CN108601989A - 用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘 - Google Patents

用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘 Download PDF

Info

Publication number
CN108601989A
CN108601989A CN201680060396.6A CN201680060396A CN108601989A CN 108601989 A CN108601989 A CN 108601989A CN 201680060396 A CN201680060396 A CN 201680060396A CN 108601989 A CN108601989 A CN 108601989A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mass transfer
tower
downcomer
liquid
tray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680060396.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108601989B (zh
Inventor
G·X·陈
S·C·布朗
J·P·里科塔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Praxair Technology Inc
Original Assignee
Praxair Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Praxair Technology Inc filed Critical Praxair Technology Inc
Publication of CN108601989A publication Critical patent/CN108601989A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108601989B publication Critical patent/CN108601989B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
    • B01D3/225—Dual-flow sieve trays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04903—Plates or trays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘
技术领域
本发明涉及传质塔，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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
本发明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，使得当液体穿过塔中的连续多程下导管塔盘下行时，下行液体沿蛇形或半圆形流动路径继续向下穿过塔。
本发明的特征还可在于一种用于传质塔中的液体-蒸气接触的方法，该方法包括以下步骤：(a)将下行液体引导到以堆叠取向布置在传质塔内的多个下导管塔盘，每个下导管塔盘包括被构造用于从传质塔板收集和排放液体的多个下导管；以及下导管塔盘的表面上的至少四个传质塔板，贯穿塔盘表面上的传质塔板具有多个孔口；(b)将上行蒸气穿过传质塔引导到所述多个下导管塔盘并且穿过贯穿塔盘表面上的所述至少四个传质塔板的所述多个孔口；以及(c)使穿过孔口的上行蒸气与塔盘表面上的传质塔板上的下行液体接触。用于传质塔中的液体-蒸气接触的上述方法的特征还在于液体流在传质塔中的相邻下导管塔盘的竖直连续传质塔板中的平行式流动路径中，并且其中当液体穿过传质塔中的连续下导管塔盘下行时，下行液体沿蛇形或半圆形流动路径继续向下穿过传质塔。
