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槽式液體分布器為重力型液體分布器。由于它靠液位(重力)分布液體,易于達到液體分布均勻及操作穩定等要求。槽式液體分布器又分為二級槽式液體分布器及單級槽式液體分布器?,F分述如下:
1.二級槽式液體分布器
由主槽(一級槽)及分槽(二級槽)組成,主槽置于分槽之上。回流液和加料液體由置于主槽上方的進料管進入主槽中,再由主槽按比例分配到各分槽中。主槽與分槽的結構尺寸由液體流率、塔件以及對分布質量的要求而定。二級槽式分布器結構簡單,易于從人孔中進塔組裝;升氣通道均勻,自由截面積大。其缺點是占有塔空間大,且各分槽液位不易達到完全一致。此種結構形式多用于直徑大于1m的塔中。
(1)主槽
主槽為矩形截面的敞開式結構,其長度由塔徑及分槽尺寸而定,高度取決于操作彈性,一般為200?300mm。它的作用是將液體穩定均勻地分配到各分槽,為此,主槽底部要設布液裝置,主槽內部要有防沖裝置,穩流裝置,外部要有定位與固定裝置。
①布液結構
液體由導液管進入主槽后,靠一定的液位由主槽底部的布液孔將液體分配到各分槽中。由于各分槽的長度不等,分配到各分槽的液量也不同,因而對應于各分槽的布液孔數也各異。在槽底部布液方式有側孔式結構及底孔廣節構。側孔式導液槽兼作主槽與分槽的定位裝置,底孔式主槽下面可不設導液槽而只設簡單的定位板,或二者均不設置。側孔式結構雖復雜,但它允許固體雜質沉積主槽底部而不會堵塞布液孔,布液孔至底板的距離一般為30mm左右,布液孔直徑一般4mm以上,孔數及液位高度的確定見下節分槽結構。
對于直徑大4m或大液量的塔,主槽可設置兩個,以防進槽液量局部過大及減小槽內液面落差,還可設多個進液點。
②防沖裝置
為防止液體由導液管進入主槽,造成局部的沖擊與攪動,影響液體的分配,在主槽內部需設置防沖裝置。圖6-8為防沖板,其寬度應小于主槽內部寬度20mm以上,視液量大小而定,以緩沖由導液管流下的液體并從兩側流到主槽底部。對于大直徑、大液量的塔,設計并列的兩個主槽,或者將單槽的防沖板設計成導液板使液體從導液板兩端進入槽中以防止液面落差過大使液位高度不同。導液板與防沖板相似,但放置于距主槽上緣100mm處且寬度與主槽內部相同,其長度由進料情況而定,一般等于或稍大于塔徑的一半。為保險起見,在導液管液體進入主槽部位要裝一段250Y型板波紋填料,以緩沖并疏通液體。對于可能出現固體雜質的場合,且分槽出液孔直徑小于3mm時,**設置過濾框以截住固體顆粒,同時也可起到防沖作用。關于這些部件的詳細情況,可詢及內件的制造廠家。
溢流式防沖槽亦稱預分配槽,它設置在主槽內防止進料管處液體湍動,并使液流速度降低沿鋸齒縫隙流下。這種防沖結構性能較好,分布質量高,在高液體負荷的情況下常用之。
(2)分槽
分槽的作用是將主槽分配的液體均勻地分布到填料表面上,因此分槽的設計至關重要。分
槽的長度由塔徑及排列情況而定,其寬度因塔液體流量及所要求的停留時間而略有不同,一般為30?60mm,其高度一般為250mm左右。為了防止進液處液面湍動及液面落差,槽內需設置穩流板,穩流板點焊在槽內壁上,距上面溢流孔要大于100mm。溢流孔的作用是防止高液量時從上端面不均勻溢出。如果沒有特殊要求,一般可不設溢流孔。穩流板的長度一般等于槽長的一半,板上可開大于eiOmm的孔,也可不開孔,液體從穩流板兩端流入槽中。分槽的主要部件是布液結構,它有不
同形式,現分述如下:
①底孔式布液結構
底孔式結構簡單,制造容易,在液體分布要求不太嚴格的情況下使用。
②側孔導管式布液結構
側孔導管式布液結構是將各布液孔流出的液體用導管引至填料表面,它有優良的布液結構,可以人為地定點,且流出的液體不易被氣體夾帶,導液管的直徑要大于小孔直徑。導液管與分槽連接處不要滿焊以便留有排氣孔,防止造成不穩定流動。
彎管式由f位置略高,抗堵塞性能優于直管式,但直管式可以省去彎管這一工序,側孔角鋼板式結構簡單,易于將槽滿溢流液體導至分布點,但分布點的安排受槽寬的限制。
③側孔擋板式布液結構
布液孔流出來的液體直接射到側板上,使其呈膜狀流下均勻地分布到填料表面上,把點分布變成線分布。當液量較小,布液孔數不能適應填料所要求的數目(否則孔徑將小于3mm)時,為增大小孔直徑而用之。還可在側板上固定二層金屬絲網,使液體分布效果更好。為防止氣體夾帶液體,建議用單板封閉式結構,這種這種封閉結構不能用雙板,否則將造成大的氣相阻力。若氣速較小,則可用雙板敞開式,這兩種分布器的固定方式**采用懸掛式,可將它掛在與床層定位器相連的兩個水平梁上。
