CN111787988B - 用于海上气/液接触塔的具有相同形状的隔室和气体提升管的分配器塔盘 - Google Patents

用于海上气/液接触塔的具有相同形状的隔室和气体提升管的分配器塔盘 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于塔的分配器塔盘（100），该塔用于在气体（G）和液体（L）之间的接触，该分配器塔盘包括被正割分隔件（104）限定在塔盘的面上的多个隔室，所述分隔件是穿孔（105）的，以允许液体在相邻的隔室之间流动。每个隔室包括用于使液体通过塔盘的至少一个器件或者包括升气管（102），该升气管从塔盘突出以使所述气体（G）排他地通过塔盘。升气管的形状与包含其的隔室的形状相同，并且升气管的内部体积至少等于包含其的隔室的体积。

Description

用于海上气/液接触塔的具有相同形状的隔室和气体提升管 的分配器塔盘
技术领域
本发明涉及用于气/液接触塔的塔盘领域，且更特定地，涉及尤其在用于气体处理、CO2捕获、气体脱水或蒸馏的单元中使用的海上塔。
背景技术
用于通过胺洗涤进行气体处理或CO2捕获的海上单元包括用于流体的吸收和再生的塔，所述流体可以是液态或气态。这些吸收和再生塔在逆流或顺流气/液流动的情况下操作，并且安装在船舶、浮动驳船或海上平台上，例如被称为FPSO（“Floating Production,Storage and Offloading”，浮动式生产、存储和卸载）或FLNG（“Floating LiquefiedNatural Gas”，浮动液化天然气）的类型的船舶、浮动驳船或海上平台。蒸馏塔或气体脱水塔也安装在浮动驳船上。
在本描述中，用于在气体和液体之间的物质和/或热量交换的这些塔被无区别地表示为气/液交换塔或气/液接触塔。
这些海上气体处理、CO2捕获、蒸馏或气体脱水单元中使用的塔，通常根据气体和流体（气体和流体两者都在塔中流动）之间的物质和/或热量交换的原理来操作。
为了通过用液体洗涤气体的方法去除存在于气体中的污染物（诸如，CO2、硫化氢（H2S）、羰基硫（COS）和水），一般地使用竖直气/液接触塔，这些塔洗涤与下降的液体流逆流流动的上升的气流。因此，在气体以可变的吸收速率在塔中上升期间，气体的污染物被液体保留。在从气体中消除污染物的背景下，术语“竖直气/液接触塔”也被理解为意指再生塔，其中装载有污染物的（液体）溶剂通过与气体接触而被纯化，这促进了对存在于装载有污染物的溶液中的污染物的提取。这些单元一般地由两个气/液接触塔组成，其中一个用于通过沿着吸收塔（也称为“吸收器”）流动的溶剂来吸收污染物（诸如，呈气态形式的酸化合物），而另一个（“再生器”）用于例如再生富溶剂（也就是说，包含从吸收器中带出来的杂质的溶剂），例如通过施加热量以使所述溶剂达到沸点，以便完全纯化溶剂，该溶剂然后在吸收器中被重新使用。该再生的溶剂也被称为贫溶剂。
存在各种各样类型的气/液接触塔。
图1示出了在气体处理单元中使用的气/液接触塔的可能实施例，该气/液接触塔例如用于通过液体（该液体是（一种或多种）胺的水溶液）吸收包含在气体中的酸化合物。该塔是竖直气/液接触塔，其包括以多个床的形式使用的无规填料和/或规整填料类型的接触内构件（internal），并且包括用于在填料床之间进行液体流的中间再分配的器件。
被称为无规的填料和被称为规整的填料形成了目前可用的两种主要的填料类别。无规类型的填料由大量单一固体元素形成，这些固体元素可能是相同的且通常具有中等大小（约为一厘米）、以无规方式放置在接触器内，而规整类型的填料通常由以特定方式成形和布置的金属板形成。
如图1中所代表的，气/液接触塔1包含散布在若干个填料床7中的无规和/或规整填料。每个填料床对应于塔的吸收区段6，在该吸收区段中，优选地通过使液体L和气体G在填料内接触来实施热量和/或物质交换。接触塔1通过在塔底部处的第一入口接收待处理的气态流体气体GFA（包含待消除的酸化合物），并且通过在塔顶部处的第二入口接收贫溶剂LSP（液体胺溶液）。通常，借助气体分配器2在塔底部处引入待处理的气态流体GFA，该气体分配器使得上升的气体贯穿填料床7的下区段的速度轮廓能够尽可能地均匀，以便改进塔的操作性能。接触塔1通过在塔顶部处的第一出口递送已处理的气态流体GFT（被纯化除去了一些酸化合物），并且通过在塔底部处的第二出口递送装载有包含在待处理的气态流体中的一些酸化合物的富溶剂LSR。通过使下降的液相和上升的气相在塔内的填料床7处亲密接触来实施酸化合物从气态流体到液体溶剂的转移。填料床7由固体元素组成，这些固体元素展现高的接触表面积，液体均匀地散布遍及该接触表面积并向下流动，这有利于与上升的气相接触，且因此使得有可能在两种流体之间有效地转移物质和/或热量。