在传质塔中的每个塔盘内，所述多个下导管包括设置在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下导管塔盘的周边边缘附近且与中心轴线间隔开的两个或更多个周边下导管。另外，横越多程下导管塔盘表面上的传质塔板中的每一个的液体流与横越相同塔盘表面上的相邻传质区段的液体流处于相反方向。
附图说明
虽然本说明书的结论是申请人视为发明内容且明确地指出发明主题的权利要求书，但相信本发明在结合附图考虑时将得到更好的理解，其中：
图1是根据本发明的用于传质塔的多程下导管塔盘的图形视图；
图2是图1的用于传质塔的多程下导管塔盘的俯视平面图；
图3是图2的用于传质塔的多程下导管塔盘的剖视图；并且
图4A至图4K示出了根据本发明的在用于传质塔的多程下导管塔盘上的传质塔板的替代实施方案中使用的固定阀、可动阀、笼形阀、泡罩设备、定向阀和蒸气引导狭槽的示例。
具体实施方式
现在转到附图，示出了用于传质塔的多程下导管塔盘10的实施方案。多程下导管塔盘10包括具有环形边缘11、顶部塔盘表面12和底部塔盘表面14的铝或不锈钢的环形塔盘。环形支撑环15附接到塔盘的环形边缘11以有利于连接到传质塔(未示出)的内壁。在图示实施方案的上部塔盘表面12上，有四个传质塔板22,24,26,28，每个传质塔板具有延伸穿过塔盘10的多个孔口29，从而允许蒸气从底部塔盘表面14的下面上行到顶部塔盘表面12上方，蒸气在此与传质塔板上的任何横越液体相互作用。图示实施方案中的四个传质塔板22,24,26,28设置在环形塔盘的单独象限中，使得每个传质塔板被设置成与至少两个其他传质塔板相邻。多程下导管塔盘10还包括中心下导管30，该中心下导管沿环形塔盘10的中心轴线31设置在两个传质塔板之间，并且被构造用于将横越两个相邻传质塔板的液体收集和排放到下层塔盘(未示出)。
多程下导管塔盘10还包括两个沿周边设置的下导管32,34，所述两个沿周边设置的下导管与中心轴线25间隔开，并且设置在环形支撑环15附近。沿周边设置的下导管32,34各自被构造成在传质塔板之一附近且与传质塔板之一流体连通。从图中可以看出，第一沿周边设置的下导管32设置在传质塔板22附近，而第二沿周边设置的下导管34设置在传质塔板24附近。与居中设置的下导管30一样，沿周边设置的下导管32,34中的每一个被构造用于将横越相邻传质塔板的液体收集和排放到下层塔盘(未示出)。在图示实施方案中，中心下导管30包括一对横向侧壁31和至少一个端壁33，所述至少一个端壁连接横向侧壁31以限定离开多程下导管塔盘10的下行液体流的中心通道35。同样，周边下导管32,34各自也包括一对横向侧壁36和至少一个端壁38，所述至少一个端壁连接横向侧壁36以限定下行液体流的周边通道39。
设置在上部或顶部塔盘表面12上的是多个堰40，所述多个堰设置在每个下导管30,32,34附近，并且其尺寸和构造被设定为阻碍横越液体流从传质塔板22,24,26,28到达相关联的下导管30,32,34。多程下导管塔盘10中的每一个还可包括设置在上部或顶部塔盘表面12上的一个或多个分隔板45A,45B，所述一个或多个分隔板被定位和构造为将顶部塔盘表面12划分或分成分立传质塔板。例如，分隔板45A之一划分传质区域22和传质区域28，而其他分隔板45B划分传质区域24和传质区域26。
多个液体通道结构或溜槽50,52,54设置在上部或顶部塔盘表面12上在每个下导管30,32,34附近。液体通道结构或溜槽50,52,54被构造用于从塔盘10上方引导下行液体并且将下行液体分散到传质塔板22,24,26,28中的一个或多个。在设置在上部或顶部塔盘表面12上的液体接收盘60中接收沿溜槽50下行的液体流。液体的第一部分从液体接收盘60经过气泡形成结构65朝向沿周边设置的下导管32流动到传质塔板22，而液体的第二部分沿相反方向从液体接收盘60经过气泡形成结构65朝向沿周边设置的下导管34流动到传质塔板24。
对于设置在每个沿周边设置的下导管32,34附近的液体通道结构或溜槽52,54而言，下行液体沿溜槽52向下流动到设置在上部或顶部塔盘表面12上的液体接收盘62中，并且被引导经过气泡形成结构65朝向居中设置的下导管30到达传质塔板28。类似地，沿溜槽54向下流动的下行液体被接收在也设置在上部或顶部塔盘表面12上的液体接收盘64中，并且被引导经过气泡形成结构65也朝向居中设置的下导管30到达传质塔板26。
