專(zhuān)利名稱(chēng)：用于填充塔的壁流式再分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用于熱量和/或質(zhì)量傳遞工藝的交換塔(exchangecolumn)中收集下行液流并將其再分配進(jìn)入結(jié)構(gòu)填料中的裝置和方法。雖然該裝置和方法可以應(yīng)用于其它的熱和/或質(zhì)量傳遞工藝，但是該裝置和方法特別應(yīng)用于利用蒸餾進(jìn)行低溫空氣分離的工藝。本發(fā)明還涉及在這種工藝所用的交換塔中組裝用于收集和再分配下行液流進(jìn)入結(jié)構(gòu)填料中的裝置的方法。
背景技術(shù)：
此處所用的術(shù)語(yǔ)“塔”指的是蒸餾或分餾塔或區(qū)域，即一個(gè)塔或區(qū)域，其中液相和汽相逆流接觸，從而使液體混合物分離，比如通過(guò)使汽相和液相在填料組元或一組安裝在塔中并垂直間隔開(kāi)的盤(pán)或板上相互接觸。
術(shù)語(yǔ)“填料”指的是具有預(yù)定尺寸、形狀和構(gòu)形的實(shí)心體或空心體，該填料用作塔的內(nèi)部零件提供表面積，用于液體在兩相逆流時(shí)的液-汽界面上發(fā)生質(zhì)量傳遞。填料的兩種粗分類(lèi)是“不規(guī)則的”和“結(jié)構(gòu)化的”。
“不規(guī)則填料”指的是獨(dú)立元件彼此之間或相對(duì)于塔的軸不具有特殊的取向。不規(guī)則填料是小的空心結(jié)構(gòu)，每單位體積具有大的表面積，它們被隨機(jī)裝載到塔中。
“結(jié)構(gòu)填料”指的是獨(dú)立元件彼此之間以及相對(duì)于塔的軸都具有特定的取向。結(jié)構(gòu)填料通常由被擴(kuò)展的金屬或金屬線(xiàn)篩堆疊多層或螺旋纏繞而構(gòu)成；但是也可以用其它的結(jié)構(gòu)材料，如平金屬片。
術(shù)語(yǔ)“孔”和“口”此處可交換使用，指的是液體可以穿過(guò)去的開(kāi)口。盡管附圖中示出的是圓孔，但是該孔可以具有其它的形狀，包括規(guī)則的和不規(guī)則的形狀。
氣體的低溫分離是通過(guò)使液體和蒸氣從相反方向穿過(guò)分餾塔接觸而進(jìn)行的。氣相混合物上升，較易揮發(fā)的組分(例如氮?dú)?隨氣相聚集，同時(shí)液相混合物下降，不易揮發(fā)的組分(例如氧氣)隨液相不斷聚集。
各種填料或盤(pán)可以用于使液相混合物和氣相混合物接觸，從而完成相之間的質(zhì)量傳遞。用于蒸餾的填料的應(yīng)用是標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)踐，具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中壓降是重要的。但是，填充塔的性能完全取決于在填料中局部產(chǎn)生并保特向下的液流和向上的蒸氣流之間的平衡。在填料中液體和蒸氣的分布受這些液體進(jìn)入填料中的最初狀態(tài)的影響。
液體和蒸氣進(jìn)入填料中的最初狀態(tài)通常由分配器形成。一個(gè)液體分配器置于填料上方，而一個(gè)蒸氣分配器置于填料的下方，其中液體分配器的作用是使液體均勻地澆入填料，蒸氣分配器的作用是在填料下方產(chǎn)生均勻的蒸氣流。
由于在兩相質(zhì)量/熱傳遞填充塔中液體的不均勻分布會(huì)導(dǎo)致差的質(zhì)量/熱傳遞效果，所以很久以前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種不均勻分布的現(xiàn)象。液體的不均勻分布可能是由于最初將液體不均勻地導(dǎo)向填料；不均勻分布的蒸氣流，它通過(guò)蒸氣/液體的剪切機(jī)制迫使液體分布不均勻；填料本身，它具有本來(lái)的“固有分布”，不管液體最初的狀態(tài)如何，液體的分布都趨向于該“固有分布”。眾所周知，液體傾向于在接近包含結(jié)構(gòu)填料的塔的內(nèi)壁處聚集，如美國(guó)專(zhuān)利No.6,288,818 B1(Buhlman)、美國(guó)專(zhuān)利No.6,513,795 B2(Sunder)以及公開(kāi)文獻(xiàn)中的眾多出版物(例如，Stoter等，“Measurement andmodeling of liquiddistribution in structured packings”，Chem. Eng.J.(1993)53 55)中所述。
先有技術(shù)中的各種方法致力于處理液體在接近塔內(nèi)壁處或塔內(nèi)壁上的聚集。這些方法分為三類(lèi)A)試圖使在壁上或接近壁處的液體改變方向返回至此處填料中的方法；B)試圖重新收集在填料中和在壁上/接近壁處流動(dòng)的液體，然后使其混合到一定程度后實(shí)行再分配的方法；C)其它方法。下面討論這三類(lèi)方法。
A類(lèi)局部重新引入液體這種普通方法背后的理論是，可以將在壁上或沿著結(jié)構(gòu)填料的外圓周流動(dòng)的液體重新引入填料的周邊，然后使其自然地流回到大部分的填料床。在這種方法中應(yīng)用的絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)填料包括一個(gè)或多個(gè)“壁接觸刷”材料(通常為金屬箔或金屬網(wǎng))的短帶，該短帶折疊抵靠在塔內(nèi)周和結(jié)構(gòu)填料的周邊上，以降低“液體和蒸氣的分流”。
美國(guó)專(zhuān)利No.5,224,351(Jeannot等)公開(kāi)了多種類(lèi)型的壁接觸刷，這些接觸刷從填料的壁和壁區(qū)域上收集液體，并試圖將其引入到相同的填料層或下面填料層的周邊。這些方法具有如EP997189A1(Klotz等)所公開(kāi)的聲稱(chēng)具有降低蒸氣分流的優(yōu)點(diǎn)。但是，如美國(guó)專(zhuān)利No.6,286,818B1(Buhmann)中所教導(dǎo)的，這些傳統(tǒng)設(shè)計(jì)仍然會(huì)導(dǎo)致液體在填料的壁上或接近壁的區(qū)域聚集。此外，必須在每一層應(yīng)用“壁接觸刷”，或者沿著填料床的高度方向非常頻繁的應(yīng)用“壁接觸刷”。申請(qǐng)人相信，這種方法的無(wú)效在于這樣一個(gè)事實(shí)，即從壁或接近壁區(qū)域重新引入填料中的液體在填料外圓周進(jìn)入填料，它們很有可能會(huì)象流向塔中心那樣再向壁/近壁區(qū)域流回。
也已經(jīng)提出對(duì)于填料邊的改進(jìn)措施，作為用于使液體改向進(jìn)入填料中的方法。在美國(guó)專(zhuān)利No.5,244,351(Jeannot等)中公開(kāi)了用于折疊和剪切邊區(qū)域的具體幾何形狀和用于制造這些形狀的工具。由于用于每塊結(jié)構(gòu)填料的加工和特殊處理的成本提高，以及與獨(dú)立的結(jié)構(gòu)填料的片(或“塊”)相關(guān)的組裝費(fèi)用的提高，其中邊的改進(jìn)要求必須使結(jié)構(gòu)填料以特定的方位進(jìn)行必要的組裝，這種方法是不利的。此外，和“壁接觸刷”的方法中相同，填料邊改進(jìn)方法依賴(lài)于在改向后傾向于流向塔橫截面的中心的改向液流，但是液體實(shí)際上既可能流向壁也可能遠(yuǎn)離壁，并且傾向于在網(wǎng)中流向壁。
