专利名称：分离柱区段、分离柱以及操作方法
技术领域：
本发明涉及分离柱，特别地涉及蒸馏柱，其中进料为气体、液体或气体/液体混合物。这样的柱包含柱的区段，进料流从ー个或更多入口被引导至该区段内。更特定而言，本发明有关于改进这样的区段中的进料流的分配。
背景技术：
在蒸馏柱中，其中进料流中的至少ー个包含气体/液体混合物，气体的较大部分由在蒸馏柱上游的汽化装置产生，有必要将气体引导至进料流位置上方的分离区段。通常期望大致完全地将液体与气体分离。此外，期望改变混合物的气体部分的流动方向。最常见地，气相的流动方向需要从水平流动变为竖直或向上流动。当气体横过分离区段的整个 截面区域均匀地分配时，接收气体流的分离区段也最佳地运行。在于真空压カ下运行的气体/液体混合物接触装置中，进入该接触装置的混合物常常具有高速度。这种高速度使得流动方向上的任何突然变化都是困难的。混合物的气体部分到进料流位置上方的截面的非理想分配与当进入接触区段时具有高的局部竖直速度分量峰值的气体流有夫。这些流的高速度对气体/液体接触装置的设计产生了挑战。在进料入口和其上方的分离区段之间的竖直距离应保持最小，以便保持接触装置的制造成本是合理的。此外，在此点/部分的増加的接触装置高度还产生了诸如泵的辅助设备的额外成本，因为它们必须被设计成用于增加的容量參数(诸如泵头)。受增加的接触装置高度影响的另外的成本项目包括结构钢、布线、地基等。其中上述条件普遍的气体/液体接触装置的ー个区域是在炼油厂中；具体而言，在常压原油蒸馏单元中，在用于常压原油底部的真空蒸馏单元中以及在各种其它蒸馏柱中。其它蒸馏机构中的具体位置为到该柱的再沸器返回布置，其中气体/液体混合物常常作为闪蒸进料(flashing feed)从用作气化装置的再沸器被引入该柱。本领域普通技术人员将认识到，上文所述的条件至少以某种程度存在于所有接触装置中，其中进料被引入该装置。WO 2007/089888和美国专利No. 5，972，171通过更改进料入口的位置和布置而解决了夹带物的単独问题，在其中来自进料的上升蒸汽夹带着杂质或污染物的条件下。除此之外，它们在进料入口区域中引入了夹带物去除装置，其由串行排列的一个或更多板构成，以径向方式类似于静止风扇布置，并且具有位于径向板的中心的管道。这些装置的目的，与本发明的目的不同，是为了将板相对于进料入口布置成基本平面的，使得进料沿着板的表面流动而产生更纯的蒸汽流。本发明改进了现有技术，至少是由于以下原因进料分配装置本身在不需要重新布置进料入口的输入柱区段内产生了作为结果的进料流分配，产生了很小的压降，并且在设计上显著更简单，使得该系统的进料流动态特性能被容易地计算并建摸。
发明内容
本发明的目的是为了便于在进料被引入到接触装置柱时分配该进料。该目的通过提供一种带有如本文所描述且主张的进料分配装置的柱区段来实现。更具体而言，ー个目的是为了提供一种进料分配装置，与在无进料分配装置的情况下进行分配相比，其可用于沿着进料位置上方的分离区段的截面区域更均匀地分配进料的气体或蒸汽部分。ー个额外的目的是为了単独地或者结合更均匀地分配进料来使用进料分配装置以在进料被引入到进料位置上方的分离区段时减少进料的至少一部分的最大局部速度的大小。本发明的另一目的是为了提供用于分配进料而不导致系统中的显著压降的解决方案。
