CN111344050A - 具有分隔壁的传质组件和塔及所涉及的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种传质组件，传质组件具有至少一个分隔壁、在分隔壁的相对侧上的传质结构的区，以及蒸气限流器，蒸气限流器能够操作以改变上升通过分隔壁的相对侧上的传质结构的区的蒸气的分流。

Description

具有分隔壁的传质组件和塔及所涉及的方法

背景技术

本发明整体涉及传质塔，更具体地涉及被称为分隔壁塔的传质塔及其使用方法，诸如用于分离三种或更多种组分混合物的方法。

传质塔被配置为使至少两个流体流接触，以便提供具有特定组成和/或温度的产物流。如本文所用，术语“传质塔”旨在涵盖其中以传质和/或传热为主要目标的塔。一些传质塔，诸如用于多组分蒸馏和吸收应用的传质塔，使气相流与液相流接触，而其他传质塔，诸如提取塔，可设计为促进两个不同密度的液相之间的接触。通常，传质塔被配置为使上升的蒸气料流或液体料流与下降的液体料流接触，通常沿放置在塔的内部区域中的传质结构的表面或在其上方，以促进两个液相之间的紧密接触。这些传质结构提高了两相之间传质和传热的速率和/或程度，这些传质结构可以采用各种类型的塔盘、规整填料、无规填料或格栅填料的形式。

在一种类型的传质塔中，有时也被称为分隔壁塔，一个或多个竖直延伸的分隔壁被定位在传质塔内开放的内部区域内，以允许在传质塔内分离三种或更多种组分进料流。例如，当分离三种组分进料流时，单个分隔壁通常定位在传质塔的中间段的中央，并且以弦形式从传质塔的相对侧延伸。进料流在分隔壁的一侧上通过壳体被引入，并且侧出料部在分隔壁的相对侧延伸穿过壳体。

进料流在分隔壁的进料侧被分离为低沸点馏分和高沸点重质馏分，其中一些中沸点馏分随低沸点馏分进入传质塔的上段，并且中沸点馏分的其余部分随高沸点重质馏分下降到传质塔的下段。低沸点馏分在传质塔的上段中与中沸点馏分分离，并且在较小程度上在分隔壁的出料侧作为壳体顶部的塔顶产物回收。高沸点馏分在传质塔的下段中与中沸点馏分分离，并且在较小程度上在分隔壁的热耦合出料侧作为贮槽中的底部产物回收。分离的中沸点馏分从传质塔的上段和下段被递送至传质塔的中间段中的分隔壁的出料侧，并且通过侧出料部回收。因此，分隔壁允许将三种组分进料流蒸馏分离成三种高纯度馏分。附加的分隔壁可以用于分离四种或更多种组分进料流。分隔壁还可以在其中发生共沸、萃取和反应蒸馏过程的传质塔中使用。

在传质塔中使用分隔壁是有利的，因为分隔壁可以消除需要附加的传质塔来实现与分隔壁允许在单个传质塔中发生的相同处理的需求，从而节省投资和操作成本。然而，在传质塔中使用分隔壁带来了许多设计和操作上的挑战。这些挑战中的一个涉及控制从传质塔的下段上升至进料侧并且至分隔壁的出料侧的蒸气的分流。已经提出了各种设计方法来操纵在分隔壁的进料侧和出料侧之间的蒸气分流，但是需要进一步改善控制和调节蒸气分流的能力，以提供更高的操作灵活性和对传质塔内发生的蒸馏过程的控制。

