CN102065967A - 用于气液接触的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气液接触设备(100)的装置(120)，所述气液接触设备(100)可包括一部件(140)，该部件(140)可包括：不可破坏部分(150)，和可破坏部分(180)，所述可破坏部分适于通过施加有效大小的力而去除以产生用于供流体流经的一个或多个孔(152)。

Description

用于气液接触的装置

技术领域

本发明总体上涉及一种用于气液接触设备的装置。

背景技术

分馏托盘(分馏塔板、分馏板)用于气液接触设备例如分馏塔中。通常，这种托盘被用于各种不同的工业，包括碳氢化合物、化学和石化产品的加工。托盘的特征例如接触面积、下导管的设计和整个托盘的结构可影响设备内气体和液体之间的质量和热交换。

通常，初始操作范围被改变以便符合现在的操作要求。为符合这些新的操作要求，可增加托盘上的下导管的数量。或者，起初可在下导管上设置一些被栓接的遮挡板覆盖的孔。去除遮挡板可增加下导管的能力。

但是，这些方法大体上都具有多个缺陷。改变下导管的数量费时并且可能带来改变托盘的其它设计性能的危险。关于遮挡板，由于去除遮挡板可能暴露太多的孔并增加过多的液体通道，因而这种方法缺少灵活性。此外，仅从某些下导管去除一些遮挡板可导致液体分布不均匀。并且，需使用专门用于去除遮挡板的工具来调节托盘的能力，这费时费力。在停机期间进行这种常规调整时，通常特别希望能够快速地进行这种能力的变换从而最小化使设备重新工作的停机时间。因此，期望找到改变托盘能力的更加有效且灵活的方法。

发明内容

本发明的一个示例性实施方式是一种用于气液接触设备的装置。该气液接触设备可包括一部件。所述部件可包括：

不可破坏部分，和

可破坏部分，所述可破坏部分适于通过施加有效大小的力而去除以产生用于供流体流经的一个或多个孔。

另一示例性实施方式是用于气液接触的设备，该设备包括：

气液接触托盘，和

与所述气液接触托盘连结的下导管。所述下导管可包括一部件，通常该部件进而具有不可破坏部分和可破坏部分，所述可破坏部分适于通过施加有效大小的力而去除以产生一个或多个孔。

另一示例性实施方式为用于增加气液接触设备的下导管的能力的方法。该方法包括从下导管的不可破坏部分上去除一个或多个可破坏部分。

总体而言，本文公开的实施方式提供一种具有固定数量的被覆盖的孔的部件。这些被覆盖的孔可阻止流体例如液体流经该孔。并且，可容易地去除所述一个或多个覆盖这些孔的离散区域从而调节托盘的能力。特别地，仅需简单地冲压所述一个或多个离散区域即可暴露更多的、可用于从一个托盘向另一个托盘转移液体的孔。通常，使用简单的工具例如锤子或可选地打孔器即可去除所述一个或多个离散区域。

本文中使用的术语“气液”接触通常是指一种或多种气体与一种或多种液体的相互作用。术语“气体”可以包括蒸汽。通常，气液接触发生在其上产生气泡从而有助于气体和液体之间的热量和质量的交换的托盘上。

本文中使用的术语“可破坏的”通常是指人通常使用手动工具例如锤子或棒槌施加手动力即可整体去除的部分。所述力通常小于20,000牛顿，小于10,000牛顿，甚至小于5,000牛顿，或甚至小于2,000牛顿。

本文中使用的术语“不可破坏的”通常是指人通常使用手动工具例如锤子或棒槌施加力不能整体去除的部分。“不可破坏的”部分可使用非人力机械例如打孔器或冲压机破坏。

本文中使用的术语“周界”通常是指物体或区域的边界，其可以是任何合适的形状，例如圆形、椭圆形、正方形、菱形、长方形或不规则形状。

本文中使用的术语“流体”通常包括一种或多种气体和/或一种或多种液体的溶液或悬浮液，例如水蒸汽。另外，术语“液体”和“气体”也可以包括气雾剂，例如液体和/或固体颗粒悬浮在气体中。