上文所述的目的通过将已知为进料分配装置的至少一系列板基本上布置在ー个或更多进料入口前方来实现，在板之间有空隙。系列板以一定位置和构造布置以便充分改变入口进料的流动，使得其沿着进料位置上方的分离区段的截面区域更均匀地分配并且进入分离区段的进料流的最大局部速度减小。根据本发明用于将进料产物分成为其组分的柱的区段包括到柱区段内部的至少一个进料入口和基本上位于至少一个进料入口前方的至少ー个进料分配装置。优选的进料分配装置的尺寸使得每个板的竖直尺寸至少为进料入口的竖直尺寸且系列板和板之间的空隙的水平尺寸至少为进料入口的水平尺寸。但是，每个板的竖直尺寸无需至少为进料入ロ的竖直尺寸，只要竖直尺寸足以实现设计目的。这同样应用于系列板和空隙的水平尺寸。在运行期间，至少一个进料分配装置的板使得从所述第一进料入口引入到该区段的进料流的至少一部分从其原始的由所述进料入口限定的方向偏转到另一方向，通常接近基本上平行于柱壁的方向，即，竖直。进料流的另一部分不偏转或以较低偏转角被引导通过空隙。因此，与在进料入口前方无进料分配装置的情形相比，实现了到进料入口上方的分离区段的流的更均匀分配。根据ー个实施例，分离柱包括来自再沸器的至少ー个进料入口，其将闪蒸进料引入到柱的下部或底部区段且具有位于闪蒸进料的流动路径中的至少ー个进料分配装置。根据本发明用于改变到分离柱或气体/液体接触柱的输入进料的流动性质的方法包括将带有蒸汽部分的进料引入到具有基本上位于进料流路径中的进料分配装置的分离柱的区段，使得至少进料流的被引导至进料入口上方的分离区段的部分具有减小的其最大局部速度的大小且进料流动的所述部分基本上更均匀地分配至所述分离区段的截面区域。与在上文參考的WO 2007/089888和US 5，972，171中所公开的布置相比，本发明的流分配装置被布置成以便偏转、扩散及分配该流。优选地，可为非闪蒸进料流或闪蒸进料流的流以一定角度偏转而远离原始进料流且并不基本平行于原始流，如带有夹带物去除装置的情况那样。更具体而言，本发明的特征在于在权利要求I和3的特征部分中陈述的内容。利用本发明实现了显著的优点。通过在进料引入到该系统的点处添加一个或更多进料分配装置，能减轻对该系统的内部有害的进料流动性质(主要为高速度)。此外，通过转移流的方向使得它均匀地分配到所述进料分配装置上方的分离区段的截面区域，増加了所述分离区段的效率且同时允许减小柱区段的竖直尺寸。通过减小柱区段的竖直尺寸，允许更具有成本效益的柱设计和维护。本发明的额外优点是，如果维护和设计目的需要，则它允许多个进料入口更靠近地定位在一起，同时维持被引导至位于所述柱区段上方的分离区段的进料部分的基本上均匀的分配，以及减小柱的所述区段中的压カ损失。进料分配装置通常包含定向成沿着柱的纵向轴线细长板和空隙。
该柱优选地为蒸馏柱、真空蒸馏柱、气提柱、吸收柱、提取柱、洗涤柱之一或其组
ム
ロ o根据ー个实施例，进料分配装置的板或在多个装置串行排列的情况下进料分配装置中的每ー个布置为线性构造，即，沿着直线。作为备选，该构造可为交错线、规则弧形、不规则弧形，或者例如V形构造。根据模拟和测试，特别有利的构造为具有远离进料入ロ的曲率中心的弧形。根据ー个实施例，除了第一进料分配装置之外，还存在至少ー个第二进料分配装置，该第二进料分配装置与第一进料分配装置分开且布置成与第一进料分配装置串行、平行或者同心。与第一进料分配装置串行排列的一个或更多第二进料分配装置的板优选地布置成至少部分地与第一进料分配装置的空隙成直线。即，该装置具有当从进料入口观看时与进料流的方向成直线的至少ー个空隙。根据ー个实施例，在一个或更多进料分配装置的上方和/或下方有分离区段。分离区段可为用于分离、蒸馏、传热、提取、洗涤操作或吸收中的ー个。根据ー个实施例，该区段具有两个进料入ロ，其入口方向并不精确地在柱的相对侦U。因此，它们以小于180度分开。在两个进料入口前方，布置有根据本发明的进料分配装置。作为备选，根据本发明的单个进料分配装置以充分的水平尺寸使用以基本上位于两个进料入口前方。根据ー优选实施例，进料入ロ连接到装置的输出，诸如再沸器，其产生到柱的闪蒸进料。至少ー个进料分配装置的板布置成使得闪蒸进料的至少一部分偏转并减小其速度的大小。本发明特别有益于闪蒸进料的情況，闪蒸进料将如此产生到进料入口上方的分离区段内的不均匀的流分配，从而降低了分离效率。接下来，将參考附图更密切地描述本发明的实施例。