附图说明

在形成本说明书的一部分并且在各个视图中使用类似的附图标号来指示类似的部件的附图中：

图1a是传质塔的示意性侧正视图，示出了分隔壁和定位在传质塔内的开放内部区域内的示意性表示的部件；

图1b是类似于图1a所示传质塔的传质塔的示意性侧正视图，但是示出了定位在传质塔内的开放内部区域内的两个分隔壁；

图2是图1a所示的传质塔的侧面透视图，其中传质塔的壳体的一部分被剖开，以示出结合分隔壁和蒸气限流器的传质组件的一个实施方案；

图3是图2的传质塔和传质组件的局部顶视透视图，并且与图2相比以放大的比例示出；

图4是图3所示的传质塔和传质组件的一部分的侧正视图；

图5是图4所示的传质组件的局部透视图，但是其中蒸气限流器被示出为在与图4所示的取向不同的取向中；

图6是从与图4所示的相反侧截取的传质组件的局部透视图，并且与图4相比以放大的比例示出；

图7是从与图6所示的相反侧截取的传质组件的局部透视图，并且示出蒸气限流器在与图6所示的取向不同的取向中；

图8是传质组件的局部透视图，示出了蒸气限流器的另选实施方案；

图9是传质组件的局部透视图，示出了蒸气限流器的另一个实施方案；

图10是图9所示的传递组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器的取向与图9所示的取向不同；

图11是传质塔的局部侧正视图，示出了传质组件的另选实施方案；

图12是图11的传质塔和传质组件的局部侧正视图，但是示出了蒸气限流器的另选实施方案；

图13是图11所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图；

图14是图13所示的传质塔和传质组件的放大的局部底部透视图；

图15是类似于图13所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图13所示的取向不同的取向；

图16是图15所示的传质塔和传质组件的局部底部平面图；

图17是沿图16中的线段17-17截取的图16所示的传质塔和传质组件的局部侧正视图；

图18是图17所示的传质塔和传质组件的局部侧正视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图17所示的取向不同的取向；

图19是传质塔的局部侧正视图，示出了传质组件和蒸气限流器的另外的实施方案；

图20是图19所示的传质组件的局部底部透视图；

图21是类似于图20所示的视图的传质组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图20所示的取向不同的取向；

图22是传质塔的局部侧面透视图，其中还有传质组件和蒸气限流器的另外的实施方案；

图23是图22所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图；

图24是图23所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图23所示的取向不同的取向；

图25是图22至图24的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是具有塔盘板中的圆形的蒸气流动孔和限流板中的圆形的开口；

图26是图22至图24的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是具有塔盘板中的正方形的蒸气流动孔和限流板中的正方形的开口；

图27是图22至图24的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是具有塔盘板上的具有圆形横截面的升气管、塔盘板中的圆形的蒸气流动孔、限流板中的圆形的开口；并且

图28是类似于图3所示的传质塔和传质组件的一部分的底部透视图，但是使用了图22至图24所示类型的蒸气限流器。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种用于传质塔内的开放内部区域中的传质组件，该传质组件包括分隔壁，定位在该分隔壁的相对的第一侧和第二侧上的传质结构的一个或多个区，以及定位在第一子区域中的蒸气限流器。蒸气限流器能够在引起通过第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过子区域的大于第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以允许当蒸气上升通过分隔壁的相对侧上的第一子区域和第二子区域时调节蒸气的体积分流。在一个实施方案中，通过第一子区域的第一蒸气流动阻力小于或等于通过分隔壁的相对侧上的第二子区域的蒸气流动阻力，并且第二蒸气流动阻力大于通过分隔壁的相对侧上的第二子区域的蒸气流动阻力。

在另一方面，本发明涉及一种传质塔，该传质塔包括壳体、由所述壳体限定的开放的内部区域，以及如上所述的定位在所述开放的内部区域内的传质组件。

在另外的方面，本发明涉及一种上述传质塔的方法。该方法包括以下步骤：操作致动器以使定位在第一子区域中的蒸气限流器在引起通过第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过子区域的大于第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力第二取向之间移动，以当蒸气上升通过分隔壁的相对侧上的第一子区域和第二子区域时调节蒸气的体积分流，将进料流引入开放的内部区域，处理该进料流以使蒸气上升通过第一子区域和第二子区域，并且从传质塔中抽出一种产物或产物。

具体实施方式

现在转到更详细的附图并且首先转到图1a，在一定程度上示意性地示出了适用于在传质和换热过程中使用的传质塔，并且通常由数字10表示。尽管包括多边形的其他构型为可能的并且在本发明的范围内，但是传质塔10包括大体上圆柱形构型的直立外部壳体12。壳体12具有任何合适的直径和高度并且由一种或多种刚性材料构造而成，该刚性材料对于在传质塔10的操作期间存在的流体和条件而言有利地为惰性或以其他方式与之相容。

传质塔10的壳体12限定了开放的内部区域14，在该开放的内部区域中，在流体流之间发生所需的传质和/或换热。包括一个或多个分隔壁18和传质结构的一个或多个区20的传质组件16被定位在开放的内部区域14内。图1a中示出了单个分隔壁18，该分隔壁以弦形式从壳体12的一侧延伸至壳体12的相对侧。分隔壁18可以形成为单个材料片或通过将各个面板接合在一起而形成。分隔壁18可以被固定到壳体12，诸如通过使用螺栓杆或通过焊接，或者可以不固定并且由梁或其他结构(包括传质结构)支承。

