CN102202752A - 用于气液接触装置的降液管 - Google Patents

Abstract

本发明的一个示例性实施例可以是气液接触装置。一般地，该装置包括降液管和联接到降液管的顶部附近的塔板。降液管可包括第一和第二间隔开的侧壁、第一和第二端壁、底板、以及第一和第二对置的排放壁。一般地，每个端壁均联接到第一和第二侧壁的相应的端部。通常，底板联接到侧壁和端壁，且底板具有至少一个适配成允许液体从中通过的分段。第一和第二对置的排放壁可联接到相应的第一和第二侧壁，并在底板下方具有相应的端部。

Description

用于气液接触装置的降液管

技术领域

本发明一般地涉及气液接触。

背景技术

气液接触设备经常可用于分离化合物。通常，这种设备包括分馏塔，该分馏塔又包括一个或多个分馏塔板(tray)。这类分馏塔可在多种工业如食品、制药、化学、炼油或石化加工中应用。

一般地，在分馏塔中蒸气上升而液体下行。塔板可具有通常为圆形的若干穿孔，这些穿孔均匀分布在塔板的接触面上。这些穿孔使上升的蒸气能够向上流动并与流经塔板的液体相互作用。

降液管通常可与蒸馏塔板一起用于通过位于降液管的底部处的开口将液体从一个塔板转移到下一个塔板。所述开口可被降液管中的液体动态密封，以防止蒸气向上通过。一般地，开口的面积主要由在操作弹性(最低可调负荷，turndown)工作状况下的液体速率决定，以保证开口在最小工作液体负荷下被密封。

遗憾的是，降液管可能具有有限的工作范围。例如，当降液管开口在最小工作液体负荷下被密封时，由于有限的降液管开口和增加的塔板压降，所以在增加的工作容量下降液管的深度可能不够。因此，液体可能溢出降液管并退回到塔板上。结果，增加的工作容量可能需要更深的降液管，这继而可能需要更高的塔板间距，这样会减少安装在现有塔中的塔板的数量或者对新设计来说会增加塔的高度。这样，缺少足够的降液管工作范围可能导致产品质量差、能耗增加和/或投资增加。此外，如果确定对现有的塔希望增加负荷，则为了增加容量而去除和安装新的降液管可能花费很多。因此，需要提供和/或修改能够在很大工作状况范围内工作的降液管。

发明内容

一个示例性实施例可以是用于气液接触装置的降液管。降液管可以包括第一和第二间隔开的侧壁、第一和第二端壁、底板、以及第一和第二对置的排放壁。一般地，每个端壁均联接到第一和第二侧壁的相应端部上。通常，底板联接到侧壁和端壁上，且底板具有至少一个适配成允许液体从中穿过的分段。第一和第二对置的排放壁可联接到相应的第一和第二侧壁，并在底板下方具有相应的端部。

另一个示例性实施例可以是用于气液接触装置的受液盘(pan)。受液盘可包括通常不可透过液体的第一和第二端壁，以及底部部分，该底部部分沿着至少一个边缘形成多个齿，以有助于液体从受液盘的至少一侧通过。

另一个示例性实施例可以是用于气液接触的装置。该装置可包括降液管和联接在降液管的顶部附近的塔板。一般地，降液管包括第一和第二间隔开的侧壁、联接到侧壁的底板、以及第一和第二对置的排放壁，所述第一和第二对置的排放壁联接到相应的第一和第二侧壁并在底板下方具有相应的端部。底部可具有至少一个适配成允许液体从中通过的分段。

结果，本文所公开的实施例可提供具有很大工作范围的降液管。此外，本文所公开的实施例允许容易地修改现有的降液管以增加它的操作性。

定义

本文所用的术语“气液接触”一般是指一种或多种气体与一种或多种液体的相互作用。

本文所用的术语“流体”一般包括一种或多种气体和/或一种或多种液体。

本文所用的术语“气体”可以是指单一气体或多种气体的溶液。此外，术语“气体”可以包括具有相同或不同物质的一种或多种液体颗粒和/或一种或多种固体颗粒在一种或多种气体中的溶液或悬浮液，例如蒸气或气溶胶。