最后，如EP0684060B1中所公開(kāi)的那樣，從塔的內(nèi)周向填料延伸入一個(gè)小距離的障礙物可以加入以使液流改向。這種方法也遭受了與前面所述的方法相同的缺點(diǎn)，將靠近壁區(qū)域液體重新引入，在該區(qū)域液體可以迅速重新聚集。
B類(lèi)液體收集器/再分配器這類(lèi)方法需要一種液體收集/混合/再分配裝置，以在塔中處理所有的液流，同時(shí)試圖使在塔中上升蒸氣的分布的擾動(dòng)最小化。該裝置傾向于大并包括很多厚重零件，因此會(huì)導(dǎo)致很高的生產(chǎn)成本和與額外的塔高度相關(guān)的附加成本。
美國(guó)專(zhuān)利No.5,240,652(Taylor等)就是在填充塔中進(jìn)行液體分配的一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”方法的實(shí)施例。在“預(yù)分配器”中從填料的整個(gè)橫截面捕獲液體，該預(yù)分配器在槽中或桶中混和所有的液體，對(duì)液體進(jìn)行稍微粗略的分配使其進(jìn)入第二分配器，然后第二分配器分配所有液流，使其以高均勻度流入下面的填料。蒸氣提升器滲透入預(yù)分配器和第二分配器。與從第二分配器跨越塔橫截面獲得均勻液流和調(diào)整預(yù)分配器所需的塔高度相關(guān)的成本是非常高的。此外，用于這種設(shè)計(jì)的生產(chǎn)和安裝成本也是很高的。由于這么高的成本，所以這些分配器僅僅用在引入或抽取液流的填充部分的頂端，或用于截止非常高的填充部分，從而在高的填充部分的中間點(diǎn)處獲得完全混合和再分配。
EP0782877B1(Billingham等)是標(biāo)準(zhǔn)液體分配器設(shè)計(jì)(美國(guó)專(zhuān)利No.5,240,652)的一種變形，其中在分配器上方懸掛障礙物以增強(qiáng)液體混合。
EP0684060B1是標(biāo)準(zhǔn)液體分配器設(shè)計(jì)的一種變形，其中跨越塔的橫截面的澆灌孔的密度是不同的，用來(lái)降低由于填料的壁/近壁區(qū)域造成的不均勻分布。
美國(guó)專(zhuān)利No.5,464,573(Tokerud等)是標(biāo)準(zhǔn)液體分配器設(shè)計(jì)的一種替換，用于節(jié)約塔高度/成本。通過(guò)從填料直接捕獲液體而避免了使用預(yù)分配器，填料通過(guò)每個(gè)槽上的葉片置于其上方。在一種實(shí)施方式中，用一個(gè)圓環(huán)捕獲在壁上流動(dòng)的液體。該圓環(huán)具有特征(如水平槽)以將液體導(dǎo)向液體分配器主體。
EP0879626A2(Hine等)是標(biāo)準(zhǔn)液體分配器設(shè)計(jì)的一種替換，用于節(jié)約塔高度/成本。通過(guò)在蒸氣提升器頂部的一組小槽中部分混合捕獲的液體而避免了使用預(yù)分配器。
美國(guó)專(zhuān)利No.5,132,055(Alleaume等)公開(kāi)了一種液體分配器，該液體分配器也用作上面填料的支撐件。該分配器包括一個(gè)巨大的盤(pán)，該盤(pán)幾乎延伸跨越整個(gè)塔橫截面。該盤(pán)安裝有用于蒸氣流和填料支撐的堅(jiān)固的反向槽。在盤(pán)底部的孔向下面的填料分配液體。該分配器密封到塔圓周上，這樣塔內(nèi)壁上的液體被其余從填料下行的液體捕獲。沒(méi)有預(yù)分配器和特殊裝置用于混合其它捕獲的液體和從壁上捕獲的液體。
美國(guó)專(zhuān)利No.5,224,351(Jeannot等)公開(kāi)了一種裝置，該裝置利用特殊的設(shè)備捕獲從內(nèi)壁或填充部分的填料圓周上流動(dòng)的液體，從而使捕獲的液體進(jìn)入分配器的中心，進(jìn)而使其與分配器中收集的大量液體進(jìn)行較好的混合，其中填充部分如美國(guó)專(zhuān)利No.5,132,055中所描述的那樣置于液體分配器的上方。
C類(lèi)其它方法這些進(jìn)行再分配的方法需要在主填料的兩個(gè)較大部分之間使用不同類(lèi)型或密度的填料。這些方法的缺點(diǎn)是它們沒(méi)有具體解決與塔壁/填料周邊相關(guān)的不均勻分布。
美國(guó)專(zhuān)利No.6,286,818B1(Buhlmann)公開(kāi)了一種利用短段填料在填充部分再分配液體的裝置，其中短段填料與其余填料部分不同。應(yīng)用在短段中的填料指的是一種液體再分配的裝置。美國(guó)專(zhuān)利No.6,513,795B2(Sunder)公開(kāi)了一種利用“混合阻力結(jié)構(gòu)填料”來(lái)校正液體不均勻分布的裝置，該“混合阻力結(jié)構(gòu)填料”包括具有低阻力并在塔中心流動(dòng)的結(jié)構(gòu)填料和具有高阻力并圍繞中心在外環(huán)流動(dòng)的填料。這兩種方法都試圖通過(guò)在塔中改變結(jié)構(gòu)填料的特征來(lái)解決液體分布不均勻的問(wèn)題，但是都沒(méi)有提供特殊的設(shè)備來(lái)發(fā)揮在塔內(nèi)壁上或填料的近壁區(qū)域中的液體的優(yōu)勢(shì)。
WO0166213A1也提出了用填料作為分配裝置，該裝置利用了液壓溢流。當(dāng)向上流動(dòng)的蒸氣作用在向下流動(dòng)的液體上的液壓剪切力平衡掉液體由于重力向下流動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，發(fā)生液壓溢流。結(jié)果局部高液體密度達(dá)到在標(biāo)準(zhǔn)穿孔蒸餾盤(pán)上發(fā)現(xiàn)的液體泡沫的密度。該文獻(xiàn)教導(dǎo)了在較低密度填料的兩個(gè)較高部分之間使用短段高密度填料，以在高密度填料中產(chǎn)生局部溢流條件，從而在較低填充部分中使液體再分配地更加均勻。沒(méi)有特殊的設(shè)備用于捕獲在塔內(nèi)壁或接近塔內(nèi)壁處的液體。這種方法的缺點(diǎn)是當(dāng)蒸氣相穿過(guò)高密度(浸沒(méi))填料時(shí)向蒸氣相引入了額外的壓降。
這三類(lèi)方法在下面的表中進(jìn)行總結(jié)，該表包括每類(lèi)方法的相關(guān)缺陷/缺點(diǎn)。


發(fā)明內(nèi)容
希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，該裝置和方法捕獲在塔壁上或塔中結(jié)構(gòu)填料區(qū)域的液體，并再分配該液體使其遠(yuǎn)離塔壁深深進(jìn)入結(jié)構(gòu)填料的內(nèi)部。
還希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，需要相對(duì)小的額外塔高和與之相關(guān)的成本。