所示液体通道结构或溜槽50,52,54中的每一个优选地构造有从上部或顶部塔盘表面12竖直地延伸的一对横向侧壁56，以及端壁58，该端壁连接横向侧壁以限定将下行液体输送到塔盘10且更具体地输送到相关联的液体接收盘60,62,64的斜坡。
虽然未示出，多程下导管塔盘10还可包括设置在液体接收盘60,62,64上的一个或多个穿孔导流板。穿孔导流板被构造和布置在液体接收盘60,62,64的指定位置处以减缓下行液体并且改善所接收的液体向传质区域的分布。
多程下导管塔盘10的优选实施方案是筛板塔盘，其中传质塔板中的孔口包括多个小孔29。或者，如图4A至图4G所示，多程下导管塔盘可为阀塔盘，其中传质塔板中的每一个中的孔口还包括多个开口，且具有设置在开口上方的可动阀72、设置在开口上方的固定阀74、笼形阀76。更进一步，多程下导管塔盘可为泡罩塔盘，该泡罩塔盘具有设置在传质塔板上的开口70上方的如图4H和图4I所示的多个泡罩式设备78。
任选地，四个传质塔板22,24,26,28中的一些孔口还包括如图4J和图4K所示的蒸气引导狭槽80或定向阀82，它们被取向为促进液体跨越传质塔板向对应下导管的移动。例如，传质塔板22中的蒸气引导狭槽80被取向为促进液体朝向沿周边设置的下导管32的移动(箭头A的方向)。类似地，传质塔板24中的蒸气引导狭槽80被取向为促进液体以相反方向朝向沿周边设置的下导管34的移动(箭头B的方向)。传质塔板26,28中的任何蒸气引导狭槽80被取向为促进液体朝向居中设置的下导管30的移动(分别沿箭头C和箭头D的方向)。
在采用或不采用蒸气引导狭槽80的情况下，上述塔盘流动模式被设计为使得横越四个传质塔板22,24,26,28中的每一个的液体流与两个相邻传质区段中横越的液体流处于相反方向。例如，传质塔板22中的液体朝向沿周边设置的下导管32的移动(箭头A的方向)与传质塔板24中的液体的移动(箭头B的方向)相反并且与传质塔板28中的液体的移动(箭头D的方向)相反。类似地，传质塔板24中的液体朝向沿周边设置的下导管34的移动(箭头B的方向)与传质塔板22中的液体的移动(箭头A的方向)相反并且与传质塔板26中的液体的移动(箭头C的方向)相反。同样，传质塔板26中的液体朝向居中设置的下导管30的移动(箭头C的方向)与传质塔板24中的液体的移动(箭头B的方向)相反并且与传质塔板28中的液体的移动(箭头D的方向)相反。最后，传质塔板28中的液体朝向居中设置的下导管30的移动(箭头D的方向)与传质塔板26中的液体的移动(箭头C的方向)相反并且与传质塔板22中的液体的移动(箭头A的方向)相反。
上述多程下导管塔盘特别适用于传质塔，其中多个塔盘以堆叠取向布置在传质塔内。当以竖直对齐的方式布置使得中心下导管、周边下导管以及相邻塔盘的相应传质塔板和溜槽竖直对齐时，该布置方式实现了Lewis例2型平行流布置方式。换句话讲，跨越连续塔盘(即，上方和下方)中的四个传质塔板中的每一个的液体流处于相同方向。本发明有利地将连续或相邻的塔盘之间的平行流布置方式连同给定塔盘上的多程流动布置方式结合在一起。因此，与传统塔盘设计相比，具有竖直对齐的上述多程塔盘的塔的传质效率大大提高，原因在于更短的平均流动路径(对于类似尺寸的塔而言)、减少的堰负荷以及给定塔盘中的所有传质塔板上或竖直对齐的传质塔板上传质的均匀驱动力。
气体-蒸气传质塔的实施方案包括具有圆柱形壁的塔，该圆柱形壁具有内表面，并且多个上述多程下导管塔盘附接到圆柱形壁的内表面。所述多个多程下导管塔盘竖直对齐，并且优选地经由多个连杆(未示出)连接到竖直相邻的塔盘以向塔内件提供结构稳定性。
横越第一塔盘上的传质塔板中的每一个的液体流相对于该第一塔盘上的其他传质塔板而言处于多程流动布置方式，并且相对于设置在第一塔盘上方和/或下方的塔中的相邻塔盘的竖直连续传质塔板而言也在平行式流动路径中。当液体穿过塔中的连续塔盘下行时，下行液体也沿蛇形或半圆形流动路径继续向下穿过塔。
虽然已通过参照优选实施方案和与其相关联的操作方法描述了本发明，但是应当理解，在不脱离所附权利要求书描述的本发明的实质和范围的情况下，可对本发明所公开的多程下导管塔盘和相关联的方法进行多种添加、改变和省略。

