专利名称：多降液管塔盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于质量转移塔的多个降液管塔盘(downcomer tray)。
背景技术：
降液管塔盘已被用于质量转移塔很长时间。已知塔盘包括质量转 移区和流体收集和导向区(该流体收集和导向区通常被称作降液管)。 在这种质量转移塔中，液体和气体在一系列塔盘上以逆流通过。在塔 盘的水平表面上，液体与气体形成接触，这便于所存在的相应液相与 汽相之间的质量转移。因此液体从第一i^盘向下流动经过第一降液管 到第二塔盘上且通常越过质量转移区。这种质量转移区在文献中被称 作有效塔盘区。这种塔盘的质量转移区允许当液体经过这样的质量转 移区时蒸汽-液体混合物的紧密接触。越过这些质量转移区，蒸汽穿过 塔盘板面中的孔口向上流动以与液体相互作用并质量转移。然后，液 体通过降液管从塔盘排出。
塔盘中的降液管的常规布置为弦布置。这种弦布置的降液管沿着 弦线横贯塔盘的截面，弦线为将塔盘的截面分成两个部分的线。塔盘 的最长的弦线是其直径。
多降液管塔盘与弦降液管塔盘的区別在于降液管的布置且通常 还在于塔盘上降液管的数目。个体的降液管并不从塔的一侧像弦一样 延伸到另一侧。因此它们在平行于弦长方向的纵向延伸(即它们的长度) 小于弦长。各降液管布置有宽度和高度，该宽度被定义为垂直于弦线 的横向延伸，该高度为垂直于包含塔盘板面的平面的延伸。它们的特 征在于大的出口堰长度，这有利地用于高液体流率操作。出口堰被定 义为在其下游端界定有效区的堰，在出口堰处，液体离开塔盘板面并进入降液管。
降液管通常是截断的，即，第一塔盘的降液管止于出口堰上方的 高度，该高度代表第二下部塔盘的降液管的上脊。这种截断的降液管 在底部通常被密封板封闭。密封板具有供液体传递到布置于下方的第 二塔盘上的开口 。开口的大小被选择成使得动态阻力确保降液管中的 最小液位。
在具有弦降液管布置的塔盘上的降液管布置使得有效区被分成
彼此由降液管分隔的多个子区。子区代表流道(flow pass)。在有效区 的各个部分的流动通道连接成使得液体成分(liquid element)大体上可 移动到这种多降液管塔盘的有效区的任何部分时，在多降液管塔盘上 的多降液管的布置与之不同。因此有效区彼此成液压平衡，因而提供 不太倾向于使液体分布不均的更强健的设计。
与现有技术状态相关联的一个问题是关于塔盘的平面度。除了在 操作中的液体负荷之外，塔盘的重量向塔盘上施加了塔盘必须耐受的 相当大的力。具体而言，用于具有大的塔直径的塔的塔盘需要支承大 量的液体负荷以及塔盘自身的重量。
因此，如在US 5702647中所示的多降液管塔盘组件包括沿着至 少其中某些降液管延伸的支承挡板用于降液管的支承。多个安装构件 将降液管固定到支承挡板上，且至少两个降液管在其中 一个塔盘中布 置成隔开的端对端关系，以便于有效塔盘桥部分布置于降液管的端部 之间。这种构造允许通过桥的上升的蒸汽流，这增加了塔盘有效区。: 塔盘还由绕其周向地延伸的塔支承环来支承。在US 5702647的另一
以支承降液管。在这方面，US5702647的塔盘类似常规弦降液管塔盘。 单个连续的支承挡板的中间区域开口以容纳穿过它的桥部分，且便于 液体经过它流动以平l軒塔盘上的液体流动。此桥部分使液体通道互连 且因此使US5702647的降液管塔盘适于作为多降液管塔盘。从以上描 述可知，在塔盘和降液管的负荷下以及在分布于塔盘的上表面上的液体的负荷下支承挡板偏转，会潜在地造成这种塔盘上的液体分布不均 匀。
可与所提出的桥部分相关联的另 一 问题在于此桥部分实际上造 成支承构造的弱化。在示出这种桥部分的所有实施例中，该桥部分定 位于塔盘的中部，因此处于由于偏转而经受最高拉伸应力的区域中。 因此，所提出的解决方案似乎不适于进一步提供对塔盘的支承以便限 制塔盘的偏转。
作为多降液管塔盘的替代解决方案，提供支承梁来支承构成塔盘 的面板且确保该面板的水平定向和平面度。这种支承梁例如在