图IA为带有单个进料入口和单个进料分配装置的柱的一区段的俯视图。图IB为图IA中的区段的3D表示。图2A为带有单个进料入口和两个平行的进料分配装置的柱的一区段的俯视图。图2B为图2B中的区段的3D表示。图3为带有单个进料入口和两个同心的进料分配装置的柱的一区段的俯视图。图4为带有布置为不规则弧形的单个进料分配装置的柱的一区段的3D表示。图5为带有两个进料入口和两个同心的进料分配装置的柱的一区段的俯视图。图6A为进料分配装置的正视图。图6B为具有水平部分的进料分配装置的正视图。图7A至图7E示出了进料分配装置的各种构造和布置。
图8A至图SG示出了在带有多于ー个进料入口的柱区段中的进料分配装置的各种构造和布置。图9为蒸馏柱的示意图。图10为带有两个进料入口的蒸馏柱的底部的示意图。
具体实施例方式存在着接触装置柱的众多类型和变型。其中一些标准的接触装置柱为蒸馏柱、汽提柱、吸收柱、提取柱以及洗涤柱。除了带有单个目的的柱之外，许多接触柱为两种或更多标准过程(即，蒸馏和吸收)的组合。另外，存在着诸如填充柱和真空柱的类别。本领域普通技术人员将认识到，本发明适用于上文所列举的接触装置的所有类型和变型，以及未明确列举但本领域认识到的那些。根据ー个实施例，接触装置柱具有至少ー个进料入口和至少两个出ロ，ー个出ロ 用于将在柱中分离的进料的每个部分。在许多情况下，存在着流动环路，其中流从该柱取得，流被加热，并且该流然后再次被引回柱中。这种再引入的流也认为是进料。在其中存在着将进料引入系统的进料入口的接触装置柱中的任何区段，存在着向进料入口上方的区段供给的进料的气体部分的不均匀分配以及对于所述上方的区段有损坏性或不理想的进料的气体部分的局部速度的可能。这样的进料入口区段中的进料分配装置的放置允许接触装置柱更高效地运行且允许更具成本效益的接触装置柱设计。图IA示出了围住接触装置柱的内部的接触装置柱的侧壁10、进料入口 12以及基本上位于进料入口前方的进料分配装置14，该进料分配装置包括如暗线所示的六个板和在布置成直线的板之间的五个空隙。图IB示出了相同的区段，并且进料分配装置14的板竖直延伸，其竖直尺寸大于进料入口 12的直径的尺寸。此外，进料分配装置的水平尺寸大于管的直径的尺寸。实际上，进料分配装置的竖直尺寸和水平尺寸无需大于管的直径的尺寸。基本上在进料入口前方的进料分配装置的位置意欲表示该装置定位成使得离开进料入口的流将接触进料分配装置的至少一部分，即，板和/或板之间的空隙。设想到该装置可直接位于进料入口前方，或者放置于离进料入口一定距离处同时保持基本上在图IA和图IB所示的进料入ロ前方。此外，优选地，但并非必需地，进料分配装置在进料入ロ前方基本上定向成使得具有一系列板和空隙的进料分配装置的面呈现给进料入口，如图IA和图IB所示的那样。基于进料的流动參数，具有基本上位于进料入口前方的多个进料分配装置可能是有利的。图2A示出了围住接触装置柱的内部的接触装置柱侧壁20、进料入口 22以及两个进料分配装置24A和24B。类似于图1A，每个进料分配装置基本上位于进料入口前方，并且各自包括六个板和五个空隙。此外，两个进料分配装置都彼此平行地串行排列，第二进料分配装置24B的板与第一进料分配装置24A的板对准。图2B示出了同一系统的另一视图。类似于图2，图3示出了围住接触装置柱内部的接触装置柱的侧壁30、进料入ロ 32以及两个进料分配装置34A和34B。与图2不同，进料分配装置34A和34B各自布置成不规则弧形的构造，使得弧的半径并不是恒定的，且一起呈一系列同心的不规则弧形。图4示出了单个进料分配装置44，其布置成与34A和34B的构造类似的不规则弧形的构造，基本上位于进料入口 42前方且在由接触装置柱40限定的接触装置柱的内部中。
