專利名稱：降液管-塔盤組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣-液接觸塔盤的技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是關(guān)于一種改進(jìn)的降液管-塔盤組件，在該降液管下面設(shè)有一升起的有效入口區(qū)。
蒸餾塔用來從多組分液流中分離出選定的組分。一般的說，這種氣液接觸塔使用塔盤、填料或這兩者的組合。近年來的趨勢是在許多塔盤式塔的設(shè)計(jì)中用篩板和浮閥來代替所謂的泡罩，而且通常的填料塔，不管是無規(guī)則(倒入的)還是規(guī)整填料，都與塔盤結(jié)合使用，以改進(jìn)液流中各組分的分離。
塔中分離的成功取決于液體與蒸汽相間的密切接觸。一些汽液接觸裝置，諸如塔盤，其特點(diǎn)是有相當(dāng)高的壓力降和相當(dāng)高的含液量。對于某些應(yīng)用場合其他類型的汽液接觸設(shè)備，如規(guī)整的高效填料也很受歡迎。這種填料因其具有低壓力降和低含液量而具有高的能量效率。然而，正是由于這些特點(diǎn)使得裝有規(guī)整填料的塔常常難于以穩(wěn)定一致的方式操作。況且，許多應(yīng)用場合只需要用塔盤就夠了。
分餾塔塔盤常有兩種配置方式錯(cuò)流與逆流。一般塔盤是由開有許多孔的堅(jiān)實(shí)的塔盤或平臺構(gòu)成，并且安裝在塔內(nèi)的支承環(huán)上。對于錯(cuò)流塔盤，蒸汽上升通過孔隙并與流過塔盤的液體在“有效”區(qū)內(nèi)相接觸，在該區(qū)內(nèi)液汽混合并實(shí)現(xiàn)分離作用。借助于一垂直通道液體從上一層塔盤流入該塔盤，該通道叫做入口降液管。液體流過塔盤并通過一個(gè)叫做出口降液管的類似通道流出。降液管的位置決定了液體的流動(dòng)模式。如果有兩只入口降液管，而且液體在塔盤上分為兩股液流，就叫做兩通路塔盤。如果只有一個(gè)入口降液管及一個(gè)出口降液管分別置于塔盤相對的兩側(cè)，就叫單通路塔盤。有兩個(gè)或更多通路的塔盤常常叫做多通路塔盤。通路的數(shù)目通常隨著所要求(設(shè)計(jì))的液體速率的增加而增加。然而，至關(guān)重要的是塔盤上的有效區(qū)。
并非塔盤的全部面積都對汽液接觸有效。例如，在入口降液管下面的區(qū)域一般是無孔的。為使塔盤上有更大的汽液接觸區(qū)，降液管常常是斜的。塔盤的最高汽液處理能力一般是隨著有效區(qū)或鼓泡區(qū)的增加而增加的。但是，為增加鼓泡區(qū)降液管能傾斜多少有一個(gè)極限，否則通道就太小了。這限制了液體的流動(dòng)和/或限制了保留在液體中的汽的脫除，而使液體倒流而上進(jìn)入降液管，從而過早限制了塔盤正常的汽液處理能力。
一種增加鼓泡區(qū)并提高汽液處理能力的變型是多降液管(MD)塔盤。通常有多個(gè)盒式垂直通道對稱設(shè)置在塔盤上，以引導(dǎo)液體流到，且流出塔盤。降液管并非一直延伸到下一塊塔盤而是與塔盤差一段予定的距離，這樣留下足夠的空間以使進(jìn)入出口降液管的液體中所含的蒸汽都能脫除出去。在相鄰塔盤間降液管的模式旋轉(zhuǎn)90度。盒式通道的底是實(shí)的，但有長孔以把液體引到出口降液管和下面塔盤之間的該塔盤的鼓泡區(qū)。MD塔盤歸類屬于多通路塔盤，常常用于高液體流速的情況。
談到關(guān)于錯(cuò)流板設(shè)計(jì)的選擇，過程塔器的一種特別有效的塔盤是篩板塔盤。在這種塔盤的底面上加工有大量的孔。這些孔允許上升的蒸汽流過與來自前面所述降液管并流過塔盤的液體直接接觸。當(dāng)有足夠量的蒸汽向上流過塔盤時(shí)就阻止了液體通過小孔流下(叫做“漏液”)，塔盤有少量的漏液是正常的，但是大量漏液對塔盤的能力及效率則是有害的。
塔盤能力是開孔面積與塔盤凈空的函數(shù)。當(dāng)凈空固定時(shí)，增加開孔面積百分比可以提高能力，但這一措施受到低汽速下漏液而減少了調(diào)節(jié)力的限制。為克服這種漏液開發(fā)了一種塔盤，它是由緊密排列的梯形截面的棒所構(gòu)成的。本發(fā)明的受讓人制造并銷售這種塔盤，商標(biāo)是紋柵塔盤(SCREENTRAY)。
