CN111821713B - 集成在气体/液体分离塔中的用于分离两相流体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体/液体分离塔，其大致沿竖向轴线(V)延伸并包括界定内部空间的外壁(100)，在所述内部空间中布置有液体和气体在其中接触的至少一个第一接触构件和构造成收集来自所述第一接触构件的液体并将其分布至第二接触构件的至少一个分配装置(130)。用于两相流体的分离的至少一个分离装置(220,221)在第一接触构件与分配装置(130)之间抵靠塔的壁地布置在塔的内部空间中，并通过穿过分离箱的壁(222)的管道(210)供料。本发明还涉及一种蒸馏组件。

Description

集成在气体/液体分离塔中的用于分离两相流体的装置

技术领域

本发明的领域涉及气体/液体分离塔，并且更具体地，涉及打算与这样的塔搭配的用于分离两相流体的装置。

背景技术

气体/液体分离塔已经已知了很多年，并且其例如能够例如通过蒸馏来执行对包含在流体组合物中的各种不同的化学成分的分离。

例如，这些塔可以被装入称为冷箱(即其中温度维持在约-180℃的极低温度下的箱)的绝热室中，并且有时包括多个开口，包含待被分离的成分的流体的液相或气相能经由这些开口被注入。

或者，冷流体供应管道可整个包含在冷箱中。一旦被注入到这样的塔中，气相便上升到塔的上部，而液相便下降至塔的下部。

换言之，流体的液相和气相在这些塔中沿两个相反的方向循环。通常，流体的液相和气相被分开地引入该塔中。

这些塔还包括多个接触构件，这些接触构件与包含待被分离的成分的流体的液相和气相接触。

这些塔可在两个接续的接触构件之间包括收集器，该收集器收集来自第一接触构件的液体以将所述液体送至分配装置，该分配装置自身构造成将液体送至第二接触构件并使液体均匀地分布在该第二接触构件上。

同时，该收集器和该分配装置能够使离开该第二接触构件的气体通过第一接触构件。

如例如在文献IPCOM000253197D中描述的那样，能将两相流体的液相和气相分离的一个或多个分离装置可连接至这样的塔以便能经由在塔的各不同高度处开设的开口注入液相和气相中的一者和/或另一者。如在该文献中所述，这些分离装置通常容纳在冷箱中，连接至这些分离装置的塔也容纳在冷箱中。因此，两相流体在这两相被独立于彼此地注入到该塔中之前在塔外部被分离成液相和气相。

为了维持这些冷箱处于期望的温度，这些箱的壁包含绝热材料。因此，这些冷箱的制造费用非常昂贵，并且因此，冷箱制造商力求减少这些生产成本，特别是通过减小它们的尺寸来减少生产成本。

本发明通过提供一种液体/气体分离塔来落入本上下文中，在该液体/气体分离塔中加入了至少一个分离装置，该至少一个分离装置使得能够将两相流体的液相与气相分离，从而使得包含这种液体/气体分离塔和这种分离装置的冷箱具有相比于现有技术中的冷箱而言减小的尺寸。

DE10352294,US5464573和US4235847公开一种能够将流体直接引入分离箱中的孔口。因此，不支持流体在管道中的分离。此外，管道不定位成使得流体被喷射在外壁上。

US2874798具有通过塔的大部分直径的笔直的长管道。该管道包括多个膨胀室，在顶部和底部的开口，使得液体落入管中。液体下降到管中并且不被喷射在塔的外壁上。

发明内容

因此，本发明的一个主题涉及一种气体/液体分离塔，其大致沿竖向轴线延伸并且包括界定内部空间的外壁，在该内部空间中布置有至少一个第一接触构件和至少一个分配装置，液体和气体在所述至少一个第一接触构件中接触，所述至少一个分配装置构造成收集来自该第一接触构件的液体并将该液体分配至第二接触构件。用于将两相流体分离的至少一个分离装置在该第一接触构件与该分配装置之间布置在该塔的内部空间中。分离装置构造成将两相流体中的液相与气相分离。

因此，本发明有利地使得能够将包含待被分离的成分的两相流体注入到塔中，并且更确切说，在第一接触构件和该分配装置之间注入到塔中，而无需事先将该两相流体中的气相与液相分离。