在接触装置柱中通常有两个或更多进料入口用于将多个进料流引入接触装置柱的单个区段内。在这样的情形下，可放大单个进料入口系统的所陈述的问题。举例而言，图5示出了围住接触装置柱内部的接触装置柱的侧壁50、两个进料入口 52A和52B以及布置成一系列同心的不规则弧形的两个进料分配装置54A和54B。两个进料入口可不对称地布置，有小于180度的分离角，如图所示。在这些情况下，自进料入口 52A和52B进入该区段的流动并不那么理想地进行，并且这造成进料入口上方的分离区段的截面区域上的不太均匀的分配。在本示例中，进料分配装置54A和54B具有足够的水平尺寸以基本上同时定位于两个进料入口的前方。在6A中表示了示范性进料分配装置62。每个进料分配装置由一系列板68A-68F构成。在系列板之间是一系列空隙66A-66E。在本不例中，系列空隙在数量上比系列板少一个。可由设计者基于接触装置柱的设计參数、进料的组成、进料的流动參数、运行成本等来选择板的材料，并且在单个进料分配装置中对于所有板可以一致或者在板之间可不同。板可为实心的或者它们可包含开ロ。板也可具有平面或者它们可在一面或两面上具有纹理或 设计。每个个别板的水平的、竖直的以及厚度尺寸在进料分配装置内以及在若干进料分配装置之间可不同，取决于由进入柱区段并最终碰撞所述进料分配装置的板的高速进料流引起的机械应力。图6B示出了添加了连接竖直板并将每个空隙分成两个区段66A’_66E’和66A〃-66E〃的水平件64A-64E的相同进料分配装置。这些水平件可以是为了进料分配装置的稳定性，或者用于更好地扩散和分配进料。虽然此处描述为多个水平件，但是可仅仅存在连接进料分配装置中的所有或一部分板的ー个水平件。此外，在各个竖直位置，可存在连接到单个板的多个水平件。由于接触柱装置呈各种类型且设计用于各种类型的进料，因而基于系统需要而将每个进料分配装置中的板布置成不同构造是有利的。图7A至图7E示出了带有ー个进料入ロ且带有单个或多个进料分配装置布置的示范性构造的若干区段。图7A示出了串行地布置成彼此平行的三个进料分配装置，每个进料分配装置的板布置成直线。可看出中间进料分配装置的板被布置成使得它们与前进料分配装置和后进料分配装置的空隙对准。将ー个进料分配装置的板布置成当从进料入口观察时与第二进料分配装置的空隙的至少一部分对齐常常有益于特定进料流的扩散和分配。如果存在，则对于串行的多个进料分配装置上的水平区段而言同样如此。此外，进料分配装置中的每ー个之间的、第一进料分配装置与进料入口之间的以及最后的进料分配装置与壁的相对部分之间的间距可不同且并由系统的设计參数来決定。在附图中还可看出，每个分配装置的远端与相邻的壁部分之间的间距可不同。图7B示出了单个进料分配装置，其板被布置在交错线上。图7C示出了单个进料分配装置，其板被布置为指向进料入口的V形构造。虽然描述为单个V形构造，但是还设想到两个不同的进料分配装置可布置成在它们之间成一定角度使得它们将形成大致V形。图7D示出了各自布置成具有恒定半径的规则弧形的构造的两个同心进料分配装置。图7E示出了包含两个进料分配装置的区段，第一进料分配装置布置为V形构造且第二进料分配装置布置为直线构造。虽然在此陈列了若干示例，它们并不意图在本质上是限制性的。本领域普通技术人员将认识到存在着进料分配装置的众多其它布置、构造和组合，其可成功地将特定的和一般的进料流扩散及分配到区段中，并由此合并于本发明的范围中。图8A至图8F示出了具有多于ー个进料入口且带有单个和多个进料分配装置布置的示范性构造的接触分配柱的若干区段。