GB1422131中示出且特别是用于直径3m以上的塔的大的塔盘需要这 种支承梁。至少其中一个支承梁横贯塔盘，从而大体上减小质量转移 区。因此，除了被保留用于降液管的区域之外，还有塔盘的一部分不 能用于质量转移。结果减小了塔盘的容量。塔盘的容量可被定义为穿 过塔的吞吐量的最高点。在给定液体负荷下，吞吐量受到许可的最大 气体速度限制。在气体被迫经过质量转移区和塔盘上的液体时，如果 气体通道的可用自由区减小，速度将显著地增加。更高的速度造成增 加的夹带，称为流态(flow regime),其中液滴^皮气体流向上带走并随 气体流向上，在第一情形中造成较低密度的泡沫和增加的高度，但在 第二情形中造成沟道效应、分布不均和减小的质量转移效率。在操作
中，由于被夹带向上携带的液体累积于塔中，塔最终将会充满液体且 因此防止向下流动并最后^皮排出。
从理论上说，质量转移状态因此变成导致与鼓泡塔的状态类似的 状态的最后阶段。在这种情况下，气体鼓泡上升穿过已充满该塔的液 体。在这种体系下可用于质量转移的可用气体-液体界面显著地减少。 由于高压力降、高持液率和低质量转移，在蒸馏实践中永远达不到这 种状态。
如在所有先前实例中所示，大的塔直径(例如，超过三米)需要用 于塔盘的支承梁，因为在操作中塔盘将会由于其自身重量和由覆盖塔盘的液相所造成的液体负荷而偏转。因此，在塔盘规格中对于塔盘制 造商而言塔盘的偏转通常是有限的。根据标准规格，在操作负荷下塔
盘组件的偏转典型地应限制为内部塔直径的1/800。塔盘组件在周围
温度下应能够支承其自身的重量加上典型地位于塔盘上的任何桁架
处的1000 N的集中负荷。在此条件下允许的最大应力典型地为周围 温度下的屈服应力的67%。
如在GE1422131中所提出的这种支承梁也是与常规弦降液管设 计结合的优选方案。特别是在与大的塔直径结合使用时，弦降液管由 支承梁来支承。但是，GB1422131涉及降液管的一种特殊多降液管布 置，已发现该布置适用于实现高容量。与常规弦降液管塔盘不同，根 据GB1422131的降液管并不从塔盘的一侧延伸到另一侧。它们在塔盘 中心线之前不远处终止，^v而形成三^f亍降液管。具有两个或超过三个 的这种行的设计是可能的。同一塔盘的邻近行的降液管以交错方式排 列。这种降液管可在一侧上由支承环支承，在另一侧上(在两行设计的 情况下在中心线处)的支承梁是强制性的。这种常规的支承梁沿着垂直 于塔盘的降液管定向的弦长度端对端地延伸，且附连到圆环和/或塔壁 上。降液管侧向地(即沿着它们的宽度)附连到支承梁或圓环上。特别 是对于具有大于3 m的直径的塔， 一行降液管包括后面跟着质量转移 区的多个部分的多个降液管。对于具有小直径的塔， 一行包括以质量 转移区的部分为边界的至少一个降液管。当朝行的方向观察时，降液 管的后面跟着质量转移区。当朝垂直于每一行的方向观察时，除了紧 邻塔壁的降液管之外，降液管的后面还跟着质量转移区的一部分。因 此，相邻行的降液管以交错方式布置。
为了遵守对于塔盘的平面度要求，至今，每个邻近行的这种降液 管交错布置仅在降液管的外侧附连到支承架上的情况下是可能的，如 在GB1422131中所示。
塔盘设计中的主要焦点 一直是使金属板的使用尽可能经济地保 持材料成本较低，且使塔内件的重量尽可能低。这是使用支承梁的原因，至今，支承梁被认为是最佳的实践。
发明内容
本发明的 一个目的在于提供一种具有增加的质量转移区的多降 液管高容量塔盘。出乎意料地，需要更多材料用于质量转移面板和延 伸元件的解决方案产生了更经济的方案。在具有大直径的塔的情况 下，即使更多的材料被消耗用于质量转移面板和延伸元件的构造，这 也被不存在单独的支承梁或被较少数量的支承梁所补偿。
本发明的另一目的在于提供一种特别用于大直径塔的具有减小 的重量的支承结构。
筒言之，本发明提供一种多降液管高容量塔盘，其中降液管为支 承结构的一部分，用于保持塔盘表面的偏转在可接受的限度内。
用于质量转移塔的多降液管塔盘包括质量转移区和用于从塔盘 收集并排出流体的多个降液管，各降液管被成形为用于流体流动的沟 道。各沟道由一对外侧壁与连接该外侧壁的端壁界定，使得各降液管 的端壁附连到延伸元件上。降液管与延伸元件一起从第 一塔壁支承机 构延伸到第二塔壁支承机构。在使用中，包括较重液体的流体在所述 塔中下降，而气体或较轻液体在所述塔中上升。作为另一优点，单独 的支承梁可层叠。
