至并流蒸气-液体接触塔盘的改进流体分配的制作方法

专利名称：至并流蒸气-液体接触塔盘的改进流体分配的制作方法
技术领域：
本发明涉及如在分馏或其它质量和/或热传递操作中进行蒸气-液体接触的接触设备。更具体而言，本发明涉及用于将流体如液体分配至用于提供高容量、高效接触的平行接触段的系统。相关技术描述蒸气-液体接触设备如分馏塔盘和填料特别是在石油和石油化学工业中用于进行多种分离。分馏塔盘例如用于将烃分离成具有近似相对挥发度或沸点的馏分。这些馏分包括石油精制和石油化学加工的原油衍生产品，例如石脑油、柴油燃料、液化石油气和聚合物。在一些情况下，塔盘用于将具体化合物与其它具有相同化学或功能类别的化合物分离， 例如醇、醚、烷基芳烃、单体、溶剂、无机化合物等。塔盘还用于气体加工和吸附分离操作中。 已开发了多种具有不同优点和缺点的塔盘和其它接触设备。分馏塔盘和填料为用于蒸馏设备如上述应用中的传统蒸气_液体接触设备的主要形式。在塔盘的情况下，取决于分离的容易度(相对挥发度差)和所需产物纯度，典型的分馏塔使用10-250个这些接触设备。通常塔中各个塔盘的结构是类似的，但还已知对于纵向相邻的塔盘，结构可以不同(例如交替)。塔盘通常以均勻的纵向距离(通常称为盘式距)水平安装塔盘。然而，该距离在塔的不同部分可不同。塔盘通常由焊接在塔壁内表面的环支撑。分馏传统上在具有总体向下液体流和向上蒸气流的错流或逆流接触设备中进行。 在设备中的各个点或阶段，蒸气相和液相接触以容许蒸气和液相交换组分并实现或尽可能接近地达到蒸气_液体彼此平衡。然后将蒸气和液体分离，在它们各自的方向上移动并在不同的阶段再次与另外量的合适流体接触。在许多传统蒸气-液体接触设备中，蒸气和液体在各个阶段以错流配置接触。可选择的设备在其操作方面不同于传统的多阶段接触之处在于当设备中的总流动持续为逆流时，液相与蒸气相之间实际接触的各个阶段至少部分地在并流传质区中进行。提供错流或并流蒸气_液体接触的设备，以及在接触段将蒸气和液体流以其它配置发送的所有设备是已知的。在使用传统塔盘的分馏塔方法期间，在塔底部产生的蒸气上升通过遍布于塔盘平台区(decking aera)的大量小穿孔，所述平台区承载大量液体并可分隔成离散区域和/或区。蒸气通过液体产生一层气泡，称为泡沫。泡沫的高表面积有助于建立塔盘上蒸气相与液相之间的组成平衡。然后使泡沫分离成蒸气和液体。在蒸气-液体接触期间，蒸气损失较小挥发性的材料到液体中，因此当它向上通过各个塔盘时变得轻微更具挥发性。同时，当液体由塔盘至塔盘向下移动时，液体中较小挥发性化合物的浓度提高。液体与泡沫分离并向下移动至下一个下部塔盘。该连续的泡沫形成和蒸气-液体分离在各个塔盘上进行。因此，蒸气-液体接触设备执行使上升蒸气与液体接触以及然后使两相分离并以不同方向流动的两个功能。当这些步骤在不同塔盘上进行合适的时间时，可实现多个分离平衡段，导致化合物基于它们的相对挥发度而有效地分离。已开发了许多不同类型的包括填料和塔盘的蒸气_液体接触设备塔盘以试图改进这种分离。不同的设备倾向于具有不同的优点。例如多降液管塔盘具有高蒸气和液体容量和在明显操作速率范围下有效作用的能力。规整填料倾向于具有低压降，使得它们在低压或真空操作中有用。用于评估任何蒸气-液体接触设备如分馏塔盘的性能的两个重要参数为容量和效率。容量指可有效接触并通过连续塔盘而不溢流的蒸气和液体的总量。效率指由塔盘至塔盘进行的蒸气相与液相之间传质的效力或近似平衡。如果蒸气-液体接触设备中存在液体或蒸气的分配不均，则可损害容量和效率。液体或蒸气的分配不均具有由一个塔盘传播至下一个塔盘的倾向，从而降低设备总体性能。在1936年W. K. Lewis的熟知经典研究中，发现蒸气-液体接触塔盘的传质效率可通过使未混合的蒸气与在各个连续塔盘上为相同方向的液体流接触(案例幻而最大化。