還希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，并且不會(huì)導(dǎo)致在塔中上升的蒸氣顯著增加的壓降。
還希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，并且能夠與傳統(tǒng)的垂下壁爐(holddown grate)/支撐壁爐設(shè)計(jì)形成一體。
還希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，通過(guò)減輕液體分布不均勻的效果來(lái)降低由于填充塔中總體液體分布不均勻造成差性能的可能性。
還希望有一種新的、更加有效的裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流。
還希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，克服先有技術(shù)中的困難、問(wèn)題、限制、缺陷和不足，以提供更好的、更有利的結(jié)果。
還希望有一種組裝用于在交換塔中收集和再分配下行液流的裝置的方法，比先有技術(shù)提供更好的液體分布，還能克服現(xiàn)有技術(shù)中的許多困難和缺陷，以提供更好的、更有利的結(jié)果。
還希望有一種裝置和方法，用于在交換塔中收集和再分配下行液流，為低溫應(yīng)用表現(xiàn)出高的性能特征，例如用在氣體分離和其它熱和/或質(zhì)量傳遞中的裝置和方法。
還希望有一種更加有效的氣體分離工藝，該工藝?yán)昧艘环N收集和再分配液體的裝置，這種裝置比先有技術(shù)的更加有效。
本發(fā)明是在交換塔中收集下行液流并將其再分配進(jìn)入交換塔中的一層結(jié)構(gòu)填料中的裝置和方法。本發(fā)明還包括用于組裝這種裝置的方法。
本發(fā)明有多種裝置和它的改進(jìn)的實(shí)施方式。在第一種實(shí)施方式中，用于在交換塔中收集和再分配下行液體的裝置包括三個(gè)元件，其中交換塔有一個(gè)縱軸、一個(gè)橫截面積、一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，交換塔包括至少一層結(jié)構(gòu)填料，該結(jié)構(gòu)填料的外表面與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)。第一種元件是一種放置在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層上面的壁流式收集器，該壁流式收集器具有與內(nèi)壁的內(nèi)周接近的外徑，并適于收集在交換塔內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第二種元件是一種放置在交換塔中的傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第三種元件是一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
裝置的第一種實(shí)施方式有多種變形。在一種變形中，壁流式收集器固定地連接到交換塔的內(nèi)壁上。在另一種變形中，壁流式收集器在交換塔內(nèi)沿著縱軸能夠在垂直方向上運(yùn)動(dòng)。
也是在另外一種變形中，傳輸裝置包括一個(gè)盤(pán)，至少盤(pán)的一部分與壁流式收集器液體連通，盤(pán)跨越至少交換塔的橫截面積的一部分而延伸，分配裝置在盤(pán)中包括至少一個(gè)孔。在另外一種變形中，傳輸裝置包括至少一個(gè)連接到壁流式收集器上的擴(kuò)展接觸刷，該擴(kuò)展接觸刷朝著縱軸方向穿過(guò)至少塔的橫截面積的一部分。
在另外一種變形中，傳輸裝置包括至少一個(gè)與壁流式收集器液體連通的槽，該槽延伸遍及交換塔橫截面積的至少一部分，分配裝置在每個(gè)槽中至少包括一個(gè)開(kāi)口或溢流凹口。在這種變形中的變化中，該裝置還包括接近交換塔內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料外表面的至少一個(gè)接觸刷，該接觸刷放置在槽的上方，并適于將內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的下行液體的至少一部分傳輸?shù)讲壑小?br> 在第二種實(shí)施方式中，用于在交換塔中收集和再分配下行液流的裝置包括兩個(gè)元件，其中交換塔具有一個(gè)縱軸、一個(gè)橫截面積、一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，該交換塔包括第一層結(jié)構(gòu)填料和其上方的第二層結(jié)構(gòu)填料，第一和第二層結(jié)構(gòu)填料的每一層具有一個(gè)與內(nèi)壁間隔開(kāi)的外表面。第一種元件是一種放置在交換塔中的壁流式收集器，該壁流式收集器位于第一層結(jié)構(gòu)填料的上方而位于第二層結(jié)構(gòu)填料的下方，該壁流式收集器適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第二元件是放置在交換塔中第一層結(jié)構(gòu)填料和第二層結(jié)構(gòu)填料之間的至少一個(gè)構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件適于支撐至少一部分第二層結(jié)構(gòu)填料，和將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。在這種實(shí)施方式的一種變形中，該構(gòu)件是一個(gè)梁，該梁具有第一末端，與第一末端相對(duì)的第二末端，和介于第一末端和第二末端之間的細(xì)長(zhǎng)通道，該細(xì)長(zhǎng)通道與壁流式收集器液體連通。
該裝置的第三種實(shí)施方式類(lèi)似于第二種實(shí)施方式，但在每個(gè)構(gòu)件中包括至少一個(gè)孔，用于從構(gòu)件向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的液體。