分隔壁18被示出为在与壳体12的中心竖直轴线相交的竖直平面中延伸。如图所示，分隔壁18将开放的内部区域14一分为二并且在分隔壁18的相对侧上形成两个具有相等横截面积的子区域22和子区域24。当壳体12为柱状时，在分隔壁18的相对侧上的子区域22和子区域24为半球状。在其他实施方案中，分隔壁18可以从壳体12的中心竖直轴线偏移，使得分隔壁18的相对侧上的区域22和区域24具有不相等的横截面积。分隔壁18不必在单个平面中延伸。在一些实施方案中，分隔壁18可以具有处于通过倾斜区段相互连接的不同竖直平面中的区段。在其他实施方案中，分隔壁18可以具有在相同的竖直平面中并且彼此仅部分连接或完全不连接的隔开的区段。

进料流26通过传质塔10的壳体12中的喷嘴(未示出)递送到开放的内部区域14中，诸如被递送到分隔壁18的一侧上的子区域22中。进料流26可以是包含多种组分的进料流，这些多种组分旨在通过在传质塔10内发生的处理而彼此分离。通过壳体12中的另一个喷嘴(未示出)，从开放的内部区域14，诸如从分隔壁18的相对侧上的子区域24，去除侧出料部28。进料流26可以被径向指引到传质塔10中。侧出料部28可以类似地沿径向方向从传质塔10中去除。其他流体流可以通过沿传质塔10的高度定位在适当位置处的任何数量的进料喷嘴(未示出)被指引到传质塔10中。类似地，可以通过定位在适当位置处的任何数量的侧出料喷嘴(未示出)从传质塔10中去除其他侧出料部。一个或多个蒸气流可也在传质塔10内生成，而不是通过进料管线被引入到塔10中。

传质塔10还包括在壳体12顶部的塔顶产物系列30，用于去除蒸气产物或副产物。可以提供与塔顶产物管线30连通的冷凝器32和回流返回管线34，以将液体形式的蒸气产物或副产物的一部分返回至传质塔10。塔底料流排出管线36设置在壳体12的底部，用于从传质塔10中去除液体产物或副产物。可以提供再沸器38和蒸气返回管线40，以将蒸气形式的液体产物或副产物的一部分返回至传质塔10。

分隔壁18可以被定位在传质塔10的开放内部区域14内的各种高度处。图1a中示出了定位在传质塔10的中间段内的分隔壁18。在其他实施方案中，分隔壁18被定位在传质塔10的上段或下段中。分隔壁18的高度可以变化以实现被设计成在传质塔10内发生的过程操作。

子区域22和子区域24中的传质结构的区20的数量和竖直程度可以根据旨在在传质塔10内发生的过程的类型而变化。包含传质结构的其他区42和44可以分别定位在传质塔10的上段和下段中。传质结构可以呈错流的形式或其他类型的塔盘或填料的形式。填料可以是规整填料、无规填料和/或格栅填料。在所有的区20、区42和区44中，传质结构不必是相同类型的。例如，区20中的一些区可以具有一种类型的传质结构，而区20中的其他区具有其他类型的传质结构。同样，区42中的传质结构不必与区44或区20中的传质结构相同。区20、区42和区44中的一个或多个或全部可以附加包括其他内部部件，诸如液体收集器、液体分配器和格栅支承件。

子区域22或子区域24中的至少一个包括蒸气限流器46，该蒸气限流器可操作为增大或减小通过与之相关联的子区域22或子区域24的蒸气流动的阻力，使得对蒸气流动的阻力变得大于或小于穿过分隔壁18的相对侧上的子区域22或子区域24的蒸气流动的阻力。因此，蒸气限流器46可操作为改变在开放的内部区域14中上升通过分隔壁18的相对侧上的子区域22和子区域24的蒸气的体积分流。例如，蒸气限流器46可操作为使通过子区域22的蒸气的体积流量大于通过子区域24的蒸气的体积流量，或者通过子区域24的蒸气的体积流量大于通过子区域22的蒸气的体积流量。图1a中仅示出了蒸气限流器46中的一个，并且该蒸气限流器与分隔壁18的进料侧上的子区域22相关联。该蒸气限流器可以另选地与分隔壁18的出料侧上的子区域24相关联，或者蒸气限流器46中的一个可以与子区域22相关联，并且蒸气限流器46中的另一个可以与子区域24相关联。虽然蒸气限流器46被示出为定位在子区域22的下端，但是该蒸气限流器可以另选地放置在子区域22的顶端或放置在下端和顶端之间的位置。蒸气限流器46同样可以放置在传质结构的区20的上方、下方或内部。