案例2称为并流，如其中所用，其指在纵向相邻或连续塔盘上的液体流，而不是在单一塔盘上的液体流。Lewis的案例2确保在给定塔盘上传质的驱动力几乎相同而不管传质在塔盘上的何处进行。因此，当使用根据Lewis的案例2操作的塔盘时可得到效率的充分提高。使用并流塔盘的用于蒸气-液体接触设备的接触段是本领域已知的并例如描述于US 5，223，183中，其涉及具有至少一个中心降液管且不具有侧降液管的并流塔盘。另一这种接触段描述于US 5，318，732中，其使用多个降液管且并入塔盘特征以提高容量。改进的高容量并流塔盘描述于US 7，204，477中，通过引用将其全部并入本文中。上述并流塔盘，以及其它塔盘和使用这些塔盘的蒸气-液体接触设备要求有效地分配流体，包括可在设备的不同水平处，和因此在对于多个纵向间隔塔盘来说的不同位置处引入的进料。例如，蒸馏塔的进料可作为液体回流料流在顶部塔盘上方引入或作为具有蒸气和液体组分或馏分的中间料流在设备的中间段的塔盘之间引入。在具有使用并流塔盘的段的设备的情况下，在给定塔盘上方引入流体(例如液体进料)的方式对设备的总性能具有显著影响。特别地，高容量、高效接触设备的各个段可具有4、6、8或更多个单独蒸气-液体接触区，其中向上流的蒸气流过水平流经接触平台区至液体降液管的液体。将液体最佳地输送至并流塔盘的各个接触区因此代表促进继续努力以寻求改进的重要挑战。发明概述本发明发现了用于将液体进料和其它流体例如从设备的外部入口(例如外部液体进料口)分配至蒸气-液体接触设备中的改进分配系统。该分配系统尤其可用于将流体输送至包括并流塔盘的接触段(即并流塔盘接触段)中，其中向下流过相邻较高段降液管的液体必须流过紧接的较低平行塔盘接触段的蒸气-液体接触平台区至不与用于使来自相邻较高段的液体流的液体降液管纵向对准的不同液体降液管中。接触平台区为多孔的以容许上升的蒸气通过和泡沫在有助于蒸气-液体接触的塔盘上形成并接近相之间的组成平衡。与这些分配系统一起使用的特别有意义的并流塔盘描述于US 7，204，477中。分配系统的重要考虑是将流体如液体进料(任选与蒸气部分一起)最佳地输送至下面紧接的并流塔盘的各个接触平台区的能力。在引入液体进料料流的情况下，例如尤其需要与各个接触平台区的接触面积成比例地分配液体的能力。另外，液体应理想地良好分配在这些接触平台区的入口面积上，使得输送至并流塔盘的液体进料必须充分流过(例如作为泡沫)平台区并因此与平台区中通过穿孔上升的蒸气明显接触。该目的随着蒸气-液体接触设备(例如蒸馏塔)的尺寸变得日益更加困难，其不仅影响接触平台区的数量，而且影响必须将液体分配至其中的平台区的不同面积的数量。与本发明相关的这些和其它实施方案由以下详述获悉。附图简述



图1为包括具有并流接触塔盘的接触段的代表性设备的截面示意图。图2为并流接触塔盘的顶视图。图3为包括图2的并流接触塔盘的设备的截面示意图。图4A和4B分别为包括位于设备中所有接触段上方的流体分配系统的代表性设备的截面和顶视图。图5A和5B分别为包括位于上部接触段下方的流体分配系统的代表性设备的截面和顶视图。图6A和6B分别为包括与升气管型塔盘(chimneytray)组合使用的流体分配系统的代表性设备的截面和顶视图。在整个附图中，相同的参考数用于阐述相同或类似的特征。附图应当理解代表本发明和/或所涉及的原理的阐述。如具有本公开内容知识的本领域技术人员所容易获悉的，根据本发明各种其它实施方案的设备、并流接触塔盘或流体分配系统具有部分由其具体用途决定的构型和组件。发明详述因此，本发明的方面与将流体有效分配至分馏塔盘，尤其是包括多个接触平台区的并流塔盘的系统相关。流体分配系统可有利地与它的面积成比例地将液体供入各个接触平台区中。