④復合式布液結構
除上述的結構外,對于小液量的分布器,尚可采用復合式布液結構。
前面所討論的槽式分布器的布液結構都是靠一定高度的液位(正常操作時液位一般在30mm以上)保證液體分布的均勻性,液位越高,分布器尺寸誤差及安裝水平度所造成的影響越小,在相同液體流量下,液位越高則布液孔直徑越小或布液孔數越少。對于一定型號的填料要求分布點數(即布液孔數)也基本一定。因此若維持流量不變,則只有減小布液孔直徑,但布液孔直徑越小,則抗堵塞能力越差,一般布液孔的直徑不得小于2mm,而以3mm以上為宜。當噴淋密度**時,則難以同時保證分布點數及較大的布液孔直徑。上槽分布點數較少以保持高液位及大孔徑,由于液位較高則分布相對均勻,而大孔徑又增加了抗堵塞能力,因而可避免大尺度不良分布;下槽布液點數則應按填料要求設計,為使分布孔直徑較大,可使液位降低,設計為30mm,在**液量的情況下,為避免分布孔過小還可采用溢流孔結構。下槽內設置隔離板以防止水平度誤差造成液體流向一側,使本來就低的液面出現大的高度差造成液體分布差別較大。隔離板的距離一般為300mm或大些,隔離板形成的每個區內對應于上槽的一個或多個分布孔。為使下槽保持一定的水平度,用固定支耳螺釘調節。
2.單級槽式液體分布器
單級槽式分布器亦稱通槽式分布器,它的結構緊湊,槽間相互連通,能保持所有槽處于同一水平液面,因而易于達到液體分布均勻。它常用于直徑0.25~1m的小塔中,當塔的空間受到限制時大塔亦可采用。它的防沖裝置同槽式分布器主槽的防沖裝置相同,布液結構則只能采用底孔式。
3.槽式溢流型液體分布器
槽式溢流型液體分布器與槽式孔流型液體分布器在結構上有相似之處。它是將槽式孔流型的底孔變成側溢流孔,溢流孔一般為倒三角形或矩形。它適用高液量或易被堵塞的場合。從圖中可以看出,液體先流入主槽,依靠液位從主槽的矩形(或三角形)溢流孔分配至分槽中,有時也可從底孔流入分槽,然后也是依靠液位從三角形(或矩形)溢流孔流到填料表面。根據塔徑大小,主槽可以設置一個或多個。一般情況下,直徑2m以下的塔可設置一個主槽,直徑2m以上或直徑雖小但液量很大的塔,可設置2個或多個主槽。三角形溢流孔隨著液位的升高液體流出的面積加大,因而操作彈性較大,一般可達1:4。為了改善液體分布質量,三角形溢流孔**不設計成開口堰,目的是在大液量時在其上面能保持一定的液位,使液體分布更均勻。這種分布器常用于散裝填料塔中,由于它的分布質量不如槽式孔流型分布器,因而**規整填料或精密分離中用的不多。它的安裝和槽式孔流型分布器一樣,固定在支撐圈上。為使布液呈幾何均勻分布,分槽比孔流型的分槽寬,一般為100?120mm;其高度比孔流型小,一般為100?150mm;分槽中心距為300mm左右。
4.槽式液體分布器的調試與固定
為了保證槽式液體分布器的分布質量,除分布點數外,*重要的是各分布點具有相同的流量,為此要求布液孔(或溢流孔)直徑(或尺寸)相同,而且應處于同一水平面上;一級槽液體分配要均勻;要保持各槽的水平度在0.3%以內,以免形成槽兩端過大的液面落差。目前布液孔加工方式有兩種,即鉆孔與沖孔,而以沖孔為宜,它不但能保證加工精度,而且加工速度快。鉆孔可以省去沖孔模具,且可多層板同時加工,但由于鉆頭磨損易造成較大的加工誤差,應注意調整,同時加工后應去除毛刺。
為避免設計及加工失誤,進塔安裝前**進行分布性能實驗。一方面需觀測各槽液位是否處于同一水平;另一方面要測量流量是否均勻,可采取目測和接液的方法。
槽式液體分布器的固定,對于金屬散裝填料、塑料散裝填料及所有規整填料,在設計時應與床層固定器同時考慮。主槽與分槽可采用壓板或夾板(卡子)的方法和填料固定柵板相連,同時要考慮填料固定柵板與槽的相對位置及它們與填料的相對位置(指具有方向性的規整填料),且不可影響分布器的分布效果。*易出現的問題是柵板阻擋分布點流下的液體,造成偏流及噴濺,使分布質量下降。槽與填料固定柵板的固定見下節(填料固定裝置)。對于陶瓷填料及石墨等易破碎材料,由于使用填料壓緊器,故槽式分布器不宜放置在填料壓緊器上,而應單獨設計支撐分布器的柵板并與塔體相連,設計時可參照填料固定器的設計。