在一个实施方案中，蒸气限流器46能够在第一取向和第二取向之间移动，该第一取向使得通过相关联的子区域22的蒸气流动阻力小于通过分隔壁18的相对侧上的子区域24的蒸气流动阻力，在该第二取向中蒸气限流器46使通过相关联的子区域22的蒸气流动阻力大于通过分隔壁18的相对侧上的子区域24的蒸气流动阻力。在另一个实施方案中，当在第一取向中时，蒸气限流器46使通过相关联的子区域22的蒸气流动阻力与通过分隔壁18的相对侧上的子区域24的蒸气流动阻力大致相同，并且当在第二取向中时，该蒸气限流器使通过相关联的子区域22的蒸气流动阻力大于通过分隔壁18的相对侧上的子区域24的蒸气流动阻力。

当使用两个或更多个分隔壁18时，由分隔壁18形成的子区域的数量通常将比分隔壁18的数量多一个，并且蒸气限流器46的最小数量将与分隔壁18的数量相同。图1b中示出了在传质塔10中使用两个分隔壁18a和18b的示例。分隔壁18a和分隔壁18b以彼此平行的关系延伸并且在水平方向上间隔开。分隔壁18a和分隔壁18b可以具有与前述分隔壁18相同的构造。分隔壁18a和分隔壁18b被示出为竖直交错并且相对于彼此部分重叠。在其他实施方案中，分隔壁18a和分隔壁18b可以竖直交错而没有任何重叠，或者它们可以彼此共延。

分隔壁18a和分隔壁18b将传质塔10的开放的内部区域14划分为三个子区域48、50和52。子区域48、子区域50和子区域52可以具有相同或不同的横截面积。包含传质结构和可选的其他内部构件的一个或多个区20被定位在子区域48、子区域50和子区域52内。蒸气限流器46被示出为与区50和区52相关联，但是另选地可以与区48、区50和区52中的任何两个或全部三个相关联。包含传质结构和可选的其他内部部件的区20中的一个或多个还可以跨越子区域48、子区域50和子区域52中的两个或全部。侧出料部28a和侧出料部28b中的两个可以用于从开放的内部区域14内，诸如从子区域52中抽出不同的产物或副产物。

在图2所示的传质组件16的实施方案中，传质结构的区20包括定位在分隔壁18的两侧上的子区域22和子区域24中的错流塔盘54。另外转向图3至图6，错流塔盘54中的每一个包括塔盘板56、塔盘板56中的蒸气流动孔58，以及出口堰60。蒸气流动孔58中的每一个可以是阀62的一部分，该阀包括蒸气流动孔60和固定或浮置的阀盖64。错流塔盘54中的每一个包括降液管66，该降液管被定位在塔盘板56的一端处，以在液体溢出出口堰60时接纳液体，并且将其递送至错流塔盘54中的下面的一个上的塔盘板56，在此液体跨塔盘板56流动，并且在溢出该塔盘板56上的出口堰60之后进入另一个降液管66。因此，错流塔盘54以单流式布置的方式布置，其中降液管66被定位在随后的错流塔盘54的相对端处，使得液体以螺线形方式下降通过区20中的每一个。还可以使用错流塔盘54的多流式布置。

图2至图6所示的传质组件16中的蒸气限流器46包括错流塔盘54中的一个或多个，出口堰60可以在其中移动从而延伸至塔盘板56上方的不同高度。具有可移动出口堰60的错流塔盘54可以其他方式与具有固定的出口堰60的错流塔盘相同，或者以其他方式不同。当错流塔盘54在如图5所示的第一取向中时，可移动出口堰60延伸至塔盘板56上方的第一高度，并且当错流塔盘54在如图4所示的第二取向中时，可移动出口堰60延伸至塔盘板56上方的大于第一高度的第二高度。通过增加或减小可移动出口堰60的高度，可以对应地增加或减小塔盘板56上的液体溢出可移动出口堰60的顶部之前必须达到的深度。可以看出，当可移动出口堰60处于图5所示的第一高度时，由虚线68a和虚线68b表示的液体深度大致相同，并且当可移动出口堰60处于图4所示的第二高度时，由虚线68a表示的液体深度大于由虚线68b表示的液体深度。