本文所用的术语“蒸气”可包括在标准温度和压力下可以是液体或固体的物质分子在气体中的分散体。

本文所用的术语“液体”可以是指单一液体，或者一种液体与一种或多种气体、液体和/或固体的溶液或悬浮液。

本文所用的术语“联接”可以是指两个物品通过化学的或机械的手段利用包括冲压、模制或焊接的过程直接或间接地接合、紧固、相关联、连接或一体地形成。此外，两个物品可通过使用第三部件如机械紧固件例如螺钉、钉子、卡钉或铆钉、或者胶粘剂或者焊剂相联接。

附图说明

图1是示例性设备的剖视图。

图2是示例性降液管的侧视图。

图3是示例性降液管的端视图。

图4是示例性降液管的平面顶视图。

图5是多个示例性降液管的局部正视图。

图6是示例性受液盘的端视图。

图7是示例性受液盘的侧视图。

图8是示例性受液盘的平面顶视图。

图9是具有示例性受液盘的示例性的对置排放壁的透视图。

具体实施方式

参见图1，其中示出一种示例性设备100。示例性设备100可以包括蒸馏塔或气体吸收塔。在这个示例性实施例中，设备100可以是具有入口104、气体出口108和液体出口112的蒸馏塔。通常，蒸馏塔100还可包括其它装置例如加热器、再沸器、泵和塔顶冷凝器，以便向蒸馏塔100提供流体的再沸或再循环。此外，蒸馏塔100可包括多个气液接触装置140，如垂直设置在蒸馏塔100内的装置200和600。在塔100中可包括任何数量的装置140。而且，塔100可包括用于在塔100内部支承装置140的支承环(未示出)。优选地，各装置140相互不接触。通常，每个装置140可包括一塔板如塔板202和一个或多个降液管210如装置200中的降液管212及装置600中的降液管610和670。在这个示例性实施例中，每个装置200和600可包括3个降液管，但一个装置可包括任何数量的降液管，如5个、8个或更多降液管。此外，尽管公开了圆形接触塔板，但应该理解，塔板可采取任何其它合适形状，如多边形形状。一般地，塔板形成有孔以便允许气体经由其上升。塔板202和602可安放在塔100的支承环上。

各装置的降液管可对准或偏置。在这个示例性实施例中，每个装置140的各降液管从一个层级到下一个层级偏置90°。包括塔板和降液管的分离设备如蒸馏塔在US 5,382,390；US 6,739,585B1；US 6,131,891；US7,232,115B2；和US 2007/0126134A1中公开。设备100及其部件可用任何合适的材料如碳钢、不锈钢和/或钛形成。此外，在设备100中可以使用多个某种部件如所述装置、塔板和降液管。理想地，这些部件当中的每个部件可以基本上相同。这样，在本说明书中并不描述所有这些部件，相应地，在附图中也不对所有这些部件加以标号。

参见图1-4，其中示出第一装置200的降液管212。尽管蒸馏塔100可包括多个降液管210，但下面对降液管212的说明可代表设备100中的其它降液管。因此，只详细说明降液管212。

降液管212可具有用于排放流体如液体的顶部214和底部218。降液管212还可具有包含两端222和224的第一侧壁220以及包含两端232和234的第二侧壁230。一般地，第一侧壁220与第二侧壁230间隔开，且侧壁220和230基本平行。此外，降液管212可具有第一端壁240和第二端壁250。一般地，第一和第二侧壁220和230在相应端通过第一端壁240和第二端壁250相联接。底板260可联接到第一和第二侧壁220和230以及第一和第二端壁240和250。此外，降液管可包括一端板，该端板联接到或安放在塔100的支承环上。

在这个示例性实施例中，底板260可包括至少一个、优选地多个、分段270，该分段270又可包括处于交替重复模式330的具有4个独立部分的第一分段280，和具有3个独立部分的第二分段320。第一和第二分段280和320的每个部分可分别与第一和第二分段280和320的其它部分基本上相同。因此，各个部分总体称为第一分段280或第二分段320。然而，应该理解，无论是分段280还是320都可具有任何数量的部分，且每个部分都可与该分段的其它部分相同或不同。

一般地，第一分段280可形成多个允许液体从中通过的开口288，或者可包括形成一个或多个例如圆形或矩形的孔的结构。与此不同，第二分段320一般不可透过液体。此外，侧壁220和230在第一分段280处可限定一宽度238，该宽度238将在下面更详细说明。