对于所有类型的填料，为了使由转移内构件产生的整个表面积可用，明智的是，使逆流地四处移动的每个流以尽可能均匀的方式流过塔的整个区段并接触塔的内构件。为此，使用液体分配器3将在塔顶部处的贫溶剂SP遍及顶部填料床7的横截面均匀地注入，并且使用气体分配器2在接触器的底部处引入将待处理的气体GFT。通常，放置在塔底部处的气体分配器2还收集液体LSR，该液体可以随后在塔底部1处被提取。液体LSR通常被收集在设置于气体分配器2上的液体收集区域中，所述区域常规地通过连接器而连接到塔底部，这些连接器通向从中得以从塔1吸取出液体的液体保护区域。
塔1还包括在填料床7之间的多个液体收集和再分配系统（4、5）。因此，此处所示的塔1包括两个这样的液体收集和再分配系统（4、5），每个液体收集和再分配系统放置在两个填料床7之间，从而使得有可能一方面收集源自上填料床的下降的液体并将所述液体分配在下填料床上，且另一方面将源自下液体填料床的气体均匀地分配在上填料床上。当需要高的气/液接触高度时，该构型是特别适合的。这些中间液体收集和再分配系统（在这种情况下，安装在两个填料床7之间）可以是不同类型的，诸如例如包括液体收集塔盘4的系统，该液体收集塔盘包括与分配器5组合的用于使气体通过的升气管（chimney），该分配器包括竖直导管，该竖直导管在多个喷头（sprinkler）（配备有孔或喷嘴的水平管）上方显现以用于分配收集在塔盘4上的液体。可使用其他类型的中间液体收集和再分配系统，诸如升气管式塔盘，如图2和图4中所图示的。这些升气管式塔盘也可用作塔顶部处的液体分配器3。
配备有升气管的塔盘可以是不同类型的，并且可以以不同的构型定位。分配器塔盘的不同变体尤其描述在以下专利申请和专利中：US6338774B、US2004020238A、US6149136A和US5752538A。
在图2中示出了升气管式塔盘的示例。塔盘30是在此类塔中使用的标准液体分配器塔盘的示例。塔盘30包括用于分配气体G的升气管32，所述升气管从塔盘的面突出。升气管32例如以给定的间距P布置在塔盘上。通过使液体进入位于塔盘30上的在升气管32之间的孔31中，来进行液体L的分配。每个升气管32允许气体在逆流或顺流操作模式下从塔的下部分朝向塔1的上部分通过或从上部分朝向下部分通过。在图2中，示出了逆流操作模式（其中液体L下降且气体G上升）。升气管32垂直于塔盘30上升。每个升气管32由至少一个壁形成，所述壁界定在塔盘的任一侧部上均开口的内部体积。升气管32可具有圆柱形形状（如图2中所示），或者可由多个壁形成并采取平行六面体的形式。升气管32可配备有帽（未示出），该帽定位于升气管的排气部或入口孔口上方（在逆流或顺流操作模式下），以防止液体通过升气管32。该排气部或入口孔口也可定位成以便通过例如沿升气管的高度H的方向正交于穿过所述升气管的轴线Z定位来防止液体进入升气管。分配器塔盘32的目的是将液体L均匀地分配到在塔1中位于下方的气/液接触器7上，如图1中所示。在塔盘30是位于两个气/液接触器7之间的中间装置的情况下，这样的塔盘30还可用于将气体均匀地分配到在塔1中位于所述塔盘30上方的气/液接触器7的基部（图1的收集和再分配装置（4、5）的功能）。
在所讨论的气/液接触塔是海上的情况下，特别是放置在例如船舶、平台或驳船类型的浮动结构上的情况下，这些结构对海浪涌是敏感的。因此，安装在这些塔中的设备（尤其是气/液分配器塔盘）经受具有多达六个自由度（“平摇（yaw）、纵摇（pitch）、横摇（roll）、垂荡（heave）、横荡（sway）、猛推（thrust）”）的浪涌运动。
出于指导，与纵摇和横摇振荡的组合相关联的角度在从15变化到20 s的时段内为约+/-5°。塔中遇到的纵向、横向和垂直加速度的数量级分别在塔定位于其上的甲板上方6m处的0.2/0.7/0.2 m/s2和桥上方50 m处的0.3/1.2/0.3 m/s2之间变化。
在这些条件下，如图2中所图示的，配备有升气管的常规分配器塔盘的操作可能受到显著干扰。为了简单起见，在图3中未示出塔盘30的升气管。事实上，这些分配器的操作主要基于重力，并且必须在分配器塔盘上建立均匀高度″h″的液体保护。通过塔盘30的孔31的液体的速度的平方与液体保护的高度成比例
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。当塔盘30在浪涌的影响下倾斜时（如图3中所示），液体保护的高度遍及分配器塔盘而不再均匀（h 1 >h 2， h 1 和h 2 分别是塔盘30上的两个直径上相对的位置处的液体保护高度），从而在进入塔1中的气/液接触器7的液体的分配中形成不平衡（U L1 >> U L2 ，U L1 和U L2 分别是塔盘上的所述两个直径上相对的位置处液体的分配速度）。塔的分配质量及因此效率受到严重影响。如果液体的这种分配不加以控制，则其可大幅降低塔的性能。大的液体保护（约0.6 m，取决于塔的直径）将是需要的，以弥补这些影响，从而导致总尺寸和重量的增加，这对于海上结构来说是不期望的。
