專利名稱：氣液接觸塔盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括起泡區(qū)域和一根或多根其上端處設(shè)有用來接收液體的溢流管開口的溢流管的氣液接觸塔盤。這種塔盤可以用在氣液接觸裝置中。這些盤子的典型用途是作為蒸餾塔的內(nèi)部零件。
當(dāng)試圖增加如上所述的氣液接觸蒸餾塔的液體和/或氣體流量時將會觀察到最大負載。更高的負載將導(dǎo)致該蒸餾塔由于被稱為液阻的現(xiàn)象而不能用作氣液接觸器或分離器。液阻被描述為液體在蒸餾塔種過多累積。眾所周知的液阻機理是溢流管積滯(back-up)、噴嘴液阻以及溢流管扼流。在Distillation Design，Henry Z.Kister，McGraw-Hill Inc.，1992，第267-291中披露這些機理。根據(jù)該文獻，溢流管積滯是由于液體在溢流管中的積累使得液體阻塞在盤上從而導(dǎo)致液體積滯在那個塔盤上。在溢流管中的液體高度由塔盤壓降、塔盤上的液體高度和在溢流管中的摩擦損耗以及溢流管狹縫面積決定的。噴嘴液阻或夾帶液阻是由于氣體速度太高而導(dǎo)致液體通過液滴或泡沫夾帶到塔盤上方所引起的。該液體將積累并導(dǎo)致液阻。溢流管阻塞是由在溢流管中充氣液體速度太高所引起的。在特定的速度下，在溢流管和溢流管入口中的摩擦損耗過多，并且起泡沫的氣液混合物不能輸送到塔盤下面，從而使得液體積累在塔盤上。術(shù)語“泡沫”應(yīng)該被理解為不取決于任何流動狀態(tài)而存在于塔盤上的任何氣液混合物。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種如上所述的氣液接觸塔盤，該接觸塔盤允許更高的氣體和/或液體負載。因此本發(fā)明的目的在于一種具有容量提高的塔盤。該目的可以由以下塔盤來實現(xiàn)。
氣液接觸塔盤包括起泡區(qū)域和一根或多根在其上端設(shè)有用來接收液體的溢流管開口的溢流管，其中所述溢流管開口和溢流管設(shè)有導(dǎo)流板，其中所述導(dǎo)流板具有沿著起泡區(qū)域的方向水平延伸的上端。
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的塔盤用在液體接觸塔中時可以觀察到容量提高。
根據(jù)本發(fā)明的氣液接觸塔盤通常包括圓形起泡區(qū)域、一個或兩個扇形溢流管開口以及還有一些在該起泡區(qū)域中間隔開的溢流管開口。所述溢流管開口可以是任意形式，例如扇形、矩形、方形或圓形。本發(fā)明的詳細說明下面將對本發(fā)明進行更詳細地說明。
優(yōu)選的是在塔盤上設(shè)有溢流堰。溢流堰是設(shè)置在起泡區(qū)域和溢流管開口的邊界上或鄰接在其上的裝置，所述溢流管開口確保在起泡區(qū)域的上表面上具有特定預(yù)選量的液體。溢流堰的高度可以選自對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的一般數(shù)值。該溢流堰可以適當(dāng)?shù)叵蛄飨蛞缌鞴荛_口的液體方向傾斜。為了進一步改進液體處理能力，該溢流堰優(yōu)選向起泡區(qū)域傾斜，從而從溢流堰的頂部向溢流堰的底部畫出的假想線與塔盤的水平面形成小于80°更優(yōu)選大于30°的角度α。溢流堰的高度優(yōu)選在25mm到塔盤高度的1/6的范圍內(nèi)。
導(dǎo)流板的上端沿著起泡區(qū)域的方向水平延伸。換句話說，在該板的上端處的切線水平定位。
導(dǎo)流裝置的數(shù)目可以從1到10。該數(shù)目例如取決于在塔盤上的溢流管開口的位置。在溢流管開口位于塔盤的側(cè)面處的情況中，如DE-A-764103的扇形溢流管一樣，板的數(shù)目優(yōu)選為1至4并且更優(yōu)選的是為2至4。
如果溢流管開口在起泡區(qū)域中間隔開，當(dāng)在使用中液體從溢流管開口的兩個相對側(cè)面進入溢流管開口時，導(dǎo)流板的數(shù)目將優(yōu)選為2至10并且更優(yōu)選為4至6。當(dāng)希望從這種溢流管的兩側(cè)流出基本上相同量的泡沫時，則優(yōu)選使得相同數(shù)目的導(dǎo)流板向每個流動方向傾斜。當(dāng)希望從一側(cè)流出更多的泡沫時，與朝著流入泡沫更少的側(cè)面的導(dǎo)流板相比可以設(shè)置更多的具有沿著那個方向傾斜的上端的導(dǎo)流板。當(dāng)溢流管開口是矩形時，例如象在US-A-5382390中所示一樣可以設(shè)置防躍擋板(anti-jump baffle)。導(dǎo)流板可以優(yōu)選設(shè)在防躍擋板任一側(cè)處。