本文中使用的术语“连结”是指两种物体通过化学或机械方法，经过包括压接、模制或焊接的处理直接或间接地结合、固定、相连、连接或形成一体。另外，还可使用第三组件例如机械固定件例如螺钉、钉子、订书钉或铆钉，粘结剂或焊料连接两个物体。

附图说明

图1是气液接触设备的横截面视图，该图示出示例性装置的顶部。

图2是示例性下导管沿图1中的线2-2的截面图。

图3是下导管的示例性底部部件的一部分的顶视图。

图4是另一示例性底部部件的顶视图。

图5是又一示例性底部部件的顶视图。

图6是一个示例性孔的示例性离散区域的视图。

图7是另一个示例性孔的示例性离散区域的视图。

图8是去除示例性离散区域的示例性打击部件透视图。

具体实施方式

参照图1和图2，图中示出气液接触设备100的装置120。通常，该气液接触设备100为分馏塔110。图1示出塔110的横截面，其中所述塔110具有圆形的周界。虽然在本示例性实施方式中，设备100为分馏塔110，设备100也可以是其它气液接触设备，例如吸收器或气提塔。所述气液接触设备100可以包括一个或多个装置120。

装置120可以包括气液接触托盘或气液接触板124和多个下导管126。尽管没有示出，但应当理解气液接触托盘124可形成多个通常为圆形的穿孔或导向槽，这些穿孔或导向槽用于使气体和/或液体通过以便产生有助于例如气体和液体之间的热量和质量交换的气泡。所述多个下导管126可以是任何形状，但在该示例性实施方式中，所述下导管126为棱形。并且，多个下导管126还可以与其它设备例如导流板和液体导向喷管相连。所述多个下导管126可包括下导管130，在该示例性实施方式中，所述下导管130可以为下导管126的代表。

下导管130可包括沿下导管130的长度延伸的间隔开的第一侧壁132和第二侧壁134，所述第一侧壁132和第二侧壁134在各自的端部与第一端部壁136和第二端部壁138连接。部件140例如底部部件或托盘140可与第一侧壁132和第二侧壁134以及第一端部壁136和第二端部壁138连接。底部托盘140可以具有沿下导管130的长度交替的第一和第二部分，其中第一部分156形成一个或多个允许流体流经的孔152，第二部分(未示出)基本不可被液体渗透。

通常，分馏塔110包括竖直堆叠在塔110内的多个装置120。每一个装置的多个下导管126大致水平地设置在塔110内。从上面观察，塔110内每一个装置120的下导管126通常相对于上方和/或下方的装置120的下导管126斜交叉90°。或者，每一层的下导管126可以与一个或多个不同层的其它下导管126对齐。美国专利US5382390；6131891；7232115B2；2007/0137482A1和2007/0126134A1中描述了示例性装置120，这些装置中至少一些被设置成堆栈形式。

参照图3，图中示出底部托盘140的第一部分156的一部分。总体上，底部托盘140可包括不可破坏部分150和可破坏部分180。所述不可破坏部分150可包括形成一个或多个孔12的腹板154，所述孔包括第一孔158。在该示例性实施方式中，所述一个或多个孔152中每一个孔都为圆形形状168-尽管可以形成任何形状。可破坏部分180可以包括一个或多个离散区域182，这些离散区域包括具有周界186并被多个突片200固定的第一离散区域184。在某些优选实施方式中，所述一个或多个离散区域182可被称为“击破件”，下文使用该术语。