图8A示出了具有进料入口和单个进料分配装置的区段，两个入口之间有小于180度的角度，单个进料分配装置布置为规则弧形构造。单个进料分配装置的水平尺寸或弧长足以在两个进料入ロ前延伸。图SB示出了带有两个进料入口但具有两个单独的进料分配装置的类似区段，每个进料分配装置布置为规则弧形构造且各自基本上位于它们相应的进料入口前方。图SC示出了带有两个进料入ロ的区段，每个进料入口具有其自己成组的、布置成平行直线的两个进料分配装置。其可为这样的情況对于两个或更多进料入口而言，每ー个的进料流性质有差异。在这样的情况下，具有各自在每个相应进料入口前方的一个或更多进料分配装置的两种不同设计和布置可能是有利的。图8D示出了布置为V形使得V的每ー侧基本上位于不同进料入ロ的前方的单个进料分配装置。图SE示出了带有各自布置成直线且在它们之间有一定角度的两个单独的进料分配装置的区段。还可看出每个进料分配装置至少部分地位于柱区段的两个半球中。最后，图8F示出了带有三个进料入ロ的区段，每个进料入口具有位于其前方的进料分配装置的至少一部分。本领域技术人员将认识到，存在着进料分配装置的众多其它布置、构造和组合，其可成功地将特定的和一般的进料流扩散及分配到带有多于ー个进料入口的区段中，并由此合并于本发明的范围中。图8G示出了带有以0度和180度定向即彼此相対的两个进料入口以及基本上布置在每个进料入口前方的一系列进料分配装置的区段。每个系列中的第一进料分配装置优选地定位成比到柱区段的中心更靠近进料入口以提供进料的最佳分配。虽然四个进料分配装置显示在彼此呈镜像的两个等同系列中，但是可实施许多其它布置。此外，所示的不同系列也可连接到彼此，以形成围绕柱区段的中心的两个基本上圆形或卵形的环。图7A至图SG示出了进料分配装置布置的众多示例。每个布置仅仅占据接触柱的截面积的小部分。而且，虽然进料分配装置的板被布置成以便自进料入口流来的进料的一部分偏转，但是通过允许进料流的一部分通过无阻碍的或至少基本上无阻碍的进料分配装置，减小了进入柱区段的进料流的总体限制。通过不使进入柱区段的整个进料流改变方向或漏过，进料流的速度大小在遇到进料分配装置及进入柱区段时减小。由于压降为速度大小的平方，因而如图所示和如上所述的进料分配装置的布置能够导致微小的或者甚至可忽略的压降，这对于众多分离柱操作是有利的。图9示出了带有外壁91的真空蒸馏柱90的一般结构，该外壁限定了用于将进料分成两个流的内部，这些流中的每ー个具有与进料的组成不同以及彼此不同的组成。柱具有两个主进料入口 92A和92B，这两个主进料入口供给柱的单个区段并在二者之间具有角度92’。两个主进料入ロ可在柱上处于相同的竖直高度或者处于不同高度，但将它们相应的、进料引入相同区段。虽然角度92’可为180度，但是，基于柱的设计參数及其周围条件，它常常小于180度。进料输入引入进料的柱区段由柱的外壁91与上分离区段93和下分离区段93’限定，上下分离区段均由紧邻进料入口上方和下方的一个或更多填充床或一些托盘构成。由盒状矩形表示的每个分离区段93或93’能由若干分离区段组成或包括若干分离区段，所述若干分离区段可为用于分离、蒸馏、传热、提取、洗涤操作或吸收的分离区段，取决于柱的设计。此外，基于进料输入在柱的竖直长度上的位置，顶分离区段和底分离区段可为柱内部的終端。在柱的底部为用于一个流的出口 94，在此，输出流的一部分离开该系统，并且输出流的第二部分输入到再沸器94’且在充分加热之后该流由进料入口 94〃再引入到柱。来自柱的输出流在再沸器中被加热且然后通常在低于主进料入口的竖直位置处被再引入到该系统，提供分离所需的热。另外，来自再沸器的再引入进料的组成及其在该点的流动性质通常不同于主进料的组成和流动性质，这归因于由柱实现的分离。同样，处于柱顶部的输出流95是针对由于 柱中的分离效果所产生的气体。