Claims (32)

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。
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述相同塔盘表面上的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；
其中所述液体流在所述塔中的相邻多程下导管塔盘的竖直连续传质塔板中的平行式流动路径中；并且
其中当所述液体穿过所述塔中的连续多程下导管塔盘下行时，所述下行液体沿蛇形或半圆形流动路径继续向下穿过所述塔。
16.根据权利要求15所述的传质塔，还包括将相邻多程下导管塔盘刚性地连接到彼此的多个连杆。
17.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述多程下导管塔盘是泡罩塔盘，所述泡罩塔盘还包括设置在所述传质塔板上的多个泡罩式设备。
18.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述多程下导管塔盘还包括筛板塔盘，并且所述多程下导管塔盘上的所述传质塔板中的所述孔口包括多个孔。
19.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述多程下导管塔盘上的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。
20.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述多程下导管塔盘中的一个或多个是阀塔盘，并且所述阀塔盘上的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。
21.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述多程下导管塔盘中的一个或多个是阀塔盘，并且所述阀塔盘上的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。
22.根据权利要求15所述的传质塔，其中多程下导管塔盘上的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下行液体流到达所述周边下导管下方的所述相邻塔盘的所述通道。
23.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述多程下导管塔盘上的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下行液体流到达所述一个或多个中心下导管下方的所述相邻塔盘的所述通道。
24.根据权利要求15所述的传质塔，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多程下导管塔盘的所述塔盘表面划分为分立传质塔板。
25.根据权利要求15所述的传质塔，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。
26.根据权利要求15所述的传质塔，其中每个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，并且被构造用于从所述竖直相邻塔盘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。
27.根据权利要求26所述的传质塔，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。
28.根据权利要求27所述的传质塔，其中每个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。
29.根据权利要求27所述的传质塔，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。
30.一种用于传质塔中的液体-蒸气接触的方法，所述方法包括以下步骤：
将下行液体引导到以堆叠取向布置在所述传质塔内的多个下导管塔盘，每个下导管塔盘包括被构造用于从所述传质塔板收集和排放所述液体的多个下导管；以及所述下导管塔盘的表面上的至少四个传质塔板，贯穿所述塔盘表面上的所述至少四个传质塔板具有多个孔口；
将上行蒸气穿过所述传质塔引导到所述多个下导管塔盘并且穿过贯穿所述塔盘表面上的所述至少四个传质塔板的所述多个孔口；
使穿过所述孔口的所述上行蒸气与所述塔盘表面上的所述传质塔板上的所述下行液体接触；
其中所述液体流在所述传质塔中的相邻下导管塔盘的竖直连续传质塔板中的平行式流动路径中；并且
其中当所述液体穿过所述传质塔中的连续下导管塔盘下行时，所述下行液体沿蛇形或半圆形流动路径继续向下穿过所述传质塔。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述多个下导管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下导管塔盘的周边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，其中所述下导管中的每一个限定所述下行液体流到达位于所述下导管下方的所述下导管塔盘的通道。
32.根据权利要求30所述的方法，其中横越所述塔盘表面上的所述至少四个传质塔板中的每一个的所述下行液体流与横越所述相同塔盘表面上的相邻传质区段的所述下行液体流处于相反方向。
CN201680060396.6A 2015-10-30 2016-08-26 用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘 Active CN108601989B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/927,890 US10012436B2 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Multiple pass, parallel flow downcomer tray for a mass transfer column
US14/927890 2015-10-30
PCT/US2016/048883 WO2017074545A1 (en) 2015-10-30 2016-08-26 Multiple pass, parallel flow downcomer tray for a mass transfer column

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108601989A true CN108601989A (zh) 2018-09-28
CN108601989B CN108601989B (zh) 2021-03-16

Family

ID=56877144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680060396.6A Active CN108601989B (zh) 2015-10-30 2016-08-26 用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10012436B2 (zh)
EP (1) EP3368174B1 (zh)
KR (1) KR102090889B1 (zh)
CN (1) CN108601989B (zh)
BR (1) BR112018007723B1 (zh)
CA (1) CA3003615C (zh)
ES (1) ES2801298T3 (zh)
MX (1) MX2018005038A (zh)
WO (1) WO2017074545A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113713414A (zh) * 2021-07-27 2021-11-30 山东亿维新材料有限责任公司 一种提高燃料油品质的防冲塔
CN114450076A (zh) * 2019-11-19 2022-05-06 住友重机械过程机器株式会社 蒸馏装置及气液接触装置用塔盘
TWI806541B (zh) * 2022-04-08 2023-06-21 連陽環保股份有限公司 分餾盤