紋柵塔盤梯形棒元件的楔形是向上的，而這對上升蒸汽產(chǎn)生文丘里效應(yīng)。這種緊密排列的棒使得表面張力的作用變得顯著了。表面張力與蒸汽上升通過楔形喉部而產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)相結(jié)合明顯減低了低液體流速下的漏液并維持了低的噴射高度。向上的楔形物也為流過塔盤的液體確定了一較大的表面積。關(guān)于紋柵塔盤和關(guān)于改善氣液接觸的另一發(fā)明，可參考未結(jié)案的美國專利申請，該申請?zhí)枮?7/304，942，申請日為1989年1月31日，它已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人了。
眾所周知，提高液體的泡沫高度及減少流過塔盤液體的反向流動(dòng)對篩板類型的塔盤可以提高塔盤效率。泡沫是蒸汽泡向上穿過流過塔盤的液體時(shí)產(chǎn)生的。蒸汽在液體中的懸浮延長了汽液的接觸而提高了過程的效率。泡沫維持的時(shí)間越長，所達(dá)到的泡沫高度越高，則汽液的保持量越大。較高的泡沫需要較小的汽泡并以足夠低的速度生成汽泡。同樣，在液體流過塔盤時(shí)液體如產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)則在泡沫下面出現(xiàn)反向流動(dòng)。這種流動(dòng)把液體帶著反向流過塔盤，而其作用使傳質(zhì)的濃差推動(dòng)力降低。正是這種汽液之間的濃度差提高了汽液接觸的效率。
在關(guān)于過程塔器的許多已有技術(shù)專利中也介紹了氣液接觸技術(shù)。它們有轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國專利No.3，959，419，No.4，604，247和4，597，916，以及頒發(fā)給日本東京MitsubishiJukogyoKabushikiKaisha的美國專利No.4，603，022。最有關(guān)系的是轉(zhuǎn)讓給聯(lián)合碳化公司(UnionCarbideCorpora-tion)的美國專利No.4，499，035，其中介紹了一種帶有改進(jìn)的入口鼓泡裝置的氣液接觸塔盤。上面所述類型的錯(cuò)流塔盤在塔盤入口處有促進(jìn)氣泡作用的改進(jìn)裝置，并有分開放置的無孔的壁元件，這些元件基本上垂直向上延伸并穿過液體的流動(dòng)通道。這種結(jié)構(gòu)配置據(jù)稱可以比簡單的開孔塔盤組件能在較大塔盤表面上促進(jìn)氣泡作用。這部分是由于在鄰近降液管區(qū)域裝有一升起的區(qū)域從而促進(jìn)了蒸汽的上升通過。
轉(zhuǎn)讓給殼牌石油公司(ShellOilCompany)的美國專利No.4，550，000介紹了氣液接觸裝置，其接觸是在塔內(nèi)垂直疊放的塔盤之間進(jìn)行的。一定塔盤上的開孔提供了氣體通道，其方式是使氣體較少地受到相鄰上一塔盤排料裝置流出的液體的阻礙。這一優(yōu)點(diǎn)在已有技術(shù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)改進(jìn)了塔盤效率。同樣，轉(zhuǎn)讓給日本東京NipponKagakuKabushikiKaisha的美國專利No.4，543，219介紹了一種擋板塔盤塔。講述了高氣液接觸效率的操作參數(shù)和對低壓力損失的要求。在闡述塔盤式過程塔器中對高效汽液接觸的要求時(shí)這些參考文獻(xiàn)是有用的。頒發(fā)給CARL，T.CHUANG等并轉(zhuǎn)讓給加拿大原子能公司(AtomicEnergyofCanadaLimited)的美國專利No.4，504，426是氣液接觸裝置的另一個(gè)例子。同樣，該材料介紹了許多改進(jìn)分餾效率的優(yōu)點(diǎn)和降液管塔盤設(shè)計(jì)的改進(jìn)。有低的0～25%開孔面積塔盤的開孔區(qū)延伸到降液管下面。
1968年頒給W.Bruckert的美國專利No.3，410，540中給出了另一參考材料。它說明了用降液管出口擋板控制液體從中的排出。擋板可以有靜態(tài)密封或動(dòng)態(tài)密封。在這方面，降液管的開口足夠小以控制排出，并可能比塔盤孔大并為圓形或長方形。也更詳細(xì)地描述了可能破壞降液管操作的瞬變力。在每一種用降液管對下一層塔盤加料的應(yīng)用中都必須考慮上述的瞬變力和有關(guān)的汽液流動(dòng)問題。