为了避免这类的这些问题，已使用了对不完美的水平度具有低敏感度的液体分配元件。这些分配器通常由单独的收集器和分配器组成，所述收集器和分配器通过一个或多个相对长的竖直导管连接，使得不管遇到的浪涌条件如何，分配器都保持低负荷（underload）。在图4中示出了其中液体的收集与其分配脱离的此类系统的示例。液体收集器塔盘40包括用于使气体通过的升气管42。用于分配液体的系统包括至少一个竖直导管41，所述竖直导管将塔盘收集器40连接到多个喷头43（设置有孔或喷嘴的水平管）。对于海上浮动条件，通常这种类型的液体收集和再分配系统例如在两个填料床之间是优选的，基本出于两个原因：（1）在中央连接器中液体振荡的影响被最小化，以及（2）期望朝向下部床的均匀分配。（一个或多个）竖直导管41是相对长的，以使得分配器系统能够形成足够的静压头（不管由浪涌引起的倾斜条件如何）并向分配器提供动力。事实上，竖直导管被设计成使得由于不完美的水平度所引起的液体高度的变化显著小于对分配系统进行供应的液体导管的高度。例如，专利申请US2004020238给出了此类液体分配系统的详细描述。因此，这些分配器一般地对浪涌效应具有低敏感度并提供高质量的分配，但具有非常大的总尺寸：在一些情况下，它们可具有几米的高度。
在专利申请FR 2771018 A和FR 2771019 A中描述了这些问题的另一种解决方案。该解决方案在于使用两个分配器（主要分配器和次要分配器）。每个分配器被划分成多个隔室，液体被分配到所述多个隔室中。由于这些隔室，当塔倾斜时，液体被更好地分配。然而，该解决方案仍具有大的总尺寸，因为它需要两个分配器。此外，由于隔室彼此不连通，因此隔室中的液体分配不平衡。
专利FR 2989595 B中描述的又一种已知的解决方案在于使用如图5中所示的液体分配器塔盘。此类塔盘50是带隔室的，每个隔室53包括用于使气体通过的圆柱形升气管52以及孔类型51或升气管类型的用于分配液体的至少一个器件。包括升气管和液体通过器件的隔室采取直角平行六面体的形式。当塔盘倾斜时，隔室充当“屏障”。因此，即使倾斜程度很高，也保持相对均匀的液体保护。附加地，由于形成所述隔室的分隔件54具有穿孔55（优选地位于这些分隔件的基部处），因此允许液体在隔室53之间流动。因此，液体可以遍及塔盘50的整个表面流动，从而允许液体的良好径向分散，因此提供液体遍及气/液接触器7的高质量分配。
然而，此类塔盘的设计和生产可能带来问题，尤其是因为插入到呈直角平行六面体形式的隔室中的升气管的圆柱形形状。为了气体的良好分配，升气管存在于许多隔室中，从而去除了孔51的良好分配和提供液体的良好分配所需的一些工作表面积。为了最小化这种不便，可将升气管安装在隔室的壁附近，但是在这种情况下，如果圆柱形升气管与壁54接触，则不容易将它们连接。这需要大量的焊接点并使生产过程极大地复杂化，且对成本具有影响。图6示出了隔室的示例的局部视图，该隔室包括：升气管52，其被帽57叠覆以防止液体通过升气管；以及孔51，其用于使液体通过塔盘。如果将圆柱形升气管安装在隔室中而不与壁54接触，则它们将阻塞大量的液体通过孔51，而不利于液体分配的质量。对于具有大直径的塔盘（例如，直径为4或5米的塔盘），这些设计和生产的问题将加重。
本发明是对专利FR 2989595 B中描述的塔盘的改进，并且尤其旨在简化塔盘的设计和制造，同时经由液体通过器件提供液体的良好分配，所述液体通过器件是例如孔。
发明内容
本发明的目的尤其是提供一种用于塔的分配器塔盘（用于液体和气体），该塔用于利用简单结构在气体和液体之间进行热量和/或物质交换，并且即使当存在由海洋环境所引起的塔盘的显著倾斜时也提供液体的高质量分配和遍及塔盘的液体的良好分散。
本发明还旨在简化一种塔盘的设计和制造，该塔盘包括隔室，所述隔室设置有用于使气体通过塔盘的升气管以及液体通过器件，该塔盘适合在用于在气体和液体之间进行热量和/或物质交换的海上塔中使用。
因此，为了实现上述目的中的至少一个，除了别的之外，根据第一方面，本发明提出了一种用于塔的分配器塔盘，该塔用于在气体和液体之间进行热量和/或物质交换，该分配器塔盘包括在塔盘的面上界定多个隔室的正割分隔件，所述分隔件具有穿孔以准许液体中的一部分在相邻的隔室之间流动，每个隔室包括用于使液体通过所述塔盘的至少一个器件或者包括升气管，该升气管从所述塔盘的该面突出以使所述气体排他地通过所述塔盘，所述塔盘具有用于使液体通过的多个器件以及具有多个升气管，并且其中，所述升气管的形状与包含其的隔室的形状相同，并且所述升气管的内部体积至少等于包含其的隔室的体积。
根据本发明的一个实施例，每个升气管占据单个隔室。
根据本发明的一个实施例，每个升气管占据多个相邻的隔室。
优选地，每个升气管占据四个相邻的隔室。
根据本发明的实施例，隔室具有相同的尺寸和相同的形状。
根据本发明的实施例，每个升气管被与所述升气管相邻的至少三个隔室包围，液体经由穿孔的分隔件在所述至少三个隔室当中流动。
根据本发明的实施例，每个升气管被与所述升气管相邻的至少三个隔室包围，液体经由穿孔的分隔件在所述至少三个隔室之间流动。
