专利名称：接触塔盘设备和方法
技术领域：
本发明涉及气-液接触塔盘，更具体地说是涉及一种改进的在降液管下面连接有一个活性入口区域用于从下面的塔盘排出多余的蒸气压的降液管-塔盘组件。
蒸馏塔用于从多组份物料中分离出特定组份。一般来说，这种气液接触塔采用塔板、填料或者二者的结合。最近几年的趋势是在大多数板式塔的设计中用筛板和浮阀塔盘代替所谓的“泡罩”。另外，无规(乱堆)或结构填料已与塔板结合使用，以利于改善物料中组份的分离效果。
塔中的成功分馏取决于液相和蒸气相的紧密接触。有些蒸气和液体接触的装置，例如塔盘，其特点是压降相当高，液体滞留量也相当高。另一类型的蒸气和液体接触的装置名为结构式高效填料，它在某些方面应用很普遍。这种填料利于节能，因为它具有低的压降和低的液体滞留量。然而，正是这些性质时常使带有结构式填料的塔难以按照稳定连贯的方式进行操作。而且，在许多应用中简单地使用塔盘便够了。
分馏塔塔盘一般选自两种结构中的一种横流式和逆流式。塔盘一般由实心塔板或带有许多小孔的板所组成，并安装在塔中的支承环上。在横流式塔盘中，气化物向上通过小孔，并与跨越塔盘移动的液体接触，并穿过塔盘的“活性”区域。在此活性区域中，液体与气化物混合并发生分馏。液体通过一个垂直通道从塔盘上方导引到塔盘上。这一通道称为入口降液管。液体流经塔盘并从名称为出口降液管的类似通道中流出。降液管的位置决定了液流的型式。如果有两根入口降液管，并且液体在每个塔盘上分成两股流，则称之为二通塔盘。如果在塔盘的两面只有一根入口降液管和一根出口降液管，则称之为单通塔盘。二通或二通以上的塔盘通常称之为多通塔盘。通道的数目一般根据所需的(设计的)液体速率的增加而增加。然而正是塔盘的活性区域具有至关重要的关系。
一个塔盘并非所有区域对于气液接触都是活性的。例如，位于入口降液管以下的区域通常是实心区域。为了获得更多的气液接触的塔盘面积，降液管通常是倾斜的。塔盘的最大气/液处理能力通常随着活性或泡罩区域的增加而增加。但是降液管的倾斜有一定的限度，否则通道将变得太小。这将限制液体的流量和/或限制保留在液体中的蒸气的释放，使得液体在降液管中回流，从而过早地限制塔盘的通常最大气/液处理量。
为了增加泡罩区域从而增加气/液处理量，一种变化是选用多重降液管(MD)塔盘。通常有许多盒形垂直通道按对称方式横穿安装在塔盘上以将液体导引到塔盘上和塔盘外。降液管没有一直延伸到塔盘之下，它与塔盘之间留有一段预定的距离。该距离由允许所有保留在液体中的蒸气释放并进入出口降压管所需有效空间来限定。降液管的图形在顺序的塔盘之间旋转90°。上述盒的底部为实心的，除非为了开缝以便将液体直接导引到下面塔盘的在该塔盘的出口降液管之间的泡罩区域。MD塔盘属于多通塔盘的范畴，通常用于高液体速率的情况。
现在提议选择横流板设计，在工艺塔中一种特别有效的塔盘是筛板塔盘。这种塔盘由在底表面形成大量小孔而构成。这些小孔允许上升的蒸气流动以直接与从上述降液管流经该塔盘的液体接触。当有足够的的蒸气向上流过塔盘时，可以阻止液体向下流过小孔(称之为“滴漏”)。塔盘中少量的滴漏是常见的，但大量的滴漏对于塔盘的处理量和效率是不利的。
已知筛板塔盘中塔盘的效率可以通过增加液体的高度并减少液体流经塔盘的回流量来得到改善。当蒸气向上鼓泡渗穿流经塔盘的液体时便产生泡沫。蒸气在液体中的分散延长了气液接触的时间，从而增加了该过程的效率。泡沫保持的时间越长，建立的泡沫越高，则气液滞留越大。泡沫越高需要的气泡就越小而且气泡的形成速度应足够慢。同时，当液体流经塔板而形成液体环流时，会在泡沫区下发生回流。回流一般沿其水平位置形成。这些回流将导致液体返穿塔盘。从而减少用于质量传递的浓度差的推动力。正是气体和液体之间的浓度差增强了气液接触的效率。