提供一種顯示出能提高效率、改進(jìn)氣泡生長、有均勻的泡沫高度以及由此產(chǎn)生均一的液體流動(dòng)的降液管塔盤組件可能是有益的。按定義，可以用Murphree板效率明顯提高來描述這一點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種降液管-塔盤組件，該板上有一升起的有效入口區(qū)板緊固在降液管下面。該入口板上有許多孔供蒸汽噴射進(jìn)入液體流中，從而有效地得到更好的傳質(zhì)。另一方面組件上導(dǎo)向孔作用于液流，從而在應(yīng)用于錯(cuò)流板情況下限制了逆向流動(dòng)(返混)。減少返混提高了效率并維持沿塔盤的均勻性。
本發(fā)明是關(guān)于一種過程塔器中用的改進(jìn)的降液管-塔盤組件。更具體的說，本發(fā)明的一個(gè)方面是用于下述類型過程塔器中的改進(jìn)的降液管-塔盤組件，在該型塔中液體經(jīng)第一降液管向下流到第一塊塔盤并流過其上的有效區(qū)。蒸汽沿該有效區(qū)向上流同液體相互作用并傳質(zhì)。然后液體通過第二降液管流出該塔盤。本發(fā)明的改進(jìn)包括安裝在第一降液管下面的基本上均勻升起的有效入口區(qū)，以把蒸汽噴射進(jìn)去同降液管出來的液體相接觸而得到更好的降液管下的蒸汽流動(dòng)。均勻升起的入口區(qū)包括一種是在塔內(nèi)基本水平的平板，或是另一種傾斜的降液管下的平板。
另一方面，本發(fā)明包括如前所述的改進(jìn)降液管-塔盤組件，其中降液管對上升蒸汽流進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。在一個(gè)實(shí)施例中，降液管有一個(gè)足夠狹窄的流體排放區(qū)，其設(shè)置在有效入口區(qū)上面并留有間隔，以形成一個(gè)流體池并從中均勻的排放。排出區(qū)也可有許多孔，這些孔是沿降液管下部區(qū)打的，并安在有效入口區(qū)上部，一般是平行間隔放置。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，排出區(qū)可由一楔形文丘里區(qū)構(gòu)成，該區(qū)沿有效入口區(qū)并且一般留有間隔地安裝在有效入口區(qū)上面。
本發(fā)明的另一點(diǎn)是降液管安裝在過程塔器的一個(gè)弦區(qū)域內(nèi)，而有效入口區(qū)是第一塔盤的一個(gè)弦區(qū)。降液管也可以安在上面第二塔盤的一個(gè)中間區(qū)域以把液體排到第一塔盤的中間區(qū)。不論哪種降液管配置，升起的有效區(qū)都是由開有許多蒸汽流通孔的入口板構(gòu)成的，通過這些孔得到對第一塔盤的有效區(qū)更好的蒸汽噴射流。關(guān)于這一點(diǎn)，入口板至少包括第一和第二兩個(gè)平板開孔區(qū)，第一開孔區(qū)的流動(dòng)葉片和第二開孔區(qū)的流動(dòng)葉片安裝成一定角度。在一實(shí)施例中，第一和第二開孔區(qū)的流動(dòng)葉片一般互相垂直安置。如有兩個(gè)以上的開孔區(qū)，則在第一和第二開孔區(qū)中間有一個(gè)中心或中間開孔區(qū)。中心開孔區(qū)分出導(dǎo)向的流體沿塔盤的中間區(qū)流過，而第二和第三開孔區(qū)引導(dǎo)流體向外流以減少沿塔盤的逆向流動(dòng)。
本發(fā)明的再一方面是升起的入口板的結(jié)構(gòu)至少有一塊帶有扭曲刃帶和狹縫孔的予拉制金屬網(wǎng)板，以成為沿其流過的導(dǎo)向流的通氣窗。按這種配置，蒸汽和液體可以按照予定的流動(dòng)模式分散流過塔盤，以達(dá)到最大效率。塔盤本身可以是篩板塔盤。本發(fā)明所設(shè)想的塔盤為一種由許多通常是梯形截面的，并且通常平行間隔排列被固定的細(xì)棒構(gòu)成的塔盤。
最后，本發(fā)明還介紹了一種使蒸汽與由過程塔器的降液管排出到下面錯(cuò)流塔盤的液體混合的改進(jìn)的方法，在該錯(cuò)流塔盤上流下來的液體與通過塔盤向上流的蒸汽相混合。所做的改進(jìn)包括在接近塔盤的降液管下面安裝一個(gè)升起的有效入口區(qū)，對于塔盤分出合適的蒸汽流通過有效入口區(qū)，以及使蒸汽流導(dǎo)向進(jìn)入降液管排出的液體中的各種步驟。
附圖的簡要說明為更全面地了解本發(fā)明，以及更深地理解其目的和好處，下面應(yīng)把下述的說明與附圖結(jié)合起來做一研究。


