專利名稱：順流分餾塔盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽液接觸裝置，其特征在于提高該汽液接觸操作的效率和
處理能力(負載量，capacity)。因此，本發(fā)明涉及，例如，在分餾塔內(nèi) 用作分餾塔盤的裝置。本發(fā)明還可以用于其它各種氣液接觸操作，例如酸 性氣體的洗滌或吸收過程。
背景技術(shù)：
具有多個垂直間隔的蒸餾塔盤的分餾塔被廣泛應(yīng)用于烴加工業(yè)、化工 和石化業(yè)。因此，已經(jīng)有大量的研究、開發(fā)和創(chuàng)造性思維致力于改進分餾 塔盤。因此，分餾塔盤的研究開發(fā)在接觸區(qū)結(jié)構(gòu)、下導(dǎo)管設(shè)計和塔盤總體 結(jié)構(gòu)上做了許多變化。
汽液接觸裝置被用于各種用途，以分離液體或蒸氣混合物。汽液接觸 裝置的主要用途之一在于通過分餾分離化學化合物。這些裝置還用于使氣 流與處理用的液體接觸，該處理用的液體能從氣流中有選擇地除去產(chǎn)品化 合物或雜質(zhì)。
在裝有汽液接觸裝置的塔內(nèi)，液體沿大致向下的方向流動，而蒸氣通 過塔垂直上升。在每個汽液接觸裝置上，液體沿大致水平的方向橫跨裝置 流動，而蒸氣通過裝置上的穿孔向上流動。汽流和液流在每個裝置上的交 叉流產(chǎn)生泡沫，以使汽液密切接觸并進行質(zhì)量傳遞。
該裝置基本上可用于分離適合通過分餾來分離或提純的任何化合物。 分餾塔盤廣泛用于特定烴的分離，諸如丙烷和丙烯或者苯和曱苯，或者用 于各種烴餾分諸如LPG (液化石油氣)、石腦油或煤油的分離。用該主 題裝置分離的化合物不局限于烴，而是可包括具有足夠揮發(fā)性和溫度穩(wěn)定
性、適合用分餾法來分離的任何化合物。這些材料的例子有乙酸、水、丙 酮、乙炔、苯乙烯丙烯腈、丁二烯、曱酚、二甲苯、氯苯、乙烯、乙烷、 丙烷、丙烯、二甲苯酚、醋酸乙烯酯、苯酚、異丁烷和正丁烷、丁烯、戊
烷、庚烷、己烷、卣代烴、醛類、諸如MTBE和TAME—類的醚類以及 包括叔丁醇和異丙醇在內(nèi)的醇類。
汽液接觸塔領(lǐng)域的一個重要問題是改進塔盤的處理能力，從而允許蒸 氣和液體從一塊塔盤流向另一塊塔盤，而不出現(xiàn)液阻(flooding)。本領(lǐng) 域中的第二個重要問題在于提高塔盤在蒸氣和液體之間進行質(zhì)量傳遞的效率。
在W.K丄ewis于1936年所做的著名經(jīng)典研究中發(fā)現(xiàn)，通過使未混合 的蒸氣與沿相同方向流經(jīng)每塊連續(xù)塔盤的液體接觸(例2)，可以使汽液 接觸塔盤的傳質(zhì)效率最大化。例2被稱為順流(并流，平行流，parallel flow),正如這里所用的那樣，順流指的是在垂直相鄰或者連續(xù)的塔盤上 的液體流動，而非在單塊塔盤上的液體流動。Lewis的例2保證無論傳質(zhì) 發(fā)生在給定塔盤的哪個地方，在該塔盤上傳質(zhì)的驅(qū)動力幾乎相同。因此， 當使用根據(jù)Lewis的例2工作的塔盤時，效率可以得到大幅提高。
Monkelbaan等人的US5，223，183給出一種具有至少一根中心下導(dǎo)管 但沒有側(cè)面下導(dǎo)管的順流塔盤。每塊塔盤的下導(dǎo)管都與塔內(nèi)其它塔盤上的 下導(dǎo)管對齊，使得一塊塔盤上的下導(dǎo)管位于上面那塊塔盤上的下導(dǎo)管的正 下方。 一根下導(dǎo)管的出口正好位于另一根下導(dǎo)管進口之上。位于每根下導(dǎo) 管上方的一對傾斜的液體偏轉(zhuǎn)擋板連接垂直相鄰的下導(dǎo)管的出口和進口 ， 并且形成十字交叉的液體流動通路。下導(dǎo)管擋板可防止液體從上一級塔盤 進入每根下導(dǎo)管，并且限定液體向塔盤板上流動的方向。擋板斜面還給予 下行液體一個水平的分動量，這易于將存在于塔盤上的液體和泡沫推向塔 盤的這一部分或區(qū)域的出口下導(dǎo)管的進口。在塔盤的某些設(shè)計方案中，在 下導(dǎo)管擋板的下端上提供一種穿孔的反滲透堰(weir)，該堰垂直于下導(dǎo) 管擋板。此外，流入出口下導(dǎo)管內(nèi)的泡沫被正上方的下導(dǎo)管收聚(擠壓， 收縮，pinch),這樣可能降低塔盤的處理能力。