根据本发明的实施例，分隔件由两个系列的分隔件组成，每个系列的分隔件彼此平行并与另一系列的分隔件正割。
根据本发明的实施例，升气管具有正方形、矩形、菱形、六边形或梯形形状的横截面，优选地正方形的横截面。
根据本发明的实施例，升气管以第一给定间距、优选地以三角形或正方形间距规则地分配在塔盘的该面上。
有利地，穿孔位于分隔件的基部处。
根据本发明的实施例，界定同一隔室的两个平行分隔件的穿孔未对准。
根据本发明的实施例，用于使液体通过的器件是位于塔盘上的孔，其优选地以第二给定间距、优选地以三角形或正方形间距规则地分配在每个隔室中。
根据本发明的实施例，液体通过器件是用于使液体通过塔盘的液体通过升气管，其配备有至少一个穿孔，所述液体通过升气管从所述塔盘的面突出。
根据本发明的实施例，塔盘还包括位于塔盘的另一面下方的分散系统，该分散系统包括定位成彼此平行的一组喷头或穿孔导管。
根据第二方面，本发明提出了一种用于在气体和液体之间进行热量和/或物质交换的海上塔，该海上塔包括使气体和液体接触的至少一个气/液接触器、用于液体的至少第一入口、用于气体的至少第二入口、用于气态流体的至少第一出口、以及用于液态流体的至少第二出口，该塔包括根据本发明的分配器塔盘，该分配器塔盘用于遍及气/液接触器分配液体以及用于分配气体。
根据第三方面，本发明提出了一种用于通过使用吸收剂溶液洗涤气体来进行气体处理或CO2捕获的单元，该吸收剂溶液尤其包含胺，该单元包括至少一个根据本发明的海上塔以允许气体和吸收剂溶液之间的交换。
根据第四方面，本发明提出了一种用于液体的蒸馏或气体的脱水的单元，该单元包括至少一个根据本发明的海上塔以允许气体和液体之间的交换。
根据第五方面，本发明提出了一种海上浮动驳船，尤其是用于烃回收的海上浮动驳船，该海上浮动驳船包括根据本发明的气体处理和/或CO2捕获单元或者根据本发明的用于蒸馏和/或脱水的单元。
附图说明
在阅读通过非限制性示例的方式给出的本发明的特定示例性实施例的以下描述时，本发明的其他主题和优点将变得显而易见，该描述是参考下文所描述的附图做出的。
图1（描述于上文）是图示气/液接触塔的一种特定情况的图，该气/液接触塔用于在气体处理或CO2捕获的背景下通过胺水溶液吸收包含在气体中的酸化合物，并且配备有根据现有技术或根据本发明的塔盘。
图2（描述于上文）图示了用于分配液体和气体的根据现有技术的升气管式塔盘。
图3（描述于上文）图示了根据图2的现有技术的升气管式塔盘，该升气管式塔盘被示为处于倾斜位置中。
图4（描述于上文）图示了供在气/液接触塔的两个填充床之间使用的根据现有技术的液体收集和分配系统的示例，该液体收集和分配系统包括液体收集器塔盘，该液体收集器塔盘具有连接到由喷头形成的液体分配器的升气管。
图5（描述于上文）是根据现有技术的带隔室的升气管式塔盘的示例的局部透视图。
图6（描述于上文）图示了如图5中所图示的带隔室的升气管式塔盘类型的根据现有技术的塔盘的示例。
图7是根据本发明的另一个实施例的塔盘的一部分的3D视图的示意性图示。
图8是根据本发明的实施例的塔盘的一部分的顶视图的示意性图示。
图9是根据本发明的另一个实施例的塔盘的一部分的顶视图的示意性图示。
在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。
具体实施方式
根据本发明的塔盘的以下详细说明书尤其参考了图7至图9，图7至图9图示了不同的非限制性实施例。
图7特别地以示意性方式图示了根据本发明的实施例的塔盘的一部分。
根据本发明的塔盘100是用于塔的气体分配器塔盘，该塔用于在气体G和液体L之间进行热量和/或物质交换。根据本发明的塔盘具有气体分配功能和液体分配功能。从这个意义上讲，在描述的其余部分中将参考“分配器”塔盘，以表示具有液体和气体分配这两种功能的塔盘。
分配器塔盘100包括两个面，即上面和下面。将塔盘的朝向交换塔顶部定向的面称为塔盘100的上面。相反，塔盘的下面是朝向塔底部定向的面，气体在塔的逆流操作模式（具有上升的气体和下降的液体）下通过该下面进入。
在图7中，塔盘被示为在气/液接触塔内处于其使用位置中，也就是说，水平地定位成其中上面在与水平面一致的平面（XY）中朝向塔顶部定向。常规地，塔盘100被内接在圆柱状物中，该圆柱状物的直径ϕ基本上等于气/液接触塔的直径。例如并且以非限制性方式，气/液接触塔的直径可在1 m和8 m之间，且通常在2 m和5 m之间。
以与图5中所图示的根据现有技术的塔盘相同的方式，根据本发明的塔盘100包括正割分隔件104，所述正割分隔件在塔盘100的面（即，上面）上界定多个隔室103。优选地，这是相同尺寸和形状的多个隔室，但这并不排除以下可能性：在塔盘的外围上，且尤其是在圆柱形塔的情况下，可提供非为相同尺寸和形状的其他隔室。形成隔室103的分隔件104具有穿孔105以允许液体中的一部分在相邻的隔室103之间流动。“相邻的隔室”被理解为意指具有共有的两个分隔件的隔室。优选地，分隔件104由两个系列的分隔件组成，每个系列的分隔件彼此平行并与另一系列的分隔件正割，如图7中所示。