圖1是各段剖開的一個(gè)填料塔的透視圖，以說明各種塔的內(nèi)構(gòu)件，并說明一個(gè)安在塔內(nèi)符合本發(fā)明原理的降液管-塔盤組件的實(shí)施例;
圖2是本發(fā)明安裝在過程塔器內(nèi)改進(jìn)的降液管-塔盤組件的側(cè)立面斷面示意圖，并闡示了蒸汽及液體的流動(dòng)情況;
圖3是已有技術(shù)篩板的示意性頂視圖，并說明了液體的流動(dòng);
圖4是本發(fā)明降液管塔盤組件的透視圖，為表達(dá)清楚，圖中局部是剖開的;
圖5是沿圖4中5-5線剖視的塔盤有效區(qū)側(cè)視剖面放大圖;
圖6是圖4塔盤組件頂視放大圖;
圖7是圖6降液管-塔盤組件示意性的側(cè)視圖;
圖8是圖4降液管-塔盤區(qū)側(cè)視面局部放大圖;
圖9是圖8降液管的一種替代的實(shí)施例;
圖10是圖4的有效入口區(qū)局部放大透視圖;
圖11是圖4有效入口板的一種替代的實(shí)施例的頂視圖。
首先來看圖1，它是一個(gè)示意性的填料塔或柱子的局部透視圖，采用各段剖開以闡示各種塔的內(nèi)構(gòu)件，也闡示了本發(fā)明改進(jìn)的高效塔盤組件的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用。圖1的交換柱10是由裝有多個(gè)填料床層14和塔盤的圓柱形塔12所構(gòu)成。還設(shè)有多個(gè)人孔16以利于進(jìn)到塔12的內(nèi)部區(qū)域。還裝有側(cè)線物流排出管線20，側(cè)線液體加料管線18，側(cè)線蒸汽進(jìn)料管或再沸器返回管線32。在塔10頂部裝有回流返回管線34。
操作時(shí)，液體13通過回流返回線34及側(cè)線加料入口管18加到塔10內(nèi)。液體13向下流過塔并最后由側(cè)線排出管20或底部物流排出管30離開塔。在向下流動(dòng)時(shí)，液體13在通過塔盤和填料床時(shí)由于某組分的汽化而減少了該組分，并由于某物從蒸汽流中冷凝進(jìn)入液體而富集了這種組分。
還是參見圖1，交換柱10示意性的剖開一半以表達(dá)清楚。在此圖中，塔10有一個(gè)安在塔12頂部的塔頂蒸汽出口管線26及一安裝在塔的下部圍著底部物流排出管線30的下裙座28，管線30與再沸器(圖中未畫)相聯(lián)。如圖，再沸器返回管32安裝在裙座28上面，以使蒸汽再循環(huán)向上通過塔盤和/或填料層14。冷凝器來的回流液通過入口管34送到上部塔區(qū)23，在那里回流液通過一個(gè)液體分布器36沿上部填料床38進(jìn)行分配。可以看到，上部填料床38是一種規(guī)整填料床。為了說明，畫出了交換塔10中上部填料床38以下的區(qū)域，該區(qū)在支撐上部規(guī)整填料38的支撐柵格41下面安裝有一個(gè)液體收集器40。同樣，在它下面安裝了一個(gè)適合于液體13再分布的液體分布器42。在截?cái)嗑€43下，可看到在床層14上面安有第二種類型的分布器42A。塔10是以截?cái)嗑€43表示，這是要說明塔的內(nèi)構(gòu)件安排只是示意性的，并提供為說明各種元件的安排。
仍參見圖1，為了說明，圖中畫出了一對塔盤組件。在許多實(shí)例中，過程塔器只有填料或只有塔盤，或者有填料與塔盤的組合。而現(xiàn)在說明的是一種組合以便討論整個(gè)塔和它的操作。通常塔盤式塔含有多個(gè)這里所示類型的塔盤48。在很多實(shí)例中塔盤48是浮閥或篩板塔盤，這種塔盤結(jié)構(gòu)是由多個(gè)開孔或開槽孔的板組成。蒸汽和液體在塔盤上或沿著塔盤接觸，而在某些組件情況中，汽液可以允許逆流流動(dòng)通過同一通道。最好情況下，汽液流動(dòng)達(dá)到一種穩(wěn)定的水平。在下面還要更詳細(xì)討論，使用降液管可以在相當(dāng)?shù)偷牧魉傧逻_(dá)到這種穩(wěn)定，而使上升的蒸汽同下降的液體混合。在某些實(shí)施例中，不使用降液管，而是蒸汽及液體隨著相應(yīng)的壓力變化交替使用同一通道。但這里要講的不是這種情況。