塔盘板56上的液体深度或液压头产生湿压降，该湿压降用于在蒸气上升通过塔盘板56中的蒸气流动孔58并且随后与跨塔盘板56流动的液体进行传质和/或传热时限制蒸气流量。因此，可移动出口堰60的高度的调节用于改变对通过塔盘板56的蒸气流量的限制，并且可以用于控制通过分隔壁18的相对侧上的子区域22和子区域24的蒸气流量的分流。例如，当如虚线68a所示的具有可移动出口堰60的错流塔盘54的塔盘板56上的液体深度和如虚线68b所示的在分隔壁18的相对侧上具有固定出口堰60的错流塔盘54中的一个的塔盘板56上的液体深度大致相同，如图5所示，分隔壁18的相对侧上的蒸气分流可以大致相等。如图4所示，当由虚线68a表示的液体深度大于由虚线68b表示的液体深度时，蒸气分流可能变得不相等，并且更大体积流量的蒸气将行进通过分隔壁18的出料侧的子区域24。如果期望更多的体积流量通过子区域22，则可以选择可移动堰60的第一高度，使得在子区域22中的错流塔盘54上由虚线68a表示的液体深度低于在子区域24中的错流塔盘54上由虚线68b表示的液体深度。

图2至图6中所示的蒸气限流器46还包括致动器70，该致动器与用于将其在第一高度和第二高度之间移动的可移动出口堰60相关联。致动器70可以是各种类型，诸如液压致动器、气动致动器、电致动器、磁性致动器，以及热致动器。致动器70还可以包括手动超控装置，该手动超控装置允许致动器70由操作者手动调节，或者可以是由操作者手动调节的机械致动器。在一个实施方案中，可移动出口堰60围绕枢转轴线72枢转地安装在塔盘板56处。致动器70与可移动出口堰60可操作地联接，以使该可移动出口堰在第一高度和第二高度之间枢转。

如图6和图7最佳示出的，致动器70通过连杆74连接，该连杆将致动器70的线性移动转换成出口堰60围绕其枢转轴线72的旋转移动。致动器70被示出为安装在传质塔10的壳体12的外部，并且连杆74穿过壳体12中的密封开口76。在一个实施方案中，连杆74包括固定到出口堰60的杆78。杆78能够在料筒区段80内旋转，并且用作出口堰60围绕着旋转的枢转轴线72。

当出口堰60处于其第一高度时，沿降液管66的方向旋转。另选地，当该出口堰处于其第一高度时，可以朝塔盘板56旋转。当该出口堰处于其第二高度时，出口堰60旋转到竖直位置。出口堰60不必在其第一高度和第二高度之间旋转。例如，该出口堰可以被安装成使其可以在第一高度和第二高度之间竖直地移动。

出口堰60的移动和由此产生的高度调节可以以各种方式实现。在图8所示的实施方案中，致动器70是旋转致动器，该旋转致动器直接旋转固定到出口堰60的杆78，而不需要图6和图7所示的将致动器70的线性运动转换成旋转运动的其他连杆74部件。在图9和图10所示的实施方案中，连杆74直接连接至出口堰60的外表面82，并且致动器70为线性致动器，该线性致动器使出口堰60旋转，而不需要将线性运动转换成旋转运动的连杆74部件。另选地，连杆74可以包括杆78或连杆74的另一个部件至致动器70的磁性联接。作为合适的磁性联接的一个示例，驱动磁体从壳体12外部的位置附接到致动器70的轴并且由其驱动。杆78的一端或连杆74的其他部件附接到定位在壳体12内的另一个磁体，并且通过驱动磁体的旋转而旋转。这种磁性联接消除了对壳体12中的密封开口76的需要。

图11至图18中示出了可操作为改变蒸气流动孔158的总开口面积的蒸气限流器146的另一个实施方案，其中加上前缀“1”的相同的数字用于结合图2至图10描述的相同的部件。蒸气限流器146在分隔壁118的一侧或两侧上包括错流塔盘154中的一个或多个。在蒸气限流器146的该实施方案的第一取向中，当蒸气限流器146在第二取向中时，塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积小于该塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积。蒸气流动孔158被示出为具有阀盖164的固定阀162的一部分。