用于在交換塔中收集和再分配下行液體的裝置的第四種實(shí)施方式包括四個(gè)元件，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，交換塔包括第一層結(jié)構(gòu)填料和其上方的第二層結(jié)構(gòu)填料，第一和第二層結(jié)構(gòu)填料的每一層具有一個(gè)與內(nèi)壁間隔開(kāi)的外表面。第一元件是一種放置在交換塔中的壁流式收集器，該壁流式收集器位于第一層結(jié)構(gòu)填料的上方而位于第二層結(jié)構(gòu)填料的下方，壁流式收集器固定地連接到內(nèi)壁上，并適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第二種元件放置在交換塔中介于第一層結(jié)構(gòu)填料和第二層結(jié)構(gòu)填料之間的至少一個(gè)梁，每個(gè)梁適于支撐至少一部分第二層結(jié)構(gòu)填料，并且每個(gè)梁具有第一末端，與第一末端相對(duì)的第二末端，和介于第一末端和第二末端之間的具有敞開(kāi)頂部和底板的細(xì)長(zhǎng)通道，該細(xì)長(zhǎng)通道與壁流式收集器液體連通，并適于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第三種元件是在每個(gè)梁的槽底板中具有至少一個(gè)孔，用于從梁的槽向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的液體。第四種元件是接近交換塔的內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料的外表面處至少有一個(gè)接觸刷，該接觸刷位于梁的上方，并適于從內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處向梁的槽傳輸至少一部分下行液體。
用于在交換塔中收集和再分配下行液體的裝置的第五種實(shí)施方式包括四個(gè)元件，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，交換塔包括第一層結(jié)構(gòu)填料和其上方的第二層結(jié)構(gòu)填料，第一和第二層結(jié)構(gòu)填料的每一層具有一個(gè)與內(nèi)壁間隔開(kāi)的外表面。第一種元件是一種放置在交換塔中的壁流式收集器，該壁流式收集器位于第一層結(jié)構(gòu)填料的上方而位于第二層結(jié)構(gòu)填料的下方，壁流式收集器在交換塔內(nèi)沿著縱軸能夠在垂直方向上運(yùn)動(dòng)，并適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第二種元件是放置在交換塔中介于第一層結(jié)構(gòu)填料和第二層結(jié)構(gòu)填料之間的至少一個(gè)梁，每個(gè)梁適于支撐至少一部分第二層結(jié)構(gòu)填料，并且每個(gè)梁具有第一末端，與第一末端相對(duì)的第二末端，和介于第一末端和第二末端之間的具有敞開(kāi)頂部和底板的細(xì)長(zhǎng)通道，該細(xì)長(zhǎng)通道與壁流式收集器液體連通，并適于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第三種元件是在每個(gè)梁的槽底板中具有至少一個(gè)孔，用于從梁的槽向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的液體。第四種元件是接近交換塔的內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料的外表面處至少有一個(gè)接觸刷，該接觸刷位于梁的上方，并適于從內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處向梁的槽傳輸至少一部分下行液體。
本發(fā)明另一方面是用于在交換塔中的蒸氣和下行液體之間交換熱和/或質(zhì)量的交換塔，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁。該交換塔包括一組內(nèi)部零件，包括四種元件。第一種元件是至少一層結(jié)構(gòu)填料，該結(jié)構(gòu)填料具有與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)的外表面。第二種元件是一種位于結(jié)構(gòu)填料上方的壁流式收集器，該壁流式收集器具有一個(gè)接近于內(nèi)壁內(nèi)周的外圓周，并且適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第三種元件是一種傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第四種元件是一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
用于在交換塔中收集下行液流并將其再分配至置于交換塔中的結(jié)構(gòu)填料層中的方法包括多個(gè)步驟，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁。第一步是將液體引入到交換塔中的第一位置處。第二步是將一層結(jié)構(gòu)填料定位在交換塔中的第一位置的下方，該結(jié)構(gòu)填料層具有與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)的外表面。第三步是將壁流式收集器定位在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層的上方而在第一位置的下方，該壁流式收集器具有一個(gè)接近于內(nèi)壁內(nèi)周的外圓周，并且適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第四步是將傳輸裝置定位在交換塔中接近壁流式收集器的位置，該傳輸裝置適于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第五步是將內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的下行液體的至少一部分收集在壁流式收集器中。第六步是將相當(dāng)大一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第七步是提供一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。第八步是從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
本發(fā)明的另一方面是一種用于低溫空氣分離的方法，該方法包括使下行的液流與上升的蒸氣逆流在至少一個(gè)蒸餾塔中相接觸，該蒸餾塔包括至少一個(gè)質(zhì)量傳輸區(qū)域，其中至少由一層結(jié)構(gòu)填料建立起液體--蒸氣間的接觸，至少一部分上行液流被收集，并由一種裝置再分配至結(jié)構(gòu)填料中，該裝置如上面所討論的任何一種實(shí)施例的裝置或它們的變形。