输出流在冷凝器95’中冷却以便至少部分且同时地冷凝该流以移除通过分离而穿过该柱的级联的热。从冷凝器95’出来的流95〃’进入置顶鼓(overhead drum)96,在此,流95〃’的气体部分和液体部分彼此分开。采取流95〃’的气体部分作为产物流97。流95〃’的饱和的或过冷的液体部分由进料入口 95〃再引入到柱。对于当被带到在柱中的进料入口位置处普遍的压カ时至少部分地蒸发的进料入ロ流而言，存在着到上方的分离区段的进料流动和分配不太理想的可能。在某些情形下，向区段添加一个或更多进料分配装置变得有利，在该区段中，存在进料入ロ以向上方和/或下方的区段更佳地扩散和/或分配进料。进料分配装置98B和98C位于包含两个主进料入ロ 92A和92B的区段中。这些进料分配装置可具有系统设计者基于存在于区段中的參数以及其它设计标准所期望的任何布置和构造。取决于柱的设计和可用性要求，进料分配装置可几乎永久地附连或者它们可以可移除或可替换的方式联接。进料分配装置98B和98C显示为位于上分离区段93与下分离区段93’之间。基于在进料92A、92B、94〃、95〃之间的不同进料组成和流动性质以及它们在柱中的相应位置，进料分配装置98B-98D可具有相似或不同的构造和布置。进料分配装置98D显示为在最下部的分离区段93’下方。为了完整性起见，可注意到，虽然上述实施例中的进料并未在进料分配装置98A的位置处闪蒸，但是自然地可能在该位置针对这样的进料分配装置而布置。在一些情况下，将闪蒸由进料92A和92B表示的来自初始进料入口的进料输入。实际进料在它进入柱之前可为气体、液体或其混合物，但是一旦处于柱中，就是气体与液体的混合物。同样，进料94〃可为气体、液体或其混合物，但是实际上，它是闪蒸进料，并且因此一旦处于柱内则进料为气体与液体的混合物。进料95〃通常为回流，并且因此在进入柱时仅为液体。然而，当进料95"为闪蒸进料而不是回流时，进料分配装置98A是可用的。虽然图9中的真空蒸馏柱仅具有两个出ロ流，但是可能具有多于两个出ロ流和多于所描绘数量的进料入口流。无论出口流和进ロ流的数量如何，设想到进料分配装置可放置于具有进料输入的任何区段中。
图9描绘了一般的真空蒸馏柱，其具有朝向柱中部竖直定位的主进料入口或初始进料入ロ和处于每一端的环路，ー个环路用于再沸且第二环路用于冷凝。然而，在某些应用中，具体而言在润滑油和其衍生物的精炼エ艺中，底部环路需要分成两个平行的环路，每个环路具有其自身的回到柱底部的进料入口。每个进料入口将再沸器的输出流运送到真空蒸馏柱。在图10中描绘了柱101的这样的底区段100，其中来自连接到两个平行再沸器的环路的两个进料入口 102和103的进料被引入到柱。优选地将两个进料定位成彼此相対，180度分开，如所描绘的那样，但也使用小于180度的角度。在无进料分配装置的情况下，通常提供大的空置竖直高度，以便于接近到这些进料入口上方的分离区段的理想的气体流分配。理想的气体流是气体流均匀地分配到面向该流的分离区段的截面区域109。但是，需要额外高度的这种布置不足以提供到这些进料入口上方的分离区段的均匀分配的组合气体流。通过将两个分配装置108放置为如图SG那样布置于每个入口前方(入口在相对端)，从而能极大地改进气体流的分配。