根据本发明，每个隔室包括：至少一个器件，其用于使液体通过塔盘100；以及升气管102，其从塔盘100的该面突出以使所述气体排他地通过所述塔盘100。
根据本发明的塔盘100具有用于使液体通过的多个器件以及具有多个升气管102，以便提供气体分配功能和液体分配功能。
生成隔室103的分隔件104对包含在形成液体通过器件的隔室中的液体充当“屏障”作用，尤其是当塔盘倾斜时。因此，即使倾斜程度很高，也保持相对均匀的液体保护。由此，确保了遍及气/液接触器对液体的良好质量的分配。气体和液体之间的界面被认为是液体保护。液体保护的高度对应于相对于塔盘的上面的液位。附加地，将液体在其上流动的区域称为液体流动区域；它是由在塔盘的上面上包括液体通过器件的隔室形成的表面区域，由于分隔件104的穿孔105，液体可以在所述隔室之间流动。由于这些穿孔105，液体L中的一部分可以在设置有液体通过器件的相邻的隔室之间流动，并且可以优选地在所述隔室之间以均匀地分配在分配器塔盘100的整个表面上的方式流动，因此提供了液体的良好径向分散。穿孔105可以是圆形、长方形、矩形或其他形状。然而，穿孔105的表面积可优选地相对于分隔件的表面积保持为小的，使得分隔件104继续执行其主要功能，即限制流过塔盘的流体的量，以确保塔盘上液体高度的良好均匀性。附加地，为了防止液体的线性流动并确保液体的良好径向分散，隔室103的两个平行分隔件的穿孔105未对准（或同轴）；也就是说，穿过两个平行分隔件的穿孔中心的直线不平行于隔室103的其中一个分隔件。有利地，穿孔105放置在分隔件104的基部处，也就是说，在分隔件104的下部分中接近塔盘的上面（升气管从该上面突出），以便于液体的流动；穿孔105优选地布置成以便位于液体保护的高度下方。
穿孔仅存在于具有用于使液体通过塔盘的器件的相邻的隔室之间，而不存在于所具有的升气管与具有液体通过器件的隔室相邻的隔室之间。
隔室的数量（及因此分隔件的数量）可取决于塔盘的直径。优选地，大塔盘所带的隔室比小塔盘所带的隔室更多。通过非限制性示例的方式，塔盘可具有在4个和150个之间的隔室。
优选地，每个升气管102被与所述升气管102相邻的至少三个隔室包围，液体经由穿孔的分隔件在所述至少三个隔室之间流动。更优选地，每个升气管102在所有侧部上被与所述升气管102相邻的隔室包围，液体经由穿孔的分隔件在所述隔室之间流动。以这种方式，有可能遍及塔盘的未被升气管占据的整个该面提供液体流动。
用于使液体通过塔盘的器件并未在图7至图9中示出。它们可以是孔，诸如图5中所示的现有技术的塔盘所具有的孔51。在这种情况下，它们优选地以给定的间距、优选地以三角形或正方形间距规则地分配在每个隔室中。它们也可以是用于使液体通过的液体通过升气管，每个升气管配备有至少一个穿孔（或至少一排穿孔），所述液体通过升气管从塔盘100的其中面突出。
升气管102允许气体G排他地通过塔盘100。多个升气管被理解为意指至少两个升气管。升气管的数量是可变的，并且取决于塔盘的设计，特别是取决于诸如塔盘的尺寸、所期望的孔径比、收集区域的体积等参数。纯粹出于指导而没有任何限制，根据本发明的塔盘100可具有在2个和100个之间的升气管102。
轴线Z沿升气管102的高度方向穿过所述升气管，当塔盘在塔中处于水平位置中时，该轴线与竖直线一致。沿着该轴线Z，气体G沿升气管102的高度方向通过该升气管。升气管的其他尺寸（例如，在如图7中所示的直角平行六面体形状的升气管的情况下，其长度l和宽度L）被限定在正交于轴线Z的平面（XY）中，该平面由支撑升气管102的塔盘的一部分形成。当塔盘在塔中处于适当位置时，该平面是水平面。
每个升气管102包括在塔盘100的任一侧部上均开口的内部体积，所述体积由形成升气管102的多个壁界定。排气孔口和入口孔口分别表示：升气管的这样的孔口，即，气体在已通过升气管之后通过该孔口逸出，该孔口通常位于升气管的顶部处，该升气管从用于以逆流（上升的气体）模式操作的塔的塔盘的上面突出；以及升气管的这样的孔口，即气体通过该孔口进入，该孔口通常位于升气管的基部处，该升气管从用于以逆流（上升的气体）模式操作的塔的塔盘的上面突出。
每个升气管102可被帽（未示出）叠覆，以防止液体进入升气管102。然后，将帽升高到升气管的顶部上方，以便留出空间供气体G通过。
优选地，升气管102以给定的间距以规则的方式分配在塔盘100上，以提供气体的均匀分配。例如，升气管以三角形或正方形间距分配在塔盘的上面上。
优选地，塔盘上的升气管的数量小于包括液体通过器件的隔室的数量。
升气管102的高度可大于形成隔室的分隔件的高度。因此，升气管可高于包含液体通过器件的隔室。
根据本发明，升气管102的形状与包含其的隔室103的形状相同，并且升气管的内部体积至少等于包含其的隔室的内部体积。
由于升气管以这种方式与隔室的形状匹配，因此设计其在塔盘上的安装并构造塔盘变得更容易，针对其他设计和制造约束具有容许度，尤其是针对液体通过器件的布置，这必须允许液体的良好质量的分配。