組裝用于在交換塔中收集下行液流并將其再分配至置于交換塔中的結(jié)構(gòu)填料層中的裝置的方法包括多個(gè)步驟，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁。第一步是提供一種交換塔。第二步是在交換塔中提供結(jié)構(gòu)填料層，該結(jié)構(gòu)填料層具有與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)的外表面。第三步是將壁流式收集器安裝在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層的上方，該壁流式收集器具有一個(gè)接近于內(nèi)壁內(nèi)周的外圓周，并且適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體。第四步是在交換塔中安裝一種傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。第五步是安裝一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。


下面參照附圖，通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明圖1A是本發(fā)明的第I種再分配器的一種實(shí)施方式的平面示意圖；圖1B是圖1A中所示的再分配器的部分透視示意圖；圖2A-2E是用在本發(fā)明的第I種再分配器(如圖1A和1B中所示的再分配器)中的組合槽/結(jié)構(gòu)梁的橫截面示意圖；圖3A和3B是通過(guò)兩種不同的方式連接到塔內(nèi)壁上的本發(fā)明的壁流式收集器的橫截面示意圖；圖3C是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示意圖，該實(shí)施方式應(yīng)用了固定的壁流式收集器和連接到塔內(nèi)壁上的彈性接觸刷；圖4A是帶有單獨(dú)的接觸刷的移動(dòng)壁流式收集器這種實(shí)施方式的橫截面示意圖；圖4B是應(yīng)用了兩個(gè)彈性接觸刷的移動(dòng)壁流式收集器的另一種實(shí)施方式的橫截面示意圖；圖4C是應(yīng)用了交錯(cuò)的雙接觸刷的移動(dòng)壁流式收集器另一種實(shí)施方式的平面示意圖；
圖5A是第I種再分配器的另一種實(shí)施方式的平面示意圖，其中液體輸送槽連接到移動(dòng)壁流式收集器上；圖5B是圖5A中所示的第I種再分配器的側(cè)視示意圖；圖6A是第I種再分配器的另一種實(shí)施方式的平面示意圖，該再分配器具有六角形槽的布置和移動(dòng)壁流式收集器；圖6B是圖6A中所示的第I種再分配器的側(cè)視示意圖；圖7A是本發(fā)明第II種再分配器的一種實(shí)施方式的平面示意圖；圖7B是塔壁和圖7A中所示的第II種再分配器的一部分的部分橫截面?zhèn)纫暿疽鈭D；圖8是本發(fā)明的第II種再分配器的蓋的餅形部分的平面圖和兩個(gè)橫截面?zhèn)纫晥D的示意圖；圖9A是本發(fā)明第III種再分配器的部分平面示意圖；圖9B是圖9A中所示的第III種再分配器中應(yīng)用的擴(kuò)展接觸刷的一種實(shí)施方式的橫截面?zhèn)纫暿疽鈭D；圖10A和10B是可應(yīng)用在本發(fā)明的第I種再分配器中的槽/支撐梁的兩種變形的透視示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明解決了在交換塔的填充部分中收集從塔內(nèi)壁和/或近壁區(qū)域流下的下行液體以及向塔的中心(即遠(yuǎn)離壁的位置)再分配該液體的需要。本發(fā)明完成了這種液體再分配，而不會(huì)導(dǎo)致高的生產(chǎn)成本和/或與額外的塔高度相關(guān)的顯著增加的成本。
本發(fā)明的再分配器從塔內(nèi)壁和臨近塔壁區(qū)域的填料中除去液體，并將液體輸送到比現(xiàn)有的接觸刷設(shè)計(jì)更深入塔中心的位置。再分配器的高度相對(duì)合適--至多約100mm。雖然通過(guò)將在壁上流動(dòng)的液體再分配至塔的中心，再分配器降低了塔中總的液體分布不均勻的現(xiàn)象，但是該再分配器并不想要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)液體分配器所能達(dá)到的均勻程度。本發(fā)明的再分配器并不收集所有的液流，而規(guī)定為在大約每十層結(jié)構(gòu)填料之后被部署。
本發(fā)明的再分配器設(shè)計(jì)分為三類(lèi)I.懸掛在壁流式收集器上的槽a.固定設(shè)計(jì)
b.移動(dòng)設(shè)計(jì)II.懸掛在壁流式收集器上的穿孔蓋a.固定設(shè)計(jì)b.移動(dòng)設(shè)計(jì)III.擴(kuò)展接觸刷第I種再分配器包括一組連接到壁流式收集器上的槽。圖1A和1B示出了這種再分配器10的一種實(shí)施方式。由壁流式收集器12在塔壁(未示出)上收集的液體流入槽14中，并被輸送跨過(guò)塔的橫截面，穿過(guò)孔16或溢出槽口而流出槽進(jìn)入下面的結(jié)構(gòu)填料(未示出)。支撐/壓制梁18的裝置與槽形成整體，以支撐和壓制再分配器上面的和下面的結(jié)構(gòu)填料。支撐/壓制梁既可以作為槽，也可以作為結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件。圖2A-2E中示出了這種組合槽/結(jié)構(gòu)支撐梁22的固定的和移動(dòng)的這兩種設(shè)計(jì)指的是壁流式收集器12，該壁流式收集器既可以固定到塔壁上，也可以與結(jié)構(gòu)填料部分一起“移動(dòng)”，即如果填料發(fā)生移動(dòng)則允許壁流式收集器移動(dòng)。固定的壁流式收集器的一個(gè)實(shí)施例是一塊角鋼，該角鋼使得壁流式收集器可以密封焊接到塔壁上。在塔內(nèi)緣環(huán)繞的垂直唇緣可以捕獲液體并將其導(dǎo)向任意的連接槽。
圖3A-3C中示出了將固定的壁流式收集器12連接到塔壁24上的幾種方法。當(dāng)壁流式收集器被固定時(shí)，支撐/壓制梁必須為至少一些相鄰填充層的裝載/運(yùn)行負(fù)荷設(shè)定尺寸。
在圖3A和3B中，壁流式收集器12通過(guò)點(diǎn)焊或密封焊26而連接到塔壁24上。在圖3A中，壁流式收集器12的短內(nèi)壁32通過(guò)密封焊28連接到底板36上。在圖3C中，一個(gè)彈性接觸刷38連接到壁24上，以將液體轉(zhuǎn)移到壁流式收集器12中。
圖4A-4C中示出了移動(dòng)壁流式收集器12的一個(gè)實(shí)施例。在這種情況下，如果填料在負(fù)載下輕微移動(dòng)，則允許再分配器隨著結(jié)構(gòu)填料在塔中上下運(yùn)動(dòng)。支撐/壓制梁只是用于保持相鄰填料層之間的距離，因此不需要和用于固定壁流式收集器中的支撐/壓制梁一樣大。
參照?qǐng)D4A-4C，移動(dòng)壁流式收集器12’的主體可以是一塊具有內(nèi)部垂直唇緣形成短內(nèi)壁32的角鋼，除了角鋼塊不焊接到塔壁24上以外，其它的和固定壁流式收集器相同?？商鎿Q的，和連接到填料部分的壁接觸刷類(lèi)似，有一個(gè)或更多個(gè)彈性接觸刷(38，38’)點(diǎn)焊或由鉚釘44連接到角鋼上，并與塔壁形成緊密連接。在一種實(shí)施方式中，兩個(gè)彈性接觸刷38’彼此重疊安裝，這樣它們的接頭和縫隙彼此相對(duì)交錯(cuò)，如圖4C所示，因此形成更加有效的液體密封。彈性接觸刷并不焊接到塔壁上--僅僅靠摩擦力來(lái)限制它們的垂直運(yùn)動(dòng)。