此外，在特殊位置上的具有出口流道(outlet spout)(或流道区)(spout zone) 的一个或多个伸长槽与在各个平台区的入口面积上方延伸的液体分配盘对准以在这些面积上均勻地分配来自所述槽的液体。液体分配盘可与将它们供入其中的槽垂直地延伸并与将液体供入其中的平行塔盘接触段的液体降液管平行。因此，各个槽的出口流道的数量通常至少等于与所述槽流体连通(即所述槽将流体分配至其中)的分配盘的数量。然而，通常多个流道用于由槽至分配盘的各个纵向对准的分配区(或流道区)中。出口流道可以是开缝的或可具有任何合适的截面形状，例如圆形、矩形(例如正方形)、椭圆形或多边形。不同形状的组合是可能的。出口流道通常位于所述槽的底部，例如在底表面或面上，但它们也可位于所述槽的一侧，或相对侧上。分配系统还可包括与设备的外部入口和至少一个伸长槽流体连通的预分配管道。 预分配管道通常用于将流体如液体进料流(例如来自蒸气-液体接触设备的外部入口)分配至槽或更通常的多个槽中。预分配管道也可以是具有槽的整件(例如作为单片形成)，或甚至不存在，使得来自外部入口的液体被直接分配至槽中，然后至液体分配盘中。—个代表性流体分配系统包括与设备的外部流体入口连通且具有“H”形状(具有两个伸长槽)的预分配管道，所述伸长槽各自具有多个出口流道。在该实施方案中，预分配管道的两个分支和两个槽与平行塔盘接触段的液体降液管垂直地延伸。各个槽通过槽的顶部、开放或部分开放面积接收来自预分配管道的基本等量液体。对于具有相等面积的接触平台区的平行塔盘接触段，通过使槽的出口流道(或流道区)与单独的液体分配盘对准而将基本等量的液体分配至这些区中的每一个中，其中至各个分配盘的总开放流道面积是相等的。例如，两个槽各自具有两个单独的出口流道区(其中各个区包括一个或多个单独的流道)以将液体输送至在相应接触平台区的四个入口面积上延伸的四个单独的液体分配盘中。因此，液体分配盘安装在槽的出口流道下面并与其对准。出口流道通常集中在离散流道区，所述离散流道区将流体以与各个流道区的开放面积成比例的量供至各个液体分配盘，所述液体分配盘通常以与槽正交的关系延伸。液体分配盘通常安装在多孔蒸气-液体接触平台区上方相对短的距离，例如l-15cm(0. 5-6英寸)处，使得紧接液体分配盘下方的平台面积对于蒸气-液体接触而言是起作用的。液体分配盘还有利地充当由以上槽流动的液体的动量阻尼器(momentum damper)以最小化或防止向下流的液体透过直接在下方的多孔接触平台区。另外，分配盘可提供偏离并流塔盘的纵向相邻液体降液管的液体流路，由此防止液体绕过塔盘，同时不越过蒸气-液体接触平台区。液体分配盘的无孔倾斜侧的使用可协助提供理想的流路。与使用其它结构如用于使液体由分配盘流向接触平台区的延伸 “假降液管”相反，相对浅的液体分配盘还降低流体分配系统所需的空间。分配系统和相关方法可与各种塔盘构型，包括具有4个或更多(4-16个)蒸气-液体接触平台区和在各个塔盘上一个或多个(例如1-6个)中间或中心降液管的并流塔盘联合使用。对于大的塔，流体分配系统可包括两个或更多(例如2-8个)支管和相关的槽。槽可经由提供液体均勻化的连通渠道或隧道连接。因此，本发明实施方案涉及流体分配系统，尤其是可同时且以有效比例将流体有效地分配至大量面积以改进或使蒸气-液体接触设备(例如使用具有多个蒸气-液体接触平台区的并流塔盘的蒸馏或分馏塔)的总体性能最佳化的流体分配系统。代表性分配系统包括至少一个具有多个出口流道的伸长槽和多个分配盘，将该系统并入设备中以进行并流接触。该系统可用于将液体分配至并流塔盘接触段，其中塔盘具有两个或更多个具有水平液体流的蒸气-液体接触平台区。多个液体降液管在接触平台区下方延伸至倾斜降液管挡板。中心挡板在接触平台区上方和通常平行配置的至少两个降液管之间(例如垂直地)延伸。