蒸气与液体之间的浓度差受许多因素的影响，有的会降低效率。例如，当操作压力增加时，下降的液体当其穿过塔盘时会吸附蒸气。这超出了通常受亨利(Henry)定律的支配有关溶解的气体量，意味着有大量的气泡与液体掺混并被液体吸入。这些蒸气不一定能保持住并在降液管中释放出来，事实上，大部分的所说蒸气必须释放出来，否则降液管会因不能容纳液/气混合物而溢满，从而阻止进行有效的塔操作。
对于下面将要描述的传统的塔盘，释放的蒸气必须对抗下降的多泡的气/液混合物流过溢流堰进入降液管。在大多数情况下，这种对抗会导致极坏的塔操作和过早的溢流。
在这样的操作应用中其自身的另一严重问题是上升的蒸气中夹带液滴。这一现象，实际上是上述蒸气夹带的对立面，将会阻止气液的有效接触。液体夹带，在某种意义上，是一种动态流的情形。高速的蒸气流能雾化下降的液滴并防止其轻易通过下面的多泡混合物区域。，当塔的操作在完全对抗高体积的下降的液流的方向需要高体积的气流时，特别难以防止这一问题的出现。
气液接触的技术表现出许多性能问题。其实例可以参看一些现有的专利，包括美国专利3,959,419,4,604,247，和4,597,916(它们都转让给了本发明的受托者)，以及授权给日本Mitsubish，Jukogyo Kabushiki Kaisha of Tokyo的美国专利4,603,022。一个特别相关的参考文献是属于联合碳化物公司的美国专利4,499,053，它提出了一种带有改进的入口起泡器的气液接触塔盘。上面描述的横流型的塔盘在这里表现为在塔盘入口带有用于促进起泡性的改进装置，包括隔离件、基本垂直向上延伸并横断液体流道的无孔壁组件。这种结构据说可以比单独的孔状塔盘组件具有更大的塔盘活性表面以增加活性。这可以通过提供一个邻近于降液管的上升区域以利于蒸气的上升穿透而得以部分的实现。
属于壳牌石油公司的美国专利4,550,000中描述了一种将液体与气体按照塔中垂直堆积的塔盘之间的相互关系进行接触的装置。在给定的塔盘中有小孔供气体按照很少被来自上一塔极的出料装置的液体所阻碍的方式通过。这归因于多孔支架安装在降液管下的塔板顶部以分裂下降的液体流。这种进步在现有结构的范围内改善了塔盘的效率。另外，属于日本NipponKayaku Kabushiki Kaishaof Tokyo的美国专利4,543,219中提出了一种挡板塔。它提出了高的气液接触效率和低压降所需要的操作参数。这些对比技术对于描述在板式加工塔中需要高的气液接触效率是有用的。授权给Carl T.Chuang等人并属于加拿大原子能有限公司的美国专利4,504,426是另一种气液接触装置的例子。这一参考文献同样也提出了改善分馏效率和改进降液管-塔盘设计的许多好处。塔盘的多孔区域在降液管下面延伸，并具有0-25％的低孔面积。
另一参考文献可以参看1968年授予W.Bruckert的美国专利3,410,540。其中提出了一个降液管出口挡板用以控制其中液体的释放。该挡板可以是静态隔离层或动态隔离层。在这一方面降液管的开口足够小以控制释放，可以比塔盘孔大且为圆形或矩形。可以干扰降液管操作的瞬态力也在其中进行了十分详细的描述。这些力以及相关的气液流动问题对于降液管向支承塔盘供料的每一应用中都必须考虑。
在属于本发明的受托者的美国专利4,956,127(简称‘127专利)中描述了降液管塔盘组件以及将蒸气与来自降液管排料区的液体进行混合的方法。在’127专利中，提出了一种升高的活性入口区，该入口区用于以其下面的塔盘排出蒸气。该升高的入口区减小了蒸气的流动阻力经于上升蒸气的流动。有许多放气孔配置在升高的活动入口区上以选择性地导引向上的蒸气流进入降液管下面的液体区域，以便产生更有效的气液接触并减少通过塔盘的反混。液体从降液管向升高的活性入口区的排放虽然有效，但当从降液管排出的液体通过活性入口区的小孔时容易产生滴漏。另外，液体从降液管向外飞溅增加了其起泡程度，并导致液滴更容易悬浮。因此更有利的是提供优先的蒸气流通过一个配置在降液管下面的升高的活性入口区，以抑制从降液管通来的液体的溅射。这样一个改进的蒸气通过装置必须要求其小孔便于使蒸气的向上通过不会太快，以允许从降液管来的下降液体进入并通过其中。