底部托盘140可由任何合适的材料制成，这通常取决于碳氢化合物的工艺条件。示例性材料可以包括由西弗吉尼亚州亨廷顿市的Inco Alloys International有限公司销售的商标为MONEL的碳钢、不锈钢、钛或不锈钢合金。可以使用任何合适的打孔器或冲压机制造底部托盘140。特别地，厚度为0.34cm的材料可以在大于50％到小于100％的位移范围内冲压。材料的位移通常是指在材料被冲压后，材料的一部分被推向其底部边缘的下方。对于厚度为0.34cm的金属板材，50％的位移意味着金属从金属板材的底部边缘突出0.17cm。优选位移为75％，以便允许可手动去除离散区域但又足够坚固以便在碳氢化合物操作过程中将所述区域保持在合适的位置。但是，可根据材料的类型和厚度改变期望的位移。通常，冲压作用还形成一个或多个将离散区域固定在各自的孔内的突片。

参照图3和图6，腹板154可形成总体上具有圆形形状168的第一孔158。在孔158内，第一离散区域184可包括周界186，虽然所述周界可以为与孔158的形状相应的任何形状，但在本示例性实施方式中所述周界为圆形。第一离散区域184的周界186与离散区域150的腹板154形成一条或多条刻痕线，优选为多条刻痕线188。总体上，周界186和腹板154可形成第一刻痕线192和第二刻痕线194。多个突片200，即具有第一突片长度的第一突片204和具有第二突片长度的第二突片208可将第一离散区域184固定在周界186内。在该优选的实施方式中，由于孔158和区域184为圆形形状，第一和第二突片段形成有角度。总体上，突片204和突片208具有沿周界186的圆周延伸的长度。通常，突片总长度与圆周周长的长度比值为0.03∶1，优选为0.05∶1-0.2∶1。但是，应当理解，可以使用任何比值和/或任何长度的突片。

参照图7，该图示出另一示例性第一部件240的一部分，该部分上的一个或多个孔252可具有其它形式。通常，所述一个或多个孔252可以是具有椭圆形状268的第一孔252。另外，一个或多个离散区域282，特别是第一离散区域284，可以具有被多个突片290固定到第一部件240上的椭圆形形状288。

参照图4和图5，图中示出其它示例性部件340和440的至少一部分。这些其它部件340和440示出具有被一个或多个离散区域覆盖的孔的底部托盘部件的可选图案。特别地，在示例性部件340中，外部区域362被一个或多个离散区域覆盖，内部区域358暴露。在部件440中，孔和离散区域可以是混合在一起的448。随着生产能力需求的增加，可根据需要去除这些离散区域。

图8示出底部托盘140的示例性变型。特别地，图3中所示的离散区域184被打击部件520例如锤子或棒槌选择性地结合冲压部件530例如打孔器、凿子或螺丝起子去除。图8中示出锤子520和打孔器530。底部托盘140可以包括与多个突片200连接的一个或多个离散区域182。因此，可通过如下方法容易地改变底部托盘140以便增加流经下导管130的液体，即，使用锤子520和打孔器530去除至少一个离散区域或击破件184从而暴露孔158。

作为例子，参照图6和8，底部托盘140的厚度可以为0.267cm且拉伸强度为400megaN/m²的碳钢。突片204和208的总面积为0.084cm²，每一个突片的长度为0.32cm。如果第一离散区域184被移动50％，去除区域184的力可以是3500N。如果第一离散区域184被移动75％，去除区域184的力可以是1800N。

击破件182被充分固定以确保在碳氢化合物处理操作过程中不会无意被去除，但该击破件又可以手动力容易地去除，从而加速停机例如维修检查期间的改变。这种效率可有助于设备重新操作并最小化停机时间。

虽然结合下导管的底部托盘对击破件进行了说明，但应当理解这种击破件也可用于其它流体导流板，例如分馏托盘或板。由此，击破件可容易地用于增加在其它碳氢化合物操作中设备的能力，特别是希望增加流体尤其是流经固体导流板的液体的流量。