中心挡板和液体降液管(中心和侧降液管二者)限定水平流动的区。根据一些实施方案的流体分配系统可位于蒸气-液体接触设备的所有接触段上方，例如在(i)所有包括并流塔盘的高容量高效并流接触段，( )所有传统(例如塔盘)接触段，或(iii)所有该两种类型的段上方。因此，流体分配系统可用于设备长度周围的大量位置上，且它们可例如将流体输送至顶接触段(所有其它接触段上方)。在这种情况下，代表性流体为返回到可使用并流塔盘的蒸馏塔中的塔顶回流料流。另外，流体分配系统可位于接触段之间，意指在例如中间进料口上方的上部接触段下方，其中入口在接触段上方，分配系统将中间进料流，或该料流的至少液体部分(当它包括液体和蒸气部分时)供至所述接触段。中间进料在接触段之间的情况下，可配置上部接触段(例如包括上部并流塔盘) 的倾斜降液管挡板以将液体送至流体分配系统的分配盘中。在许多情况下，进料口上方和下方的接触段还分别处理更小和更大的液体流。因此，通常在进料口上方的上部接触段使用相对于将中间料流(或其液体部分)分配至其中的接触段更少的液体降液管。通常，当流体分配系统与至蒸气-液体接触设备的中心区域的外部进料口任选通过预分配管道流体连通时，上部接触段可以在进料口和流体分配系统上部或上方，而将液体分配至其中的接触段可以在进料口和流体分配系统下部或下方。在这种情况下，在流体分配系统上部或上方的接触段可具有倾斜降液管挡板，其直接供料给流体分配系统将液体分配至其中的接触段的蒸气-液体接触平台的入口面积(即与其液体连通)。另外，该上部接触段可以具有与流体分配系统的槽或液体分配盘流体连通的液体降液管挡板。为适应流体分配系统，从上部接触段延伸的倾斜降液管挡板可具有切断部分(其具有缘或其它偏斜部件)以将液体流从上部接触段送入分配盘中。 在涉及接触段之间的流体(即中间进料)分配的一些情况下，上部接触段的降液管数可不同于(例如小于)液体分配系统下方的接触段的降液管数。因此，可需要其它分配系统，例如具有升气管的升气管型塔盘以收集来自上部接触段的液体并将它分配至液体分配系统的一个或多个槽中。如上所述，液体分配系统又将来自这些槽，现在含有来自上部接触段的液体和中间进料(或引入设备中的其它进料)的液体分配至下面紧接的并流接触段。因此，本发明代表性实施方案涉及包括流体分配系统与包括并流塔盘的高容量、 高效接触段组合的用于蒸汽_液体接触的设备。其它实施方案涉及包括一个或多个伸长槽的流体分配系统，所述伸长槽具有多个排列好的流道以分配至可垂直于槽延伸的多个液体分配盘中。为提高液体处理量或改进流动管理，可使用液体分配盘或其它流动引导元件以将液体从槽的出口流道引导至紧接槽下方的接触段的蒸气-液体接触平台区。根据一个实施方案，各个槽可与液体分配盘或其它流动引导元件成为整体(例如槽可作为单片形成或可焊接、螺栓固定、结合或栓紧或固定(例如以密封方式)在盘上)。根据可选择的实施方案，槽可供料或与一个或多个液体分配盘流体连通，而没有物理附加。例如槽的出口流道或多个出口流道可最接近一个或多个液体分配盘以将其中的液体排出(例如从盘上方或从盘内，例如在槽具有在盘入口内部的出口流道的情况下)。在上述任一个实施方案中，流体分配系统槽的出口流道排列好以分配至可垂直于槽延伸的分配盘中。分配盘又可平行于流体输送至其中的平行塔盘接触段的液体降液管延伸。根据代表性实施方案，液体降液管的数量小于分配盘的数量，但大于流体分配系统的槽的数量。例如，两个槽的出口流道可与合计四个分配盘对准(或将液体供入其中)，其中各个槽与两个盘连通。在这种情况下，紧接下方的相关并流接触段通常具有三个液体降液管， 例如一个中心液体降液管和两个侧液体降液管。水平流的四个接触平台区限定在液体降液管与垂直于液体降液管且在液体降液管之间(例如在中点)延伸的中心挡板之间。