Monkelbaan等人的US5，318,732給出另 一種多下導(dǎo)管型順流分餾塔 盤，它通過提供無孔蒸餾塔板增加塔盤的處理能力，無孔蒸餾塔板和附著 到蒸餾塔板外端的垂直進口堰 一起從下導(dǎo)管進口開口開始橫跨塔盤板表 面向外延伸。該進口堰除了由下導(dǎo)管側(cè)壁的向上延伸部分形成的傳統(tǒng)進口 堰之外還可以充當前堰(pre-weir)使用。此外，蒸餾塔板有助于減少收 聚；但它們也減小了塔板的有效面積。
因此，本領(lǐng)域還需要一種改進的、處理能力大的、具有Lewis例2的 順流模式的塔盤。

發(fā)明內(nèi)容
接觸塔盤性能的兩個決定因素是完成工藝過程的效率和按照液體或 蒸氣通過量定義的處理能力。主題發(fā)明的一個目的是提高具有Lewis例2 的汽液接觸結(jié)構(gòu)的接觸塔盤的效率。本發(fā)明的另一個目的是提供處理能力 提高的汽液接觸裝置。
本發(fā)明包括用于諸如通過分餾來分離化合物或者利用處理用液體來 除去氣流的某一組分的汽液接觸工藝的順流多下導(dǎo)管塔盤的多種構(gòu)型。在 一個實施例中，側(cè)面下導(dǎo)管被裝入具有中心擋板的順流多下導(dǎo)管塔盤。在 另一實施例中，下導(dǎo)管具有傾斜的側(cè)壁，該側(cè)壁將液體引到下導(dǎo)管下方的 塔板上。該傾斜側(cè)壁還在下級下導(dǎo)管的進口上方提供了額外的容積，從而 減少這一進口處的收聚，而無需蒸餾塔板。在另一實施例中，前兩個實施 例的特征結(jié)合在一起。
更具體地，本發(fā)明在其一種形式中，包括具有至少一根中心下導(dǎo)管的 汽液接觸塔盤。該汽液接觸塔盤還包括用于限定垂直的液體流動通路的部 件，該垂直的液體流動通路供液體通過每根中心下導(dǎo)管流到具有傾斜下導(dǎo) 管擋板的下級塔盤上。該塔盤上包括多個汽液接觸塔板。緊挨塔盤外周有 兩根側(cè)面下導(dǎo)管。每根側(cè)面下導(dǎo)管都具有液體接收部分和液體分布部分， 其中接收部分將液體引到分布部分，而分布部分基本上密封以防止流體從 緊鄰的接觸塔板直接進入。在至少兩根下導(dǎo)管之間延伸有一中心擋板，該
中心擋板與至少 一塊接觸塔板相交。
在另一個實施例中，本發(fā)明包括這樣一種汽液接觸塔盤，該汽液接觸 塔盤具有大致圓形的周緣，并且包括多個由第一細長側(cè)壁和相對的第二細 長側(cè)壁形成的中心下導(dǎo)管，該第二細長側(cè)壁在緊鄰的接觸塔板下方延伸的 垂直距離比第一細長側(cè)壁短。每根下導(dǎo)管還包括與第一細長側(cè)壁相交的底 板。汽液接觸塔盤還包括用于限定垂直的液體流動通路的部件，該垂直的 液體流動通路供液體通過每根下導(dǎo)管流到具有傾斜下導(dǎo)管擋板的下級塔 盤上，其中下導(dǎo)管擋板從第二細長側(cè)壁伸出、與底板相交、并且至少延伸 到由第一細長側(cè)壁形成的垂直平面。塔盤上有多個汽液接觸塔板。在多個 下導(dǎo)管中的至少兩根之間延伸一 中心擋板，該中心擋板與至少 一塊接觸塔 板相交。
本發(fā)明的另 一種形式包括如下所述的汽液接觸塔盤，該汽液接觸塔盤 包括至少一根位于中心的下導(dǎo)管、用于限定垂直的液體流動通路的部件以 及多塊汽液接觸塔板，其中垂直的液體流動通路供液體通過每根中心下導(dǎo) 管流到具有傾斜下導(dǎo)管擋板的下級塔盤上。在塔盤上設(shè)有一包括穿孔板的 氣泡加速器，以用于將液體從傾斜下導(dǎo)管擋板引到其中 一塊接觸塔板上。 在至少兩根下導(dǎo)管之間延伸一中心擋板，該中心擋板與至少一塊接觸塔板 相交。
本發(fā)明的再一種形式包括如下所迷的汽液接觸塔盤，該汽液接觸塔盤 包括多塊汽液接觸塔板和緊鄰塔盤外周的兩根側(cè)面下導(dǎo)管。每根側(cè)面下導(dǎo) 管都具有液體接收部分和液體分布部分，其中接收部分將液體引到分布部 分。液體分布部分上i殳有一用于防止液體從上一級側(cè)面下導(dǎo)管進入液體分 布部分的罩，該罩還將液體分布部分中的蒸氣引到塔盤邊緣外側(cè)的蒸氣流
動通路。
本發(fā)明的又一種形式包括如下所述的汽液接觸塔盤，該汽液接觸塔盤 具有大致圓形的周緣，并包括至少一根中心下導(dǎo)管、多塊汽液接觸塔板以 及緊鄰所述塔盤外周的兩根側(cè)面下導(dǎo)管。每根側(cè)面下導(dǎo)管都具有液體接收 部分和液體分布部分，其中接收部分將液體引到分布部分。在至少兩根下