这尤其使得有可能避免现有技术中遇到的升气管和隔室之间的连接问题，且因此便于塔盘的制造。
这还便于塔盘的设计，因为有可能的是，在将升气管安装于塔盘上时使用由隔室和升气管之间的形状的同一性提供的附加灵活性，来优化在升气管的出口处气体的速度轮廓的均匀性，而不影响液体在隔室中的分配。应记住，在塔盘的升气管的出口处气体的速度轮廓对于气/液接触器（例如，填料床）的正确操作来说是基本参数，气体被分配在该气/液接触器上。因此，本发明使得有可能依据气体和液体分配的质量来生产具有高性能的塔盘。
分配器塔盘100的隔室呈直角平行六面体的形状。升气管102也呈直角平行六面体的形状。因此，所述升气管102的横截面是矩形，隔室103的横截面也是矩形。例如，升气管102沿着正交于轴线Z正交的纵向轴线Y伸长。平行六面体（优选地，直角平行六面体）的形状允许大的孔口用于使气体通过（尤其是通过与已知的圆柱形升气管相比），从而使得有可能限制压降。
根据本发明的分配器塔盘可包括具有与图7中所示的形状不同的形状的隔室。特别地，根据本发明的分配器塔盘可包括这样的隔室及因此这样的升气管，即，所述隔室和升气管具有正方形、矩形、菱形、六角形或梯形形状的横截面。优选地，如在图8和图9中所示的根据本发明的塔盘的实施例中那样，根据本发明的分配器塔盘的升气管具有正方形形状的横截面。
通过非限制性示例的方式，升气管的高度可例如在0.15 m和1.00 m之间，且优选地在0.3 m和0.6 m之间。
为了制造塔盘，且特别是为了确定隔室103的尺寸，可采取以下步骤：
a） 将所述塔盘100的不平衡指数IQ定义为：
Figure 845501DEST_PATH_IMAGE002
其中，UL1和UL2是在塔盘的两个直径上相对的端部处离开塔盘的液体的速度；
b） 选择所述塔盘的最大不平衡指数和塔盘100相对于水平线的最大倾斜角度θ；
c） 确定两个连续的平行分隔件之间的距离L1和隔室的对角线的长度L2，从而使得能够找到最大不平衡指数；以及
d） 将分隔件定位成符合长度L1和L2。
图8是以顶视图示出根据本发明的实施例的塔盘的一部分的图。因此，这涉及塔盘的上面。为了简单起见，未示出诸如液体通过器件之类的某些元件。根据该实施例的塔盘200在每个方面均与参考图7所描述的塔盘相同，除了由分隔件204形成的隔室203及因此升气管202具有正方形横截面之外。因此，塔盘的隔室形成了棋盘结构，该棋盘结构沿着X轴线和Y轴线具有若干排。附加地，根据该实施例，每个升气管202占据单个隔室203。换句话说，每个升气管202的内部体积等于包含其的隔室203的体积。优选地，根据该实施例，升气管202例如以由三角形间距所确定的规则图案均匀地分配在塔盘的上面上。因此，塔盘200沿着X轴线和Y轴线每4个隔室包括一个升气管202，每个升气管202在所有侧部上仅被包含液体通过器件的隔室包围，并且经由分隔件204中的穿孔彼此连通，以便形成均匀地分配在塔盘200的该面上的液体流动区域。升气管202也沿着X轴线以及沿着Y轴线被间隔开没有升气管的一个排，也就是说，仅由液体隔室形成的一个排。
图9是以顶视图示出根据本发明的实施例的塔盘的一部分的图。因此，这涉及塔盘的上面。根据该实施例的塔盘300在每个方面均与参考图8所描述的塔盘相同，除了每个升气管302占据多个相邻的隔室303（例如，如图所示的四个相邻的隔室）之外。“4个相邻的隔室”被理解为意指隔室成对地相邻。换句话说，每个升气管302的内部体积等于包含其的四个隔室303的体积。如在塔盘200中的那样，由分隔件304形成的塔盘303的隔室及因此升气管302具有正方形横截面。因此，形成了棋盘结构，其沿着X轴线和Y轴线具有若干排。优选地，根据该实施例，升气管302例如以由三角形间距所确定的规则图案均匀地分配在塔盘的上面上。在图9中仅示出了完整的升气管，也就是说，占据了4个所绘制的隔室的升气管。因此，塔盘300沿着X轴线每4个隔室且沿着Y轴线每6个隔室包括一个升气管302，该升气管占据4个相邻的隔室，从而形成正方形，每个升气管302在所有侧部上仅被包含液体通过器件的隔室包围，并且经由分隔件304中的穿孔彼此连通，以便形成均匀地分配在塔盘300的该面上的液体流动区域。
升气管302也沿着X轴线以及沿着Y轴线被间隔开没有升气管的至少一个排，也就是说，仅由液体隔室形成的一个排。
本发明还涉及一种用于在气体G和液体L之间进行物质和/或热量交换的塔，其中借助于至少一个气/液接触器使两种流体接触。这样的气/液接触器优选地是规整或无规填料的床，如上文所定义的。它也可以是用于使气体和液体接触从而使物质和/或热量的交换成为可能的任何其他器件，诸如塔盘。