各个分配盘中的开口分散在各个接触平台面积的入口面积附近。因此，中心挡板用于限定其中液体以相反方向流动的两个单独流动区域。这两个流动区域各自又分成两个单独的接触平台区。本发明的其它实施方案涉及用于蒸气和液体料流接触的方法，其包括使这些料流在如本文所述包括流体分配系统和所述系统将液体供入其中的并流接触段的设备的并流塔盘上接触。图1阐述了一种高效，高容量蒸气-液体接触设备，其包括在容器10内的各个段。 容器10包括通常具有圆柱形横截面的外壳。容器10可例如为蒸馏塔、吸收器、直接接触换热器或用于进行蒸气_液体接触的其它容器。容器10包括并流塔盘16形式的接触段，其中从顶部至底部显示上、中和下接触段。分馏或蒸馏塔通常含有10-250或更多个这种接触段。塔段的接触并流塔盘16的设计在整个塔中可以为基本统一的，但它也可变化以例如适应塔的不同部分中流体流速的变化。为了简单起见，图1中仅显示三个接触段。应当理解设备如蒸馏塔可含有数个部分，其中各个部分具有大量接触段。还可在各部分之间和/或内存在多个流体进料引入和/或流体产物取出。用于蒸馏的传统接触装置(例如塔盘和/ 或填料)可以在设备的相同和/或不同部分(例如上面和/或下面)中混合，如具有本文所述接触段的部分。容器10包括圆柱形内室11、顶部分12、底部分14和多个具有圆周长的并流塔盘 16。顶部分12收集来自室11的蒸气并将液体供入室11中。底部分14收集来自室11的液体并将蒸气供入室11中。容器10还可包括一个或多个向容器10中加入或从容器10中取出液体、蒸气或蒸气-液体混合物的顶部、中间和/或底部进料或取出管线。接触段的各个并流塔盘16包括多个蒸气-液体接触平台区18、至少一个液体降液管20和至少两个倾斜液体降液管挡板22。图2和3中所示特定接触塔盘100包括至少一个中心降液管102和两个侧降液管 104。在两个降液管102、104各自之间，各个塔盘100包括作用面积，或多孔平台形式的蒸气-液体接触平台区106。中心挡板108在塔盘100的接触平台区106上方延伸并将塔盘 100分隔成两个流动区域，其中液体以相反方向流动，如图2中箭头所示。因此，在图2和3 所示实施方案中，中心挡板108与液体降液管102、104 —起限定总计六个水平液体流的蒸气-液体接触平台区106。中心挡板108可以为直挡板，如图2所示，或可在两侧具有后掠部分或具有其它几何形状。各个塔盘100的多个液体降液管在接触平台区106下方延伸至倾斜降液管挡板 120。中心降液管102包括侧壁110、底板112、釜馏平台(stilling deck) 114和入口堰116。 平坦的水平底板112在侧壁110之间延伸。在底板中提供大量开口 118用于聚集在中心降液管102内的液体排出。底板112的目的是充分延迟液体流动使得中心降液管102的底部被通向蒸气向上通道的液体动态地密封。开口可以为圆形、正方形或在任一方向，即沿着中心降液管102的宽或长伸长。通向向上蒸气流的液体降液管出口的密封还可通过其它结构实现。釜馏平台114为恰在各个中心降液管102入口之前的无孔且因此不作用的区域。入口堰116和蒸馏平台114的组合通过提供接近中心降液管102入口的不将蒸气加入泡沫中的区域而有助于防止收聚。中心降液管102可由任何传统装置如焊接到塔壁内表面上的支撑环(未显示)支撑。接触平台区106可例如由焊接到侧壁110上的角铁支架和焊接到塔壁上的支撑环支撑。中心降液管102和接触平台区106用螺栓固定在、夹在或固定在支架上使得中心降液管102和接触平台区106在操作期间保持在适当位置上。中心降液管102可充当塔盘100 的主支架，但对于足够大的塔盘可需要另外的支架横梁。另外，可使用加固的中心降液管。