专利名称：气液塔盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的气液接触塔盘，它包括起泡区域和溢流管开口。如在Distillation Design，Henry Z.Kister，McGraw-Hill Inc.，1992，第259-267页中所描述的那样，这些塔盘作为蒸馏塔内部零件。
US-A-3231251披露了一种设有所谓的泡沫分离可渗气元件的气液接触塔盘。该元件设置在溢流管开口和由泡沫占据的起泡区域上方的空间之间。该元件从溢流堰垂直延伸到下一个塔盘上方。所披露的元件是一种机织或编织皱纹金属丝网。根据该说明书，设有这些塔盘的塔的液体处理能力得到了提高。
根据US-A-3231251的塔盘的缺点在于，所述编织网易于结垢。另一个缺点在于，这些元件延伸到下一个塔盘上。该特征导致所披露的泡沫分离元件对于包括多根溢流管的更复杂的塔盘布置而言更不适用。还有一个缺点在于，这些元件固定在两个塔盘上。这使得这些塔盘在塔中的安装更加复杂。还有一个缺点在于这种塔盘本身机械不稳定。
FR-A-2046521披露了一种使气体和液体在设有塔盘的塔中接触的方法。在这些接触塔盘之间设有自由流动的混合增强器。这些增强器是设在泡沫中的实心元件。为了避免这些元件通过扇形溢流管流到下面的塔盘上，在由泡沫占据的空间和溢流管开口之间设有罩子。
该目的可以用以下塔盘来实现。
气液接触塔盘包括起泡区域和一个或多个在所述起泡区域内间隔开的矩形溢流管开口，其中设有多个开口的罩子设在溢流管开口上方，并且该罩子从矩形溢流管的两个纵向侧面延伸出。
申请人已经发现，根据本发明的塔盘在与没有具有罩子的塔盘相比时显示出能力改进。另一个优点在于，它可以应用在包括一个以上的矩形溢流管以及一个或多个扇形溢流管的更复杂的塔盘布置上。另一个优点在于，所述罩子固定在一个塔盘上，从而使得将所述塔盘安装进塔中更加简单。当阅读下面说明时将了解本发明的其它优点。
矩形溢流管其宽度小于其长度。根据本发明的矩形溢流管在其两个细长侧面处具有起泡区域。罩子的位置应该是这样的，它与从起泡区域上方的位置移动到溢流管开口上的泡沫相互作用。所述罩子可以具有任意形式，只要它在溢流管开口的一个纵向侧面处开始，在至少位于塔盘水平面上方的溢流管开口上方延伸，并且终止在溢流管的相对纵向侧面处。如沿着矩形溢流管开口的纵向轴线可以看出，该罩子例如可以是弯曲的或具有一个、两个或多个钩子的钩状。由泡沫占据的空间和矩形溢流管开口之间的开口可以设置在矩形溢流管的两个外端处。
在优选的实施方案中，罩子由两块设有孔的平板构成。每块板从溢流管的相应纵向侧面延伸到溢流管开口上方的位置处，在那里它们会合并且适当地固定在一起。优选的是，垂直方向和每块板之间的夹角小于60度并且更优选的是小于30度。
矩形溢流管优选设有沿着所述开口的纵向方向优选是沿着所述开口的纵向中心垂直设置在溢流管开口中的防跃挡板(anti-jumpbaffle)。该防跃挡板优选在塔盘水平面上方延伸到塔盘间距的30-80％。该缓冲板的下端可以从塔盘的水平面延伸到溢流管下端。优选的是，该防跃挡板通过在溢流管开口上方将罩子固定在防跃挡板的上面部分来由该罩子支撑。因为防跃挡板的正常支撑结构能够部分或全部由罩子代替，所以这是有利的。
优选的是，该罩子在塔盘水平面上方延伸到至多塔盘距离的15-95％并且更优选为塔盘间距的50-80％。该塔盘间距是在设有根据本发明的塔盘的气液接触塔中在两块连续接触塔盘之间的距离。该间距最好为0.2-1m。
该罩子设有开口，这些开口可以具有任意的形式并且可以任选地设有导流装置。另外，这些开口应该足够大以使得泡沫容易且连续地流过罩子并且进入溢流管开口。在罩子中的开口的优选尺寸将通过适用Sauter平均直径和液力直径来确定。Sauter平均直径为容积平均直径与在泡沫中气泡或液滴的表面积平均直径的商(也参见HetsroniG，Handbook of Multiphase systems，Hemisphere publishingcorporation 1982第10-105页)。根据塔盘上方的状态，气泡或液滴将位于泡沫中。优选的是，开口的液力直径大于在泡沫中的气泡或液滴的Sauter平均直径的0.8，更优选大于1倍并且最优选为大于1.5倍。最大的液力直径优选为100mm，更优选为50mm。
罩子优选为扁平状、弯曲状或钩状板，其强度足以忍受在气液接触塔中的条件。优选的是，该罩子由设有开口的金属板优选为不锈钢板制成。这种罩子的网孔有效截面或所述开口的面积相对罩子面积的比率优选为25-80％。开口面积可以作为罩子高度的函数变化，其中优选的是在罩子的上面部分中的开口面积更小。这些开口最好通过冲孔、钻孔或插孔或者通过机械或激光切割制成。最优选的罩子由多孔金属网制成，由于其构造和强度的可行性和简易性。多孔金属网通常具有以长度细长高度较短的狭缝形式的开口。这些狭缝可以例如为梯形、菱形或六边形。
优选的是在塔盘上设有溢流堰。溢流堰是一种设置在起泡区域和溢流管开口的边界上或邻接在其上的装置，它确保了在起泡区域的上表面上具有特定预选量的液体。溢流堰的高度可以选自如下举出的人们所公知的一般数值。罩子最好可以设置在溢流堰的顶部上或者设在溢流堰的旁边。罩子和溢流堰可以任选地结合在在其下端处没有、具有非常少的或者非常小的开口的单个元件中，以便保持特定预选量的液体。通过将罩子固定在现有溢流堰的顶部上来适当地改进了设有溢流堰的现有塔盘。
该溢流堰可以适当地向流向溢流管开口的液体方向倾斜。为了进一步增大塔盘的液体处理能力，该溢流堰优选向起泡区域倾斜，从而从溢流堰的顶部向溢流堰的底部画出的假想线与盘的水平面形成小于80°更优选大于30°的角度α。溢流堰的高度优选在25mm到塔盘间隔高度的1/6的范围内，其中塔盘间距为当安装在塔中时两块连续的接触盘之间的距离。
对于本发明而言用在盘的起泡区域中的开口种类不是严格的。可能开口的实施例有筛盘开口、阀塔盘开口、泡罩开口以及固定阀门开口。这些开口的实施例可以在一般的教科书例如上述Kister的一般教科书第260-267页以及在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。
矩形溢流管的垂直形状对于本发明而言不是严格的。该溢流管壁可以任选地相对于其中使用了这些塔盘的塔的垂直轴线倾斜。本发明尤其适用于如在GB-A-1422132和GB-A-1422131中描述的多根溢流管结构。
在本发明的一个优选实施方案中，罩子与气液接触塔盘结合在一起，从而具有如下所述的塔盘布置。该布置是这样的，塔盘通过直径线被分成两个塔盘部分，每个塔盘部分设有一排矩形溢流管，这些溢流管垂直于直径线布置，从而每个塔盘部分的溢流管的端部以交替的方式接触该直线。优选的是，在直径线和塔壁的相交处在每个塔盘部分中设有扇形溢流管。当安放在气液塔中时，连续的塔盘优选相对于溢流管布置是彼此的镜像并且沿着直径线对称。这个所谓的交错布置已经被证实是一种有效的气液接触盘。通过将该已知的塔盘布置与罩子结合，从而可以获得一种更加有效的气液接触盘。