導(dǎo)管之間延伸一中心擋板，該中心擋板與至少一塊接觸塔板相交。該中心 擋板緊挨每根側(cè)面下導(dǎo)管包括一彎曲部，這增加了液體接收部分的尺寸。
本發(fā)明還包括用于汽液接觸塔盤的中心下導(dǎo)管，該中心下導(dǎo)管具有第 一部分和第二部分，第二部分基本上是第一部分的鏡像。第一和第二部分 中的每一個都包括第一細長側(cè)壁、相對的第二細長側(cè)壁、與第一細長側(cè)壁 相交的底板、從第二細長側(cè)壁伸出的傾斜下導(dǎo)管擋板、以及延伸凸緣，其 中所述第二細長側(cè)壁在緊鄰的接觸塔板下方延伸的垂直距離比第一細長 側(cè)壁短。第一和笫二部分裝配在一起，使得每個延伸凸緣與互補的傾斜下 導(dǎo)管擋板和第二細長側(cè)壁重疊。在具體實施例中，第一和第二部分中的每 一個都由單塊材料制成。中心下導(dǎo)管還可包括位于每一部分的第一和第二 細長側(cè)壁之間的橫桿。


通過參考下面的結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個實施例的描述，可清楚地和 更容易地理解本發(fā)明的上述內(nèi)容、其它特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方式，
其中
圖l是汽液接觸塔的示意圖，該汽液接觸塔具有多個如本發(fā)明所述的
汽液接觸塔盤；
圖2是本發(fā)明的順流多下導(dǎo)管分餾塔盤的第一實施例的平面示意圖； 圖3是具有如圖2所示塔盤的塔的示意性的剖視圖； 圖4A和4B是浮閥的示意圖5是圖2的塔盤的平面示意圖，該塔盤具有后彎式側(cè)堰(swept back side weir)和彎曲的中心擋板；
圖6是本發(fā)明的順流多下導(dǎo)管分餾塔盤的第二實施例的平面示意圖7是如圖6所示的盤式塔的示意性剖視圖8A是加強的中心下導(dǎo)管的等軸測仰視圖8B是圖8A的加強的中心下導(dǎo)管的等軸測俯視圖9A-14是本發(fā)明的順流多下導(dǎo)管分餾塔盤的第三實施例的各種示 意圖；以及
圖15和16是本發(fā)明的順流多下導(dǎo)管分餾塔盤的其它實施例的示意性 剖視圖。
在所有多幅圖中，相應(yīng)的參考符號表示相應(yīng)的部件。這里陳述的幾個 例子闡明了本發(fā)明的若干實施例，但無論如何不應(yīng)該將它們解釋為對發(fā)明 范圍的限制。
具體實施例方式
參照圖l,其示出汽液接觸塔的一個例子，該塔具有多個本發(fā)明的汽 液接觸塔盤。在隨后的本發(fā)明實施例中將對塔盤的細節(jié)進行說明。塔10 包括柱形內(nèi)腔ll、頂部12、底部14以及多個具有圓形周邊的汽液接觸塔 盤16。頂部12收集來自腔11的蒸氣，并將液體供應(yīng)到腔ll。在某些應(yīng) 用諸如連續(xù)分餾中，頂部12與用于冷凝蒸氣的冷凝器流體連通，并將生 成的一部分液體添加到供應(yīng)給腔11的液體中。底部14收集來自腔11的 液體，并將蒸氣供應(yīng)到腔ll。與頂部12相似，在某些應(yīng)用諸如連續(xù)分餾 中，底部14與將一部分液體轉(zhuǎn)變成蒸氣的再沸器流體連通，這部分蒸氣 被添加到蒸氣供給中。塔10還可包括一個或多個中間進料口 (feed)， 這些中間進料口將液體或蒸氣混合物添加到塔10的中部，因而， 一些塔 盤16在進料口之上，而一些塔盤16在進料口之下。每塊塔盤16都包括 一接觸塔板18、至少一根下導(dǎo)管20和至少一個傾斜的下導(dǎo)管擋板22。
圖2和3所示的本發(fā)明的一具體實施例包括多個順流多下導(dǎo)管分餾塔 盤100， i荅盤100具有至少一根中心下導(dǎo)管102和兩根側(cè)面下導(dǎo)管104。 在每兩根下導(dǎo)管102和104之間，每個塔盤100都包括形式為穿孔塔板 106的有效面積。塔板106被中心擋板108平分。
中心下導(dǎo)管102包括側(cè)壁UO、底板112、蒸餾塔板114和進口堰116。