導(dǎo)流板最好具有朝著溢流管開口的下端。該下端設(shè)置在塔盤水平面上方。優(yōu)選的是，所述導(dǎo)流板的下面部分向下延伸進入溢流管。
導(dǎo)流板的下面部分可以垂直地設(shè)置或相對彼此傾斜。所述下端優(yōu)選設(shè)置在溢流堰的上端的水平面處或之下。在沒有溢流堰的情況中，下端優(yōu)選設(shè)在塔盤水平面處或之下。位于塔盤水平面處或溢流堰水平面頂部的下端的長度將例如取決于單個導(dǎo)流板之間的間隔。間隔越小將通常要求該距離增加?；蛘撸煌膶?dǎo)流板可以以不同的長度延伸進入溢流管。
導(dǎo)流板的上面部分可以例如鉤狀的或彎曲的。由于實際板制造的原因，所以鉤狀設(shè)計是優(yōu)選的。導(dǎo)流板的上端可以延伸到起泡區(qū)域上方的位置上。優(yōu)選的是，塔盤表面上方的導(dǎo)流板的高度在它們設(shè)置在離起泡區(qū)域更遠的位置時增加。兩塊連續(xù)板的水平切線之間的垂直距離將優(yōu)選在塔盤上方的遞增高度處增加。
優(yōu)選的是，在沿著相同方向彎曲的兩塊連續(xù)導(dǎo)流板之間在頂部溢流堰水平面(或在沒有溢流堰的情況中的塔盤水平面)處的水平距離在0.015m和0.1m之間優(yōu)選在0.015-0.05m之間。
在盤上方的導(dǎo)流板的距離將取決于導(dǎo)流板的形狀、加載在塔盤上的通常氣體和液體負載以及所要接觸或分離的氣體和液體的種類。優(yōu)選的是，這些導(dǎo)流板將延伸到塔盤表面上方塔盤間距的5至85％上，其中塔盤間距是在安裝在塔中時兩塊連續(xù)接觸塔盤之間的距離。優(yōu)選的是該塔盤間距為0.2-1m。
這些導(dǎo)流板可以是實心的、部分穿孔的、穿有具有可變開口面積或具有恒定開口面積的孔。穿孔的形狀可以是任意形狀。例如類似多孔金屬板的材料或其它瓦楞板材料可以用來制作這些導(dǎo)流板。優(yōu)選的是，該導(dǎo)流板是一種實心的金屬板。
各種存在于塔盤的起泡區(qū)域中的溢流管開口的可能塔盤布置對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說都是公知的。在GB-A-1422132、GB-A-1422131、GB-A-1416732、GB-A-1416731、BE-584426、US-A-4550000、EP-A-882481、WO-9626779、US-A-5382390、US-A-3410540、US-A-5318732、EP-A-155056、US-A-5223183和US-A-5098615中披露了優(yōu)選可以與本發(fā)明結(jié)合使用的這些塔盤布置的實施例。
對于本發(fā)明而言用在塔盤的起泡區(qū)域中的開口種類不是嚴格的?？赡荛_口的實施例有篩盤開口、浮閥塔盤開口、泡罩開口以及固定閥門開口。這些開口的實施例可以在一般的教科書例如上述Kister的一般教科書第260-267頁以及在US-RE-27908、US-A-5120474、WO-A-9828056、WO-A-9737741、US-A-5911922、US-A-3463464和US-A-5454989中找到。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的部分塔盤在安裝在塔中時的三維視圖。
優(yōu)選實施方案的詳細說明圖1為部分塔盤(1)的三維視圖，部分塔壁(2)和溢流管(3)具有矩形的溢流管開口(4)。如所示一樣，起泡區(qū)域(5)沿著溢流管開口(4)的兩個細長邊設(shè)置。起泡區(qū)域(5)設(shè)有用于使向上移動的氣體通過的開口(6)。溢流管(3)還設(shè)有溢流堰(7)以及防躍擋板(8)。兩塊導(dǎo)流板(9)設(shè)在防躍擋板(8)的的任一側(cè)處。如所示一樣，在板(9)的上端處的切線水平延伸。因為朝向矩形溢流管開口(4)的流動將主要來自溢流管(3)的兩個細長邊，所以這些導(dǎo)流板(9)只朝向這些細長邊。所示的導(dǎo)流板(9)在它們的下端(10)處基本上是平行且垂直布置的。上端如此彎曲，從而它們當(dāng)在使用中時水平地朝向從起泡區(qū)域(5)上方的空間中流進溢流管開口(4)的相反的液流流動方向。細長的上端與溢流管(3)的細長邊平行地延伸。溢流管壁(11)沿著液體的流動方向相對朝向。溢流管的下端設(shè)有蓋子(12)。在蓋子(12)中設(shè)有多個開口(13)。