示例

下述例子用于进一步说明公开的实施方式。对这些实施方式的说明并非意在将权利要求限制于这些例子的具体细节。这些例子基于类似工序的工程计算和实际操作经验。

比较示例1：

将厚度为0.19cm的两个托盘设置在下导管内，每个托盘都形成60个孔，每一个孔的直径均为1.9cm。在下导管内还设置V形动量缓冲板。向下导管内提供高度为5cm、15cm和25cm的液体。液体以所述每一个高度流经下导管。

示例1：

将厚度为0.19cm的两个托盘设置在下导管内，托盘上的孔被离散区域占据。下导管内没有插入动量缓冲板。向下导管内提供不同高度的液体：5cm、15cm和25cm。测量流经槽的液体总量。在使液体位于槽内后，在上述任何高度的情形下都没有发现流经托盘的液体泄漏。

示例2：

将厚度为0.19cm的两个托盘设置在下导管内，每一托盘都形成60个孔，每一个孔的直径均为1.9cm，其中一些孔被击破件以图4所示的图案占据。在下导管内还设置V形动量缓冲板。在下导管内设置高度为5cm、15cm和25cm的液体。在每一个高度，流体流经没有被占据的孔，但不流经击破件。

示例3：

将厚度为0.27cm的两个托盘放置在下导管内，每一托盘都形成60个孔，每一个孔的直径为1.9cm，其中一些孔被击破件以图5所示的图案占据。用于保持所述一个或多个击破件的突片被朝上设置在下导管内。在下导管内还设置V形动量缓冲板。向下导管内提供高度为5cm、15cm和25cm的液体。在每一个高度，流体流经没有被占据的孔，但不流经击破件。

示例4：

将四个具有一个或多个离散区域的碳钢托盘放置在外部一端时间，所述一个或多个离散区域占据下导管的全部孔。特别地，将两个碳钢托盘放置在外部3个小时，两个放置在外部6个小时。在任何一种情况下，被一个或多个离散区域覆盖的孔均保持其整体性并且被锤子去除。

无需进一步阐述，相信本领域的技术人员根据上述说明可充分实现本发明。因此，上述优选的具体实施方式应被理解为仅是示例性的，并非对本公开的其余部分的限制。

根据上述说明，本领域的技术人员可容易地确定本发明的实质特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种不同的修改和变型以使其适应各种不同的用途和情形。

Claims (10)

1.一种用于气液接触设备(100)的装置(120)，所述气液接触设备包括：

一部件(140)，所述部件包括：

不可破坏部分(150)；和

可破坏部分(180)，所述可破坏部分适于通过施加有效大小的力而去除以产生用于供流体流经的一个或多个孔(152)。

2.根据权利要求1所述的装置(120)，其特征在于，所述不可破坏部分(150)形成一个或多个孔(152)。

3.根据权利要求1或2所述的装置(120)，其特征在于，所述可破坏部分(180)包括一个或多个离散区域(182)。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置(120)，其特征在于，所述不可破坏部分(150)包括围绕所述一个或多个孔(152)和所述一个或多个离散区域(180)中的每一个的腹板(154)。

5.根据权利要求3或4所述的装置(120)，其特征在于，每个所述离散区域(182)具有周界(186)，所述周界与所述不可破坏部分(150)形成一条或多条刻痕线(188)。

6.根据权利要求3、4或5所述的装置(120)，其特征在于，所述离散区域(182)包括第一离散区域(184)，所述第一离散区域与所述不可破坏部分(150)形成多条刻痕线(188)并且包括连结至所述不可破坏部分(150)的多个突片(200)。

7.根据权利要求6所述的装置(120)，其特征在于，所述刻痕线(188)和突片(200)围绕所述第一离散区域(184)的周界(186)交替。

8.根据权利要求6或7所述的装置(120)，其特征在于，突片总长度与周界长度的比值为0.03∶1-0.4∶1。

9.根据权利要求4所述的装置(120)，其特征在于，所述一个或多个孔(152)和所述一个或多个离散区域(182)中的每一个都具有圆形形状(168)或椭圆形形状(288)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(120)，其特征在于，所述部件(140)包括碳钢、不锈钢或钛。

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