平坦的水平底板112在側(cè)壁110之間延伸。在底板上設(shè)置有多個孔118， 以用于排出積聚在中心下導(dǎo)管102內(nèi)的液體。底板112的目的在于充分阻 滯液流，以^^中心下導(dǎo)管102的底部被流向蒸氣上升通道的液體動態(tài)密 封。這些孔可以是圓形、方形或在任一方向上——即沿著中心下導(dǎo)管102 的寬度或者長度一一為細長形，下導(dǎo)管出口朝上升蒸氣流的密封也可以用 其它結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。在每根中心下導(dǎo)管102的進口的緊前方，蒸餾塔板114 上無孔，因此是無效區(qū)域。進口堰116和蒸餾塔板114的結(jié)合通過在中心 下導(dǎo)管102的進口附近提供一個不會將蒸氣添加到泡沫中的區(qū)域有助于 防止收聚。
中心下導(dǎo)管102可以由任何常規(guī)裝置例如由焊在塔壁內(nèi)表面的支承 環(huán)(未示出)支承。舉例來說，塔板106可由焊在側(cè)壁IIO上的角鐵和焊 在塔壁上的支承環(huán)支承。中心下導(dǎo)管102和塔板106通過螺栓、夾子或用 其它方式固定到支承件上，使得中心下導(dǎo)管102和塔板106在運行過程中 保持在合適的位置。中心下導(dǎo)管102可充當塔盤100的主支承件；然而， 對于相當大的塔盤，可能需要輔助的支承梁。此外，也可使用加強的中心 下導(dǎo)管。
傾斜擋板120位于中心下導(dǎo)管102的底部和緊下方的中心下導(dǎo)管102 的頂部之間?？梢钥闯鰞A斜擋板120以這樣一種方式在各中心下導(dǎo)管102 之間延伸，使得液體不會越過中心下導(dǎo)管102水平地從一個板面106行進 到另一個板面。從一根中心下導(dǎo)管102降下的液體被防止落入緊接的下級 中心下導(dǎo)管102內(nèi)，并且必須越過塔板106水平流動到另一根下導(dǎo)管—— 無論是如圖3所示的側(cè)面下導(dǎo)管104,還是其它中心下導(dǎo)管102—一以行 進到隨后的塔盤上。在這一實施例中，兩塊傾斜擋板120蓋住每根中心下 導(dǎo)管102的進口 。傾斜擋板120具有相對的斜面，斜面將液體輸送到中心 下導(dǎo)管102的不同側(cè)的板部分106上，使得液體沿箭頭方向流動。在該實 施例中，位于塔盤100的一側(cè)的傾斜擋板120全部沿相同的方向傾斜，并 且塔另一側(cè)(或另一半)上的傾斜擋板120面對相反的方向。因此，液體 在任意一塊塔盤100的兩側(cè)沿相反方向流動，但是在每塊塔盤100的一側(cè) 的整個板面106上沿相同的方向流動(順流)。在每塊傾斜擋板120的底 部可以設(shè)置一個穿孔的反滲透堰或分布堰122。在該實施例中，分布堰122 相對水平面傾斜O(jiān)到90度，優(yōu)選45度。
設(shè)置側(cè)面下導(dǎo)管104以改善塔盤100兩側(cè)處的流體處理。每^f艮下導(dǎo)管 104都包括接收部分124和分布部分126。接收部分124包括側(cè)堰128和 無孔的傾斜底板130，底板130的定向適于將液體引向分布部分126。分 布部分126包括如上所述的中心下導(dǎo)管102的底板112。傾斜擋板120和 分布堰122位于分布部分126下方。
塔板106穿有孔，從而允許蒸氣穿過塔板106流動并與塔板106上的 流體接觸。穿孔可以采取多種形式，包括均勻間隔的圓孔和多個導(dǎo)汽狹縫。 這些狹縫如此定向，使得穿過塔板106通過這些狹縫上升的蒸氣向塔盤 IOO上的液體或泡沫沿最近的出口下導(dǎo)管的方向施加水平推力或動量。因 此，泡沫得以更快地進入下導(dǎo)管部件內(nèi)，塔盤上的泡沫高度也得以降低。 更重要的是，借助合適的狹縫排列方式，液體均勻地跨過塔板106流到下 導(dǎo)管裝置內(nèi)。這些狹縫和它們的功能可以類似于US4，499，035中所述的狹 縫及其功能，US4，499，035結(jié)合于此以作參考。授于B.Williams等人的 US3，417，975公開了兼具圓形穿孔和導(dǎo)流狹縫的一部分塔板材料。由于該 專利教導(dǎo)了導(dǎo)流狹縫的設(shè)計和用法，因此它也被結(jié)合于此。
圖4A是塔板106內(nèi)的另一種流動孔的放大示意圖。塔板106在孔132 內(nèi)具有閥130。圖4B是另一種流動孔，該流動孔具有由塔板106擠壓或 壓制形成的文丘里型孔132'。閥130#_插入^荅板106的文丘里孔132'中。