本實(shí)施例中闡述了錯(cuò)流塔盤48及49和降液管53及69。塔盤48是常規(guī)設(shè)計(jì)的，它有著常規(guī)的開孔或開槽孔的表面50，而在降液管53下面的塔盤49有一個(gè)符合本發(fā)明的升起的入口區(qū)51，這個(gè)區(qū)51基本上是平面的并開有多個(gè)孔。如下面將要敘述的那樣，這些孔可以是簡單的孔，也可以有導(dǎo)流葉片，這是許許多多重要的設(shè)計(jì)考慮的結(jié)果，這些考慮包括有液/汽比、液體的冷卻、液體的流動(dòng)/返混、起泡(泡沫)高度，泡沫的均勻性和固體或漿狀物的存在等。同樣，腐蝕也是填料塔內(nèi)各種元件要考慮的問題，而在許多實(shí)例中材質(zhì)的選擇、設(shè)計(jì)以及塔內(nèi)構(gòu)件的制造都是這種考慮的結(jié)果。如圖1所示，過程塔器的剖析在GilbertChen的一篇文章中有更詳盡的敘述，文章的題目是“填料塔的內(nèi)構(gòu)件”，發(fā)表在Engineering1984.3.5版上，這里引做參考。
下面來看圖2，闡示了在塔盤48中體現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)方面的側(cè)立面斷面示意圖。如圖，上塔盤48是由開孔的平板構(gòu)成的。下塔盤49，其中心有效區(qū)52一般也是平板結(jié)構(gòu)。液體13由裝在上面的塔盤48經(jīng)過有楔形的或成斜角的底部區(qū)54的降液管流下來。成斜角的區(qū)54提供了一角形空間，以供來自有效入口區(qū)的蒸汽流動(dòng)。液體13與自降液管53下面升起的有效板區(qū)51來的蒸汽15相接觸。這種接觸控制了蒸汽和液體流過塔盤49中心有效區(qū)52的方向。上升蒸汽15的其余部分流過所說有效區(qū)52的多個(gè)孔59，產(chǎn)生泡沫61。泡沫或“起泡”是一個(gè)液體13成連續(xù)相的通氣區(qū)。當(dāng)泡沫61不存在了或變?yōu)椴贿B續(xù)時(shí)，反轉(zhuǎn)為氣體連續(xù)區(qū)并導(dǎo)致氣體向上噴射通過。使用本發(fā)明的降液管-塔盤組件，氣體連續(xù)區(qū)可能會(huì)大大降低。
仍參見圖2，以線63剖視表明了泡沫61以相當(dāng)均勻的高度延伸過塔盤49的寬度并達(dá)到對面一側(cè)65，該處裝有堰板67以維持泡沫高度63。在該處積累的泡沫流過堰板67的頂部并進(jìn)入相聯(lián)的降液管69，泡沫向下流入一個(gè)成斜角的區(qū)域70，在那里液體積累起來并分散到下面的有效入口區(qū)71。這里有效入口區(qū)71只是為敘述的目的示意性畫出的。如上所述，簡單錯(cuò)流塔板的開孔面積形成了板上的有效長度和泡沫建立的區(qū)域。由有效入口區(qū)51和71增加總的有效面積可以得到更高的處理能力與效率。在本實(shí)施例中，液體13流過塔盤49的方式對塔盤效率也是至關(guān)重要的。為闡述本發(fā)明所得到的效率下面將討論一下常規(guī)篩板上的流動(dòng)圖。
下面參見圖3，給出了沿常規(guī)篩板的流動(dòng)圖。它說明已有技術(shù)篩板72是一個(gè)帶有第一常規(guī)降液管的圓形塔盤，液體由該降液管加到下面的一個(gè)無孔板73上，再到塔盤74上。而第二降液管74A把液體帶離此塔盤。畫的許多箭頭75表明液體13在常規(guī)板上的不均勻流動(dòng)。如圖表明在板上沿流動(dòng)方向的兩側(cè)形成了再循環(huán)池76。反向流動(dòng)區(qū)或再循環(huán)池的形成降低了塔盤效率。這些再循環(huán)池是靠近過程塔器的壁的反向流動(dòng)的結(jié)果，隨著塔徑的增加這種反向流動(dòng)問題變得更厲害。隨著反向流動(dòng)和再循環(huán)池產(chǎn)生的滯留效應(yīng)的增加，逆流流體之間傳質(zhì)的濃度差推動(dòng)力降低了。濃度差推動(dòng)力的下降導(dǎo)致需要更多的接觸和高度才能達(dá)到塔內(nèi)予定的分離作用。盡管返混只是板效率的一個(gè)方面，但是降低返混還會(huì)伴有一些其他有利之處。前面引做參考的未結(jié)案的美國專利申請序號No.07/304，942可以做為討論板效率時(shí)的參考。
下面來看圖4，它是一個(gè)符合本發(fā)明原理的降液管-塔盤組件100的局部放大透視圖。如圖，塔盤49安裝在塔12內(nèi)，在入口區(qū)104上面裝有加料降液管102以把液體13加到塔盤49上。塔盤49的對面一側(cè)裝有一個(gè)堰板82以把泡沫61和液體13帶離塔盤49。液體13漏下來到有效入口板104上并翻過向上直立的邊緣106流到塔盤49上。液體13沿箭頭83和84方向流過塔盤49。如果板104安裝有流動(dòng)葉片，則流動(dòng)方向受到從104來的蒸汽的引導(dǎo)，而且按照本發(fā)明的原理流動(dòng)基本上是均勻的，沒有上面所討論過的反向流動(dòng)問題。用這種辦法，不存在返混會(huì)使逆流流動(dòng)的物流之間傳質(zhì)的濃度差推動(dòng)力增加。上升的蒸汽流15流過塔盤49上鄰近的堰板之間劃定的氣孔區(qū)。