在这个示例性实施例中，降液管212可包括4组第一对置排放壁300和第二对置排放壁304，这些排放壁通过使用任何合适的手段如焊接或螺栓在降液管212的第一分段280处联接到相应的侧壁220和230上。向内倾斜的排放壁300和304可在第一分段280处形成斜槽。而且，尽管对置的排放壁300和304已经公开为具有任何合适的锥度，但应该理解，这些壁可采取其它合适的形状，如在两侧倾斜或形成阶梯，正如在例如US2007/0126134A1中所公开的。另外，应该理解，可以使用任何组数的排放壁300和304，所述组数可以与第一分段280的各部分相对应或者可以不对应。第一和第二对置排放壁300和304可以是锥体308，以便在相应的端部302和306之间形成一段距离310。该距离310一般小于侧壁220和230的宽度238。优选地，距离310可以是宽度238的距离的一半。此外，端部302和306通常位于比第二分段320低的高度处。

可供选择地，对置的排放壁300和304可基本上是竖直的并且平行，且与相应的侧壁220和230一体式形成。在这种实施例中，第一分段可以是一开口，并且一基本水平的底板可联接端部302和306并形成用于允许液体从中通过的孔。任选地，对置的排放壁300和304可用降液管212封闭。

参见图3和5-8，第一装置200可包括联接到塔板202上的降液管212，而第二装置600可至少包括联接到塔板602上的降液管610和670。多个第一受液盘400可附接到降液管212上，而多个第二受液盘410可分别附接到降液管610和670上。降液管610可具有第一侧壁620和第二侧壁630。一般地，多个第一受液盘400可包括第一受液盘420。蒸馏塔100的各受液盘例如受液盘400和410可基本上类似。因此，下面仅详细说明第一受液盘420。

受液盘420可包括第一端壁430、第二端壁440、第一侧450、第二侧460和底部部分470。受液盘420可用任何合适的手段如焊接或机械紧固件在可排放液体的底部218附近联接到降液管212的排放壁300和304上。可供选择地，排放壁300和304可被夹在受液盘420的端壁430和440之间以便提供液体密封。特别地，可以不透过液体的第一和第二端壁430和440可联接到相应的对置排放壁300和304上(降液管610和670的排放壁在图5中用虚线示出)。一般地，第一端壁430与第二端壁440间隔开并通常与第二端壁440平行。底部部分470联接到第一端壁430和第二端壁440的相应的下端，从而形成受液盘420的底板。受液盘420与第一和第二对置排放壁300和304的长度可相同或不同。

受液盘420的底部部分470可形成多个齿480。通常，多个齿480可具有大致相同的形状490。可供选择地，多个齿480可具有不同的形状。此外，多个齿480可具有任何合适的形状，但在这个示例性实施例中，多个齿480形成锯齿状。多个齿480可沿相应的边缘486和488形成第一排482和第二排484。在另一个示例性实施例中，齿480可形成沿着受液盘420的整个长度延伸的凸脊。此外，一个或多个任选的开孔500可在齿480之间形成若干排，以便允许液体从中通过。尽管各开孔500用方形图形示出，但开孔500可设为任何合适的图形。一般地，液体穿过排放壁300和304的底部与受液盘420之间的侧450和460排放，并且液体可越过受液盘的齿480流到下方的塔板602。

在操作时，可在入口104处提供一种流体如碳氢化合物流体。一般地，在塔100中气体上升而液体下行。随着泡沫在例如塔板202上形成，液体可转入降液管212中。然后液体可穿过相应的第一和第二对置排放壁300和304的下端部302和306与受液盘420之间的间隙排放。任选地，液体也可以穿过受液盘420的开孔500(如果存在的话)排放。一般地，排放面积被限定为使得在低的操作弹性流速下，降液管可被与气体流相反的液体密封。在正常运行期间，与第一端壁430和第二端壁440联接的第一和第二对置的排放壁300和304可提供用于液体备用的另外的空间。因此，降液管212可在正常工作条件下处理较高的负荷。一般地，液体可穿过降液管212中的多个开口288的其中之一和穿过对置的排放壁300和304转到受液盘420。受液盘420可从一侧或优选地两侧450和460排放液体，因此液体大致平行于在下方的塔板602上的例如降液管610和670流动，而不会直接落到降液管610和670中。优选地，液体平行于下方的降液管降落，从而液体可在进入下方塔板的降液管之前水平地穿越下方塔板。因此，液体几乎全部水平地排放到下方塔板上，这样可减少垂直动量，并因此使透过下方塔板602的液体最少。此外，齿480可有助于将液体以粗液流的形式排放到下方的塔板。与薄层相反，以粗液流形式排放液体可防止液体被分散和夹带在向上流动的气体中。因此，部件的这些设置可有助于蒸馏塔100内的物料传递操作。小部分液体可以流过开孔500以润湿受液盘420下方的塔板面积，以用于改善气液接触和物料传递。