在每根下導(dǎo)管的中點處，中心擋板108從整個塔盤表面的每塊板面 106向上突起。該中心擋板108可以由多個連接板或者由單塊板形成。中 心擋板108防止位于中心擋板108兩側(cè)的液體和泡沫混合。中心擋板108 終止于緊接的上級塔盤下方的短距離處，從而形成允許壓力和蒸氣流動平 衡的間隙。中心擋板108還可選地包括位于塔板中部、遠離下導(dǎo)管的平衡 端口，正如在隨后的實施例中參照圖9A和9B所描述的。
正如參照圖2和3可以看到的那樣，側(cè)堰128遠遠比中心下導(dǎo)管102 的進口有關(guān)的進口堰116短。這可能會限制塔盤100的處理能力，因為與
靠近中心下導(dǎo)管102進口的塔板相比有更多液體聚積在靠近側(cè)面下導(dǎo)管 104進口的塔板106上。如圖5所示，后彎式側(cè)堰128，、后彎式中心擋板
合，以增加側(cè)堰的長度，從而減小側(cè)面下導(dǎo)管104和中心下導(dǎo)管102之間 在堰負荷上的差異。同樣重要的是，使用后彎式堰128'和后彎式中心擋板 108，增加了側(cè)面下導(dǎo)管104的進入空間，因此降低了下導(dǎo)管的堵塞趨勢。 這樣，側(cè)面下導(dǎo)管104的處理能力得以增加，以致于基本上等于中心下導(dǎo) 管102的處理能力。如圖3所示，塔壁可以充當側(cè)面下導(dǎo)管的側(cè)壁。在其 它實施例中，兩個側(cè)壁可限定分布部分和/或接收部分，其中一個側(cè)壁與 塔的形狀一致，與塔緊靠或者成間隔開的關(guān)系。
如圖6和7所示，本發(fā)明的第二實施例包括具有至少一根中心下導(dǎo)管 202的塔盤200。每根中心下導(dǎo)管202都包括側(cè)壁210a、短縮側(cè)壁210b、 底板212、由側(cè)壁210b的高于塔板206的部分限定的進口堰216、液體平 衡箱234和具有反滲透堰222的傾斜擋板220。底板212包括孔218，該 孔用于排出積聚在中心下導(dǎo)管202內(nèi)的液體。在該實施例中，傾斜擋板 220凈皮并入一個側(cè)壁210b，從而形成傾斜下導(dǎo)管，該傾斜下導(dǎo)管在中心下 導(dǎo)管202的進口上方提供額外的容積。短縮側(cè)壁210b延伸到塔板下方可 以提高塔盤強度，并且有助于支承塔板。但是，不要求短縮側(cè)壁210b延 伸到塔板下方。因此，如果第一側(cè)壁延伸到塔板下方，而第二側(cè)壁未延伸 到塔板下方，那么在該實施例中第二細長側(cè)壁在塔板下方比第一細長側(cè)壁 延伸的距離短的要求仍然滿足。無需如圖2和3所示的蒸餾塔板114，所 述額外的容積即可防止液體和泡沫流在進口上方收聚。可位于中心下導(dǎo)管 202中部的液體平衡箱234有助于各中心下導(dǎo)管202的在不同方向上傾斜 的兩部分之間的液體連通。這一特點在中心下導(dǎo)管202的一側(cè)的液體輸入 /輸出量比另一側(cè)高的情況下加速了液體流動的平衡。塔板部分206類似 于上述實施例所述的塔板部分106。此外，中心擋板208類似于上述實施 例所述的中心擋板108。在未示出的其它實施例中，中心擋板朝向塔盤的 外圍延伸超過至少一根下導(dǎo)管。中心擋板的這一延伸保證在位于塔盤周邊 附近的塔板上有更一致的停留時間。
如第一實施例所述，加強的中心下導(dǎo)管可用于輔助支撐塔盤IOO。中 心下導(dǎo)管可以為接觸塔盤200提供主要支承，并且由于塔盤效率隨中心下 導(dǎo)管的減少而增加，因此可能需要加強的中心下導(dǎo)管202。如圖8A和8B 所示，加強的中心下導(dǎo)管202可由兩個工件制成(一個工件具有向一個方 向傾斜的傾斜擋板220，而另 一個工件具有向相反方向傾斜的傾斜擋板)。 每個工件都可以主要由被裁切并彎成一定形狀的單塊材料制成。這樣，接
頭就會盡可能地少。每個工件都有一凸緣254,該凸緣254與相對工件的 短縮側(cè)壁210b和傾斜擋板220重疊，并且在兩個工件之間配合形成一個 堅固的接頭，還形成一個改進的液體平衡箱234，該液體平衡箱可促使流 體在下導(dǎo)管段之間傳遞。凸緣254將應(yīng)力分布在兩個下導(dǎo)管段之間的接頭 上，并且包含供液體流動的若干狹縫256?？锥床辉诟邞?yīng)力區(qū)附近。加強 的中心下導(dǎo)管202的頂部邊緣被折疊并焊接起來，以增加強度。此外，還 可以有橫桿258,以增加下導(dǎo)管的橫向穩(wěn)定性，從而增加下導(dǎo)管的強度。 在某些具有相當大的接觸塔盤(例如直徑超過16英尺的接觸塔盤)的實 施例中，結(jié)構(gòu)I梁可用于輔助支撐塔板206，同時限制可能由輔助下導(dǎo)管 引起的對塔盤效率的不利影響。