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10989471B2 (en) * 2015-10-30 2021-04-27 Praxair Technology, Inc. Multiple pass, parallel flow downcomer tray for a mass transfer column
US10012436B2 (en) * 2015-10-30 2018-07-03 Praxair Technology, Inc. Multiple pass, parallel flow downcomer tray for a mass transfer column
US11420135B2 (en) * 2018-08-06 2022-08-23 Koch-Glitsch, Lp Multi-pass contact tray for a mass transfer column and method involving same
US20220219248A1 (en) * 2019-05-06 2022-07-14 Sabic Global Technologies B.V. Distillation tray having through holes with different diameters
CN110354523B (zh) * 2019-07-14 2024-02-06 河北龙亿环境工程有限公司 一种具有多微孔气泡罩的新型塔板
TWI781902B (zh) * 2021-09-23 2022-10-21 大陸商北京澤華化學工程有限公司 多鼓泡區塔板以及相應的板式塔
CN114130051B (zh) * 2021-12-08 2022-10-21 常州大学 一种浮阀传质元件
CN114225449B (zh) * 2021-12-25 2023-02-03 东营威联化学有限公司 一种二甲苯塔
CN117563263B (zh) * 2024-01-15 2024-04-05 大庆亿鑫化工股份有限公司 一种生产异己烷用分离装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010047921A1 (en) * 2000-02-16 2001-12-06 Bravo Jose Luis Vertical extending liquid/liquid contacting column
US6371455B1 (en) * 2001-01-05 2002-04-16 Adam T. Lee Gas/liquid contacting apparatus
CN1905927A (zh) * 2003-12-22 2007-01-31 国际壳牌研究有限公司 气－液接触塔盘
CN101708377A (zh) * 2009-12-25 2010-05-19 南京大学 大持液量催化反应精馏塔板
CN103945913A (zh) * 2011-11-14 2014-07-23 巴斯夫欧洲公司 用于传质塔的塔板
CN102869421B (zh) * 2010-05-11 2015-09-23 苏舍化学技术有限公司 用于质量传递塔的接触塔盘

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL90757C (zh) 1956-09-07
US3434701A (en) 1966-08-15 1969-03-25 Phillips Petroleum Co Vapor-liquid contacting apparatus
US4129626A (en) 1978-01-03 1978-12-12 Uop Inc. Vapor-liquid contacting apparatus
US4582569A (en) * 1981-01-22 1986-04-15 Distillation Technology Limited Mass transfer apparatus
DE3268060D1 (en) * 1981-01-22 1986-02-06 Distillation Technology Limite Mass transfer apparatus
US5223183A (en) 1992-04-02 1993-06-29 Uop Baffled downcomer fractionation tray
US5318732A (en) 1992-12-29 1994-06-07 Uop Capacity-enhanced multiple downcomer fractionation trays
FR2775810B1 (fr) 1998-03-09 2000-04-28 Gemplus Card Int Procede de fabrication de cartes sans contact
US6131891A (en) * 1998-03-30 2000-10-17 Uop Llc Fractionation column containing stacked fractionation trays
US6799752B2 (en) * 2001-05-03 2004-10-05 Amt International, Inc. Method and apparatus for improving a fractionation process
US7028995B2 (en) * 2002-07-29 2006-04-18 Koch-Glitsch, Lp Vapor-liquid contact trays and method employing same
US7234691B2 (en) * 2005-05-20 2007-06-26 Air Products And Chemicals, Inc. Radial-crossflow distillation trays for divided wall column applications
US7204477B2 (en) * 2005-06-01 2007-04-17 Uop Llc Parallel flow fractionation tray
EP2108421B1 (en) * 2008-04-11 2018-01-24 Sulzer Chemtech AG Multiple downcomer tray
SG11201405667YA (en) * 2012-03-12 2014-10-30 Koch Glitsch Lp Cross flow tray and support system for use in a mass transfer column
US10012436B2 (en) * 2015-10-30 2018-07-03 Praxair Technology, Inc. Multiple pass, parallel flow downcomer tray for a mass transfer column

