分类，分为压力式和重力式液体分布器。常见的分布器有排管式、槽式和孔盘式液体分布器。目前工业上常用的槽式分布器为二级槽式液体分布器，其允许喷淋密度范围大，气流通道大，占用空间小，易支撑，造价低，在工业中广泛应用。但槽的支撑水平度、液面波动、二级槽的液量分配会对分布质量造成一定的影响。

填料塔液体分布器液体的流量范围用喷淋密度表示，其定义为单位塔截面积上的液体流量，即单位时间、单位塔截面积上液体喷淋量，单位为m³/(m²·h)。常用液体分布器的喷淋密度范围为2.5～25m³/(m²·h)，但目前并没有针对超低喷淋密度工况下适用的液体分布器，超低喷淋密度指喷淋密度小于0.1m³/(m²·h)的情况。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种新型二级槽式液体分布器，以解决在超低喷淋密度下的液体喷淋问题，使液体分布器既能满足常规液体喷淋密度下的工况，指喷淋密度范围为2.5～25m³/(m²·h)，又能满足超低喷淋密度下的工况，指喷淋密度小于0.1m³/(m²·h)的情况。同时解决了在高喷淋密度时液体飞溅严重的问题，对二级槽液体均匀分配提出了优化方案。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型槽式液体分布器，包括排管、一级槽(3)、稳液槽(5)、二级槽(11)和导液板(14)。排管包括进液管(1)和分布管(2)，一级槽(3)内设有稳液槽(5)，一级槽侧面焊接有导液管(4)，一级槽下方为二级槽(11)，每两个二级槽中间有连通槽(17)相连，所有二级槽用角钢(9)或槽钢焊接在一起，每个二级槽的两端用角钢(10)与相邻的二级槽焊接在一起。二级槽内设置有稳液板(12)。二级槽侧面开有喷淋孔(19)，侧面设置有导液板(16)，二级槽底面焊接有挡液板(15)。

所述的排管由进液管(1)和分布管(2)组成。分布管的尺寸按照分布器的流量要求设计。

所述的一级槽(3)底部开有圆孔(20)，圆孔的直径为4～10mm，一级槽的侧面开有圆孔，侧面同时焊有导液管(4)，侧面圆孔位于导液管内。由于二级槽中间长两边短，一级槽开孔的尺寸和数量符合中间漏液多，两边漏液少，孔的面积和对应二级槽截面积比例相同。

所述的一级槽内设有稳液槽(5)，稳液槽底面开有圆孔(6)，圆孔的直径为4～10mm，下方开有两排圆孔，直径为4～10mm。稳液槽内开孔的数量和直径与一级槽内圆孔的数量和直径相匹配。稳液槽的长度、宽度和高度小于一级槽。

所述的一级槽下方为二级槽(11)，一级槽与二级槽焊接在一起，一级槽两边各有一个角钢(9)或槽钢，所有二级槽通过角钢或槽钢连接在一起。每两个二级槽之间有连通槽(17)，每个二级槽的两端用角钢(10)与相邻的角钢连接在一起。

所述的二级槽内部设有稳液板(12)，稳液板内开有小孔(18)，圆孔的直径为4～10mm，直径与数量与一级槽圆孔的直径与数量相配合。

所述的一级槽底部开孔的位置位于二级槽入口，一级槽侧面开孔的中心线和下方的二级槽的中心线相一致，使喷淋下来的液体均匀落入每个二级槽内，一级槽侧面开孔外焊接导液管(4)，导液管伸入二级槽中，侧面流出的液体沿导液管进入二级槽。

所述的二级槽侧面开有喷淋孔(19)，喷淋孔共有三排，下两排喷淋孔直径为1mm，孔间距为50～100mm，两排的间距为5～15mm，两排喷淋孔交叉分布，适用于超低喷淋密度时的工况；中间一排和最上面一排的间距为20～30mm，最上面一排的喷淋孔直径为4～10mm，孔间距为40～60mm，适用于常规喷淋密度和高喷淋密度时的工况。