為了改善液體在塔盤200側(cè)面周圍的流動并增加塔盤的處理能力，將 前兩個實施例結(jié)合起來得到了本發(fā)明的第三實施例。圖9A和圖10示出 多個下導(dǎo)管塔盤300。塔盤300包含至少一根中心下導(dǎo)管302和側(cè)面下導(dǎo) 管304,每根中心下導(dǎo)管302的結(jié)構(gòu)類似于中心下導(dǎo)管202。除了側(cè)面下 導(dǎo)管304可能采用傾斜側(cè)壁以減少收聚之外，側(cè)面下導(dǎo)管304的結(jié)構(gòu)類似 于側(cè)面下導(dǎo)管104。更特別的是，塔盤300包含具有液體平衡箱334的中 心下導(dǎo)管302、側(cè)面下導(dǎo)管304、塔板306以及類似于第一實施例所述的 中心擋板108'的后彎式中心擋板308'。如圖IIA所示，作為備選方案， 塔盤300可包括直線型中心擋板308。中心下導(dǎo)管302以及側(cè)面下導(dǎo)管304 都包括具有反滲透堰322的傾斜下導(dǎo)管擋板320。中心下導(dǎo)管302和側(cè)面 下導(dǎo)管304還包括底板312和孔318。側(cè)面下導(dǎo)管304還包括接收部分324 和分布部分326。
中心擋板308'還包括如9B所示的平衡端口 ( equalization port) 350。
平衡端口 350使得可以平衡塔板306的由后彎式中心擋板308，分隔開的兩 側(cè)之間的液體流動。平衡端口 350應(yīng)保持遠離下導(dǎo)管的進口和出口，因此 它們不會形成可供液體不流經(jīng)塔板306的主體部分即從出口流到進口的 捷徑。此外，在塔板306中部的擋板308'的遠離下導(dǎo)管的兩側(cè)上，汽液混 合物是相似的，而在擋板308'的兩側(cè)靠近下導(dǎo)管的區(qū)域具有不同的汽液組 成。尤其是，擋板308，的一側(cè)靠近下導(dǎo)管出口，而擋板308，的另一側(cè)靠近 下導(dǎo)管進口。平衡端口 350也可以與直線型中心擋板308結(jié)合使用。
蒸氣可與泡沫形式的液體一起進入接收部分324。因此，有必要在分 布部分326中包含一用于蒸氣的出口路徑，以防止阻塞。如圖10所示， 分布部分326上方的出口路徑包含一用于防止液體進入的側(cè)壁351,并在 側(cè)面下導(dǎo)管和塔盤外周之間即沿著塔的內(nèi)壁引導(dǎo)蒸氣。該流動通路可沿著 塔的外壁延伸到塔的頂部，或者，蒸氣可在上級塔盤的塔板部分306的下 方排放?？稍趥?cè)面下導(dǎo)管的分布部分中安裝一動量阻尼裝置352,以減小 來自接收部分的液體流動動量。
如圖11A和11B所示，側(cè)面下導(dǎo)管304的變化在于分布部分326的 頂部由一塊平板336封閉，以防止液體從上一級下導(dǎo)管走捷徑。此外，中 心擋板308與平板336配合，以防止積存在平板336上的液體流入接收部 分324?？稍诜植疾糠?26下方、緊挨著下級分布部分的平板336的地方 設(shè)置一個穿孔的分布堰340，以用于改善液體分布。可選地，可以用氣泡 加速器342代替分布堰340。
使分布部分326下方的有效面積最大化的其它方法如圖12所示。第 一種方式包括在分布部分326下方成一定角度設(shè)置穿孔板344。塔板306 和分布部分326之間的間隙345允許蒸氣進入板344下方的區(qū)域，并且穿 孔允許蒸氣穿過板344，且與從上級分布部分落在板344上的液體混合。 可選地， 一與板344相似的穿孔平板346與傾斜擋板320配合使用。在另 一備選方案中，使用具有狹縫、格柵和/或閥的組合的穿孔板348。通過在 中心下導(dǎo)管302的出口下方設(shè)置具有間隙345的氣泡加速器342可進一步 增加有效面積。氣泡加速器也可包含出口堰343?？蛇x地，在中心下導(dǎo)管
302的出口下方布置氣泡加速器342'。氣泡加速器342'不含間隙345，但 是，接觸塔板306的位于氣泡加速器342'下方的部分比塔板306的其余部 分具有更多的分餾穿孔(fractional perforations )，因而使得由氣泡加速 器342'覆蓋的塔板306的總開孔面積等于或者大于氣泡加速器342'上方的 傾斜穿孔板的總開孔面積。該備選方案更易于制造和安裝。