同时更有利的是提供一种用于增强降液管-塔盘蒸气流使其在被吸入的蒸气的释放中表现为提高效率，控制降液管的出料区下面的蒸气流并使流过塔盘的蒸气流定向以利于被夹带液体的释放的方法和装置。本发明提供了这样一种降液管-塔盘组件，其中一个降低的或槽形的具有直立的放气室的入口区固定在通常是半圆锥体的降液管的下面，降液管的外侧还起蒸气通道的作用。其槽形区域和放气室配置在蒸气通道降液管的下面用于使蒸气从下面的塔盘区直接进入液体流，这样有利于获得更大的气液处理量。同时，可以引起下面的活性区域滴漏的下降液体的冲力被槽中的液体基本抑制，并通过在其中形成的直立的放气室排出有效的蒸气流。
本发明涉及加工塔中增强的降液管-塔盘的蒸气流。更具体地说，本发明的一个方面包括一种改进的用于加工塔的降液管-塔盘组件，其中液体向下流过第一降液管进入第一塔盘并穿过其活性区域。蒸气通过这一活性区域向上流动以便与液体相互作用并进行质量传递。然后液体从塔盘通入第二降液管。本发明的改进包括在第一降液管的出口区的下面配置有一个带有许多直立的蒸气放气室的入口区，以及一个其外侧还作为蒸气的通道用于通过放气室排放蒸气的一个半圆锥形降液管。这种构造在降液管下对着降液管的外壁建立了排放的定向蒸气流，以使蒸气进入降液管下面和与之相邻的活性塔盘区域之上的区域。该入口区也可为槽形，其底部低于塔盘面。优先从塔盘下排放的蒸气在其有效地导入其大多数产物流型式的同时能对从降液管下降的液体鼓气。蒸气阻塞的问题也因这种结构得以减小。
在另一方面，本发明包括上面描述的改进的降液管-塔盘组件，其中通常为半圆锥体的降液管由许多形成蒸气通道的平面体部件构成。在一个实施方案中，降液管由与槽形入口区成角状的平面体部件构成以建立向外的蒸气通道。降液管的出料区可以含有许多在弓形板中形成的小孔，该小孔穿过降液管的下部区域并按照通常与入口区平行间隔的关系配置在入口区之上。
在进一步的方面，本发明包括一种在塔中将蒸气与从加工塔的降液管中排出并进入下面塔盘的液体进行混合的改进的方法，该塔具有许多塔盘和与塔盘垂直放置的降液管并使其中的液-气流能保持稳定。其改进包括形成带有一个槽形的在降液管的出料区下面配置有蒸气放气室的入口区的塔盘，并且从降液管和其下的塔盘区域通过入口区域排放蒸气。排出的蒸气引导与排出的液体接合并通过由降液管外壁形成的蒸气通道从该入口区向外引导。
在本发明的另一方面，上述的槽形入口板包括许多配置在许多彼此隔开的降液管排料孔下面的升高的放气室。这些放气室垂直地排列在排料孔之间形成的空间的下面使得其中的液体基本上排入放气室之间的槽形区域。因为在操作过程中该槽形区域被液体充满，排出液体的下冲力得以缓冲。
为了更完整地理解本发明并进一步阐明其优点，现在必须联系附图进行以后的描述，其中
图1是用于描述各种塔内部件和按照本发明的原则构造的一种具体的降液管-塔盘组件的带有各种部件的填料塔的透视图；图2为固定在加工塔中的本发明的改进的降液管-塔盘组件的侧视剖面草图，并描述了其中液体和蒸气的流动；图3A和图3B为图2中选择的具体的降液管-塔盘组件的侧视剖面草图；图4为本发明的降液管-塔盘组件为清楚起见而切开部分的透视图；图5为与图4中的线5-5相应的活性塔盘区域的放大的侧视剖面图；图6为图4的降液管-塔盘区域的放大侧视局部图并大致描述了本发明的蒸气放气室和蒸气通道。
首先参看图1，它是描述带有各种部件的切开以显示各种内部件并应用本发明的改进的高容量塔盘组件的一种实施方案的填料交换塔的局部透视图。图1中的交换塔10包括具有许多填料床层14和固定在其中的塔盘的圆柱形塔12。同时构造了许多通道16以便于接通塔12的内部区域。还提供了侧面蒸气抽出管20，液体侧面进料管18和侧面蒸气进料管或重沸器返回管32。回流返回管34位于塔10的上部。