下面參見圖5，它示意地給出了塔盤組件49放大的斷面。本實(shí)施例中，篩板塔盤是用梯形的或V-型細(xì)棒55構(gòu)成的。這是與紋柵型篩板塔盤實(shí)施例相結(jié)合的，紋柵塔盤是本發(fā)明受讓人的商標(biāo)并表示塔盤49的中心有效區(qū)通常是由平行間隔放置V-形細(xì)棒55的陣列所構(gòu)成。相鄰的V-形細(xì)棒55是用交叉元件58固定住的并在細(xì)棒中間形成文丘里形的狹縫87因而有很低的能量損失。篩網(wǎng)51和塔盤49的相對尺寸并未按比例畫出，只是用以說明塔盤組件。每一根細(xì)棒55都具有梯形的外周邊表面56以構(gòu)成上面確定的楔形狹縫87。這種塔盤可以在寬的操作條件范圍內(nèi)在泡沫區(qū)操作達(dá)到最高的效率。如圖所示氣體15上升與來自圖4中降液管102成直角流過的液體13相接觸。結(jié)果是氣液接觸湍動(dòng)的模式產(chǎn)生了有效的傳質(zhì)。同樣，泡沫高度提高了，夾帶減少了而且低壓力降引起降液管備用量減少。由升起的有效入口區(qū)104得到的導(dǎo)向流動(dòng)使得板效率提高并有著最低的高度。還應(yīng)指出的是在塔盤49的有效區(qū)可以開任何形式的孔。盡管畫出了V-形棒，但泡罩塔盤、其他槽形開口、孔、伐(包括固定的及可移動(dòng)的)都可以用在本發(fā)明中。
下面參見圖6，畫的是圖4中塔盤49的放大的頂視圖。塔盤49由多個(gè)平板區(qū)組成。為了清楚起見這些區(qū)并未畫出孔的細(xì)節(jié)。板區(qū)120是由有弧形外壁121的外板構(gòu)成。板122固定在板120旁邊，一般是長方形的，同樣，板124固定在板122旁邊，通常也是長方形的。板120、122和124中每一塊都由合適的塔盤材料構(gòu)成，如圖5所示的篩板塔盤結(jié)構(gòu)?？梢钥吹剑绷⒌倪吘?06把塔盤122和124與升起的入口板104分開。
仍參考圖6，可以看到塔盤49有效入口板104與中心有效區(qū)大小的相對比例。在這個(gè)特定的實(shí)施例中，板104是由第一與第二板區(qū)110和112組成，它們由對接焊縫113沿對接點(diǎn)113焊在一起，板110與112之每一塊都裝有向著指定方向的通氣縫114。板110的通氣縫114呈角度引導(dǎo)蒸汽沿箭頭116方向流動(dòng)。同樣，板112的通氣縫114呈角度引導(dǎo)蒸汽沿箭頭118方向流動(dòng)。精選的蒸汽和液體方向使之流過120、122及124板到達(dá)對面的降液管。如圖，降液管板126向下傾斜達(dá)到底部排出板128，在排出板上開有長方形的孔130。液體積累在孔130上面再流到下面的塔盤上。
下面參見圖7，展示了圖6中塔盤49的側(cè)視剖面圖。如圖，堰板82由降液管102旁的一個(gè)通常為L-形元件構(gòu)成，降液管102的結(jié)構(gòu)為第一傾斜壁126再連著第二成角度傾斜的壁面區(qū)132。成斜角的壁區(qū)132有一個(gè)傾斜區(qū)段134，這給來自下面升起板的上升蒸汽留出了通路。與已有技術(shù)降液管實(shí)施例不同，在鄰近升起的入口板處設(shè)置成斜角的降液管對于從那里上來蒸汽的通過是非常重要的。蒸汽流在有效入口區(qū)引向與降液管102排出的液體直接接觸，在這種情況下成傾斜的區(qū)段134是必要的。同樣，在降液管區(qū)102的對面有升起的入口板，它設(shè)在第一支撐物136和外支撐環(huán)138上面。對這些元件都是示意性畫出的，以說明各種結(jié)構(gòu)元件之間的一般關(guān)系。
下面參見圖8，給出了圖4中降液管102和升起的入口板104的側(cè)立面剖面放大圖。可以看到降液管102連有如上討論的精心選擇的傾斜區(qū)134。在其下部區(qū)域開有狹縫130，以使液體13直接排放到板104上與上升的蒸汽15相接觸。可以看到在本特定的實(shí)施例中，入口板104上有多個(gè)導(dǎo)向的流動(dòng)葉片140，以得到沿箭頭142方向的導(dǎo)向的蒸汽流。葉片140裝在板區(qū)144，它可以由諸如予拉金屬網(wǎng)板的開縫金屬板和/或常用在汽液接觸塔器中的其他結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在本特定結(jié)構(gòu)中，在降液管102內(nèi)排出狹縫130上面維持液體壓頭148產(chǎn)生動(dòng)態(tài)密封。