在圖5A-5B和圖6A-6B中示出了移動(dòng)壁流式收集器型的再分配器10的兩種實(shí)施方式。在這兩種實(shí)施方式中，槽連接到配備有一個(gè)或多個(gè)彈性接觸刷38的壁流式收集器12’上。槽是槽/結(jié)構(gòu)支撐梁22，它用于保持結(jié)構(gòu)填料的相鄰層之間的空間。
在圖5A-5B中，應(yīng)用了三個(gè)槽/結(jié)構(gòu)支撐梁22的平行布置。兩個(gè)額外的短支撐梁52放置在每一側(cè)，并且平行于這三個(gè)槽/支撐梁用于加固，應(yīng)用三個(gè)臨時(shí)的塔54以用于提升和安裝。槽的實(shí)際數(shù)目取決于多個(gè)因素，包括在壁上預(yù)期的液體聚集和塔中用于具體填料部分模式所需要的支撐點(diǎn)的數(shù)目。例如，在圖5A中所示的實(shí)施方式中，有一組任意的液體輸送槽56垂直于包括孔16的槽/結(jié)構(gòu)支撐梁22。在這種實(shí)施方式中，存在用于上升的蒸氣流的開(kāi)口59。
在6A-6B中所示的再分配器10，槽/結(jié)構(gòu)支撐梁22布置成六角形從而利用了現(xiàn)有的制造下部結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)適于處理大的、徑向?qū)ΨQ(chēng)的裝置，除了這點(diǎn)之外，與圖5A-5B中的實(shí)施方式類(lèi)似?？梢蕴峁┯糜谔嵘桶惭b的孔62。
在這兩種實(shí)施方式中(圖5A-5B和圖6A-6B)，在側(cè)視圖中示出了任意的間隔條57，用于將槽的下側(cè)與結(jié)構(gòu)填料(未示出)間隔開(kāi)幾毫米。這樣的間隔減少了結(jié)構(gòu)填料對(duì)穿過(guò)孔16的液流的阻礙。表1示出了用于再分配器10的孔的要求，這取決于塔的尺寸。
表1.在再分配器*中用于最高25mm液位的孔的要求塔內(nèi)周 孔的數(shù)目 孔的密度 孔直徑(毫米) (每平方英尺) (毫米)200 2 5.92.2900 15 2.19 3.61500 26 1.37 4.52500 64 1.21 4.83400 109 1.12 5.05200 254 1.11 5.0*條件收集在壁上總流量的10％；5加侖每分鐘/平方英尺(gpm/ft2)的總液流量；氬氣/氧氣為50/50混和。
參照?qǐng)D7A-7B，第II種再分配器10包括一個(gè)穿孔的盤(pán)62，該盤(pán)如上所述的一樣連接到固定的或移動(dòng)的壁流式收集器(12，12’)上?？晒┻x擇的，壁流式收集器可以由兩個(gè)槽鋼圈63制成，兩個(gè)槽鋼圈直接焊接到塔內(nèi)壁24的內(nèi)周上，并夾入穿孔的蓋中間。槽鋼圈的總體高度可以很小(例如30mm)，因?yàn)榭梢赃x擇在穿孔蓋上的開(kāi)口面積，這樣在蓋上不需要任何明顯的泡沫。開(kāi)口面積可以高達(dá)70％(例如在114mm中心上90mm的最密裝填布置)。圖7A示出了在第II種再分配器中的一種示例性開(kāi)孔模式的平面圖，而在圖7B中示出了槽鋼型的壁流式收集器除去蓋的視圖。
液體可以離開(kāi)壁流式收集器，并以不連續(xù)的點(diǎn)或連續(xù)地溢出至穿孔蓋的周邊。如圖7A所示，穿孔蓋可以是具有任意邊界64的圓形物或圓環(huán)。
參照?qǐng)D7A和7B，在蓋62中的大穿孔66可以利用轉(zhuǎn)塔式壓力機(jī)制造以產(chǎn)生4-8mm高的凸緣68，該凸緣可以用作液流的障礙物。其它的小孔16(沒(méi)有凸起)可以用于再分配上述從壁上和結(jié)構(gòu)填料上捕獲的液體。
如圖7A-7B和圖8所示，穿孔蓋可以由分離的“餅形”部分構(gòu)成。支撐塔(未示出)可以用于支撐再分配器，并保持結(jié)構(gòu)填料上下之間的間距。轉(zhuǎn)塔式壓力機(jī)還可以利用轉(zhuǎn)塔式壓力機(jī)用于產(chǎn)生短(6mm)障礙物65，如圖8所示。這些障礙物可以用于將液體從塔內(nèi)壁導(dǎo)向塔的中心。
第III種再分配器包括壁流式收集器和從壁流式收集器到結(jié)構(gòu)填料內(nèi)部的凸起。和第I種與第II種再分配器相比，從第III種再分配器和壁流式收集器突出的凸起用作一個(gè)零件。這種想法的一種實(shí)施方式是一個(gè)具有比普通更長(zhǎng)的開(kāi)有口的腿的擴(kuò)展接觸刷，它穿入結(jié)構(gòu)填料中大約50mm或更深而不是通常的12-25mm。
圖9A-9B示出了另一種實(shí)施方式，其中每個(gè)凸起72利用轉(zhuǎn)塔式?jīng)_壓機(jī)形成為～6mm高的小槽。仍利用加肋工具產(chǎn)生障礙物74。以這種方式，與比普通的接觸刷相比，能將在壁上捕獲的液體輸送到結(jié)構(gòu)填料內(nèi)部更深的地方。在整個(gè)塔橫界面上，可利用一個(gè)短的間隔柵格(未示出)在塔的橫截面上于再分配器上面和下面保持填料層之間的恒定距離。
組合上面支撐填料的功能和下面分配從壁區(qū)域捕獲的液體到結(jié)構(gòu)填料中的功能，可以節(jié)約成本，使用于上升的水蒸氣的流量的面積最大化。這樣的設(shè)計(jì)在第I種再分配器中是有用的。對(duì)槽或組合槽/結(jié)構(gòu)支撐梁的進(jìn)一步改進(jìn)是相對(duì)于下面被澆灌結(jié)構(gòu)填料提升槽的底面。這樣做的好處是可以直接在槽的下面將反向流動(dòng)的液體和氣體進(jìn)行更好的分離，并有助于液壓溢流開(kāi)始之前氣體和液體的更高流動(dòng)。在圖10A和10B中示出了這種組合槽/結(jié)構(gòu)支撐梁122的實(shí)施例。這些組合槽/結(jié)構(gòu)支撐梁由幾個(gè)薄金屬的疊層板構(gòu)成，這就允許用便宜的緊固件而不是焊接，如果用厚的梁則需要焊接。
本發(fā)明的再分配器的一些好處和優(yōu)點(diǎn)是.捕獲塔內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料的壁區(qū)域的液體，并將液體再分配至填料內(nèi)部深處，遠(yuǎn)離塔內(nèi)壁。
.需要相對(duì)小的額外塔高度和與之相關(guān)的成本--這是僅僅需要處理塔周邊液體而不是全部液體流量的結(jié)果。因此，所提出的再分配器不需要很高。
.需要較小的附加成本。由于再分配器的適當(dāng)尺寸，比例如制造一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的液體分配器所需的材料和勞動(dòng)力成本都低的多。另外，這些再分配器不需要非常均勻的液體分布，因?yàn)樗鼈兊闹饕δ茉试S在下面的結(jié)構(gòu)填料中進(jìn)行成分混合。
.在氣相中不會(huì)導(dǎo)致顯著的額外壓降。
.可以與傳統(tǒng)的垂下壁爐/支撐壁爐設(shè)計(jì)形成一體。
.提出導(dǎo)致在填充塔中的液體不均勻分布以及液體與填料周邊/塔內(nèi)壁交互作用的機(jī)制。