所述的二级槽侧面设置有导液板(14)，导液板与二级槽通过螺栓(13)连接，导液板厚度为2mm。

所述的为提高导液板表面的亲水性，对导液板表面进行粗糙化处理，表面粗糙化的方法分为多种，具体实施方法分为导液板表面进行喷砂、喷丸、设置交叉倾斜导流纹或设置凸起圆点颗粒。

所述的导液板进行喷砂处理时，采用1～2mm的石英砂或金属砂粒；导液板进行喷丸处理时，采用1～2mm的铸钢丸或不锈钢丸。

所述的导液板采用设置交叉倾斜导流纹时，导流纹的倾斜角度为45～60°，所有导流纹交叉在一起呈网格状，导流纹为凹线槽，线槽深度为0.5～1.5mm，线槽宽度为0.5～2mm，线槽间距为1～3mm。

所述的导液板采用设置凸起圆点颗粒进行导流时，每行圆点交错分布，每两行圆点的倾斜角为30～60°，圆点凸起的高度为1～3mm，圆点半径为1～3mm，相邻两圆点圆心距离为4～9mm，相邻两行中心线距离为4～9mm。

所述的为减小加工难度，不对导液板进行表面粗糙化处理，而是采取在导流板内部焊接导流薄板的方式，导流板和导流薄板点焊在一起，导流薄板上部分与导流板满焊，防止喷淋点喷淋出的液体从导流板与导流薄板中间的空隙流出。

所述的在导流薄板表面进行粗糙化处理，可进行喷砂、喷丸、设置交叉斜纹进行导流或设置凸起圆点颗粒，或根据材料进行其它形状的表面处理，薄板的厚度为0.2～1mm，薄板下方为锯齿状导流结构。

所述的导液板下方为锯齿状导流结构，锯齿结构为间隔交错向外和向内旋转，两相邻锯齿间的夹角为30～60°，相邻两锯齿的间距为5～8mm，锯齿长度为10～16mm，锯齿底端和中间宽度为4～6mm，到达一定高度后，锯齿宽度逐渐减小，锯齿顶端为倒圆角形式。

所述的二级槽底部设置有挡液板(15)，挡液板中间焊接在二级槽底部，两边稍微往下倾斜，倾斜角度为10～20°，挡液板厚度为2mm，两边倾斜表面进行粗糙化处理，挡液板两边与导液板的距离控制在3mm之内。

所述的导液板内侧下方点焊两层丝网(16)。

所述的导液板材料为铝、铜、不锈钢或钛的金属材料。

所述的导液薄板材料为铝、铜、不锈钢、钛、碳纤维、塑料或陶瓷等。

所述的挡液板材料为铝、铜、不锈钢或钛的金属材料。

所述的导液板为了提高其亲水性和使用寿命，对其表面进行镀铬处理。

采用了上述的技术方案，本发明的有益效果是：

稳液槽底面和侧面均有开孔，使液体更加快速、均匀地落入一级槽，应对高流量液体，稳液槽内放置填料减少液体对稳液板的冲击，解决了液体飞溅的问题。

一级槽底面和侧面均有开孔，由于二级槽中间长两边短，一级槽开孔的尺寸和数量符合中间漏液多，两边漏液少，孔的面积和对应二级槽截面积比例相同；底部开孔位于二级槽正上方，侧面喷淋孔的中心线与二级槽中心线相一致，侧面开孔外包裹有导流管，导流管伸入二级槽中，使每个一级槽开孔区域的液体都能准确流入相应地二级槽内，二级槽液体分配更加均匀。

二级槽对用一级槽底面开孔和侧面导流管位置，设置有稳液板，稳液板内开有小孔，稳液板的作用是避免了一级槽流下的液体直接落入二级槽中，从而造成二级槽液面波动，影响液体分布器的分布效果。