因此，对错流塔盘154中的一个或多个的塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积的调节用于改变对通过塔盘板156的蒸气流量的限制，并且可以用于控制通过分隔壁118的相对侧上的子区域122和子区域124的蒸气流量的分流。例如，当子区域122中的蒸气限流器146中的蒸气流动孔158的总开口面积小于子区域124中的分隔壁188的相对侧上的错流塔盘154中的每一个的蒸气流动孔158的总开口面积时，分隔壁18的相对侧上的蒸气分流可能不相等，并且较大体积流量的蒸气将上升通过子区域124。如果期望更多的体积流量通过子区域122，则通过限流板84的移动来增加子区域122中的蒸气限流器146中的蒸气流动孔158的总开口面积，使得该总开口面积大于子区域124中的分隔壁188的相对侧上的错流塔盘154中的每一个中的蒸气流动孔158的总开口面积。在其他实施方案中，可以通过限流板84在定位在子区域122和子区域124中的分隔壁118的相对侧上的蒸气限流器146中的移动来控制蒸气分流。

蒸气限流器146还包括致动器170，该致动器可以从外部安装在壳体12上并且与限流板84可操作地相关联以控制限流板84的移动。限流板84可以被安装在形成蒸气限流器146的一部分的错流塔盘154的塔盘板156下方。如图12所示，致动器170可以通过将致动器170的线性运动传递到限流板84的连杆174来与限流板84联接。作为一种另选方案，如图11所示，连杆174可以被布置成在致动器170被传递至限流板84时增加该致动器的线性运动。

如图13至图18中可以最佳示出的，限流板84包括搁置在支承引导件88上并且沿其滑动的一个或多个区段86。如图15至图17所示，限流板84的区段86可以与蒸气流动孔158中的一些或全部对准，并且可以如图14和图18所示从此类对准中移开。当蒸气限流器146在第一取向中时，区段86移动成与蒸气限流器158中的一些或全部对准，使得蒸气限流器146的塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积小于分隔壁118的相对侧上的错流塔盘154的塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积。然后，这可以导致通过子区域124的蒸气的体积流量大于通过蒸气限流器146所处的子区域122的蒸气的体积流量。当蒸气限流器146在第二取向中时，区段86被重新定位成使得蒸气限流器146的塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积大于分隔壁118的相对侧上的错流塔盘154的塔盘板156中的蒸气流动孔158的总开口面积。然后，这可以导致通过蒸气限流器146所处的子区域122的蒸气的体积流量大于通过子区域124的蒸气的体积流量。

虽然在图11至18中示出错流塔盘154处于单流式布置，但是这些错流塔盘可以另选地以多流式布置构造，诸如图19至图21中所示的两流式布置，其中前缀“2”用于类似编号的部件。在蒸气限流器246中，致动器270通过连杆274连接至定位在塔盘板256下方的限流板284中的两个。连杆274被布置成使得致动器270的线性延伸引起杆278的旋转移动。杆278通过单独的连杆290连接至两个限流板284，使得杆278的旋转使限流板284移动成与蒸气流动孔258中的一些或全部对准和不对准。这允许通过子区域222和子区域224的蒸气分流以前述方式变化。

在图22至图24所示的实施方案中，传质组件由数字316表示，并且例示本发明与结构化填料92一起用作传质结构20。在该实施方案中，前缀“3”用于类似编号的部件。规整填料92的波纹板支承在在蒸气限流器346上方间隔开的格栅支承件94上。可以使用无规填料或格栅填料取代结构化填料92。

蒸气限流器346包括烟囱式塔盘96，该烟囱式塔盘具有从塔盘板100向上延伸并且环绕塔盘板100中的蒸气流动孔102的升气管98。所例示的实施方案中的升气管98具有矩形横截面，并且被盖104覆盖。蒸气限流器346包括安装在塔盘板100下方的限流板384和通过连杆374与限流板384联接的致动器370。限流板384在导向件106内滑动并且被构造成使得区段386通过限流板384的滑动移动移动成与蒸气流动孔102中的一个或多个对准或不对准，以便以类似于相对于限流板84所描述的方式来改变蒸气流动孔102的总开口面积。可以以这种方式控制通过子区域322和子区域324的蒸气分流。

限流板384中的用于改变塔盘板100中的蒸气流动孔102的总开口面积的区段386可以具有各种尺寸和形状。在一个实施方案中，区段386被构造成在限流板384中形成并且环绕开口108，这些开口的尺寸和形状与塔盘板100中的蒸气流动孔102的尺寸和形状相同或类似。开口108在限流板384中的位置处定位成使得限流板384的滑动移动使开口108与蒸气流动孔102中的一些或全部对准或不对准。