结果，本文所公开的实施例可提供包括一个或多个具有很宽工作范围的降液管的装置。降液管212的对置的排放壁300和304与受液盘420的结合可在操作弹性状况下液压地和/或动态地密封降液管212。此外，当需要高的操作弹性时，排放壁300和304以及受液盘420可用作高工作负荷下的储存器。特别地，对置的排放壁300和304可作为用于容纳液体的降液管212的有效延伸部，因此可使蒸馏塔100内的主降液管的体部的高度和塔板间隔保持不变。当对已经安装在蒸馏塔中的现有降液管改装排放壁和受液盘时，所述特征可具有特别的好处。尤其是，具体地参见图9，第一凸缘312可与第一排放壁300整体形成，第二凸缘314可与第二对置的排放壁304整体形成，且凸缘422和424可与受液盘420整体形成，以便可通过例如螺栓固定或焊接很容易地将壁300和304和/或受液盘420附接到现有的降液管上。在这种设备中，可以去除形成降液管的一个或多个孔的底板，以便在安装于该位置处的对置的排放壁300和304及受液盘420的上方形成更大的开口。

此外，对置的排放壁300和304可在第一分段280的下方延伸，以便可在操作弹性下将液体几乎全部截留在对置的排放壁300和304及受液盘420中，且液体不能自由地从降液管212的一端流动到另一端。结果，即使塔板202在安装之后不是水平的，这也会进一步改善降液管212在操作弹性状况下的操作性。此外，沿着降液管212的交替式分段280和320可以使排放壁300和304以及受液盘420对塔板上的和流入下方降液管的流体流动的干扰尽可能减少。

无需进一步详细说明，可以认为，本领域技术人员利用上面的说明可将本发明应用到最完美的程度。因此，上述优选的具体实施例仅应被认为是举例说明，而决不是限制所公开的其余内容。

从上面的说明可知，本领域技术人员可以容易地理解本发明的实质特征，且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种不同的改变和修改，以使它适用于各种用途和状况。

Claims (10)

1.一种用于气液接触的装置，包括：

a)降液管，其中该降液管包括：

i)第一和第二间隔开的侧壁；

ii)第一和第二端壁，其中每个端壁均联接到第一和第二侧壁的相应端部；

iii)联接到侧壁和端壁的底板，其中该底板具有至少一个适配成允许液体从中通过的分段；和

iv)联接到相应的第一和第二侧壁并具有位于底板下方的相应端部的第一和第二对置的排放壁；和

b)联接在降液管的顶部附近的塔板。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括联接到第一和第二对置的排放壁的端部的受液盘。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一个分段包括第一分段和第二分段，其中第一分段允许液体从中通过，并且第一和第二对置的排放壁联接在第一分段附近。

4.按照权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，第一和第二对置的排放壁的端部之间的距离小于第一和第二侧壁之间的宽度。

5.按照权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于，所述至少一个分段还包括以交替模式间隔开的第一分段和第二分段。

6.按照权利要求3或5所述的装置，其特征在于，第二分段基本不可透过液体。

7.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述端部之间的距离是第一和第二侧壁之间的宽度的一半。

8.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述受液盘包括：

a)通常不可透过液体的第一和第二端壁；和

b)沿着至少一个边缘形成多个齿的底部部分，以有助于液体从受液盘的至少一侧通过。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，受液盘具有的多个齿中的每个齿基本上与其它齿具有相同形状。

10.按照权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述多个齿沿着底部部分的两个边缘形成。

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