圖13示出具有不同傾角的傾斜擋板320和不同分布堰322的分布部 分326。傾斜擋板320增加了分布部分326上方的容積，從而改善了排汽， 且減少了下導(dǎo)管的阻塞，與中心下導(dǎo)管302有關(guān)的傾斜擋板同樣如此。參 考線A，也可以看出側(cè)面下導(dǎo)管304的接收部分324和分布部分326可以 設(shè)計在不同的深度，以增加下導(dǎo)管的處理能力。
圖14示出幾個不同的分布部分326，它們省去了底板312，而代之以 延伸到分布部分326緊下方的傾斜擋板320附近的側(cè)壁。該側(cè)壁在擋板 320上方留下了小的間隙，以便允許液體離開分布部分326，但不允許蒸 氣進入側(cè)面下導(dǎo)管304。
盡管上述方法可能具有優(yōu)點，但在特殊應(yīng)用中，通過僅僅減少分布部 分326的面積來增加塔盤300的有效面積也是有益的。
可選地，可以如圖15所示來處理收聚問題。汽液接觸塔盤400包含 至少一個階梯形中心下導(dǎo)管402和多個階梯形側(cè)面下導(dǎo)管404。這些階梯 形下導(dǎo)管包含階梯形側(cè)壁410、而非垂直延伸的傾斜擋板420，該階梯形 側(cè)壁增加了下級下導(dǎo)管的進口上方的容積。
如圖16所示，》荅盤500包括中心下導(dǎo)管502的其它變型。側(cè)壁510 在下導(dǎo)管兩側(cè)上是傾斜的或者階梯形的，這進一步增加了塔板部分506上 方的容積。
應(yīng)該指出的是，雖然幾幅圖示出在同一個塔內(nèi)不同的塔盤上具有不同 設(shè)計的下導(dǎo)管，但是在單個塔內(nèi)或者一段塔內(nèi)也可以使用設(shè)計類似的塔 盤。還應(yīng)該指出的是，雖然示出和描述的是基本上為圓形的接觸塔盤，但 是也可以想到其它的形狀，例如多邊形。
順流多下導(dǎo)管塔盤的任何部分的實際尺寸必須由有經(jīng)驗的設(shè)計師在
考慮到塔盤的預(yù)定操作的各方面的情況下來選擇。垂直相鄰的塔盤之間的
間距通常在20-91厘米(8-36英寸)之間，優(yōu)選在30-61厘米(12-24英 寸)之間?？傞_孔面積一般占塔板面積的5-20%。對于具有篩孔和狹縫的 塔板，圓形穿孔的標準孔徑可以在0.3-2.6厘米(1/8-1.0英寸)之間變化。 通常優(yōu)選0.47-0.64厘米(3/16-1/4英寸)的孔徑。由狹縫提供的開孔面積 占塔板面積的0.25-5%。塔板的典型厚度為0.19厘米(0.075英寸)到0.34 厘米(0.14英寸)。
中心下導(dǎo)管的矩形進口開口通常有6-25厘米(2.5-10英寸)寬。從第 一側(cè)壁的水平頂部邊緣到第一側(cè)壁的底部邊緣測得的下導(dǎo)管高度通常是 兩個相鄰塔盤之間的間距的40-80%。這包括第一側(cè)壁延伸到塔板之上和 》荅板之下的高度。因此，下導(dǎo)管的高度等于最高的側(cè)壁的總高度。兩個相 鄰塔盤之間的間距是兩個塔盤的塔板之間測得的垂直距離。中心液汽擋板 的超過塔板的高度通常是兩個相鄰塔盤之間的間距的大約50%到90%。 中心下導(dǎo)管的寬度根據(jù)它們的長度可以相互不同。在某些實施例中，側(cè)面
下導(dǎo)管的尺寸設(shè)計成它的頂部進口面積類似于中心下導(dǎo)管的頂部進口面 積。
盡管已經(jīng)參考具體實施例描述了發(fā)明，但是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員不難 理解，塔盤可以通過結(jié)合上述元素來設(shè)計，并且在不背離本發(fā)明的范圍的 情況下，就可以做出各種改變，且可以用等效元素來代替其中各元素。另 外，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)按照具體的情 況或材料進行多種變型。
因此，本發(fā)明并不局限于作為實施本發(fā)明的最佳方式公開的具體實施 例，而是包括所有落在附加的權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的實施例。
權(quán)利要求
