采用填充的分配槽的液体分配器以及包括该液体分配器的传质塔和过程的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明总体涉及传热塔和传质塔，更具体地，涉及在这些塔中使用的液体流分配器以及使用这种流分配器分配液体的方法。
[0002]传质塔被配置成使具有不同特性的两个流体流彼此接触，以便实现不同相之间的质量交换和/或热量交换。如本文所用的“传质塔”并不旨在将其限制为质量传递为处理塔内流体流的主要目标的塔，而是还旨在涵盖除了质量传递之外在塔中进行的处理的主要目标还为热传递的塔。一些传质塔，诸如在多组分蒸馏和吸收应用中使用的传质塔，使气体流或蒸汽流与液体流接触，而其他传质塔，诸如萃取塔，可设计成促进具有不同密度的两种液相之间的接触。通常，传质塔被配置成使上升的蒸汽流或液体流与下降液体流接触，通常沿着配置在塔中的多个质量传递表面。通常，这些质量传递表面在被配置成促进两种流体相的紧密接触的、散堆(random)或结构化填充材料的一个或多个区域或床内进行限定。结果，增强了在两个相之间进行传递的质量和热的速率和/或程度。
[0003]为了确保传质塔中两个流体相之间的最大接触，在从该塔的上覆区域进入填料床时，下降的液体相必须均匀分布。不均匀分布减少了两相之间的接触，并且沿塔的横截面破坏在塔的适当操作期间应保持基本恒定的液体/蒸汽或液体/液体比率。目前已经以在填料床的整个上表面均匀分配液体同时还提供低压降、最低结垢和宽性能窗口为目的设计了各种类型的液体分配器。
[0004]大多数分配器在被称为滴点的多个间隔开的位置处将液体传递到填料的表面上。实际上，滴点密度是对具体分配器的分配性能的量度。另外，在滴点处形成的微滴的尺寸也很重要。如果微滴过大，则滴点也可能过大，并且液体在填料的整个表面的水平分配可能受到阻碍。如果微滴过小，则液体有可能被夹带在上升的蒸汽或气体中并被带出塔外，从而降低了塔中热传递和/或质量传递的效率。
[0005]因而，需要一种能够沿一系列间隔开的流滴点在填料床表面的每个单元提供更均匀的液体分配的液体分配器。该分配器还应具有所需的工作特性，诸如低压降、耐污染性以及在低调节比处的性能，同时，该分配器还应坚固且灵活，以在各种热传递与质量传递操作使用。
【发明内容】
[0006]在一个方面，本发明涉及用于在竖直长型工艺塔中下降的液体的流分配器。该分配器包括中心分配构件，该中心分配构件包括至少一个入口和一个或多个液体出口，其中，至少一个入口用于接收液体流，一个或多个液体出口用于从中心分配构件排出液体流的一部分。该分配器包括多个长型侧构件，该多个长型侧构件配置为接收从中心分配构件的液体出口排出的液体流的至少一部分。长型侧构件沿中心分配构件的长度彼此纵向间隔开，并且包括一个或多个开口，该一个或多个开口用于从长型侧构件排出液体。分配器包括接近长型侧构件进行定位的多个分配槽。分配槽中的每个都包括一对长型侧壁和基本上开放的底板。该对长型侧壁彼此横向间隔开，以在其之间限定液体接收空间，并且液体接收空间被配置为接收从长型侧构件的开口排出的液体，并排出从基本上打开的底板接收的液体。液体接收空间的至少一部分填充有填充材料床，并且从分配槽的打开的底板排出的液体已通过填充材料的至少一部分。
[0007]在另一方面，本发明涉及一种传质塔，该传质塔包括:外部塔壳体，限定开放的内部容积；传质床，定位在开放的内部容积内并具有上表面；以及液体分配器，用于接收液体流并将液体流分配至传质床的上表面上。液体分配器包括至少一个中心分配构件、多个长型侧构件以及多个分配槽。长型侧构件定位成靠近中心分配构件，并且在基本上垂直于中心分配构件的伸长轴线的方向上延伸。分配槽定位成靠近长型侧构件。分配槽中的每个都包括一对横向间隔开的长型侧壁。在长型侧壁之间限定的空间的至少一部分填充有填充材料，并且离开设置在分配槽内的填充材料的液体在离开分配槽之后下降到下面的传质床的上表面上。
[0008]本发明的又一实施方式涉及用于在传质塔中处理流体流的方法。该方法包括以下步骤:(a)将液体流引入设置在传质塔的内部容积中的液体流分配器，其中，该引入包括使液体在第一方向上流入第一分配构件；(b)将所述液体流分为两个或更多个液体部分；(C)将所述液体部分中的每个都引入设置在比所述分配构件低的竖直标高处的分配槽中，其中，所述引入包括使所述液体部分在第二方向上流入所述分配槽；(d)使被引入所述分配槽的所述液体部分中的每个都通过设置在所述分配槽内的填充材料床；(e)从分配槽的较低部分排出多个液体流，并将该多个液体流排放至定位在比液体分配器低的竖直标高处的传质床的上表面上；以及(f)使排放至填料床的上表面上的液体的至少一部分与向上上升的流体流接触，从而实现液体与流体流之间的热传递和/或质量传递。
【附图说明】
[0009]图1是传质塔的局部侧面立体图，其中，塔壳体的多个部分被剖开以示出设置在其中的、根据本发明配置的液体分配器的一个实施方式；
[0010]图2是图1中示出的液体分配器的俯视立体图；
[0011]图3是图1和图2中所示的液体分配器的仰视立体图；
[0012]图4是图1至图3中所示的液体分配器沿图2中的线4-4在箭头方向上竖直截取的俯视立体图；
[0013]图5是图1至图4中所示的液体分配器沿图2中的线5-5在箭头方向上以竖直截面截取的俯视立体图；
[0014]图6是根据本发明的另一实施方式配置的液体分配器的俯视立体图，其中，多个部分被剖开以示出设置在该液体分配器的分配槽内的填充材料；
[0015]图7是图6中所示的液体分配器沿图6中的线7-7在箭头方向上以竖直截面截取的俯视立体图；
[0016]图8是图6和图7中所示的液体分配器沿图6中的线8-8在箭头方向上以竖直截面截取的俯视立体图；
[0017]图9是根据本发明的又一实施方式配置的液体分配器的俯视立体图；
[0018]图10是图9中所示的液体分配器沿图9中的线10-10在箭头方向上以竖直截面截取的俯视立体图；以及
[0019]图11是图9和图10中所示的液体分配器的分配槽中的一个的放大局部视图，具体示出了分配槽内填充材料床和侧臂分配器的配置。
【具体实施方式】
[0020]现在将参照附图进行详细描述，首先参照图1，传质塔总体上由数字10指定，并且包括限定开放的内部区域14的直立圆柱形壳体12，在开放的内部区域14中，两个或更多个流体流以逆流关系或并流关系流动。塔10中的流体流之间的接触的至少一部分在一个或多个传质床16中进行，一个或多个传质床16在沿塔10的高度的各位置处设置在内部区域14中。传质床16可包括任何类型的填充材料，包括结构化填料、散堆填料以及其组合。传质塔10还包括至少一个液体分配器18，其设置在传质床16之上，并且用于促进塔10内一个或多个下降液体流的更均匀的水平分配。
[0021]传质塔10可以是配置成接触两个流体流以获得分馏产品和/或以其他方式引起不同相之间的质量传递和/或热传递的任何合适类型的工艺塔。例如，传质塔10可以是在其中进行原油大气压分馏、润滑油真空油分馏、原油真空油分馏、流体或热裂化分馏、焦化或减粘裂化分馏、脱沥青、焦化尾气洗涤、反应器尾气洗涤、气体淬火、食用油除臭、污染控制洗涤和其他工序的一种传质塔。传质塔10可以是配置成使一个或多个上升蒸汽流与下降液体流接触的蒸汽-液体塔、配置成使一个或多个上升气体流与下降液体流接触的气体-液体塔、或配置成促进具有变化密度的上升液体流与下降液体流之间的相互接触的液体-液体塔。虽然在图1中将传质塔10总体示出为包括圆柱形竖直长型壳体，但是包括多边形的其他形状也可用于传质塔10。传质塔10具有任何合适的直径和高度，并且由一种或多种刚性材料构成，该一种或多种刚性材料期望地不与在传质塔10的操作期间存在的流体和条件发生反应或以其他方式与在传质塔10的操作期间存在的流体和条件相容。
[0022]如图1所示，传质塔10可以包括用于将流体流引入传质塔10的内部区域14的流体入口 20和22。被引入传质塔10的入口 20和22的流体流可包括主要为液体的流、主要为蒸汽的流或蒸汽或液体的混合流。通常，被引入流体入口 22的流为液体流，而经由流体入口 20进入传质塔10的流体流可为蒸汽流、液体流或蒸汽或液体的混合流。传质塔10可还包括用于将主要为蒸汽的流引入传质塔1