根据本发明的塔可以是如参考图1所描述的塔，例如适合于如下的方法的塔：通过作为（一种或多种）胺的水溶液的液体，来吸收包含在待处理的气体中的酸化合物，诸如CO2、H2S、COS、二硫化碳（CS2）、二氧化硫（SO2）和硫醇（RSH）（诸如，甲硫醇（CH3SH）、乙硫醇（CH3CH2SH）和丙硫醇（CH3CH2CH2SH））。因此，在不排他地再次继续上文已经给出的对此类塔的描述的情况下，塔可以包括定位于塔顶部处的用于液体（被称为“贫溶剂”）的至少一个入口、在塔底部处的用于待处理的气体的至少一个入口、在塔顶部处的用于已处理的气体的至少一个出口、以及在塔底部处的用于富集污染物的液体（被称为“富集溶剂”）的至少一个出口，所述污染物最初存在于待处理的气体中。塔有利地包括至少一个气/液接触器7，优选地是无规或规整的填料床，并且更优选地是规整的填料床，以用于使待处理的气体与贫溶剂接触。
塔1包括用于液体LSP的至少第一入口、用于气体GFA的至少第二入口、用于气态流体GFA的至少第一出口、以及用于液态流体LSR的至少第二出口。
塔1还包括如上文所描述的分配器塔盘，该分配器塔盘叠覆所述气/液接触器7，以允许将液体分配在所述接触器7上以及允许分配气体。
取决于塔盘在塔中的位置和流体的流动方向（顺流或逆流类型），可通过塔盘将气体分配在所述气/液接触器（例如，如在顺流型下降的气/液流动的情况下）上，或者如果塔盘定位于塔中的两个相继的气/液接触器之间（例如，如在逆流型气/液流动的情况下，其中在塔中液体下降），则可将气体分配在叠覆塔盘的另一个气/液接触器上，或者可将气体分配在塔顶部处、在包括气/液接触器的每个区段上方，从那里气体可从塔中排出。
优选地，根据本发明的塔以逆流模式操作，其中在塔中气体上升且液体下降。
根据本发明的分配器塔盘可放置在两个相继的区段之间，即下区段和上区段之间，每个区段包括气/液接触器7，通常是填料床，因此允许将液体L分配在下区段的气/液接触器7的顶部处以及允许将气体分配在上区段的气/液接触器7的基部处。它代替了图1中被引用为（4、5）的液体收集和再分配系统。
根据本发明的分配器塔盘也可放置在塔顶部处、在任何气/液接触器7的下游（在以逆流模式操作的塔中，沿上升的气体的方向）。因此，它允许将通过在塔顶部处的液体LSP的第一入口进入的液体分配在包含在塔中的最高位置中的气/液接触器7的区段上。
有利地，气/液接触器7是规整或无规的填料床，且优选地是规整的填料床。
根据本发明的分配器塔盘可与放置在分配器塔盘下方的分散系统相关联，该分散系统可能是平行地放置在分配器塔盘下方的一组喷头或穿孔导管。该分散系统可以提供液体在气/液接触器中的甚至更好的分散。
这样的海上塔可以是在气体处理或CO2捕获单元中使用的用于流体的吸收或再生的塔，其中使气态流体与液态流体接触。
吸收塔使气体和液体接触，以吸收包含在气体中的污染物并产生富集所述污染物的液体和贫化所述污染物的气态流出物。再生塔使气体和液体接触，以再生包含污染物的液体以及产生贫化污染物的再生液体和富集所述污染物的气体。
本发明还涉及一种用于通过使用吸收剂溶液洗涤气体来进行气体处理或捕获包含在气体中的CO2的单元，该吸收剂溶液包含例如胺。该单元包括如上文所定义的至少一个海上塔1，以用于允许气体和吸收剂溶液之间的交换。
常规地，“气体处理”被理解为意指消除包含在气体中的呈气态形式的酸化合物，诸如CO2、H2S、COS、CS2、SO2和硫醇（RSH），且特别是在使用海上塔的背景下包含在天然气中的酸化合物。
“捕获包含在气体中的CO2”通常被理解为意指消除包含在气体中的CO2，例如，在使用海上塔的背景下，包含在天然气或燃烧烟气中的CO2。
根据本发明的塔盘也可有利地在海上液体蒸馏塔或海上气体脱水塔中使用。
因此，本发明还涉及蒸馏或气体脱水单元。
“气体脱水”被理解为意指通过使气体与液体溶剂（诸如，乙二醇）接触来消除包含在气体中的水（气体被“干燥”），例如在使用海上塔的背景下所包含的水。
最后，本发明涉及一种例如FPSO或FLNG类型的海上浮动驳船，尤其是用于烃回收的海上浮动驳船。驳船包括如上文所描述的气体处理和/或CO2捕获单元，以用于清洁在烃回收期间产生的气体。驳船还可包括如上文所描述的蒸馏和/或气体脱水单元。

Claims (23)

1.一种用于塔的分配器塔盘（100、200、300），所述塔用于在气体（G）和液体（L）之间进行热量和/或物质交换，所述分配器塔盘包括在所述塔盘（100、200、300）的面上界定多个隔室（103、203、303）的正割分隔件（104、204、304），所述分隔件（104、204、304）具有穿孔（105）以准许所述液体中的一部分在相邻的隔室之间流动，每个隔室（103、203、303）包括用于使液体通过所述塔盘（100、200、300）的至少一个器件或者包括升气管（102、202、302），所述升气管从所述塔盘（100、200、300）的面突出以使所述气体（G）排他地通过所述塔盘（100、200、300），所述塔盘具有用于使液体通过的多个器件以及具有多个升气管（102、202、302），并且其中，所述升气管（102、202、302）的形状与包含其的所述隔室（103、203、303）的形状相同，并且所述升气管（102、202、302）的内部体积至少等于包含其的所述隔室（103、203、303）的体积；