下面參見圖9，給出了圖8中降液管板組件的一種替代的實(shí)施例。降液管的傾斜區(qū)段134是由一個(gè)終端為文丘里凸緣152的傾斜區(qū)段150構(gòu)成的。整個(gè)鄰近文丘里凸緣152的降液管區(qū)域保持開放，以使液體流動(dòng)導(dǎo)向并產(chǎn)生較低壓力的一個(gè)區(qū)域。
下面請參考圖10，給出了圖8中板144板區(qū)的局部放大透視圖。在此特定的結(jié)構(gòu)中，使用了有許多扭曲刃口162并形成狹縫孔164的予拉類型的金屬網(wǎng)板?？梢允褂迷S多通氣縫的設(shè)計(jì)。由于扭曲刃口162與狹縫孔之間成角度關(guān)系，蒸汽沿箭頭166方向通過。板區(qū)160只是能為本發(fā)明中升起的入口板提供優(yōu)選的蒸汽通道的一個(gè)實(shí)施例。
下面請參見圖11，可以看到在升起的區(qū)域104可以裝有幾塊板，板260、262和264。這些板都使用了導(dǎo)流葉片，中心板262引導(dǎo)蒸汽直接橫過板49，而外邊板260和264則引導(dǎo)蒸汽向外流以減少沿塔盤的反向流動(dòng)。以這種方式降液管102可以提供高的效率并增進(jìn)汽液接觸。在特定的塔板上裝上升起的有效入口區(qū)104，增加了該板的總有效面積，導(dǎo)流葉片使從降液管直接流出導(dǎo)向流達(dá)到最大限度的汽液接觸。應(yīng)當(dāng)提及的是這個(gè)板區(qū)可以在這里所用的“基本上均勻升起”的意義上，整個(gè)地有所傾斜。在降液管中使用靜態(tài)密封可進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)并提高操作效率。在有效入口板上按需要的方向安裝導(dǎo)向葉片可調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)并維持流動(dòng)平衡。這樣防止了液體沿板49進(jìn)到對面降液管82以前的反向流動(dòng)。這些因素提高了塔板效率。所有這些作用都在維持高處理能力的同時(shí)提高傳質(zhì)效率，比起已有技術(shù)有顯著的改進(jìn)。
由上面的敘述可以確信，本發(fā)明的操作和結(jié)構(gòu)是清楚的。盡管上面所畫出或敘述的方法和設(shè)備是做為范例說明的，但是顯然可以做許多改變和修正而不偏離下面權(quán)利要求中所確定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種過程塔器用的改進(jìn)的降液管一塔盤組件，在該種塔器內(nèi)液體經(jīng)過第一降液管向下流到第一塊塔盤上并流過該板的有效區(qū)，蒸汽向上流過該有效區(qū)并同液體相作用及傳質(zhì)，然后液體流經(jīng)第二降液管；其特征在于包括裝在所說的第一降液管下面的一個(gè)基本上均勻的升起的有效入口區(qū)，以便在所說的降液管下面得到更好的蒸汽流動(dòng)并使蒸汽噴射同流出的液體相接觸。
2.如權(quán)利要求1中所說裝置，其特征在于所說的降液管的結(jié)構(gòu)對上升的蒸汽流動(dòng)形成了動(dòng)態(tài)密封。
3.如權(quán)利要求2中所說的裝置，其特征在于降液管的結(jié)構(gòu)有一個(gè)相當(dāng)窄的流體排液區(qū)，該區(qū)在所說的有效入口區(qū)上面并與該有效入口區(qū)有一定間隔以形成一流體貯槽及得到均勻的排液。
4.如權(quán)利要求3中所說的裝置，其特征在于所說的排液區(qū)有多個(gè)孔并且一般是平行間隔地放置在所說的有效入口區(qū)的上面。
5.如權(quán)利要求3中所說的裝置，其特征在于所說的排液區(qū)有一個(gè)楔形的文丘里區(qū)，并且一般是平行間隔地放置在所說的有效入口區(qū)的上面。
6.如權(quán)利要求1中所說的裝置，其特征在于所說的降液管安裝在所說的過程塔器的弦區(qū)，而所說的有效入口區(qū)設(shè)在所說的第一塊塔盤的弦區(qū)。