在用于精炼润滑油的真空蒸馏柱的情况下，如图10所示，柱101的底部区段100的直径可大于五米。进料入口管102和103可具有大约ー米到两米的直径。在这样的情形下，借助于高度在两米与三米之间的进料分配装置108，在进料入口和第一分离区段下方的支承格栅109 (作为备选，109可为分离托盘)之间所必需的间隔可小至一米。这从从无进料分配装置情况下的必需高度大大地改进了。有吋，由于物理限制或维护要求，并非总能将进料入口定位于180度的理想分开。当移动进料入口之一使得两个进料入口之间的角度小于180度时，也就是说仅仅30-90度(例如60度的分离)，那么流到进料入口上方的分离区段的两个进料流的总进料分配小于最佳情况，并且整个真空蒸馏柱的效率降低。同样，通过使用如图5描绘的两个进料分配装置(两个入口以60度分开，以及图7D的进料分配装置)，能极大地改进气体流的分配。通过将进料分配装置基本上放置于两个进料入口前方，使得它们并不完全阻挡入ロ而是导致每个闪蒸进料的一部分撞击它们，结果是进料的原始不均匀分配的气体部分现在基本上更均匀地分配到上方分离区段的截面区域，提高了分离效率，减小了闪蒸进料流的至少一部分的局部最大速度的大小，降低了设计要求，即，位于包含进料入口的区段顶部的空置高度。源自这两个闪蒸进料流的气体流的方向从其原始的由进料入口限定的基本水平方向被显著更快地引导至其优选的竖直方向，基本上垂直于原始方向且平行于柱壁的方向，从而减小了柱中最底部区段的必需高度。基于在这样的柱中使用本发明的进料分配装置的优点，允许具有更低压降的更短的柱。这与生产、运行和维护更廉价的柱直接相关。这样的进料分配装置允许在无需使两个进料输入彼此180度相对定位的情况下建立柱。此外，这样的进料分配装置允许改造带有不对称进料入口的现有柱以增加效率并降低运行成本。本进料分配装置的另ー优点是它的相对简单性。不同于其它可能的进料分配装置，如上文所述的板和空隙的简单布置容易转移到计算和建模软件，以使用低至中等计算源来提供精确且详细的流动态特性分析。在引入了一个或更多进料入口的分离柱区段中存在的条件是复杂的。添加额外的复杂结构给当前的计算和建模软件以及计算机硬件带来较大且常常难管理的负担。因此，对复杂装置容易且精确地建模以确定给定设计将如何有效常常是不可行的。但是，由于如本文所述的板和空隙的相对简单性，对带有这样的装置的柱的区段中的流动态特性和特征精确地建模变得非常可行。通过能够对预期的流动态特性精确地建模，在特定应用程序中容易且高效地确定特定设计的效果且优化可能的进料分配装置和相关的柱的高度和特征现在也变得可行。这允许建立更加高效且具成本效益的柱。此外，相同的计算和建模可应用于现有柱，以选择允许最改进的高效运行的进料分配装置布置。这种分离效率的增加导致降低了操作和维护成本。因此，在本文中描述了包含具体实施例的特定细节的本发明的示范性实施例。但 是本领域普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的范围和发明概念的情况下，可设想到在本文中并未明确地公开的进料分配装置中的板的不同构造、布置、位置、组成以及联接。
权利要求
1.ー种接触柱区段，所述区段包括 到所述柱区段的内部的至少ー个进料入口； 位于所述柱的所述内部中的至少ー个进料分配装置，以及 每个进料分配装置由多个板形成，在所述板之间具有空隙；其特征在干， 第一进料分配装置基本上布置在至少ー第一进料入口前方，使得所述板能够使从所述第一进料入口引入的进料流的至少一部分偏转，并且所述板之间的所述空隙能够允许从所述第一进料入口通过所述进料分配装置引入的所述进料流的另一部分不偏转或以显著更小的角度偏转。
2.根据权利要求I所述的区段，其特征在于，所述进料分配装置中的每ー个的所述板具有足以在整个所述区段均匀地分散所述进料的尺寸且布置为选自下列组的构造直线、交错线、规则弧形、不规则弧形以及V形。
3.根据权利要求I或2所述的区段，其特征在于，在一系列这样的装置中，一个或更多第二进料分配装置与所述第一进料分配装置分开且布置成与所述第一进料分配装置平行或同心。