根據(jù)本發(fā)明的塔盤優(yōu)選用在氣液接觸或分離塔中，該塔設(shè)有這些在軸向上彼此間隔開的塔盤。接觸可以是一種吸收過程，其中向下移動的液體與向上移動的氣體接觸。分離通常是一種使一個或多種組分與進料分離的蒸餾過程。通常，蒸餾過程的進料被提供給在該塔中的中間位置，其中這些塔盤位于所屬入口位置上方和下方。這種塔還設(shè)有重沸器、冷凝器和回流裝置。
該塔優(yōu)選用于起泡沫和不起泡沫型氣液系統(tǒng)的接觸或分離。本發(fā)明的優(yōu)點對于不起泡沫型而言尤其可以實現(xiàn)，因為溢流管積滯對于這種系統(tǒng)是一種更常見的問題。不起泡沫系統(tǒng)在溢流管中具有通常比起泡沫系統(tǒng)更高的清液速度。起泡沫系統(tǒng)的實施例有胺吸收器、酸水汽提塔、甘油接觸器和胺吸收器。不起泡沫系統(tǒng)的實例有H2S汽提塔和碳氫化合物-碳氫化合物分離裝置例如脫丙烷塔、脫乙醇塔、脫甲烷塔、在350℃以上沸騰的汽油組分的氣態(tài)原油蒸餾和真空蒸餾。
下面將以非限定實施例對本發(fā)明進行說明。對比試驗A測試單元設(shè)有3個交叉流動塔盤，每個塔盤設(shè)有矩形溢流管。這些溢流管設(shè)有兩塊導(dǎo)流板。葉片的上端如此設(shè)置，從而切線與水平面成60°的角度。這些板在溢流堰水平面處的水平距離為0.025m。在相應(yīng)的上端和下端處將液體和氣體流引入該塔中。在340m3/h的氣動負荷下可以觀察到可獲得的最大水負荷大約為18.1m3/h。實施例1重復(fù)進行對比試驗A，不同的是這些葉片的上端如此設(shè)置，即切線與水平面成0°的夾角，從而這些葉片根據(jù)本發(fā)明水平地延伸。在340m3/h的氣動負荷下可以觀察到可獲得的最大水負荷大于18.1m3/h。對比試驗B
重復(fù)進行實施例1，不同的是使用沒有導(dǎo)流板的溢流管。在340m3/h的氣動負荷下可以觀察到可獲得的最大水負荷大約為14.5m3/h。
權(quán)利要求
1.氣液接觸塔盤，它包括起泡區(qū)域和一根或多根在其上端處設(shè)有用來接收液體的溢流管開口的溢流管，其中所述溢流管開口和溢流管設(shè)有導(dǎo)流板，其中所述導(dǎo)流板具有沿著起泡區(qū)域的方向水平延伸的上端。
2.如權(quán)利要求1所述的塔盤，其中所述導(dǎo)流板向下延伸到溢流管中。
3.如權(quán)利要求1和2中任一所述的塔盤，其中所述導(dǎo)流板的數(shù)目為1至10。
4.如權(quán)利要求2-3中任一所述的塔盤，其中在頂部溢流堰水平面處或者在沒有溢流堰的情況中塔盤水平面處的兩塊沿著相同方向延伸的連續(xù)導(dǎo)流板之間的水平距離為0.015-0.05m。
5.如權(quán)利要求2-4中任一所述的塔盤，其中所述導(dǎo)流板的下端設(shè)在溢流堰的上端的水平面處或之下，或者在沒有溢流堰的情況中，所述導(dǎo)流板的下端位于塔盤水平面處或之下。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的塔盤，其中所述導(dǎo)流板延伸到塔盤表面上方塔盤間距的5-85％，其中塔盤間距為當(dāng)安裝在氣液接觸塔中時在兩塊連續(xù)塔盤之間的距離。
7.如權(quán)利要求1-6中任一所述的塔盤，其中所述溢流管開口為矩形。
8.如權(quán)利要求7所述的塔盤，其中垂直防躍擋板沿著溢流管開口的縱向中心線設(shè)置，并且其中這些導(dǎo)流板設(shè)置在防躍擋板的任一側(cè)處。
9.如權(quán)利要求1-8中任一所述的塔盤，其中在起泡區(qū)域和溢流管開口的邊界上設(shè)有溢流堰。
10.設(shè)有多個如權(quán)利要求1-9任一所述的在軸向上彼此間隔開的塔盤的氣液接觸塔。
11.將權(quán)利要求10所述的塔用作蒸餾塔或吸收塔。
12.如權(quán)利要求11所述的用途，其中所要接觸的氣液系統(tǒng)為不起泡沫類型。
全文摘要
氣液接觸塔盤，它包括起泡區(qū)域和一根或多根在其上端處設(shè)有用來接收液體的溢流管開口的溢流管，其中所述溢流管開口和溢流管設(shè)有導(dǎo)流板，其中所述導(dǎo)流板具有沿著起泡區(qū)域的方向水平延伸的上端。
文檔編號B01D53/18GK1400916SQ01805107
公開日2003年3月5日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者貝爾納迪努斯·H·博斯曼斯, 沙魯·艾倫萊希－古列嘉 申請人:國際殼牌研究有限公司