优选地，多个降液管中的第一降液管被布置成与所述多个降液管
中的第二降液管成平行定向，特别地，至少4个降液管布置于塔盘上。 有利地，延伸元件被构造成质量转移区的一部分以增加塔盘表面的质 量转移区的部分。
在一个优选实施例中，延伸元件包括面板主体和以垂悬方式附连 到该面板主体上的至少一条腿。面板主体关于质量转移区可为升高的 或者凹陷的，以便于质量转移区的面板到延伸元件的连接。
该腿关于质量转移区沿基本上向下的方向延伸，且关于该腿以一 定角度布置足以增强稳定性。在一个有利的实施例中，面板主体可包括至少一个弯曲和从该弯 曲到该腿延伸的至少 一个倾斜表面，使得液体流被更快速且均勻地分 到邻近延伸元件的质量转移区上。
本发明的实施例在塔盘的直径为至少3米的情况下特别有利。
多个降液管被布置成多个行，使得在每一行中，邻近降液管的横 向侧壁朝向彼此且相邻行的降液管以交错的方式布置。
人行道设于质量转移区中以允许进入对下方塔盘进行检查或维 护。有利地，降液管设有可移除的防跳跃挡板以允许人在塔盘的邻近 子区之间移动。这些防跳跃挡板通常被提供以指引和引导液体从各个 侧面进入降液管的流动且避免飞溅，飞溅可能会增加上升气流的夹 带。
降液管和/或延伸元件可#:预加应力。
替代地或者作为上文所述的补充，降液管和/或延伸元件可包括增 强机构。其中至少一个降液管可为截断的降液管。质量转移区是互连 的，这允许平銜-;荅盘上的流体流动。
塔盘对于布置于热和质量转移塔中是特别有利的。
根据以下具体实施方式
，结合附图，本发明的这些和其它目的将
会变得更加显而易见，在附图中
图la示出带有支承挡板的用于多降液管塔盘的现有技术方案。
图lb示出根据现有技术的多降液管塔盘的另 一实例。
图lc示出根据现有技术具有弦降液管的常规塔盘的顶视图。
图ld至图lf示出根据图lc的截面A-A的塔盘的截面侧视图。
图2a图示了根据本发明的第一实施例的塔盘的透视图。
图2b图示了根据图2a的截面B-B的塔盘的截面侧视图。
图2c图示了从上部观察的根据本发明的第二实施例的塔盘的视图。
图2d图示了从上部观察的根据本发明的第三实施例的塔盘的视图。
图3a示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第一实施例。 图3b示出从上部观察图3a的实施例的视图。 图3c示出根据本发明的延伸元件的第一实施例的变型。 图3d示出具有截断降液管的图3c的变型。 图4a示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第二实施例。 图4b是图4a的实施例的侧视图。 图5示出根据第三实施例的降液管与延伸元件的组合。 图6a示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第四实施例。 图6b示出根据图6a的实施例的侧视图。 图7a示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第五实施例。 图7b示出图7a的第五实施例的变型。 图8a示出4艮据图2a的截面C-C的延伸元件的第六实施例。 图8b示出才艮据图8a的实施例的侧^L图。 图9a示出用于增强降液管的稳定性的增强机构的透视图。 图9b示出用于增强降液管的稳定性的增强机构的第二变型的透 视图。和
图9c示出用于增强降液管的稳定性的增强机构的第三变型的透 视图。
具体实施例方式
图la示出根据现有技术的第一实施例的多降液管塔盘101。多降 液管塔盘101设有布置于塔盘的弦长上的多个降液管103。降液管103 被布置成彼此平行。第一降液管被布置在第一弦长上。这些第一降液 管由面板104与相邻的第二降液管隔开，第二降液管被布置于平行于 该第一弦长的第二弦长上。面板104构成塔盘的质量转移区，即所谓 的有效区。在塔盘表面上的液体与穿过设于面板104中的开口而上升 的蒸汽紧密接触。在相应弦长上的各降液管103可被中间桥部分105 细分成两个部分且设置有支承挡板106，支承挡板106端对端地延伸到塔壁107。环状支承环108附连到塔壁上以提供对支承挡板的支承。 