1.一種汽液接觸塔盤(100)，包括a)至少一根位于中心的下導(dǎo)管(102)；b)下導(dǎo)管擋板(120)，該下導(dǎo)管擋板限定了供液體通過每根中心下導(dǎo)管流到隨后的塔盤上的垂直的液體流動通路；c)多塊汽液接觸塔板(106)；d)緊鄰所述塔盤外周的兩根側(cè)面下導(dǎo)管(104)，每根側(cè)面下導(dǎo)管都具有液體接收部分(124)和液體分布部分(126)，其中液體接收部分將液體引導(dǎo)到液體分布部分，而液體分布部分基本上被密封，以防止流體從緊鄰的接觸塔板(106)直接進入；以及e)在至少兩根所述下導(dǎo)管之間延伸并且與至少一塊所述接觸塔板(106)相交的中心擋板(108)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，還包括緊 靠在每根所述中心下導(dǎo)管(102)之前的蒸餾塔板(114)和堰(116)， 從而使得液體在進入所述中心下導(dǎo)管之前必須流過所述堰，然后流過所述 蒸餾塔板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，還包括緊 靠所述液體接收部分之前的側(cè)面下導(dǎo)管堰(128)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，所述中心 擋板(108)是后彎式的，并且與不均勾分割的側(cè)面下導(dǎo)管(104)配合， 以增加側(cè)面下導(dǎo)管堰的長度以及在液體接收部分(124 )上方的進口空間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，還包括位 于每塊下導(dǎo)管擋板(120)底端的反滲透堰(122)，其中所述反滲透堰穿 有孔，并且被定向成基本垂直于下導(dǎo)管擋板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，所述液體 分布部分(126)具有不同于所述液體接收部分(124)的寬度和高度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，所述液體 分布部分的側(cè)壁延伸到下級較低塔盤的下導(dǎo)管的頂部附近。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，所述中心 擋板(108)還包括遠離所述側(cè)面下導(dǎo)管(104)和所述中心下導(dǎo)管(102) 的平衡端口 (350)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，還包括氣 泡加速器(342)，該氣泡加速器緊鄰每根所述中心下導(dǎo)管的出口和每根 所述側(cè)面下導(dǎo)管的分布部分的出口中的至少一個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽液接觸塔盤，其特征在于，還包括位 于液體分布部分上方的軍(320),以防止液體從上一級側(cè)面下導(dǎo)管進入 該液體分布部分，所述罩還將液體分布部分內(nèi)的蒸氣引導(dǎo)到位于側(cè)面下導(dǎo) 管和所述塔盤外周之間的蒸氣流動通路。
全文摘要
本發(fā)明包括位于順流多下導(dǎo)管塔盤(100)內(nèi)的多種構(gòu)型的下導(dǎo)管(20)，該順流多下導(dǎo)管塔盤(100)用于例如通過分餾來分離化合物或者利用處理用的液體除去氣流中的某一組分的汽液接觸過程。在一個實施例中，側(cè)面下導(dǎo)管(104)被并入順流多下導(dǎo)管塔盤(100)。在另一個實施例中，下導(dǎo)管(202)具有傾斜的側(cè)壁(220)，該側(cè)壁將液體引到該下導(dǎo)管下方的塔板(206)上。傾斜的側(cè)壁(220)還在下級下導(dǎo)管的進口上方提供了額外的容積，從而減少該進口處的收聚，而無需蒸餾塔板(114)。
文檔編號B01F3/04GK101171071SQ200680015971
公開日2008年4月30日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者B·J·諾瓦克, D·R·門克爾班, R·J·米勒, 許占平 申請人:環(huán)球油品公司