盡管在此參考一些具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)行解釋和說(shuō)明，但是本發(fā)明并不想要局限在所示的細(xì)節(jié)中。更確切的說(shuō)，在與權(quán)利要求相同的范圍內(nèi)，在不背離本發(fā)明的精神的情況下，在細(xì)節(jié)中可以做各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在交換塔中收集和再分配下行液體的裝置，其中交換塔有一個(gè)縱軸、一個(gè)橫截面積、一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，交換塔包括至少一層結(jié)構(gòu)填料，該結(jié)構(gòu)填料的外表面與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)，該裝置包括一種放置在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層上方的壁流式收集器，壁流式收集器具有與內(nèi)壁的內(nèi)周接近的外周，并適于收集在交換塔內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；一種放置在交換塔中的傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
2.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于傳輸裝置包括至少一個(gè)與壁流式收集器液體連通的槽，該槽延伸跨越交換塔的橫截面積的至少一部分，和分配裝置在每個(gè)槽中包括至少一個(gè)孔或溢流凹口。
3.一種如權(quán)利要求2所述的裝置，還至少包括一種接近于交換塔的內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料的外表面的接觸刷，該接觸刷放置在槽的上方，并適于向槽中傳輸在內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處下行的液體的至少一部分。
4.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于傳輸裝置包括一個(gè)盤(pán)，至少盤(pán)的一部分與壁流式收集器液體連通，盤(pán)跨越至少交換塔的橫截面積的一部分而延伸，和分配裝置在盤(pán)中包括至少一個(gè)孔。
5.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于傳輸裝置包括至少一個(gè)裝附到壁流式收集器上的擴(kuò)展接觸刷，該擴(kuò)展接觸刷朝著縱軸方向穿過(guò)至少塔的橫截面積的一部分。
6.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于壁流式收集器固裝到交換塔的內(nèi)壁上。
7.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于壁流式收集器在交換塔內(nèi)沿著縱軸能夠在垂直方向上運(yùn)動(dòng)。
8.一種用于在交換塔中收集和再分配下行液流的裝置，其中交換塔具有一個(gè)縱軸、一個(gè)橫截面積、一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，該交換塔包括第一層結(jié)構(gòu)填料和其上方的第二層結(jié)構(gòu)填料，第一和第二層結(jié)構(gòu)填料的每一層具有一個(gè)與內(nèi)壁間隔開(kāi)的外表面，該裝置包括一種放置在交換塔中的壁流式收集器，該壁流式收集器位于第一層結(jié)構(gòu)填料的上方而位于第二層結(jié)構(gòu)填料的下方，該壁流式收集器適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；和放置在交換塔中第一層結(jié)構(gòu)填料和第二層結(jié)構(gòu)填料之間的至少一個(gè)構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件適于支撐至少一部分第二層結(jié)構(gòu)填料，和將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離。
9.一種如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括在每個(gè)構(gòu)件中至少有一個(gè)孔，用于從構(gòu)件向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的液體。
10.一種如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于該構(gòu)件是一個(gè)梁，該梁具有第一末端，與第一末端相對(duì)的第二末端，和介于第一末端和第二末端之間的延長(zhǎng)通道，該延長(zhǎng)通道與壁流式收集器液體連通。
11.一種在交換塔中用于收集和再分配下行液體的裝置，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，交換塔包括第一層結(jié)構(gòu)填料和其上方的第二層結(jié)構(gòu)填料，第一和第二層結(jié)構(gòu)填料的每一層具有一個(gè)與內(nèi)壁間隔開(kāi)的外表面，該裝置包括一種放置在交換塔中的壁流式收集器，該壁流式收集器位于第一層結(jié)構(gòu)填料的上方而位于第二層結(jié)構(gòu)填料的下方，壁流式收集器固裝到內(nèi)壁上，并適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；放置在交換塔中介于第一層結(jié)構(gòu)填料和第二層結(jié)構(gòu)填料之間的至少一個(gè)梁，每個(gè)梁適于支撐至少一部分第二層結(jié)構(gòu)填料，并且每個(gè)梁具有第一末端，與第一末端相對(duì)的第二末端，和介于第一末端和第二末端之間的具有敞開(kāi)頂部和底板的延長(zhǎng)通道，該延長(zhǎng)通道與壁流式收集器液體連通，并適于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；在每個(gè)梁的槽底板中具有至少一個(gè)孔，用于從梁的槽向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的液體；接近交換塔的內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料的外表面處至少有一個(gè)接觸刷，該接觸刷位于梁的上方，并適于從內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處向梁的槽傳輸至少一部分下行液體。