烟囱式塔盘96可以如图22至图24和图27所示构造，使得每个升气管98环绕蒸气流动孔102中的一者，该蒸气流动孔具有与升气管98的横截面相同的尺寸和形状。在其他实施方案中，诸如图25和图26所示，每个升气管98可以环绕蒸气流动孔102中的多个，其中每个蒸气流动孔的尺寸小于升气管98的横截面的尺寸。升气管98的横截面形状可以选自各种合适的形状中的任何一种，诸如如图22至图24所示的矩形，如图27所示的圆形或正方形。类似地，蒸气流动孔102的形状可以选自各种合适的形状中的任何一种，诸如如图22至图24所示的矩形，如图25和图27所示的圆形，以及如图26所示的正方形。虽然在每个例示的实施方案中，限流板384中的开口108、塔盘板100中的蒸气流动孔102以及升气管98的横截面具有相同的形状，但是在其他实施方案中，它们可以具有不同的形状。

如图22至图27所示和/或如上所述的蒸气限流器346可以与传质组件一起使用，在这些传质组件中，传质结构不是规整填料或无规填料。例如，如图29所示，蒸气限流器346与包括先前相对于图2至图6在上文描述的错流塔盘54的传质结构一起使用。

上述传质塔可以以包括以下步骤的方法进行操作：操作致动器70以使定位在第一子区域22中的蒸气限流器46在引起通过第一子区域22的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过子区域22的大于第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以当蒸气上升通过分隔壁18的相对侧上的第一子区域22和第二子区域24时调节蒸气的体积分流。该方法包括将进料流引入开放的内部区域16中，处理该进料流以使蒸气上升通过第一子区域22和第二子区域24，以及从传质塔10中抽出一种产物或产物。该进料流可以是具有三种或更多种组分的进料流，并且该处理可以包括将进料流分离成高纯度组分。可以对本文所公开的其他实施方案实践类似的方法。

从上述内容可看出，本发明非常适于实现上文阐述的所有目的和目标，并且具有结构所固有的其他优点。

应当理解，某些特征和子组合具备实用性并且可被采用，而无需参考其他特征和子组合。这是本发明所预期的并且在本发明的范围内。

由于多种可行实施方案在不脱离本发明的范围的情况下可根据本发明作出，因此应当理解，在本文中阐述或在附图中示出的所有内容均被理解为具有示例性而非限制性的意义。

Claims (20)

1.一种用于在传质塔内的开放的内部区域中使用的传质组件，所述传质组件包括：

分隔壁，所述分隔壁形成所述分隔壁的相对侧上的第一子区域和第二子区域；

传质结构的一个或多个区，所述传质结构的一个或多个区被定位在所述分隔壁的所述相对侧上的所述子区域中；和

蒸气限流器，所述蒸气限流器被定位在所述第一子区域中，并且能够在引起通过所述第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过所述子区域的大于所述第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以在蒸气上升通过所述分隔壁的所述相对侧上的所述第一子区域和所述第二子区域时允许调节蒸气的体积分流。

2.根据权利要求1所述的传质组件，其中通过所述第一子区域的所述第一蒸气流动阻力小于或等于通过所述分隔壁的相对侧上的所述第二子区域的蒸气流动阻力，并且所述第二蒸气流动阻力大于通过在所述分隔壁的相对侧上的所述第二子区域的所述蒸气流动阻力。

3.根据权利要求2所述的传质组件，其中所述蒸气限流器包括错流塔盘，所述错流塔盘具有塔盘板、在所述塔盘板中的蒸气流动孔以及出口堰，并且其中，当所述错流塔盘在所述第一取向时，所述出口堰延伸至所述塔盘板上方的第一高度，并且当所述错流塔盘在所述第二取向时，所述出口堰延伸至所述塔盘板上方的大于所述第一高度的第二高度。

4.根据权利要求3所述的传质组件，其中所述蒸气限流器还包括与所述出口堰相关联的用于使所述出口堰在所述第一高度和所述第二高度之间移动的致动器。

5.根据权利要求4所述的传质组件，其中所述出口堰能够枢转地安装，并且所述致动器能够操作地与所述出口堰联接，以使所述出口堰在所述塔盘板上方的所述第一高度和所述第二高度之间枢转。

