液体混合收集器及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于俘获并混合从质量转移或热交换塔中的重叠区下降的液体的液体混合收集器。本发明还涉及包括所述收集器的质量转移或热交换塔、所述收集器在质量转移或热交换塔中的使用、和收集并混合质量转移或热交换塔中的下降液体的方法。
【背景技术】
[0002]包括热交换塔的质量转移塔典型地包括外壳和在外壳内的多个区，其中，使用填料和/或托盘，以有助于在塔内流动的流体流之间的质量或热传递。流体流通常是一个或多个向下流动的液体流和一个或多个上升的蒸气流，但流体流的其他组合也是可能的。离开区的底部的液体在横跨区的水平横截面的不同位置处可具有不同的浓度和成分。为了减少这些浓度和成分分配不匀，液体常常在其然后被分配至在下面的区之前被收集并混合。为了避免有害的分配不匀的效果，填料可在被分开在许多床中，并且下降液体于是可在两个床之间的每部分中在塔的横截面上被收集并重新分配。常常使用单独的收集、混合和分配部件，以便当液体从一个区下降到另一个区的时候实现对其的期望的收集、混合和分配。
[0003]例如，重新分配传统地是借助于混合鼓来实现。然而，由于被单独部件中的每个部件占据的竖直空间减小了塔内用于流体流的其他处理(诸如质量或热传递)的可用区域，并且可能需要使用更高并且因而更昂贵的塔来提供实现期望的处理操作所需的空间，所以这些部件的使用可能是不合需要的。
[0004]尤其地，为了实现最好的效率，结构化填料的床应当不超过某一高度。增加床的高度或增加理论级的数量，使得床有分配不匀效应的倾向。如前所述，分配不匀对分离效率和在塔的顶部取出的馏出流的可达到的纯度有负面影响。该方面在具有非常接近的沸腾组分的混合物的蒸馏中具有非常高的重要性，因为这样的任务只能通过大量的阶段来实现。这样的蒸馏的示例包括苯乙烯单体与乙苯的分离。
[0005]烟囱托盘是安置在上述类型的塔中的填料床下方的众所周知类型的液体收集器。它们用于收集从填料床排泄的液体，并将所述液体进一步输送至下一填料床。这样的烟囱托盘由平坦的水平部分组成，以容纳液体。液体被收集在将其引导到管中的下降管中。水平部分包括允许蒸气通过其上升的烟囱形状的开口。烟囱以收集下降液体并将液体引导到托盘的水平部分上的“盖”或“顶”为特征。
[0006]存在替代类型的液体收集器、即叶片收集器。叶片收集器具有比烟囱托盘简单得多的结构，但其仅对低的液体载荷有用。对于具有高载荷(典型地，高于25至30m3/m2h)的应用，烟囱托盘由于其更灵活的设置，所以是优选的。例如，增加烟囱的高度允许托盘上更高的液体水平，并且烟囱之间的灵活空间允许该空间增大，以便给予然后可被托盘上的液体占据的更大区域。
[0007]因而，烟囱托盘能被灵活地工程化，以处理各种类型的液体和蒸气载荷。然而，该灵活性具有增加结构的复杂性的缺点。例如，托盘必须紧密，使得没有液体穿过烟囱与托盘的水平部分之间的缝。结果，烟囱被构建成然后还焊接到烟囱托盘的水平部分上的焊接零件。因而，烟囱托盘是所构造的相当昂贵的液体收集器设计。
[0008]如前所述，烟囱和叶片类型的液体收集器可与混合鼓一起使用;然而，这些单独的液体收集和混合部件的使用于是需要不利地占用床之间的许多附加空间并且增加了塔的高度的复杂结构。替代性地，代替利用单独的混合鼓，从EP O 879626 A2已知与安装在烟囱托盘顶上的混合箱组合的烟囱托盘。然而，混合箱的使用仍然要求在层间部段中的相当大的竖直空间，其缺点前面已讨论。应指出的是，从US 7,114,709 B2已知其中将液体收集与混合功能组合在一起的特殊的叶片收集器;然而，该特殊的叶片收集器在例如具有尚载荷的应用中，仍然经受叶片收集器的缺点。
[0009]总之，希望具有一种具有组合的液体收集和混合功能的烟囱托盘，尤其地一种构成不太昂贵并且需要较少的焊接的烟囱托盘，并且特别是一种用于具有高载荷的应用的烟囱托盘。
【发明内容】
[0010]从本领域的该状态开始，本发明的目的是提供一种组合的液体混合收集器，其不具有先前提到的缺陷，尤其是复杂并且昂贵的结构，要求相当大的竖直空间，和在高的液体载荷下缺乏有用性。本发明的另外的目的包括:提供一种包括所述液体混合收集器的质量转移或热交换塔，所述收集器在质量转移或热交换塔中的使用，以及收集并混合质量转移或热交换塔中的下降液体的方法。
[0011]根据本发明，这些目的通过一种用于俘获并混合从质量转移或热交换塔中的重叠区下降的液体的液体混合收集器来达到，该收集器包括:
至少第一和第二槽区；至少一个排出出口，其位于所述第一和第二槽区的每一个中，当液体存在于所述第一和第二槽区中时，所述液体能通过所述至少一个排出出口排泄；
至少第一液体收集区域，以及可选择地，第二液体收集区域，各自至少部分地由所述第一和第二槽区中的一个界定；
至少第一和第二组间隔开的液体收集通道，其位于至少第一液体收集区域中；所述第一组液体收集通道被实施成，使得所述液体收集通道(80)大致与第一液体收集区域中的所述第二组液体收集通道平行并点缀以所述第二组液体收集通道;排泄口，其位于所述液体收集通道中，以当其中存在液体时，允许所述液体从所述液体收集通道排泄到所述第一和第二槽区中；
第一液体收集区域中的所述第一组液体收集通道与所述第一槽区相关联，使得液体当存在于所述第一组液体收集通道中时，优选通过第一组液体收集通道的排泄口流入所述第一槽区；
第一液体收集区域中的所述第二组液体收集通道与所述第二槽区相关联，使得液体当存在于所述第二组液体收集通道中时，优选地通过第二组液体收集通道的排泄口流入所述第二槽区；
上升蒸气流动通道，其位于液体收集区域中的液体收集通道之间的空间中；
其中，第一和第二组液体收集通道的相邻液体收集通道相对于彼此竖直移位在至少两个至四个平行的水平平面的一个中。
[0012]发明人已惊讶地发现，由于在本发明的液体混合收集器的结构中需要相对少的焊接，所以所述液体混合收集器相对于传统的烟囱托盘可相对简单并且便宜地构成。由于液体收集通道和将通道安装在其上的位于下面的相关联的引导板和/或安装板和/或支撑板和/或支撑栅格和/或支撑壁的使用，所以不需要大量的焊接。在该系统中，通道可简单地放置于在下面的板、支撑、栅格和/或壁上，并通过夹具或螺钉固定在它们期望的位置中。利用这样的夹具或螺钉安装的系统，于是使对焊接的需求最小。
[0013]此外，利用有色示踪剂的试验证明的是，本发明的液体混合收集器在混合中与结合混合鼓或混合箱的传统托盘一样有效。非常重要的是，本发明的液体混合收集器更紧凑，并且与收集和混合部件的单独组合相比，在塔的层间部段中需要小得多的竖直空间。
[0014]与US7，114，709B2中公开的基于叶片的液体混合收集器相比，由于本发明的液体混合收集器仅需要一个单个的液体收集区域，而US’709的液体混合收集器需要至少两个液体收集区域，所以本发明的液体混合收集器设计和构成更简单。此外，US’709的液体混合收集器需要多个复杂构成的向上延伸的偏转器，用于将下降液体引导到液体收集通道中。相比之下，本发明的液体混合收集器及其液体收集通道不需要为了具有进入通道的定向液体流动的该特征，因而它们的构成更简单并且不太昂贵。当然，如前所述，本发明的烟囱类型的托盘设计可被灵活地设计成用于涉及高的液体载荷的应用，而US’709的叶片类型的托盘不能。
[0015]根据本发明，这些另外的目的首先通过包括本发明的一个或多个液体混合收集器的质量转移或热交换塔来达到，并且其次通过本发明的液体混合收集器在用于高于10 m3/m2h、优选高于15 m3/m2h、更优选高于20 m3/m2h的液体流动速率的质量转移或热交换塔中的使用来达到。
[0016]第三个另外的目的是通过收集并混合质量转移或热交换塔中的下降液体的方法来达到，所述方法包括步骤:
将下降液体收集在位于至少第一液体收集区域和可选择的第二液体收集区域中的每一个内的至少第一和第二组液体收集通道中，所述第一组液体收集通道实施成，使得所述液体收集通道(80)大致与至少所述第一液体收集区域中，以及如果存在的话，所述第二液体收集区域中的所述第二组液体收集通道平行并点缀以所述第二组液体收集通道，其中，第一和第二组液体收集通道的相邻的液体收集通道相对于彼此被竖直移位在至少两个至四个平行的水平平面中的一个中；
优选从所述第一液体收集区域中，以及如果存在的话，还从所述第二液体收集区域中的所述第一组液体收集通道将第一量的液体引导到第一槽区中，并且优选从至少所述第一液体收集区域和所述第二液体收集区域中的所述第二组所述液体收集通道将第二量的液体引导到第二槽区中；
从所述第一和第二槽区排泄所述液体。
[0017]本发明的这些另外的目的共享了通过本发明的液体混合收集器获得的优点，SP:具有组合的液体收集和混合功能并因而需要更少的竖直空间的烟囱托盘，特别是不太昂贵并且需要更少的焊接来构成的烟囱托盘，以及尤其是用于具有高载荷的应用的液体混合收集器。
[0018]在液体混合收集器的一个