4.根据权利要求3所述的区段，其特征在于，与所述第一进料分配装置串行排列的所述ー个或更多第二进料分配装置的所述板布置成至少部分地与所述第一进料分配装置的所述空隙成直线。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在于，在所述ー个或更多进料分配装置的上方和/或下方，有分离区段。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在干，所述第一进料入ロ与每个进料分配装置分开。
7.根据权利要求5所述的区段，其特征在于，所述分离区段为用于分离、蒸馏、传热、提取、洗涤操作或者吸收的区段之一。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在于，所述区段具有以180度或小于180度分开的两个进料入口，并且所述至少一个进料分配装置布置为一定构造且具有足够的水平尺寸以基本上位于两个进料入ロ前方。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在于，所述至少一个进料分配装置的所述板布置成使从所述第一进料入口引入到所述区段的进料流的至少一部分从其原始的由所述进料入口限定的方向偏转到基本上垂直于所述原始方向且基本上平行于所述柱的壁的方向。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在于，所述区段在蒸馏柱、真空蒸馏柱、汽提柱、吸收柱、提取柱、洗涤柱或者为它们的组合的柱中的ー个中使用。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在于，所述区段在所述进料为闪蒸进料的柱中使用，并且所述至少一个进料分配装置的所述板布置成减小进入所述进料入口上方的所述分离区段的所述闪蒸进料的至少一部分的局部速度的大小。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的区段，其特征在于，所述进料分配装置基本上布置在所述第一进料入口前方，使得所述进料将在比到所述柱区段的中心更靠近所述进料入口的位置处遇到所述进料分配装置的至少一部分。
13.ー种操作接触柱的方法，所述接触柱具有壁、至少ー个分离区段以及到所述柱的区段的至少ー个进料入口，所述方法包括以下步骤 通过进料入口将进料流引入到所述柱的所述区段；以及 使用进料分配装置，以导致所述进料流的接触所述至少一个进料分配装置的一部分偏转，其特征在干，使用分配装置，所述分配装置包括多个板，在所述板之间具有空隙，所述分配装置定向成使得所述板使所述进料流的至少一部分在与所述柱壁的方向基本平行的方向上偏转并且所述板之间的所述空隙允许从所述第一进料入口通过所述进料分配装置引入的所述进料流的另一部分不偏转或以显著更低的角度偏转。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述进料分配装置为权利要求I至12中的任一项所述的进料分配装置。
全文摘要
一种诸如真空蒸馏柱的接触柱(40)的区段和使用分配装置操作接触柱的方法，该区段包括进料分配装置(44)，该进料分配装置包括多个板，在板之间具有空隙。进料分配装置(44)布置成基本上位于进料入口(42)前方并且能够扩散和引导来自进料入口(42)的进料流，以便在柱(40)中的分离板的表面区域上基本均匀地分配进料，从而增加柱效率。包含进料分配装置的接触柱能够具有比无进料分配装置的接触柱更低的高度、成本更低的设计以及更低的运行成本。
文档编号B01D3/32GK102770192SQ201180004857
公开日2012年11月7日 申请日期2011年4月6日 优先权日2010年4月23日
发明者E.塔米南, J.苏蒂南 申请人:液化石油公司