二级槽侧面开有三排喷淋孔，底层两排喷淋孔的直径为1mm，适用于超低喷淋密度时的工况，最上面一排喷淋孔的直径为4～10mm，适用于常规喷淋密度时的工况；解决了常规二级槽式液体分布器不适用于超低喷淋密度的情况，具有更高的许用喷淋密度范围。

二级槽两个侧面均固定有导液板，对导液板表面进行粗糙化处理，在超低喷淋密度的操作条件下，液体沿着粗糙表面的导流作用布满导液板，使喷淋下的液体更加均匀落入填料中。导液板表面点焊双层丝网，同样加速了导流作用。解决了在超低喷淋密度下液体无法完全润湿导液板的情况。

导液板底部的锯齿为细长型倒圆角锯齿形状，在单位长度内，细长型的锯齿数量更多，并将相邻的锯齿分别向内和向外旋转一定的角度，使单行锯齿变为两行，增加了滴淋的面积，从喷淋孔中流出的液体经过导流板的导流作用后，均匀地分配到每个锯齿上，在超低喷淋密度的操作条件下，液体以水滴的形式沿锯齿滴淋到填料上。

当液体从二级槽的喷淋孔流出时，由于金属表面的亲水性和液体流速不够高，液体会不同程度地沿二级槽往下流，造成不同程度的爬流现象。为了解决这一问题，在二级槽底部焊接挡液板，挡液板两边的表面进行粗糙化处理，两边要尽量靠近导液板，且两边有一定的斜度，使挡液板上的液体直接流向导液板上。

导液板的厚度为2mm的金属板，考虑到直接对导液板进行表面粗糙化处理有一定的难度，可在导液板内表面焊接一层导液薄板，事先对导液薄板进行表面粗糙化处理。

附图说明

图1-液体分布器主视图；

图2-液体分布器俯视图；

图3-液体分布器左视图；

图4-二级槽主视图；

图5-二级槽俯视图；

图6-一级槽俯视图；

图7-导液板表面图；

图8-导液板表面图；

图9-挡液板表面图；

图中涉及的标记号及名称：进液管1，分布管2，一级槽3，导液管4，稳液槽5，稳液槽底面圆孔6，稳液槽侧面圆孔7，稳液槽支撑角钢8，二级槽整体连接角钢9，二级槽单独连接角钢10，二级槽11，稳液板12，六角螺栓13，导液板14，挡液板15，双层丝网16，连通槽17，稳液板圆孔18，二级槽喷淋孔19，一级槽圆孔20。

具体实施方式

下面结合本发明实例实施中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整的表述。

分布器上端为排管，排管由进液管(1)和分布管(2)组成，液体由进液管通过分布管均匀地分布到稳液槽(5)内，排管的尺寸由分布器的尺寸和液体流量决定。参见图1。

稳液槽的长宽高小于一级槽(3)，稳液槽下方焊接有支撑角钢(8)，角钢的数量和尺寸视分布器大小而定，支撑角钢两端焊接在一级槽侧面。液体进入稳液槽后，当处于高喷淋密度的操作条件时，稳液槽内放置填料防止液体飞溅、冲撞稳液板。稳液槽侧面和底面开设圆孔，圆孔的直径为4～10mm。稳液槽内开孔的数量和直径与一级槽内圆孔的数量和直径相匹配。参见图1、图2、图3。

一级槽底面开有圆孔(20)，每个二级槽上方对应一级槽处开有两排圆孔，对应一级槽侧面开有一排圆孔，圆孔的直径为4～10mm。侧面开孔外包裹有导液管(4)，导液管截面为正三角形，导液管底端伸入二级槽中。液体从一级槽底面开孔和侧面导液管流入对应的二级槽中。参见图1、图2、图6。

二级槽内设置有稳液板(12)，稳液板位于一级槽开孔下方，稳液板长度长于一级槽的宽度，从一级槽流下的液体全部落在稳液板上，稳液板上开有小孔(18)，圆孔的直径为4～10mm，直径与数量与一级槽圆孔的直径与数量相配合。稳液板的作用是防止二级槽的液位波动。参见图1、图2、图4、图5。