在操作中，液体13通过回流返回管34和侧面蒸气进料管18进入塔10。液体13向下流经塔部最终从倾面蒸气抽出管20或从底部蒸气抽出管30离开塔内。在其向下流动过程中，当液体13通过塔盘和填料床时因蒸发而消耗掉一部分材料，并逐渐富集从蒸气流中出来的浓缩的物料。
继续参看图1，为清楚起见，交换塔10图解为从中间切开。此时，塔10包括配置在塔12顶部的高架线蒸气出口管26和配置在塔的下部区域并围绕与重沸器(未画出)联接的底部蒸气抽出管30的下部塔裙28。重沸器返回管32配置在塔裙28的上面以使其中的蒸气向上循环通过塔盘和/或填料层14。在塔的上部区域23通过入口导管34提供了从冷凝器的回流，其中的回流由横跨上部填料床38的液体分配器36进行分配。可以看出上部填料床38是结构填料的变种。为了描述方便，我们画出了位于上部填料床38下面的交换塔10的区域，包括安装在用于支承上部结构填料38的支承栅板41下面的液体收集器40。用于再分配液体13的液体分配器42安装在液体收集器40的下面。第二类型的分配器42a表示在切割线43的下面并安装在床14之上。塔10中有一条切割线43仅仅用于图示说明塔的内部排列并用来参考在其中排列的各种组件。
继续参看图1，为了描述方便，提出了一个双塔盘组件。在许多例子中，加工塔包括单独填料型，单独塔盘型或者是填料和塔盘的结合型。但在本说明书中结合讨论所有的塔及其操作。板式塔通常包括许多此处所示类型的塔盘48。在许多例子中，塔盘48为浮阀或筛板塔盘。这种塔盘包括多孔或开槽结构的板。蒸气和液体在塔盘上或沿着塔盘接合，并在某些组件中允许其按逆流方式流过同一孔口。最优的是蒸气和液体流动达到稳态的水平。通过应用后面将要详细描述的降液管，这种稳态可在允许上升蒸气与下降液体混合的较低的流速下达到。在某些实施方案中没有使用降液管，蒸气和液体根据各自压力的变化而交替使用同一孔口。但这不是本发明的情况。
在本发明的实施方案中，描述了横流塔盘48和49以及降液管53和69。塔盘48安装有一种小型阀(MI NI VALVE)表面50，“小型阀”的定义及这种表面类型将在后面讨论。塔盘49包括小型阀表面和位于降液管53下面的槽形区51，根据本发明，槽形区51还含有许多跨越其上的蒸气放气室51a。降液管53也由通常为半圆锥的壁形成，这将在后面进行描述。槽形区51中的放气室51a是塔盘自身的升高部分，它有按后面将要描述的选定的方式排列的在其中形成的小孔。放气室51a的大小、间隔和数量由无数要求严格的设计因素决定，包括液/气比、液体冷却、液体流动/返混、起泡(泡沫)高度、泡沫均匀性、在其中固体或浆液的存在、以及需要释放下层塔盘的过量压力的迫切性等等。腐蚀也是填料塔的多种因素中应考虑的因素，在许多例子中，塔内部件材料的选择、设计和制作都应考虑到腐蚀的问题。图1所示的加工塔解剖模型在Gilbert Chen所著的题为“填料塔的内部件”的论文中(1984年3月5日出版的Chemical Engineering)也进行了更详尽的描述，在此引入作为参考。
现在参看图2，这是本发明几个方面的侧视截面草图。塔盘48和49为多孔并装有下面将描述的小型阀的平面板。当然其他的塔盘表面也可使用。液体13从安装在降液管上面的塔盘48落到通常含有半圆锥体54的弦状降液管53中。降液管的半圆锥体54的外侧壁提供了从放气室51a放出的蒸气的通道，该通道给流过放气室51a的蒸气提供了一个水平流向。液体13与从位于降液管53下面的槽形区51的放气室51a中排出的蒸气15接合。从该排气区下的下部降液管中释放出的夹带气体可以直接上升进入并通过放气室51a。在这一特定的实施方案中，如果没有放气室51a，就没有从降液管释放的气体的优先的蒸气流，所有的蒸气将上升通过传统的活性区域52。这种接合控制了排出蒸气和液体流过塔盘49的中心活性区52的方向，半圆锥区域54的锥度赋予蒸气水平流动的特性。放气室51a使得任何过量的蒸气压通过槽形区51而释放，并变成流动结构便于正常的塔操作而不致出现更多的问题。例如，正象后面将要描述的那样，部件54的蒸气通道防止了阻塞，促进了气液相互作用，夹带的液体由于流动结构而导致滴出。通过所说活性区52的许多小孔而剩余的上升蒸气15可以垂直上升而产生一个泡沫区61。该泡沫区或“起泡区”为一鼓风区域，其中液体13为连续相。当泡沫区61不存在或者变得不连续时，逆转成气体连续状态，将导致向上通过气体的“喷雾”。应用本发明的气液通道和降液管-塔盘组件，可以大大减少这种气体连续状态类型。
继续参看图2，泡沫区61以假想的横跨塔盘49的宽度的线63至另一端65的相对均匀的高度伸展，在65处有一个溢流堰67用于保持泡沫高度63。在此处积累的泡沫流过溢流堰67的顶部进入毗连的降液管69，降液管69带着该泡沫进入半圆锥区70，在此积累液体并在位于其下面的槽形区71的放气室51a上扩散。这里显示的槽形区71仅仅是为了描述的目的而画的概略形状。用于单横流板的孔区域确定了形成泡沫区61的板和区的性长度。应该注意的是本发明也可采用多降液管结构，此时降液管和槽形区51和71可以放置在塔盘的中间区域。通过由活性放气室51a增加总的活性区域，可以获得更大的容量和效率。
现在参看图3A和3B，它是图2中选出的降液管-塔盘组件的具体例子的侧视截面草图，中间降液管塔盘组件的一部分示于图3A中，另一种圆锥形降液管塔盘组件示于图3B。在图3A中中间降液管75安装在加工塔12的塔盘74上面。图3B中圆锥形降液管76安装在塔盘74a上面。可以看出，在图3A和3B中显示了两种不同的放气室51a组件类型。例如在中间降液管75下面，在塔盘74的中间部分形成了一个槽形区71，放气室51a直立其上。所示的在塔盘74的这一区域形成的槽形区71仅仅是用于描述。在图3B的描述中，放气室51a安装在降液管76侧壁的下面，没有形成槽形区围绕它。这种组件是所选择的放气室51a的另一实施方案，其中没有采用槽形设计。当然，蒸气15向上通过气化室51a的流动按照箭头15的描述改变。液体13(图3A)通过槽形区71得到积累从而缓冲从中间降液管75排出的液体13。图3B中从降液管76侧壁排出的液体13将单纯与安装在下面的平板塔盘部件74a或放气室51a的顶部接合。因此可以看出本发明既可采用单通塔盘也可采用多通塔盘。
现在参看图4，它是根据本发明的原则而构成的降液管-塔盘组件100的放大的局部透视图。所示的塔盘48和49放置在塔12中具有半圆锥形壁103的进料降液管102的旁边，它可以安装在槽形入口区104上面用于从塔盘48和塔盘49供给液体13。液体13倾倒进降液管102并从出料板108的出料孔107中排出。孔107排列在蒸气放气室51a之间，液体13从其中排出并进入驻留在入口区104的液体13中。然后液体13流过塔盘49。槽形板104由放气室51a按上述方式构成，其中排出的蒸气15向上进入由面对塔盘49的壁103形成的蒸气通道103a(见图6)中。从下面塔盘通过放气室51a排出的蒸气通过蒸气通道103a从槽形板104流走以与液体13相互作用。这种方式的优点是显而易见的。排出的蒸气15将通过蒸气通道103a而被带走。箭头105所代表的水平蒸气流将有利于夹带在蒸气流中的液滴的滴出。这种夹带在塔中的上升蒸气流中是常见的，但会因升高的活性入口板而加重。
现在参看图5，它是塔盘组件49的放大截面草图。在本实施方案中，小型阀(MI NI VALVE)塔盘由跨越其表面的浮式阀55构成。在本特定的实施方案中，MI NI VALVE是本发明的受托者的联邦注册商标(美国商标登记号1,777,008)并且其浮阀55配置在塔盘49的中心活性区域。US5,120,474中对这种小型阀的结构进行了更详细的描述。气体15向上通过阀55而与从图4中的降液管102正交流来的液体13接合。结果导致湍流型的气液结合而产生有效的质量传递。同时得到了最大的泡沫高度和最小的夹带，并且低的压力降导致减少的降液管垫板(backup)。从槽形板104的放气室51a来的定向流用最小的高度使塔盘的效率得到增强。还可以注意到，任何类型的浮阀或小孔都可以与塔盘49的活性区域结合。尽管此处描述的是小型阀，但泡罩塔盘、其他的开孔口、孔眼、浮阀(固定的和可移动的)都可以用于本发明。
现在参看图6，它是图4中的降液管102和槽形板104的放大的侧视截面图。降液管102通常装有半圆锥壁103，它如上所述可以用于提高蒸气流动的效率。在此处所示的结构中，壁103优选的是由焊接在一起的平板构成。在下部出料板108中有开孔107 于将液体13直接排入蒸气放气室之间的槽形区104的区域并与上升蒸气15接合。降液管出料区比降液管的上部区域窄，从而在其中建立动态的液体封口。然后液体13向下排料而蒸气向上升。箭头120标明了蒸气15通过蒸气通道103a的流向。蒸气15通过在其中形成的小孔122从放气室51a排出。虽然每个放气室51a的每一面只画出了一排小孔122，但可以使用许多孔的图形。每个放气室51a的大小和形状也可以改变。
继续参看图6，本发明包括一种改进的降液管-塔盘组件，用于在靠近适于液体流动的塔盘活性区的塔盘入口区上面安装有一个降液管的气液接触塔中。该改进包括通常具有最好由焊接在一起的平面板形成的半圆锥壁的降液管102。降液管102接在一块具有许多孔口107的细长的弓形板108的端头，以利于液体从其中排出。排料孔107安装在下面塔盘的活性入口区上面，活性入口区包括一个槽形区104，其中配置有许多放气室51a。槽形区104由包括底塔盘104，其中配置有许多放气室51a。槽形区104由包括底塔盘部分140、带角度的前壁141和上板部分142在内的塔盘区轮廓所形成，上板部分142可以用适于支承与之邻近的塔盘49的桁架部分143构造。槽形区104用优选的是焊成槽形区的底部的在切割底部140的小孔140a上方的放气室51a构成。换句话说，放气室51a包括直立部分和槽形区104的结构部分，并且最好安装在降液管102的下面的位置以使流动效率最佳化。在一种优选的实施方案中，放气室51a垂直排列在降液管102的排料孔107之间，以允许从其中排出的液体13在毗邻的放气室51a之间喷溅。这种结构进一步抑制了液体13从降液管102向下流动并从其中吸收能量。另外，该液体13的流动排列不会直接妨碍从小孔122来的蒸气15的上升流动。
继续参看图6，放气室51a的结构形式在优选的是具有顶盖150、相对端壁151和152、侧壁153和相对侧壁(未画出)的金属盒。如上所述，放气室51a的底部155为开口式并直接焊接在槽形区104底部形成的小孔140a上。侧壁153在角状前壁141的区域是角状的，并焊接在该槽形壁上。在这种结构中，允许蒸气15直接从槽形区104的下面区域排入从降液管102流下的液体13中并从此通过进入蒸气通道103a。在此处描述的降液管塔盘组件中，蒸气通道103a与放气室51a的结合使用使效率得到提高。
据此可以相信，通过上面的描述已使本发明的操作和结构比较清楚。尽管所描述的方法和设备是以优选的形式为特征的，但在不脱离以下的权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变化和改进。
权利要求
1.一种用于在靠近适于液体流动的塔盘活性区的塔盘入口区上面配置有一个降液管的气液接触塔的改进的降液管—塔盘组件，其改进包括所说降液管具有一个通常为半圆锥形的可形成向外的蒸气通道的下部区域和一个接在至少一个配置在所说入口区上面的排料孔上的向内的液体限制壁，所说入口区包括许多直立在其中的用于蒸气通过的放气室以利于所说蒸气向上通过所说的蒸气通道。
2.如权利要求1所述的装置，其中所说入口区还包括一个带有固定在其中的放气室的槽形区，所说每个放气室包括一个用含有所说槽形区的直立部分的侧壁形成的通常为盒形的部件。
3.如权利要求2所述的装置，其中所说盒形部件还包括通常以平行隔开的关系配置的相对的侧壁和跨越其上的顶盖，所说侧壁中有许多孔口用于蒸气从其中排放。
4.如权利要求3所述的装置，其中所说盒形部件通常为矩形。
5.如权利要求4所述的装置，其中所说盒形部件用至少一排在其对面上的用于所说蒸气排放的孔所形成。
6.如权利要求5所述的装置，其中所说蒸气放气室按照沿所说槽形区形成第一图形的排列进行安装。
7.如权利要求6所述的装置，其中所说降液管包括许多排料孔，所说排料孔按照与放气室的所说第一图形之上对准的第二图形进行安装。
8.如权利要求7所述的装置，其中所说第一图形与第二图形的对准包括所说排料孔与所说槽形区的所说放气室之间的区域的对准，借此，液体从所说排料孔排出并落入所说放气室之间的所说区域中。
9.如权利要求1所述的装置，其中所说降液管包括许多通常为平面的壁，每一壁向下倾斜形成一个降液管出料区，所说出料区比所说降液管的顶部区域窄从而在其中建立一个动态的液体封口。
10.如权利要求1所述的装置，其中所说降液管还包括一系列的配置在所说降液管的出料区中的排料口，大多数所说的降液管的所说排料区的所说口将排出液对准至所说放气室之间的区域。
11.如权利要求10所述的装置，其中所说放气室一般按照平行隔开的关系配置以形成所说入口区的直立部分。
12.如权利要求1所述的装置，其中所说降液管配置在所说塔的一个弦形区中用于液体从其中通过。
13.一种通过气液接触塔的一个区域排放蒸气的方法，该塔中降液管位于塔盘入口区的上面用于从其中排出液体并横跨通过所说塔盘的顶部，所说塔盘的所说入口区还适合于上升蒸气以及它与从所说降液管排出的所说液体的混合物的通过，所说的方法包括以下步骤用圆锥的、通常为半圆锥的侧壁形成所说降液管；将所说圆锥形的降液管壁连接在一个相对较窄的降液管排料区域上；将所说降液管的所说窄的排料区域固定在所说入口区的上面；在相对所说塔盘的一个槽形结构中形成所说的入口区，所说槽形区大体上配置在所说降液管的出料区的下面用于收集其中的液体；用许多彼此直立的带有蒸气排料孔的蒸气放气室形成所说槽形区的入口区。
14.如权利要求13所述的方法，该方法还包括按照通常为盒形的结构并具有足够的高度以在所说塔盘的顶部配置所说排料孔的方式形成所说的放气室用于从其下的塔盘区域提供优先的蒸气流通的步骤。
15.如权利要求13所述的方法，该方法包括用含有所说槽形区的直立部分的侧壁形成所说放气室的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，该方法还包括提供一个跨越所说侧壁的顶盖并且在位于该顶盖下面的所说侧壁中形成许多用于蒸气排放的孔口的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，该方法还包括用相对侧壁中的至少一排孔口形成所说侧壁的步骤。
18.如权利要求15所述的方法，该方法还包括按照沿所说槽形区形成第一图形的排列配置所说放气室的步骤。
19.如权利要求18所述的方法，该方法还包括用许多排料孔形成所说降液管，并且将所说排料孔按照与放气室的所说第一图形互补的第二图形进行配置的步骤。
20.如权利要求19所述的方法，其中所说的将所说排料孔按所说第二图形进行配置的步骤包括将所说排料孔与所说槽形区的放气室之间的区域对准并且将液体从所说排料孔排到所说放气室之间的所说区域中的步骤。
21.一种用于气液接触塔的降液管-塔盘组件，它包括降液管；配置在所说降液管下面的塔盘；配置在所说降液管下面的适于液体流动和气体向上通过的塔盘入口区；所说的通常用半圆锥壁区域形成的降液管形成一个向外的蒸气通道和连接在配置于所说入口区之上的至少一个排料孔中的一个向内的液体密封壁；以及许多从位于所说降液管下面的所说入口区直立的放气室，用于促进蒸气从其中通过并进入所说蒸气通道。
22.如权利要求21所述的装置，其中所说的入口区形成为一个槽形区，并且所说的每个放气室由通常为盒形的用含有所说槽形区的直立部分的侧壁形成的部件所组成。
23.如权利要求22所述的装置，其中所说的盒形部件还包括通常以平行隔开的关系配置的相对的侧壁和跨越其上的顶盖，所说侧壁中有许多孔口用于蒸气从其中排放。
24.如权利要求23所述的装置，其中所说的盒形部件通常为矩形。
25.如权利要求24所述的装置，其中所说的盒形部件用至少一排在其对面上的用于所说蒸气排放的孔所形成。
26.如权利要求25所述的装置，其中所说蒸气放气室按照沿所说槽形区形成第一图形板的排列进行安装。
27.如权利要求26所述的装置，其中所说降液管包括许多排料孔，所说排料孔按照与放气室的所说第一图形之上对准排列的第二图形进行配置。
28.如权利要求27所述的装置，其中所说第一图形与第二图形的对准包括所说排料孔与所说槽形区的所说放气室之间的区域的对准，借此液体从所说排料孔排出并落入所说放气室之间的所说区域中。
29.如权利要求21所述的装置，其中所说降液管包括许多通常为平面的壁，每一壁向下倾斜形成一个降液管出料区，所说出料区比所说降液管的顶部区域窄从而在其中建立一个动态的液体封口。
30.如权利要求21所述的装置，其中所说降液管的所说排料孔还包括一系列排料口，大多数所说的口与排到所说放气室之间的区域的排出液对准。
31.如权利要求30所述的装置，其中所说的放气室一般按照彼此平行隔开的关系配置。
32.如权利要求21所述的装置，其中所说降液管配置在所说塔的一个弦形区中用于液体从其中通过。
33.一种通过气液接触塔的一个区域排放蒸气的方法，该塔中的降液管位于塔盘的入口区的上面用于从其中排出液体并横跨通过所说塔盘的顶部，所说塔盘的所说入口区还适合于上升蒸气以及它与从所说降液管排出的所说液体的混合物的通过，所说的方法包括以下步骤用圆锥的、通常为半圆锥的侧壁形成所说降液管；将所说圆锥形的降液管壁连接在一个相对较窄的降液管排料区域上；将所说降液管的所说窄的排料区域固定在所说入口区的上面；以及用许多彼此直立的带有蒸气排料孔的蒸气放气室形成所说塔盘的所说入口区。
34.如权利要求33所述的方法，该方法还包括在一个槽形区结构中形成所说入口区，并且按照通常为盒形的结构并具有足够的高度以在所说塔盘的顶部相对于所说槽形区配置所说排料孔的方式形成所说放气室用于从其下的塔盘区域提供优先的蒸气流通的步骤。
35.如权利要求34所述的方法，该方法包括用含有所说槽形区的直立部分的侧壁形成所说放气室的步骤。
36.如权利要求35所述的方法，该方法还包括提供一个跨越所说侧壁的顶盖并且在位于该顶盖下面的所说侧壁中形成许多用于蒸气排放的孔口的步骤。
37.如权利要求35所述的方法，该方法还包括用相对侧壁的至少一排孔口形成所说侧壁的步骤。
38.如权利要求35所述的方法，该方法还包括按照沿所说槽形区形成第一图形的排列配置所说放气室的步骤。
39.如权利要求38所述的的方法，该方法还包括用许多排料孔形成所说降液管，并且将所说排料孔按照与放气室的所说第一图形互补的第二图形进行配置的步骤。
40.如权利要求39所述的方法，其中所说的将所说排料孔按所说第二图形进行配置的步骤包括将所说排料孔与所说槽形区的放气室之间的区域对准并且将液体从所说排料孔排到所说放气室之间的所说区域中的步骤。
全文摘要
一种用于气液接触塔的降液管塔盘组件。其降液管用通常为半圆锥形的壁形成，形成一个与其下的排料区相应的蒸气通道。排料区也由一个槽形区和多个彼此直立的放气室构成用于改善传质效率。放气室减小流体压力，从下面的塔盘释放过量的蒸气。释放的蒸气选择性地导入到从降液管排出的液体中并让其通过蒸气通道。采用这种方式可使夹带的液体和夹带的气体能够有效地释放，便于得到一个稳定的气-液流结构。
文档编号B01D3/22GK1126627SQ95116969
公开日1996年7月17日 申请日期1995年9月14日 优先权日1994年9月15日
发明者李大新, 吴光宇, 迈克尔·J·宾科利, 拉里·博尔顿 申请人:戈里特斯奇公司