倾斜液体降液管挡板120位于中心降液管102底部与紧接其下方的中心降液管 102顶部之间。可以看出倾斜液体降液管挡板120以如下方式位于中心降液管102之间 液体不能由一个蒸气-液体接触平台区106至另一个而水平通过中心降液管102。防止由一个中心降液管102下来的液体落入下一个下部中心降液管102中并且必须水平流过接触平台区106进入另一个的液体降液管，如图3所示侧降液管104或中心降液管102中。因此，倾斜降液管挡板120限定液体流路使得通过降液管102、104落下的液体必须流过紧接的下部平行塔盘接触段的蒸气-液体接触平台区106进入另一个不纵向相邻的降液管中。在图2和3所描绘的实施方案中，两个倾斜挡板120覆盖各个中心降液管102的入口，其中这些挡板120输送中心挡板108各侧两个流动区域的每一个中以相反方向流动的液体。这些倾斜液体降液管挡板120具有相反的斜向，其将液体输送到中心降液管102 不同侧的接触平台区106上，使得液体以图2所示箭头的方向流动。在该实施方案中，塔盘 100的一侧上(即一个流动区域中)的倾斜挡板120上所有斜向为相同方向，另一侧上(在另一流动区域中)的倾斜挡板120的斜向为相反方向。因此，液体在任一塔盘100的两侧上以相反方向流动，但在如中心挡板108限定的各个塔盘100的一个流动区域中的所有接触平台区106上以相同方向流动(并流)。多孔防渗透或分配堰122可位于各个倾斜挡板 120的底部。分配堰122可以倾斜0-90度，优选45度至水平。提供侧降液管104以改进塔盘100各侧的流体处理。每个侧降液管104包括接收部分IM和分配部分126。接收部分IM包括侧堰1 和无孔倾斜底板130，其取向以使液体朝向分配部分126。分配部分1 包括如上所述具有中心降液管102的底板112。倾斜挡板120和分配堰122位于分配部分1 下方。接触平台区106为多孔的以使蒸气流过那里并接触流过接触平台区106的液体。 穿孔可采取许多形式，包括均勻间隔的圆孔和大量蒸气引导狭缝。狭缝取向使得通过这些狭缝向上升通过接触平台区106的蒸气为最近液体降液管方向上的塔盘100上的液体或泡沫赋予水平推力或动量。因此，实现了泡沫更快速地通过液体降液管和塔盘上泡沫高度的降低。更重要的是，通过适当的狭缝配置，液体均勻地流过接触平台区106到它们相关的降液管中。在可选择的实施方案中，穿孔可适应升气管。特别地，优选(1)并流接触段的给定接触平台区接收的液体的量与它的面积成比例，以及( 各个液体分配盘接收的液体均勻地分布在各个接触平台区的入口面积周围。 这些要求可使用流体分配系统充分或完全满足，其中使用一个或多个任选具有由设备外部的液体来源至一个或多个槽的预分配管道的伸长槽由多个出口流道将液体供入液体分配盘中，其中液体分配盘在接触平台区的入口面积上横向延伸。以上要求(1)可通过改变其中槽与液体分配盘对准或连通的位置中的槽的出口流道(或液体出口)面积而满足。要求 (2)可通过在合适的接触平台区入口面积上延伸液体分配盘，以及由这些盘的底部分散开口而满足。图4A和4B阐述具有顶部并流塔盘16的蒸气-液体接触设备的顶部分，通过具有在容器横截面的主要部分上水平延伸的两个槽62的流体分配系统60向其中供入流体。两个伸长槽62各自具有多个出口流道64以输送理想比例的液体，例如由设备外部入口的液体进料流至槽62下部或下方的四个液体分配盘65的每一个中。接触段的并流塔盘16可以为容器的顶部或最上接触段，使得流体分配系统60位于设备的所有接触段上方。流体分配系统60还具有相关的预分配管道66，在这种情况下，其可以为具有与双槽流体分配系统的各个槽62连通的侧管的“H”管分配器。在大蒸气-液体接触设备(例如蒸馏塔)的情况下，可使用大于两个槽和两个管分配器分支。