二级槽上方焊接有两条角钢(9)，连接所有二级槽。每两个二级槽用连通槽(17)连接，连通槽的作用是加强二级槽的稳定性，在高喷淋密度时，储存液体和维持液面水平。相邻二级槽两端用角钢相连，起到固定作用。角钢的尺寸大小视分布器尺寸而定。参见图1、图2、图4、图5。

二级槽侧面开有三排喷淋孔(19)，当处于超低喷淋密度的操作条件时，即喷淋密度小于0.1m³/(m²·h)，液体仅从最底一排或下两排喷淋孔流出；当处于常规喷淋密度操作条件时，即喷淋密度范围为2.5～170m³/(m²·h)，液体从所有喷淋孔中流出。下两排喷淋孔直径为1mm，孔间距为50～100mm，两排的间距为5～15mm，两排喷淋孔交叉分布，能最大限度地增大喷淋到导液板的喷淋面积；中间一排和最上面一排的间距为20～30mm，最上面一排的喷淋孔直径为4～10mm，孔间距为40～60mm。参见图1、图3、图4。

二级槽侧面设置有导液板(14)，导液板通过六角螺栓(13)与二级槽连接，导液板为可拆卸装置。导液板表面进行粗糙化处理，表面粗糙化的方法分为多种，具体实施方法分为导液板表面进行喷砂、喷丸、设置交叉倾斜导流纹或设置凸起圆点颗粒。导液板进行喷砂处理时，采用1～2mm的石英砂或金属砂粒；导液板进行喷丸处理时，采用1～2mm的铸钢丸或不锈钢丸。导液板采用设置交叉倾斜导流纹时，导流纹的倾斜角度为45～60°，所有导流纹交叉在一起呈网格状，导流纹为凹线槽，线槽深度为0.5～1.5mm，线槽宽度为0.5～2mm，线槽间距为1～3mm。导液板采用设置凸起圆点颗粒进行导流时，每行圆点交错分布，每两行圆点的倾斜角为30～60°，圆点凸起的高度为1～3mm，圆点半径为1～3mm，相邻两圆点圆心距离为4～9mm，相邻两行中心线距离为4～9mm。导液板内侧点焊双层丝网(16)。参见图1、图4、图7、图8。

当液体从二级槽的喷淋孔流出时，由于金属表面的亲水性和液体流速不够高，液体会不同程度地沿二级槽往下流，造成不同程度的爬流现象。为了解决这一问题，在二级槽底部焊接挡液板(15)，挡液板两边的表面进行粗糙化处理，两边要尽量靠近导液板，且两边有一定的斜度，使挡液板上的液体直接流向导液板上。参见图1、图4、图9。

导液板底部的锯齿为细长型倒圆角锯齿形状，在单位长度内，细长型的锯齿数量更多，并将相邻的锯齿分别向内和外旋转一定的角度，两相邻锯齿间的夹角为30～60°，使单行锯齿变为两行，增加了滴淋的面积；相邻两锯齿的间距为5～8mm，锯齿长度为10～16mm，锯齿底端和中间宽度为4～6mm，到达一定高度后，锯齿宽度逐渐减小，锯齿顶端为倒圆角形式。从喷淋孔中流出的液体经过导流板表面充分润湿后，均匀地分配到每个锯齿上，液体通过锯齿滴淋到上层填料上。参见参见图1、图3、图4、图7、图8。

为了便于加工，可在导液板内表面点焊导液薄板，对导液薄板采用相同的表面粗糙化处理方法，这样便省去了对导液板的表面粗糙化处理。为防止液体流入导液板与导液薄板的空隙，导液薄板上端满焊。

导液板材料为铝、铜、不锈钢或钛的金属材料。导液薄板材料为铝、铜、不锈钢、钛、碳纤维、塑料或陶瓷等。挡液板材料为铝、铜、不锈钢或钛的金属材料。为了提高导液板亲水性和使用寿命，对其表面进行镀铬处理。液体分布器本体采用防锈金属材料或对全身进行防锈处理。