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010047921A1 (en) * 2000-02-16 2001-12-06 Bravo Jose Luis Vertical extending liquid/liquid contacting column
CN1178731C (zh) * 2000-02-16 2004-12-08 国际壳牌研究有限公司 垂直延伸的液体/液体接触塔
US6371455B1 (en) * 2001-01-05 2002-04-16 Adam T. Lee Gas/liquid contacting apparatus
CN1905927A (zh) * 2003-12-22 2007-01-31 国际壳牌研究有限公司 气－液接触塔盘
CN101708377A (zh) * 2009-12-25 2010-05-19 南京大学 大持液量催化反应精馏塔板
CN102869421B (zh) * 2010-05-11 2015-09-23 苏舍化学技术有限公司 用于质量传递塔的接触塔盘
CN103945913A (zh) * 2011-11-14 2014-07-23 巴斯夫欧洲公司 用于传质塔的塔板

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450076A (zh) * 2019-11-19 2022-05-06 住友重机械过程机器株式会社 蒸馏装置及气液接触装置用塔盘
CN113713414A (zh) * 2021-07-27 2021-11-30 山东亿维新材料有限责任公司 一种提高燃料油品质的防冲塔
TWI806541B (zh) * 2022-04-08 2023-06-21 連陽環保股份有限公司 分餾盤

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017074545A8 (en) 2018-08-09
US20170122662A1 (en) 2017-05-04
CN108601989B (zh) 2021-03-16
CA3003615C (en) 2020-08-11
US10458703B2 (en) 2019-10-29
CA3003615A1 (en) 2017-05-04
BR112018007723B1 (pt) 2023-05-09
EP3368174A1 (en) 2018-09-05
US20180292129A1 (en) 2018-10-11
MX2018005038A (es) 2018-09-18
EP3368174B1 (en) 2020-04-08
US10012436B2 (en) 2018-07-03
ES2801298T3 (es) 2021-01-08
WO2017074545A1 (en) 2017-05-04
KR20180067634A (ko) 2018-06-20
KR102090889B1 (ko) 2020-04-23
BR112018007723A2 (pt) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108601989A (zh) 用于传质塔的多程、平行流下导管塔盘
KR101044979B1 (ko) 충전 컬럼용 액체 수집기 및 재분배기
US8191870B2 (en) Cross-flow tray and method employing same
KR101876593B1 (ko) 접촉 트레이 및 이를 사용하는 방법
JP2009255080A (ja) 多重ダウンカマートレイ
JP2009255080A5 (zh)
US20040130041A1 (en) Vapor-liquid contact tray and method employing same
JPH06343801A (ja) 並行流阻止下降管分別トレイ
US7270316B2 (en) Distillation column tray configuration
JP2000502608A (ja) 蒸気―液体接触トレイと下降筒組立体及びそれを用いる方法
EP2414090B1 (en) Improved fluid distribution to parallel flow vapor-liquid contacting trays
JP2002502304A (ja) 高容量蒸気―液体接触トレー
WO2002074404A1 (en) Gas-liquid separator
KR102207506B1 (ko) 피켓형 액체 유동 장벽을 갖는 접촉 트레이 및 이를 수반하는 방법
CA3049746C (en) Contact tray having baffle wall for concentrating low liquid flow and method involving same
US3017950A (en) Bubble-plate structure for rectification columns
US10989471B2 (en) Multiple pass, parallel flow downcomer tray for a mass transfer column
CN105026006B (zh) 用于质量转移塔的混合接触托盘
WO2001060484A1 (en) Gas-liquid tray
US2772748A (en) Contacting fluids with entrainment and inertia separation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant