用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘制造技术

本发明专利技术提供了用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘以及用于传质塔中的液体‑蒸气接触的方法。所述多程、平行流下导管塔盘具有至少四个传质塔板，所述至少四个传质塔板被构造成提供向上穿过所述塔盘表面上的孔口的上行蒸气与所述塔盘表面上的横越液体之间的接触。所述塔盘还包括设置在所述塔盘的中心轴线附近的中心下导管以及设置在所述塔盘的边缘附近且与所述中心轴线间隔开的两个或更多个周边下导管，其中所述四个传质塔板中的至少两个被构造成将所述横越液体排放到所述周边下导管中，并且所述四个传质塔板中的两个被构造成将所述横越液体排放到所述中心下导管中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘
本专利技术涉及传质塔，并且更具体地讲，涉及在此类传质塔(诸如低温空气分离设备中的蒸馏塔)中采用的多程蒸气-液体接触塔盘与下导管组件。
技术介绍
在用于例如在空气分离设备的蒸馏塔中从至少两种成分的混合物中选择性地分离至少一种组分的传质领域中，向上流动的蒸气或气体流通常在基本上水平对齐的接触塔盘上与大体向下流动的液体流接触。在传统蒸馏工艺中，这种接触允许向上流动的蒸气或气体流选择性地富集混合物的较轻组分，即，具有相对较高挥发性的那些组分，而大体向下流动的液体流会选择性地富集相对较低挥发性的较重组分。传统上已将多种类型的气体-液体接触塔盘用于上述传质操作，以实现相应气相与液相之间的紧密接触。各种类型的接触塔盘共同的特征是下面的段落中简要描述的下导管、堰和有效面积。传统蒸气-液体接触塔盘中含有孔口的塔盘板的面积通常被称为接触塔盘的“有效面积”，因为在塔盘中的孔口上方发生了蒸气-液体相互作用。一般来讲，塔盘的液体与蒸气处理容量受限于塔盘的可用有效面积以及下导管的面积。如果下行液体或上行蒸气的量超过塔盘容量，则会发生塔盘的液泛，因为夹带的液体无法从相关联的蒸气流充分脱离或者蒸气无法从液体流脱离。还在大多数蒸气-液体接触塔盘上使用堰以使液体聚集在塔盘的顶表面上，从而增强与通过塔盘板的孔口鼓入的蒸气的相互作用。塔盘上的蒸气与液体相互作用有利地使泡沫累积在塔盘上。由于液相在泡沫中保持基本上连续，因此蒸气与液体相互作用仍然存在于泡沫中并产生更大的传质效率。传统上将下导管与蒸气-液体接触塔盘结合提供，以提供液体穿过其中从一个塔盘排放到下层塔盘的通路。在单程塔盘中，在竖直相邻的塔盘的相对两端处提供下导管，因此液体在进入下导管以通入下一个下部塔盘之前必须完全流过一个塔盘。然后下部塔盘上的液体以相反方向流过塔盘并进入另一个下导管。当液体穿过含有蒸气-液体接触塔盘的塔部分下行时，重复这种来回流动模式。在许多双程塔盘中，下行液体被分成以相反方向在每个接触塔盘上行进的两个流。通常在交替塔盘上提供中心下导管，同时在竖直相邻的塔盘的相对两端布置双端下导管，从而提供双程流动模式。最后，还已利用了多程接触塔盘，所述多程接触塔盘通常被构造成包括多个弦形下导管以减少堰负荷。高压蒸馏系统通常需要高液体流量接触塔盘。例如，在极高液体流量下操作的接触塔盘必须具有较大的液体处理容量，继而需要接触塔盘上的下导管的适当尺寸和取向。换句话讲，高液体流量蒸馏系统中这些相之间的给定组分的传质效率在很大程度上由接触塔盘上的下导管的构型决定。W.K.Lewis于1936年所做的著名经典研究中发现，通过使未混合的蒸气与沿相同方向跨越每个连续塔盘的液体流接触(例2)，可以使蒸气-液体接触塔盘的传质效率最大化。例2被称为平行流，如本文所用，平行流是指在竖直相邻或连续的塔盘上的液体流，而非在单个塔盘上的液体流。Lewis的例2确保无论传质发生在给定塔盘的何处，在该塔盘上传质的驱动力几乎相同。因此，当使用根据Lewis的例2操作的塔盘时，效率可以得到大幅提高。授予Monkelbaan等人的美国专利5,223,183提出了一种具有至少一个中心下导管但没有侧面下导管的平行流塔盘。每个塔盘的下导管都与其他塔盘上的下导管对齐，使得一个塔盘上的下导管位于上面塔盘上的那些下导管的正下方。一个下导管的出口正好位于另一个下导管的入口上方。位于每个下导管上方的一对倾斜的液体偏转导流板连接竖直相邻的下导管的出口和入口，并且提供十字交叉的液体流动路径。下导管导流板防止液体从上面塔盘进入每个下导管，并且限定液体向塔盘板上流动的方向。导流板的倾斜表面还给予下行液体一个水平动量，这往往会将存在于塔盘上的液体和泡沫推向塔盘的这一部分或区域的出口下导管的入口。授予Monkelbaan等人的美国专利5,318,732提出了又一种平行流多下导管型接触塔盘，它通过提供无孔蒸馏塔板来增加塔盘容量，无孔蒸馏塔板和附接到蒸馏塔板外端的竖直入口堰一起从下导管入口开口向外延伸跨越塔盘板表面。除了由下导管侧壁的向上延伸部分形成的传统入口堰之外，入口堰还可充当前堰使用。此外，蒸馏塔板有助于减少收聚；但它们也减小了塔板的有效面积。授予Xu等人的美国专利7,204,427提出了更进一步的平行流多下导管型接触塔盘。在所公开的实施方案中，侧面下导管结合到具有中心导流板的平行流多下导管塔盘中，并且下导管具有将液体引导到下面塔板上的倾斜侧壁。倾斜侧壁还提供下部下导管入口上方的附加体积以减少该入口处的收聚，而无需授予Monkelbaan等人的美国专利5,318,732中所公开的类型的蒸馏塔板。需要通过将Lewis例2平行流模式和多程塔盘构型的特征和益处相结合来提高总体传质效率的改进的高容量接触塔盘。
技术实现思路
本专利技术的特征可在于一种用于传质塔的多程下导管塔盘，该多程下导管塔盘包括：(i)具有塔盘表面的环形塔盘；(ii)附接到塔盘的环形支撑环；(iii)环形塔盘的塔盘表面上的至少四个传质塔板，并且所述至少四个传质塔板中的每一个具有贯穿塔盘表面的多个孔口，并且其中每个传质塔板被设置成与至少两个其他传质塔板相邻，并被构造成提供穿过孔口的上行蒸气与塔盘表面上的横越液体之间的接触；以及(iv)多个下导管，所述多个下导管被构造用于从传质塔板收集和排放液体。所述多个下导管包括设置在环形塔盘的中心轴线附近的一个或多个中心下导管以及设置在环形支撑环附近且与中心轴线间隔开的两个或更多个周边下导管，其中下导管中的每一个限定下行液体流的通道。所述至少四个传质塔板中的至少两个被构造成将横越液体排放到所述两个或更多个周边下导管中，并且所述至少四个传质塔板中的至少两个被构造成将横越液体排放到所述一个或多个中心下导管中。此外，横越所述至少四个传质塔板中的每一个的液体流与在至少两个相邻传质区段中横越的液体流处于相反方向。多程下导管塔盘可为筛板塔盘，其中传质塔板中的孔口是多个孔。任选地，孔口还可包括设置在塔盘表面中的多个蒸气引导狭槽以促进液体跨越传质塔板的移动。或者，多程下导管塔盘可为阀塔盘，其中孔口是多个开口，开口上方设置有可动阀或固定阀结构。多程下导管塔盘还优选地包括以下特征：(1)多个液体通道结构或溜槽，所述多个液体通道结构或溜槽设置在塔盘表面上在每个下导管附近，并且被构造用于接收下行液体并将下行液体分散到传质塔板中的一个或多个；(2)多个堰，所述多个堰设置在每个下导管附近并且被构造成阻碍横越液体流到达下导管；(3)设置在塔盘表面上的液体接收盘；(4)穿孔导流板，该穿孔导流板设置在液体接收盘上并且被构造成改善液体向传质区域的分布；(5)一个或多个气泡形成结构，所述一个或多个气泡形成结构设置在塔盘表面上介于液体接收盘与一个或多个传质塔板之间；以及(6)一个或多个分隔板，所述一个或多个分隔板设置在塔盘表面上并且被构造成将塔盘表面划分为分立传质塔板。本专利技术的特征还可在于一种传质塔，该传质塔包括：具有圆柱形壁的塔，该圆柱形壁具有内表面和外表面；以及多个上述多程下导管塔盘，所述多个上述多程下导管塔盘附接到圆柱形壁的内表面且以堆叠取向布置在塔内，并且其中液体流在塔中的相邻多程下导管塔盘的竖直连续传质塔板的平行式流动路径中，使得当液体穿过塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于传质塔的多程下导管塔盘，包括：具有塔盘表面的环形塔盘；附接到所述塔盘的环形支撑环；所述环形塔盘的所述塔盘表面上的至少四个传质塔板，并且所述至少四个传质塔板中的每一个具有贯穿所述塔盘表面的多个孔口，并且其中每个传质塔板被设置成与至少两个其他传质塔板相邻，并被构造成提供穿过所述孔口的上行蒸气与所述塔盘表面上的横越液体之间的接触；和多个下导管，所述多个下导管被构造用于从所述传质塔板收集和排放所述液体，包括设置在所述环形塔盘的中心轴线附近的一个或多个中心下导管以及设置在所述环形支撑环附近且与所述中心轴线间隔开的两个或更多个周边下导管，其中所述下导管中的每一个限定下行液体流的通道；其中所述至少四个传质塔板中的至少两个被构造成将所述横越液体排放到所述两个或更多个周边下导管中，并且所述至少四个传质塔板中的至少两个被构造成将所述横越液体排放到所述一个或多个中心下导管中；并且其中横越所述至少四个传质塔板中的每一个的所述液体流与在至少两个相邻传质区段中横越的所述液体流处于相反方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 US 14/9278901.一种用于传质塔的多程下导管塔盘，包括：具有塔盘表面的环形塔盘；附接到所述塔盘的环形支撑环；所述环形塔盘的所述塔盘表面上的至少四个传质塔板，并且所述至少四个传质塔板中的每一个具有贯穿所述塔盘表面的多个孔口，并且其中每个传质塔板被设置成与至少两个其他传质塔板相邻，并被构造成提供穿过所述孔口的上行蒸气与所述塔盘表面上的横越液体之间的接触；和多个下导管，所述多个下导管被构造用于从所述传质塔板收集和排放所述液体，包括设置在所述环形塔盘的中心轴线附近的一个或多个中心下导管以及设置在所述环形支撑环附近且与所述中心轴线间隔开的两个或更多个周边下导管，其中所述下导管中的每一个限定下行液体流的通道；其中所述至少四个传质塔板中的至少两个被构造成将所述横越液体排放到所述两个或更多个周边下导管中，并且所述至少四个传质塔板中的至少两个被构造成将所述横越液体排放到所述一个或多个中心下导管中；并且其中横越所述至少四个传质塔板中的每一个的所述液体流与在至少两个相邻传质区段中横越的所述液体流处于相反方向。2.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述塔盘是筛板塔盘，并且所述传质塔板中的所述孔口还包括多个孔。3.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述塔盘是泡罩塔盘，所述泡罩塔盘包括设置在所述传质塔板上的多个泡罩式设备。4.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述传质塔板中的所述孔口还包括所述塔盘表面中的蒸气引导狭槽以促进液体跨越所述传质塔板的移动。5.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述塔盘是阀塔盘，并且每个传质塔板中的所述孔口还包括多个开口，所述开口上方设置有可动阀。6.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述塔盘是阀塔盘，并且每个传质塔板中的所述孔口还包括多个开口，所述开口上方设置有固定阀结构。7.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述周边下导管还包括一对横向侧壁和至少一个端壁，所述至少一个端壁连接所述横向侧壁以限定所述下行液体流的所述通道。8.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，其中所述一个或多个中心下导管还包括一对横向侧壁和至少一个端壁，所述至少一个端壁连接所述横向侧壁以限定离开所述多程下导管塔盘的所述下行液体流的所述通道。9.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，还包括一个或多个分隔板，所述一个或多个分隔板设置在所述塔盘表面上并且被构造成将所述塔盘表面划分为分立传质塔板。10.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，还包括多个堰，所述多个堰设置在每个下导管附近并且被构造成阻碍所述横越液体流到达所述下导管。11.根据权利要求1所述的多程下导管塔盘，还包括多个液体通道结构或溜槽，所述多个液体通道结构或溜槽设置在所述塔盘表面上在每个下导管附近，并且被构造用于接收下行液体并将所述下行液体分散到所述传质塔板中的一个或多个。12.根据权利要求11所述的多程下导管塔盘，其中所述液体通道结构或溜槽还包括：从所述塔盘表面竖直地延伸的一对横向侧壁；端壁，所述端壁连接所述横向侧壁以限定将所述下行液体输送到所述塔盘的斜坡；和设置在所述塔盘表面上的液体接收盘。13.根据权利要求12所述的多程下导管塔盘，还包括一个或多个气泡形成结构，所述一个或多个气泡形成结构设置在所述塔盘表面上介于所述液体接收盘与一个或多个传质塔板之间。14.根据权利要求12所述的多程下导管塔盘，还包括穿孔导流板，所述穿孔导流板设置在所述液体接收盘上并且被构造成改善所述液体在所述传质区域内的分布。15.一种传质塔，包括：具有圆柱形壁的塔，所述圆柱形壁具有内表面和外表面；多个多程下导管塔盘，所述多个多程下导管塔盘附接到所述圆柱形壁的所述内表面并且以堆叠取向布置在所述塔内，其中所述多程下导管塔盘中的每一个还包括：(i)具有塔盘表面的环形基部；(ii)附接到所述基部的环形支撑环；(iii)所述塔盘表面上的至少四个传质塔板，所述至少四个传质塔板具有贯穿所述塔盘表面的多个孔口，并且被构造成提供穿过所述孔口的上行蒸气与所述塔盘表面上的横越液体之间的接触；和(iv)多个下导管，所述多个下导管被构造用于从所述传质塔板收集和排放所述液体，包括设置在所述环形基部的中心轴线附近的一个或多个中心下导管以及设置在所述环形支撑环附近且与所述中心轴线间隔开的两个或更多个周边下导管，其中所述下导管中的每一个限定液体流的通道；其中横越塔盘表面上的所述至少四个传质塔板中的每一个的所述液体流与在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·X·陈，S·C·布朗，J·P·里科塔，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US