其中，用于使液体通过的所述器件是位于所述塔盘（100、200、300）上的孔；或者
所述液体通过器件是用于使液体通过所述塔盘（100、200、300）的液体通过升气管，其配备有至少一个穿孔，所述液体通过升气管从所述塔盘（100、200、300）的面突出。
2.根据权利要求1所述的塔盘，其中，每个升气管（102、202）占据单个隔室（103、203）。
3.根据权利要求1所述的塔盘，其中，每个升气管（302）占据多个相邻的隔室（303）。
4.根据权利要求3所述的塔盘，其中，每个升气管（302）占据四个相邻的隔室（303）。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，所述隔室（103、203、303）具有相同的尺寸和相同的形状。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，每个升气管（102、202、302）被与所述升气管（102、202、302）相邻的至少三个隔室（103、203、303）包围，所述液体（L）经由所述穿孔的分隔件（104、204、304）在所述至少三个隔室之间流动。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，每个升气管（202、302）在所有侧部上被与所述升气管（202、302）相邻的隔室包围，所述液体（L）经由所述穿孔的分隔件（204、304）在所述隔室之间流动。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，所述分隔件（104、204、304）由两个系列的分隔件组成，每个系列的分隔件彼此平行并与另一系列的分隔件正割。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，所述升气管（102、202、302）具有矩形、菱形、六边形或梯形形状的横截面。
10.根据权利要求9所述的塔盘，其中，所述升气管（102、202、302）具有正方形的横截面。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，所述升气管（102、202、302）以第一给定间距规则地分配在所述塔盘（100、200、300）的所述面上。
12.根据权利要求11所述的塔盘，其中，所述升气管（102、202、302）以三角形或正方形间距规则地分配在所述塔盘（100、200、300）的所述面上。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，所述穿孔（105）位于所述分隔件（104、204、304）的基部处。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的塔盘，其中，界定同一隔室（103、203、303）的两个平行分隔件（104、204、304）的所述穿孔（105）未对准。
15.根据权利要求1所述的塔盘，其中，所述孔以第二给定间距规则地分配在每个隔室（103、203、303）中。
16.根据权利要求1所述的塔盘，其中，所述孔以三角形或正方形间距规则地分配在每个隔室（103、203、303）中。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的塔盘，其还包括位于所述塔盘的另一面下方的分散系统，所述分散系统包括放置成彼此平行的一组喷头或穿孔导管。
18.一种用于在气体和液体之间进行热量和/或物质交换的海上塔（1），所述海上塔包括使所述气体和所述液体接触的至少一个气/液接触器（7）、用于所述液体（LSP）的至少第一入口、用于所述气体（GFA）的至少第二入口、用于气态流体（GFT）的至少第一出口、以及用于液态流体（LSR）的至少第二出口，所述塔（1）包括根据权利要求1-17中任一项所述的分配器塔盘（100、200、300），以允许将所述液体分配在所述气/液接触器（7）上以及允许分配所述气体。
19.一种用于通过使用吸收剂溶液洗涤气体来进行气体处理或CO2捕获的单元，所述单元包括至少一个根据权利要求18所述的海上塔（1）以允许所述气体和所述吸收剂溶液之间的所述交换。
20.根据权利要求19所述的单元，其中，所述吸收剂溶液包含胺。
21.一种用于液体的蒸馏或气体的脱水的单元，所述单元包括至少一个根据权利要求19所述的海上塔（1）以允许所述气体和所述液体之间的所述交换。
22.一种海上浮动驳船，所述海上浮动驳船包括根据权利要求19所述的气体处理和/或CO2捕获的单元和/或根据权利要求21所述的用于蒸馏和/或脱水的单元。
23.根据权利要求22所述的海上浮动驳船，其是用于烃回收的海上浮动驳船。
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