作为选择，具有大于两个槽的槽分布的另一水平层可包括在图4A和4B所示双槽流体分配系统下面以进一步改进液体分配。如图4B 所述，槽62与液体分配盘65正交或垂直延伸，使得各个槽62分别通过出口流道64与下面的并流塔盘16的所有蒸气-液体接触平台区106流体连通。在图4A和4B所述实施方案中，中心挡板108不是直的，而是具有后掠端以提高侧降液管104的进入空间，由此提高它的容量和降低堵塞倾向。可提高侧降液管104的容量使得它基本等于中心降液管102的容量。图4A中还阐述了第一侧壁IlOa和相对的第二侧壁IlOb的使用以形成中心降液管102。第二侧壁IlOb在接触平台区106下方延伸比第一侧壁IlOa更短的纵向距离，其中底板112由第一侧壁IlOa的底端水平延伸。此外，倾斜液体降液管挡板120由第二侧壁IlOb至少延伸至由第一侧壁IlOa形成的纵向面。使用延伸的倾斜液体降液管 挡板120，进入中心降液管102中的流体流上的收缩降低，而不使用如图 2和3中所示的釜馏平台114。因此，槽62底部或底部附近的出口流道64朝向与液体分配盘65交叉或纵向对准的面积。如果需要的话，例如在交叉或纵向对准的面积对于要由槽分配至液体分配盘的液体的规定流速而言不足的情况下，这些纵向对准分配或传递面积可通过提高槽62的宽度而提高。分配盘65的倾斜无孔侧67提供液体落下通过分配盘开口 68的流路，使得该液体偏离并流塔盘16的紧接纵向相邻的液体降液管102、104，且必须代替流过蒸气-液体接触平台区106至不纵向相邻的相应不同降液管102、104。液体分配盘65中的开口 68也在理想的接触平台区106的入口面积上优选均勻地延伸。这些入口面积可例如占据接触平台区 106长度的初始部分，其中长度尺寸在液流的法线方向上。该初始部分可例如延伸平台区长度的 0-40% (即初始 40% )、0-30%，通常 0-20%。图5A和5B阐述使用流体分配系统将中间进料引入上部接触段的上部并流塔盘 16a和紧接下面并向其中分配液体的接触段的并流塔盘16的下方。因此，塔的中间进料入口可在这些接触段之间并与具有至流体分配系统的槽62的管道出口 75的预分配管道66 连通。上部接触段的倾斜降液管挡板120a可具有切断的部分以容许流体分配系统的插入和定位。偏斜部件如缘可安装在这些上部接触段挡板120a的切断周围以防止液体落入槽 62中并将液体送入液体分配盘65中。图6A和6B阐述另一实施方案，其中升气管型塔盘用于收集来自上部塔盘的液体和将该液体以及中间进料由液体分配系统的槽再分配至下面的接触段中。因此可有利地使用升气管型塔盘或其它液体和/或蒸气分配器以在接触段之间将中间进料(其可部分被蒸发)与内部液体组合分配至蒸气-液体接触设备中。因此，在液体分配槽中与中间进料组合的内部液体具有上部接触段的液体的典型组成。有利地，升气管型塔盘还用于分配通过塔盘的升气管的向上流动的蒸气。如图6A和6B所示，如果其中包括在进料上方和下方的并流塔盘16a、16的接触段具有不同的降液管数，则升气管型塔盘或其它辅助分配设备尤其可用。附加的分配设备因此对于在接触段之间有效收集和分配所有液体(内部和外部加入的)而言是理想的。该升气管型塔盘或其它分配设备与流体分配系统组合也可用于从容器如蒸馏塔中取出流体。如图6A所示，伸长槽62位于下面，并通过具有多个升气管80的液体收集平台85供料。在所示实施方案中，上部并流塔盘16a具有比从流体分配系统60 分配液体的并流塔盘16更少的降液管102a、104a。即并流塔盘16具有另外总共4个中心降液管102，其例如对于处理流体分配系统60提供的另外液体可能是必要的，或可能由于其它原因是理想的。因此，液体收集平台85可充当具有升气管的升气管型塔盘，并将液体送入分配槽62中，所示分配槽又将液体分配至槽62下面的分配盘65中。液体收集平台85 上方的用于中间进料的预分配管道66的构型取决于大量因素，包括进料速率、进料蒸气部分和总容器大小。预分配管道66可将流体供入液体收集平台85或伸长槽62中。管道66 的分支数可与伸长槽的数量相同或小于伸长槽的数量。