6.根据权利要求2所述的传质组件，其中所述蒸气限流器包括塔盘，所述塔盘具有塔盘板和在所述塔盘板中的蒸气流动孔，并且其中，当所述塔盘在所述第一取向时，所述蒸气流动孔的总开口面积小于所述塔盘在所述第二取向时所述蒸气流动孔的总开口面积。

7.根据权利要求6所述的传质组件，其中所述蒸气限流器还包括能够移动以改变所述蒸气流动孔的所述总开口面积的限流板，以及与所述限流板相关联的用于控制所述限流板的移动的致动器。

8.根据权利要求7所述的传质组件，其中所述限流板能够滑动地安装在所述塔盘的所述塔盘板下方，并且所述致动器与所述限流板能够操作地联接以引起所述限流板的滑动移动。

9.根据权利要求8所述的传质组件，其中所述塔盘为错流塔盘。

10.根据权利要求8所述的传质组件，其中所述塔盘为烟囱式塔盘，并且在所述分隔壁的所述第一侧上的传质结构的所述区中的至少一个包括填料。

11.根据权利要求1所述的传质组件，包括所述分隔壁中的另一个，其中所述分隔壁以彼此水平间隔开且平行的关系定位。

12.一种传质塔，包括：

壳体；

由所述壳体限定的开放的内部区域；和

根据权利要求1所述的传质组件，所述传质组件被定位在所述开放的内部区域内。

13.根据权利要求12所述的传质塔，其中通过所述第一子区域的所述第一蒸气流动阻力小于或等于通过在所述分隔壁的所述相对侧上的所述第二子区域的蒸气流动阻力，并且所述第二蒸气流动阻力大于通过在所述分隔壁的所述相对侧上的所述第二子区域的所述蒸气流动阻力。

14.根据权利要求13所述的传质塔，其中所述蒸气限流器包括错流塔盘和致动器，所述错流塔盘具有塔盘板、所述塔盘板中的蒸气流动孔、从所述塔盘板向上延伸的出口堰，所述致动器与所述出口堰能够操作地相关联，其中当所述错流塔盘在所述第一取向时，所述出口堰延伸至所述塔盘板上方的第一高度，并且当所述错流塔盘在所述第二取向时，所述出口堰延伸至所述塔盘板上方的大于所述第一高度的第二高度，并且其中所述致动器为线性致动器或旋转致动器，并且能够操作以使所述出口堰在所述第一高度和所述第二高度之间移动。

15.根据权利要求13所述的传质塔，其中所述蒸气限流器包括塔盘，所述塔盘具有塔盘板、在所述塔盘板中的蒸气流动孔，所述蒸气限流器还包括能够移动以改变所述蒸气流动孔的所述总开口面积的限流板以及与所述限流板相关联的用于控制所述限流板的移动的致动器，其中当所述塔盘在所述第一取向时，所述致动器将所述限流板定位成使得所述蒸气流动孔的所述总开口面积小于当所述塔盘在所述第二取向并且所述致动器将所述限流板重新定位时所述蒸气流动孔的总开口面积。

16.根据权利要求15所述的传质塔，其中所述限流板能够滑动地安装在所述塔盘的所述塔盘板下方，并且所述致动器为线性致动器或旋转致动器且与所述限流板能够操作地联接以引起所述限流板的滑动移动。

17.根据权利要求16所述的传质塔，其中所述塔盘为错流塔盘或烟囱式塔盘。

18.根据权利要求16所述的传质塔，其中当所述塔盘为错流塔盘时，在所述分隔壁的所述第一侧上的传质结构的所述区中的至少一个包括错流塔盘，并且当所述塔盘为烟囱式塔盘时，所述分隔壁的所述第一侧上的传质结构的所述区中的至少一个包括填料。

19.根据权利要求12所述的传质塔，包括所述分隔壁中的另一个，其中所述分隔壁以彼此水平间隔开且平行的关系定位。

20.一种操作传质塔的方法，所述传质塔包括壳体、由所述壳体限定的开放的内部区域以及定位在所述开放的内部区域内的根据权利要求1所述的传质组件，所述方法包括以下步骤：

操作致动器以使定位在第一子区域中的所述蒸气限流器在引起通过所述第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过所述子区域的大于所述第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以当蒸气上升通过所述分隔壁的所述相对侧上的所述第一子区域和所述第二子区域时调节蒸气的体积分流；

将进料流引入所述开放的内部区域；

处理所述进料流以使蒸气上升通过所述第一子区域和所述第二子区域；以及

从所述传质塔中抽出产物。

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