图lb示出了根据现有技术的第二实施例的多降液管塔盘201，示 出多行降液管203。此实施例的降液管203由横贯塔的一个或多个梁 205支承。降液管203由这些支承梁和附连到塔壁上的圆环208支承。 相邻行的降液管以交错方式布置。在一行中的各降液管后面跟着质量 转移区的一部分。质量转移区204由布置于降液管203之间或降液管 与圓环208之间的自由空间中的面板形成。该面板由梁205且也可能 由设于降液管203的侧面(221, 222)上的支承机构(未图示)和由圓环 208支承。从第一侧面221和第二侧面222接收液体的各降液管包含 防跳跃挡板209。此防跳跃挡板209将来自第一侧面和第二侧面的进 入液体流分开且帮助将液体导向到下面的塔盘。
图lc示出常规弦降液管塔盘301(例如，四路塔盘(four pass tray))。 这种弦布置的降液管303、 309、 310沿着弦线;f黄贯塔盘截面，弦线为 将塔盘的截面分成两个部分的线。它们由布置成正交于降液管303、 309、 310的弦线的弦线上的多个梁305支承。塔盘的最长的弦线是它 的直径。在图lc中示出三个这样的降液管。各降液管沿着弦线延伸到 圆环308,用于在塔内支承降液管。圓环308附连到塔壁(未图示)上。 各降液管设置有宽度306和高度311,宽度306为垂直于弦线的横向 延伸，高度311被定义为垂直于包含塔盘的平面的延伸，如在图ld、 le、 lf中的各个图中所示，这些图为沿着图lc的线A-A的截面图。
在具有弦降液管布置的塔盘上的降液管的布置使得质量转移区 304被分成由降液管或入口区(312A, 312B)彼此隔开的多个子区(304A, 304B， 304C， 304D)，入口区(312A, 312B)为上部^荅盘的降液管下方的区 域，上部塔盘在图ld中部分地示出。子区(304A,304B)和入口区(312A) 代表流动通道。子区(304C, 304D)和入口区(312B)代表另一流动通道。 但是，在如图lc所示，在弦降液管塔盘中，液体成分仅可在降液管的 出口堰(313A, 313 B, 314A， 314B)之间移动，出口堰为相应流动通道的 边界。在根据图lc、 ld、 le、 lf的其中任一实施例中，到任何其它流
ii动通道的任何横向流动是不可能的。因此，如果需要的是在操作中在 ^^盘上存在的液体的至少一部分预计在不同的流动通道之间交换，从 而构成在整个塔盘表面上更均匀的质量转移条件，则这种弦降液管设
计是不合适的。图le和图lf示出了入口区(312A,312B)的不同细节。 图ld的入口区312A以第 一侧部入口堰和第二侧部入口堰(315A, 315B) 为边界，入口区312B以第一侧部堰和第二侧部堰(316A, 316B)为边 界。图le示出预计没有作为入口区(312A， 312B)的边界的堰的实施例。 各入口区(312A, 312B)由面板形成，该面板由支承元件(317A, 317B， 318A，318B)支承。图lf示出关于入口区类似于图le的构造，但也提 供了第一侧部入口堰和第二侧部入口堰(315A, 315B, 316A, 316B)。取 决于流体流动的特征，可移除地附连侧部堰。来自最上部i^盘的降液 管319的排出开口可终止于比侧部堰(315A, 315B, 316A, 316B)更低的 高度从而提供液体密封。在液体密封的下方预计整个入口区(312A, 312B)被液体覆盖到堰高度，且来自最上部塔盘的降液管的侧壁延伸 到液体内。由此避免了上升的气体通过降液管的排出开口 320进入到 降液管内，因为在操作中该排出开口 320浸没于液体中。根据图lf 的这个实施例在提供降液管319中气相与液相之间的良好分离方面是 特别有利的。根据下文所述的实施例的多降液管塔盘上的多降液管的 布置与之不同，因为质量转移区的每个部分的流动通道被连接，使得 液体成分在原则上可移动到这种多降液管塔盘的质量转移区的任何 部分。
图2a示出布置于塔2(诸如质量转移塔)内的根据本发明的多降液 管塔盘的视图，仅示出该塔的环状部分。塔盘1包括质量转移区4(该 质量转移区4在此附图中仅部分地示出)和多个降液管3。降液管从塔 盘l收集和排出流体，从而作为流体排出机构操作。各降液管被成形 为沟道9，该沟道被一对横向侧壁(21, 22)和连接所述横向侧壁的前端 壁23和/或后端壁24界定(参看图2b)。侧壁、前端壁和/或后端壁的 上边缘形成上脊25且侧壁、前端壁和/或后端壁的下边缘形成下脊26。上脊25(其可被认为是出口堰)界定用于使流体进入到所述沟道9内的 开口 ，且下脊26界定用于使流体离开所述沟道9的开口 ，或4是供用 于带开口(如图2b所示)的降液管底板的附连机构，该开口用于使流体 离开沟道9。
防跳跃挡板(未图示)可类似于图lb中所示的布置提供。各降液管 的前端壁和后端壁(23， 24)中的至少一个端壁可附连到延伸元件5上， 延伸元件5从降液管3纵向地延伸。降液管3和延伸元件5 —起从第 一塔壁支承机构6延伸到第二塔壁支承机构7。塔壁支承机构6和塔 壁支承机构7可为延伸元件5的部分或者附连到降液管3的端壁24 上。
参看图2a和图2b，圆环8固定到塔2的壁的内侧，且各降液管 3在后端壁24上具有周边凸缘(壁支承机构)6,该周边凸缘6搁置于圆 环8上。周边凸缘6还沿着每个侧壁21、 22延伸以容纳质量转移区4 的板。延伸元件5具有搁置于圓环8上的端部(壁支承机构)7和由角形 附连机构固定到降液管3的前壁23上的相对的端部。如图2b中所示， 降液管3和延伸部5形成类似于结构梁的结构单元，该结构单元横^争 塔2像弦一样延伸，以在端部处搁靠在圆环8上且用作质量转移区4 的面板的整体支承结构。
降液管3和延伸元件5因此一起执行增强型材的功能。此外，可 与由延伸元件和降液管3构成的增强型材组合地提供梁以进一步增 强，特别是在如上文概述的当降液管3与延伸元件5的组合用于具有 大直径的塔中时。对于这种塔(通常指具有三米和三米以上直径的塔)， 可预见多行降液管3。
图2c示出两行降液管3。在每一行中，降液管3和延伸元件5呈 交替顺序。在图2c中，第一行降液管和第二行降液管显示为呈水平方 向。邻近行的降液管以交错排列定位，因为每一行的特点为降液管和 延伸元件的交替顺序。未被降液管或延伸元件覆盖的任何空间为质量 转移区4的部分。具有如图2C或2d所示交错布置的降液管的塔盘在塔盘上均匀地 收集液体，且收集液体用于将液体传输到布置于该塔盘下方的塔盘。 为了在下方的塔盘上获得均匀的液体分布，降液管优选地彼此平行布 置。各降液管因此接收大致相同量的液体，因为液体在塔盘表面上必 须通过的平均距离大致相同，以便允许液体在塔盘表面上的均勻分布
和到下方塔盘的均匀排出。所有质量转移区4是互连的，这允许平衡
塔盘上的流体流动。因而实现了强健的设计，与弦降液管设计相比， 塔盘出现分布不均的效果的可能性更小。
图2d示出具有三行降液管3的布置。在此实施例中，还示出对 于中间的行，降液管3可如图所示附连到两个延伸元件5上。质量转 移区4以其最简单的方式形成面板或面板的组合，包含在降液管与延 伸元件之间的自由区中布置的穿孔。此外如图所示，质量转移区4的 面板在一行的整个宽度上延伸或者对于中间行被进一步被细分。
在图2a中，质量转移区的一部分未示出以允许更清楚地看到面 板的支承结构以及降液管3和延伸元件5的支承结构。降液管的长度 和数目可根据所需要的液体吞吐量而不同。降液管不需要的增强型材 的任何空间可由延伸元件覆盖。延伸元件可设有开口以允许气体通 过，从而构成质量转移区。
质量转移区4的面板可移除地附连到支承结构上。因此中间行的 面板可被容易地提起以进入布置于下方的塔盘。通过提起中间行的面 板并将它们置于最上部行或最下部行的面板的顶部上(如附图中所示 的位置)，或通过使面板绕轴线枢转，或者通过将它们折叠起来，提供 人行道(用于人的通路)。这种布置对于较大的塔直径是特别有利的。 人行道的数目和布置不仅构成构造成本，而且还构成操作和维修成 本。因此，应保持人行道的数目最小。根据图2a至图2d中任一个图 的多降液管塔盘的使用使得能够减少人行道的数目。每行降液管仅需 要单个人行道。如果降液管配备防跳跃挡板，这些防跳跃挡板优选地 可移动地或可移除地附连到降液管上。因而揭示了本发明的另 一优
14点。如图la和图lb中举例示出的现有技术包含支承结构，即图la 中的支承挡板和图lb中的梁，支承结构可将到塔盘的入口限制为仅 到塔盘的一部分。这表示对于根据图la的实施例，必须提供大量人行 道，因为只有两个邻近挡板之间的部分是可进入的，对于根据图la 的构造，这增添了某些复杂性。
根据本发明，在延伸元件的下方提供通道，从而通过在上部塔盘 中提供单个人行道，布置于该上部塔盘下方的塔盘在其整个表面上是 可接近的。由于延伸元件仅具有小的高度的事实，在延伸元件下方可 能有通道。因此，延伸元件与布置于下方的邻近塔盘之间的距离允许 进入以维修塔盘或清洁塔盘。
本发明的另 一优点在于如果在塔的操作期间的改变(例如，气体 与液体的比例或温度分布等改变)之后要使用不同长度的降液管，可容 易地改变该构造。在这种情况下仅需的改变是将延伸元件切割到适当 长度，或除了替换降液管之外用具有更长长度的延伸元件来代替延伸 元件。因此，根据本发明的增强型材增加了塔盘在使用中的灵活性。
降液管3和延伸元件5的共同轴线是塔横截面的弦长。以与上文 所述方式相同的方式定义的所有轴线在如图2a至2d中所示的塔盘布 置中彼此平行。由相邻塔盘的弦长度所形成的轴线也彼此平行，例如 如在图la中所示，但是它们未必被布置成在上部塔盘的对应轴线的正 下方，而是关于所述轴线交错。这种交错布置具有以下优点从上部 降液管排出的液体到达质量转移区4,且并不直接传递到下方的降液 管内，这将会导致液体和气体流动的沟道作用，从而在很大程度减小 了上升的气体与下降液相之间的接触，并因此将质量转移减小到次优 的量。作为这种交错布置的替代，由弦长、相邻塔盘的降液管与延伸 元件组合所形成的轴线可被布置成彼此成角度，特别是成交叉布置(在 图中未示出)。
图3a和图3b示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第一实施 例。图3a示出质量转移区的一部分，诸如穿孔面板12。图3b示出从上方观察的延伸元件5的一部分以及穿孔面板12的视图。延伸元件5
优选地成形为开放的轮廓，该轮廓提供最佳稳定性，且对于其制造而
言需要最少的材料。延伸元件5还可在面板主体16中包含穿孔13。 由此揭示了本发明的另一优点。延伸元件5可几乎整个地用作质量转 移区，借此上升的气相穿过穿孔13。这种塔盘具有增加的容量，因为 塔的整个截面区减去被降液管3覆盖的区域和塔壁附连机构6、 7覆 盖的区域可用作质量转移区。在此实施例中，延伸元件5由平面的面 板主体16和一对垂悬的侧腿14构成，侧腿14可终结于足15，足15 可关于腿14倾斜以提供延伸元件的进一步的稳定性。
图3c示出在图3a和图3b中所示的实施例的变型。在这个变型 中，面板主体16具有用于容纳穿孔面板12的侧部凹口 28。这个实施 例是有利的，因为在穿孔面板12与延伸元件5的面板主体16上方的 液位相同。因此，在穿孔面板12和面板主体16上方的质量转移条件 大致相同或相当。
图3d示出包括截断降液管29的图3c的变型。在此情况下，面 板主体16基本上没有穿孔以避免渗漏效果。但截断降液管可与下方 入口区上的穿孔组合，从而增加有效区。与截断降液管相反，非截断 或常规降液管向下延伸到低于出口堰的上脊的高度。因此，泡沫高度 通常高于降液管的排出开口，使得排出开口伸入液体。由此提供液体 密封，其阻碍任何气体向上流动穿过降液管3，以及确保降液管排出 开口在任何时候都不会变干。因此，排出开口的尺寸会影响降液管中 的液体阻塞并因此影响塔盘的容量。
图4a和图4b示出根据图2a的截面C-C的延伸元件5的第二实 施例。该第二实施例与先前所述的实施例的不同仅在于相对于穿孔面 板12的表面其安装于升高位置。面板主体16以及腿14的一部分17 在穿孔面板12高度的上方延伸。腿14的部分17可包含开口 18，以 允许气体或密度低于穿孔面板12上的液体密度的液体通过开口 18。 这种在穿孔面板12的切向的流动可协助穿孔面板12上的液体向最近的降液管4的方向行进(参看图2a至图2d)。
多降液管塔盘，诸如根据图4a或图4b的那些实施例的多降液管 塔盘，通常使用截断降液管。这种截断降液管的下端设置密封板且被 置于出口堰的顶部高度上方的高度，出口堰安装于下方塔盘的邻近降 液管的顶部。
图5示出了根据图2a的截面C-C的延伸元件的第三实施例，在 此实施例中，其通常与非截断降液管组合，面板主体16的高度低于 有效区的穿孔面板12的高度。这种布置可用于通过增加降液管的高 度而增加降液管的容积。增加高度通常改进气相与液相的分离，因为 在降液管中的停留时间增加。而且面板主体16可具有朝向降液管的 斜面以协助流体朝下方的塔盘流动。
图6a和图6b示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第四实施 例。这个实施例与图4a的不同仅在于面板主体16包括至少一个弯曲 19。从弯曲19延伸到穿孔面板12的高度的面板主体16的表面是倾 斜的且可包含开口 20，如图6b所示。这个实施例特别适用作泡沫促 进器。
图7a和图7b示出根据图2a的截面C-C的延伸元件的第五实施 例。这个实施例与图6a的不同在于在面^l主体16中不存在任何平面 部分。提供中央弯曲21用于分离和引导来自位于图7a所示的延伸元 件所属的该塔盘上方的塔盘的降液管的液体的流动。此外，角形的支 承元件27沿着每条垂悬的腿固定以在其上容纳质量转移区的面板12。
图7b仅示出延伸元件5上的面板12的支承件的小的修改。此方 案具有以下优点延伸元件5可由单件制造，而无需对图7a的实施例 的支承元件27的随后的组装。
图8a和图8b示出根据图2a的截面C-C的延伸元件5的第六实 施例。在此情况下，延伸元件5成形为闭合轮廓，该闭合轮廓提供更 加好的稳定性，且其制造需要最少的材料。延伸元件5也可包含在面 板主体16中的穿孔13，从而提供与根据图3a至图3c的实施例相同的优点。在此实施例中，延伸元件5由平面面板主体16与侧腿14构
成，侧腿14关于对应于塔的轴线的竖直方向倾斜。腿14可终结于足 15，足15附连到彼此之上以给延伸元件提供进一步的稳定性。在这 个变型中，面板主体16具有用于容纳穿孔面板12的侧部凹口 28。这 个实施例是有利的，因为在穿孔面板12和延伸元件5的面板主体16 上方的液位相同。因此，在穿孔面板12和面板主体16上方的质量转 移条件大致相同或相当。如果面板主体16包含穿孔13，预计必须有 另一开口 29用于确保来自布置于下方的塔盘的气体可穿过开口 29到 达穿孔13。预计在足15或腿14中可有特殊的穿孔、狭槽或其它类型 的开口以允许排放所夹带的液体。备选地，腿14可直接地接合，从 而不需要足。备选地，延伸元件可由单件中空金属板材形成。
作为穿孔面板12的替代，典型的可使用筛孔塔盘、阀塔盘、固 定阀塔盘等。因此，用语"穿孔面板12"可被在前一句中所提到的这 些装置中的任何装置替代。可使用不限于在图3至图8中所示出的各 种方法来执行穿孔面板12与延伸元件5之间的机械连接。
图9a、图9b、图9c示出用于增强降液管3的稳定性的增强机构 (特别是抵抗偏转和/或抵抗弯曲)，在图9a、图9b、图9c中类似的附 图标记表示与上文所述类似部件。图9a示出包括防跳跃挡板30的降 液管3。防跳跃挡板30在端壁(23,24)处连接到降液管3上。此外，增 强机构31将防跳跃挡板30连接到每个侧壁(21, 22)上。在此实施例中， 增强机构呈面板形状，但是条、型材、管和其它薄壁结构也同样是适 用的。
图9b示出与降液管3的每个侧壁(21, 22)—体的增强机构31的另 一变型。增强^/L构31具有在每个侧壁中的凹槽形状。
图9c示出另一种类型的增强机构31，该增强机构31呈从侧壁(21, 22)中的至少一个侧壁的上脊25延伸的翼片形状。在图9a、 9b或9c 中所示的其中任何变型可彼此组合。
权利要求
1.一种用于质量转移塔(2)的多降液管塔盘(1)，包括质量转移区(4)和用于从所述质量转移区(4)收集和排出流体的多个降液管(3)，各降液管(3)成形为用于流体流动的沟道(9)，所述沟道(9)由一对横向侧壁(21，22)和连接所述横向侧壁(21，22)的端壁(23，24)界定，借此各降液管的所述端壁(23，24)附连到延伸元件(5)上，且降液管(3)与延伸元件(5)一起从第一塔壁支承机构(6)延伸到第二塔壁支承机构(7)，其特征在于，各所述延伸元件(5)固定到其中相应一个所述降液管(3)的端壁(23，24)上并从所述端壁(23，24)延伸以形成整体支承结构。
2. 根据权利要求1所述的多降液管塔盘(l)，其特征在于，所述 延伸元件(5)包括面板主体(16)和附连到所述面板主体(16)上的至少一 条垂悬的腿(14)。
3. 根据权利要求1或2所述的多降液管塔盘(1)，其特征在于， 所述多个降液管的第一降液管布置成与所述多个降液管的第二降液 管成平行定向。
4. 根据权利要求3所述的多降液管塔盘(l),其特征在于，在所 述塔盘上布置至少4个降液管。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特 征在于，所述延伸元件(5)构造成所述质量转移区的一部分。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特征 在于，所述面板主体(16)相对于所述质量转移区(4)是升高的。
7. 根据权利要求6所述的多降液管i荅盘(l),其特征在于，所述 面板主体(16)相对于所述质量转移区(4)是凹陷的。
8. 根据权利要求6或7中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特 征在于，所述腿(14)关于所述质量转移区(4)沿基本上向下的方向延伸 且足(15)被布置成关于所述腿成角度。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特征在于，所述面板主体(16)包括至少一个弯曲(19)和从所述弯曲向所述 腿延伸的至少 一个倾斜表面。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特征 在于，所述塔盘的直径是至少3米。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l),其特征 在于，所述多个降液管被布置成多行，使得在每一行中，邻近降液管 的横向侧壁彼此相向，且相邻行的降液管以交错方式布置。
12. 根据权利要求11所述的多降液管塔盘(l),其特征在于，在 所述质量转移区中设有人行道。
13. 根据权利要求12所述的多降液管塔盘(1),其特征在于，降 液管设有可移动的挡板以允许人在邻近塔盘之间移动。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特征 在于，所述降液管(3)和/或所述延伸元件(5)被预加应力。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l),其特征 在于，所述降液管(3)和/或所述延伸元件(5)包括增强机构(31)。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特征 在于，至少其中一个所述降液管(3)是截断降液管。
17. 根据前述权利要求中任一项所述的多降液管塔盘(l)，其特征 在于，所述质量转移区(4)是互连的，这允许平衡在所述塔盘上的流体 流动。
18. —种质量和热转移塔(2)，包括根据前述权利要求中任一项所 述的多降液管塔盘(l)。
19. 一种根据权利要求18所述的塔的用途，用于通过蒸馏、吸 收或提取将流体混合物分成它们的组分或组分的混合物的热分离过 程。
全文摘要
本发明涉及多降液管塔盘，具体而言，一种用于质量转移塔(2)的多降液管塔盘(1)包括质量转移区(4)和用于从塔盘(1)收集和排出流体的多个降液管(3)，各降液管成形为沟道(9)，所述沟道由一对横向侧壁(21，22)和端壁(23，24)界定。各降液管的端壁可附连到延伸元件(5)上，且降液管(3)和延伸元件(5)一起从第一塔壁支承机构(6)延伸到第二塔壁支承机构(7)。
文档编号B01D3/22GK101554538SQ200910134260
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月8日 优先权日2008年4月11日
发明者B·格里普斯马 申请人:苏舍化学技术有限公司