总之，本发明的方面涉及流体分配系统在高容量、高效接触中的用途，特别是与并流塔盘联合。本领域技术人员认可本文所示设备和相关方法的优点和它们在其它应用中的合适性。鉴于本公开内容，应当理解可得到其它有利结果。具有由本公开内容获得的知识的本领域技术人员认识到可在以上设备和方法方面不偏离本公开内容的范围地做出各种改变。用于解释理论或所观察到的现象和结果的机制应当理解仅为说明性的且不以任何方式限制所附权利要求书的范围。
权利要求
1.一种用于进行并流接触的设备，其包括a)流体分配系统(60)，其包括至少一个具有多个出口流道(64)的伸长槽(62)和多个液体分配盘(6 ；和b)并流塔盘接触段，其具有多个水平液体流的蒸气-液体接触平台区(106)，c)多个降液管(102、104)，其在接触平台区(106)下方延伸至倾斜的降液管挡板02)，和d)中心挡板(108)，其在接触平台区(106)上方和多个降液管(102、104)中的至少两个之间延伸且与降液管一起限定水平流的接触平台区(106)，其中出口流道(64)与液体分配盘(6 对准，且其中液体分配盘(6 在蒸气-液体接触平台区(106)的入口区域上延伸。
2.根据权利要求1的设备，其中所述液体分配盘(65)垂直于至少一个伸长槽(62)延伸。
3.根据权利要求1或2的设备，其中流体分配系统(60)的槽(62)的数量小于接触段的降液管的数量。
4.根据权利要求1-3中任一项的设备，其中液体分配盘(6 的数量大于接触段的降液管的数量。
5.根据权利要求1-4中任一项的设备，其中流体分配系统(60)位于设备中所有接触段上方。
6.根据权利要求1-4中任一项的设备，其中流体分配系统阳0)位于设备中的上部接触段下方。
7.根据权利要求6的设备，其中所述上部接触段具有比并流塔盘接触段更少的降液管。
8.根据权利要求6的设备，其中至少一个伸长槽(62)在具有多个升气管(80)的液体收集平台(85)下方。
9.一种用于进行并流蒸气-液体接触的设备，其包括流体分配系统(60)，其包括与通向设备的外部流体入口和至少一个具有多个出口流道(64)的伸长槽(6 连通的预分配管道(66)，其中分配系统(60)在具有多个水平液体流的蒸气-液体接触平台区(106)的并流塔盘接触段上方，多个降液管(102、104)在接触平台区(106)下方延伸至倾斜降液管挡板 (22)，中心挡板(108)在接触平台区(106)上方和多个降液管(102、104)中的至少两个之间延伸并与降液管一起限定水平流的接触平台区(106)，且其中出口流道(64)与液体分配盘(65)对准，其提供偏离多个降液管(102、104)的纵向相邻降液管的液体流路。
10.一种流体分配系统(60)，其包括至少一个伸长槽(62)，伸长槽(62)具有多个排列好的出口流道(64)用于分配至多个液体分配盘(65)中，其中液体分配盘与至少一个伸长槽(62)垂直延伸。
全文摘要
公开了流体分配系统，特别是用于将液体分配至含有用于进行蒸气-液体接触的并流塔盘的设备中的那些。代表性流体分配系统包括一个或多个具有多个出口流道的伸长槽，出口流道排列好用于分配至并流段的蒸气-液体接触平台区。槽可以与液体分配盘正交，所述液体分配盘与槽的出口流道(例如在离散的出口流道区中)对准。
文档编号B01F3/04GK102448594SQ201080022880
公开日2012年5月9日 申请日期2010年2月2日 优先权日2009年3月31日
发明者徐占平 申请人:环球油品公司