7.如權(quán)利要求1中所說的裝置，其特征在于所說的降液管可以安裝在上面的第二塔盤的中間區(qū)以把液體排到所說的第一塊塔盤的中間區(qū)。
8.如權(quán)利要求1中所說的裝置，其特征在于所說的升起的有效區(qū)由開有多個(gè)汽流導(dǎo)向葉片的入口板構(gòu)成，以分離出相對所說的第一塔盤有效區(qū)的很好導(dǎo)向的蒸汽流。
9.如權(quán)利要求8中所說的裝置，其特征在于所說的入口板由第一和第二基本平的開孔區(qū)所構(gòu)成，所說的第一開孔區(qū)裝的流動(dòng)葉片與第二開孔區(qū)的流動(dòng)葉片成一角度。
10.如權(quán)利要求9中所說的裝置，其特征在于所說的第一和第二開孔區(qū)的流動(dòng)葉片取向一般是彼此垂直的以使蒸汽流分開到不同的方向去。
11.如權(quán)利要求8中所說的裝置，其特征在于所說的入口板由第一、第二和第三開孔區(qū)組成，所說的第一開孔區(qū)安裝在所說的第二和第三開孔區(qū)中間，以分離出導(dǎo)向的物流沿所說塔盤的中間區(qū)流動(dòng)，而第二和第三區(qū)引導(dǎo)流動(dòng)向外以減少反向流動(dòng)。
12.如權(quán)利要求8中所說的裝置，其特征在于所說的入口板至少包括一塊有扭曲的刃口及槽孔形成通氣縫的予拉網(wǎng)板區(qū)。
13.如權(quán)利要求1中所說的裝置，其特征在于所說的第一塊塔盤由篩板塔盤構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求13中所說的裝置，其特征在于所說的篩板塔盤由多個(gè)通常有梯形截面的細(xì)棒構(gòu)成，這些細(xì)棒一般是相互平行間隔固定的。
15.如權(quán)利要求1中所說的裝置，其中所說的第二降液管包括有一塊沿它安裝的堰板，所說的有效入口區(qū)升起到大約與所說的第二降液管所裝的堰板一樣的高度。
16.一種使蒸汽與過程塔器降液管流到下面塔盤的液體相混合的改進(jìn)方法，該種方法是使流下來的液體與通過該塔盤向上流動(dòng)的蒸汽混合;其特征在于包括在所說的塔盤旁邊的所說的降液管下面安裝一個(gè)基本上均勻升起的有效入口區(qū)的步驟、對于所說的塔盤分離出更好的蒸汽流動(dòng)的步驟，以及把所說的蒸汽噴射進(jìn)入所說的液體中去的步驟。
17.如權(quán)利要求16中所說的方法，其特征在于還包括制造所說的帶排液區(qū)降液管的步驟，所說的排液區(qū)適于提供對上升蒸汽流的動(dòng)態(tài)密封。
18.權(quán)利要求16中所說的方法，其特征在于還進(jìn)一步包括提供所說的有效入口區(qū)的步驟，包括形成一個(gè)均勻升起的帶有許多蒸汽導(dǎo)流葉片的有效入口區(qū)的步驟。
19.權(quán)利要求18中所說的方法，其特征在于還進(jìn)一步包括設(shè)置第一和第二板的步驟，這兩塊板上裝有許多彼此成不同角度的導(dǎo)流葉片，所說的第一和第二板固定在所說的降液管下面并可分離出成不同角度的優(yōu)化蒸汽流。
20.一種為一類過程塔器用的改進(jìn)的降液管-塔盤組件，在該類塔器內(nèi)液體經(jīng)第一降液管流下到第一塊塔盤上，并流過其有效區(qū)，蒸汽向上流過有效區(qū)與液體相互作用并傳質(zhì)，液體再經(jīng)第二降液管流走;其特征在于包括在所說的第一降液管下面安裝一個(gè)升起的有效入口區(qū)，所說的升起的有效入口區(qū)為一塊裝有多個(gè)蒸汽導(dǎo)流葉片的入口板，使蒸汽通過并分離出相對于所說第一塊塔盤有效區(qū)的很好導(dǎo)向的蒸汽流。
全文摘要
一種汽液接觸塔器的降液管塔盤組件，在上降液管下面的塔盤區(qū)設(shè)置一升起的開孔區(qū)以改進(jìn)傳質(zhì)效率。此升起的區(qū)域降低了液體的壓力而促進(jìn)上升蒸汽的通過，有許多通氣縫選擇性地引導(dǎo)上升蒸汽流進(jìn)入降液管下的液體區(qū)以獲得更有效的汽液接觸并減少沿塔盤的返混現(xiàn)象。
文檔編號B01D3/20GK1045357SQ90101050
公開日1990年9月19日 申請日期1990年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月8日
發(fā)明者邁克爾·J·本克里, 約翰·T·桑格倫, 侯黑·A·伯尼拉, 加里·W·蓋奇 申請人:格里奇公司