图1为显示出根据本发明的部分气液盘的矩形溢流管的三维视图。
优选实施方案的详细说明图1显示出在气液接触盘(3)上的起泡区域(2)中间隔开的矩形溢流管(1)。为简单起见只显示出一个溢流管(1)。该图显示出溢流堰(4)和溢流管开口(5)。两块扁平的多孔金属网板(10，11)从位于溢流管开口(5)的细长边(8，9)处的每个溢流堰(4，4′)延伸出作为罩子(6)。多孔金属网板(10，11)在溢流管开口(5)的上方的位置处固定在防跃挡板(12)上，从而它们支撑着所述防跃挡板(12)。图1还显示出溢流管壁(7)和部分塔壁(13)。
根据本发明的塔盘优选用在一种气液接触塔中，所述塔设有这些彼此轴向间隔开的塔盘。优选的气液接触塔是蒸馏和吸收塔。在吸收过程中，向下移动的液体与向上移动的气体接触，并且一种或多种组分从气体传送给液体或者反之亦然。在蒸馏过程中，一种或多种组分由于它们沸点的不同而与进料分离。在蒸馏过程中，通常将进料提供给在塔中的中间位置，其中盘设在所述入口位置的上方和下方。这种塔还设有重沸器、冷凝器和和回流装置。在泡沫中没有任何自由流动的固定混合增强元件。
由于罩子的简易性，所以非常容易将这种罩子安装在现有的蒸馏塔中并且到达根据本发明的塔盘处。这样可以提供一种可以增加现有蒸馏塔的能力的简单方法。
权利要求
1.气液接触塔盘，它包括起泡区域和一个或多个在起泡区域中间隔开的矩形溢流管开口，其中在溢流管开口的上方设有具有多个开口的罩子，并且所述罩子从矩形溢流管的两个纵向侧面延伸出。
2.如权利要求1所述的塔盘，其中所述罩子由多孔金属网制成。
3.如权利要求1-2中任一所述的塔盘，其中所述罩子由两块矩形扁平部件构成，每个部件从溢流管开口的一个纵向侧面向上延伸，并且这两个部件固定在溢流管开口上方的位置处。
4.如权利要求3所述的塔盘，其中罩子的每个扁平部件的平面和垂直方向的夹角小于60度。
5.如权利要求1-4中任一所述的塔盘，其中所述矩形溢流管开口设有沿着溢流管开口的纵向中心设置的防跃挡板。
6.如权利要求5所述的塔盘，其中所述防跃挡板由罩子支撑。
7.包括多个如权利要求1-6中任一所述的塔盘的塔。
8.如权利要求7所述的塔，其中罩子在塔盘水平面上方的垂直高度为塔盘间距的50％-80％，其中塔盘间距为两个连续塔盘之间的距离。
9.用来通过将罩子添加在塔盘上从而获得根据权利要求1-6所述的塔盘或根据权利要求7或8所述的塔来改装现有气液接触塔的方法，该塔包括多个轴向间隔开的塔盘，该塔盘包括起泡区域和一个或多个矩形溢流管开口。
10.根据权利要求7或8所述或者通过权利要求9的方法获得的塔作为蒸馏塔或吸收塔的用途。
11.如权利要求10所述的用途，其中在罩子中的开口其液力直径至少为在塔盘上方的泡沫中存在的液滴或气泡的Sauter平均直径的1.5倍以上。
全文摘要
气液接触塔盘，它包括起泡区域和一个或多个在该起泡区域内间隔开的矩形溢流管开口，其中设有多个开口的罩子位于溢流管开口的上方，并且该罩子从矩形溢流管的两个纵向侧面延伸出。
文档编号B01J10/00GK1400917SQ01805108
公开日2003年3月5日 申请日期2001年2月16日 优先权日2000年2月16日
发明者贝尔纳迪努斯·H·博斯曼斯, 威廉默斯·A·维延 申请人:国际壳牌研究有限公司