12.一種用于收集和再分配交換塔中的下行液體的裝置，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，交換塔包括第一層結(jié)構(gòu)填料和其上方的第二層結(jié)構(gòu)填料，第一和第二層結(jié)構(gòu)填料的每一層具有一個(gè)與內(nèi)壁間隔開(kāi)的外表面，該裝置包括一種放置在交換塔中的壁流式收集器，該壁流式收集器位于第一層結(jié)構(gòu)填料的上方而位于第二層結(jié)構(gòu)填料的下方，壁流式收集器在交換塔內(nèi)沿著縱軸能夠在垂直方向上運(yùn)動(dòng)，并適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；放置在交換塔中介于第一層結(jié)構(gòu)填料和第二層結(jié)構(gòu)填料之間的至少一個(gè)梁，每個(gè)梁適于支撐至少一部分第二層結(jié)構(gòu)填料，并且每個(gè)梁具有第一末端，與第一末端相對(duì)的第二末端，和介于第一末端和第二末端之間的具有敞開(kāi)頂部和底板的延長(zhǎng)通道，該延長(zhǎng)通道與壁流式收集器液體連通，并適于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；在每個(gè)梁的槽底板中具有至少一個(gè)孔，用于從梁的槽向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的液體；接近交換塔的內(nèi)壁或結(jié)構(gòu)填料的外表面處至少有一個(gè)接觸刷，該接觸刷位于梁的上方，并適于從內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處向梁的槽傳輸至少一部分下行液體。
13.一種用于在交換塔中的蒸氣和下行液體之間交換熱和/或質(zhì)量的交換塔，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，該交換塔包括一組內(nèi)部零件，包括至少一層結(jié)構(gòu)填料，該結(jié)構(gòu)填料具有與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)的外表面；一種位于結(jié)構(gòu)填料上方的壁流式收集器，該壁流式收集器具有一個(gè)接近于內(nèi)壁的內(nèi)周的外圓周，并且適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；一種傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
14.一種用于在交換塔中收集下行液流并將其再分配至置于交換塔中的結(jié)構(gòu)填料層中的方法，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，該方法包括下列步驟將液體引入到交換塔中的第一位置處；將結(jié)構(gòu)填料定位在交換塔中的第一位置的下方，該結(jié)構(gòu)填料具有與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)的外表面；將壁流式收集器定位在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層的上方而在第一位置的下方，該壁流式收集器具有一個(gè)接近于內(nèi)壁內(nèi)周的外圓周，并且適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；將傳輸裝置定位在交換塔中接近壁流式收集器的位置，該傳輸裝置適于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；將內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的下行液體的至少一部分收集在壁流式收集器中；將相當(dāng)大一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；提供一種用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體的分配裝置；從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
15.一種用于低溫空氣分離的方法，該方法包括使下行的液流與上升的蒸氣逆流在至少一個(gè)蒸餾塔中相接觸，該蒸餾塔包括至少一個(gè)質(zhì)量傳輸區(qū)域，其中至少由一層結(jié)構(gòu)填料建立起液體——蒸氣間的接觸，至少一部分上行液流被收集，并由一種如權(quán)利要求1所述的裝置再分配至結(jié)構(gòu)填料中。
16.一種組裝用于在交換塔中收集下行液流并將其再分配至置于交換塔中的結(jié)構(gòu)填料層中的裝置的方法，其中交換塔具有一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，該方法包括下列步驟提供該交換塔；在交換塔中提供結(jié)構(gòu)填料層，該結(jié)構(gòu)填料層具有與內(nèi)壁的內(nèi)周間隔開(kāi)的外表面；將壁流式收集器安裝在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層的上方，該壁流式收集器具有一個(gè)接近于內(nèi)壁內(nèi)周的外圓周，并且適于收集交換塔的內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；在交換塔中安裝一種傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；安裝一種分配裝置，用于從傳輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
全文摘要
一種用于在交換塔中收集和再分配的下行液體的裝置，其中交換塔有一層結(jié)構(gòu)填料，一個(gè)縱軸，一個(gè)橫截面積，一個(gè)具有內(nèi)周的內(nèi)壁，該裝置包括一種放置在交換塔中結(jié)構(gòu)填料層上面的壁流式收集器，壁流式收集器具有與內(nèi)壁的內(nèi)周接近的外徑，并適于收集在交換塔內(nèi)壁上或接近內(nèi)壁處的至少一部分下行液體；一種放置在交換塔中的傳輸裝置，用于將至少一部分由壁流式收集器收集的液體向縱軸傳輸跨越交換塔的橫截面積的一個(gè)相當(dāng)大的距離；和一種分配裝置，用于從輸裝置向結(jié)構(gòu)填料層分配至少一部分所收集的部分液體。
文檔編號(hào)B01D3/22GK1576762SQ20041005497
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者P·A·阿姆斯特龍, P·A·豪赫頓, J·W·米漢, G·A·梅斯基 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司