在塔的外壁中开设有用于注入两相流体的至少一个孔口，该注入孔口构造成能在第一接触构件与分配装置之间将两相流体注入到塔的内部空间中。换言之，用于注入两相流体的孔口对着该分离装置开设。该分离装置包括至少一个管道，所述至少一个管道至少部分地布置在用于将两相流体注入到塔的内部空间中的孔口与至少一个分离箱之间。

根据本发明，所述至少一个分离箱构造成实现两相流体的液相与气相的分离并且邻近/邻接外壁布置。所述至少一个分离箱由外周壁和形成塔的圆形横截面的弦的竖向壁界定，该管道穿过该竖向壁，从而该管道的端部位于该分离箱中。可选地由多个分支组成的所述至少一个管道具有长度，该长度使得两相流体在注入孔口与分离箱之间行进的距离至少等于塔的直径的80％，或甚至至少等于塔的直径的90％。

该管道可以是直线形的或者可以是L形、V形或T形的。

根据本发明的一个有利的构型，该管道延伸超出塔的外壁，该超出的部分位于塔容纳在其中的冷箱的内部并且位于该塔的外部。换言之，根据该构型，该管道经由注入孔口穿过该塔的外壁。

根据本发明的一个特殊的示例性实施例，该塔包括多个分离装置，每个分离装置均在接触构件与分配装置之间布置在该塔的内部空间中。

分离装置的管道可在用于注入两相流体的孔口与所述至少一个分离箱之间具有一致的直径。该直径可计算成使得所述两相流体的循环速度足够低至使得在所述至少一个分离箱的上游于管道的内部发生液相和气相的预分离。两相流体的液相与气相的这种预分离使得能够减小所述至少一个分离箱的尺寸，这对于因此类塔的生产成本强加的尺寸限制而言特别有利。

根据本发明的一个特征，该分离装置包括两个分离箱并且该分离装置的管道具有三个分支，其中，第一分支穿过用于注入两相流体的孔口，第二分支和第三分支分别将第一分支连接至其中一个分离箱。

有利地，管道的所有分支均大致位于同一平面内。例如，该第二和/或第三分支可部分地延伸至这些分离箱中的一者或另一者中。

根据本发明的一个特征，该塔具有圆形横截面，所述分离箱于是是在直径上对置布置的。

根据本发明，至少一个分离箱包括两相流体的气相能经其离开相关分离箱的至少一个孔洞和两相流体的液相能经其离开该分离箱的至少一个穿孔，所述至少一个孔洞设置在所述分离箱的第一竖向端部附近并且所述穿孔设置在所述分离箱的第二竖向端部附近，该第一竖向端部与该第二竖向端部相对。

有利地，所述至少一个孔洞设置在其附近的所述第一竖向端部是相关分离箱的竖向上端部，即分离箱的在该分离箱位于塔中时最靠近第一接触构件的端部，所述至少一个穿孔位于其附近的所述第二竖向端部因此为该分离箱的竖向下端部，即该分离箱的在该分离箱位于塔中时最靠近分配装置的端部。

根据本发明的一个特征，所述至少一个孔洞设置在管道与所述至少一个分离箱的连接区的上方。有利地，在该连接区上方设置有多个孔洞。

根据一个示例性实施例，这些孔洞中的每一个均具有椭圆形形状，其主延伸轴线平行于竖向轴线。根据本发明的该特征，经由管道的第二分支和第三分支到达所述至少一个分离箱中的两相流体喷射到外周壁上。

这种喷射有助于在该至少一个分离箱中发生的液相与气相的分离。因此，由此喷射到该外周壁上的两相流体之后分离成下将到设置在分离箱的竖向下端部附近的穿孔的液相和朝向设置在该分离箱的竖向上端部附近的所述至少一个孔洞上升的气相。或者，这些孔洞中的每个可具有不同的形状，例如圆形，这并未背离本发明的上下文。

根据本发明的一个特征，所述至少一个分离箱由外周壁、竖向壁和布置在该竖向壁的下端部与外周壁之间的至少一个下部水平壁界定，该下部水平壁大致位于垂直于竖向壁的主延伸平面的平面中，两相流体的液相能经其离开相关分离箱的所述至少一个穿孔设置在所述下部水平壁中。

如上，分离箱的下部水平壁对应于该分离箱的在分离装置位于塔中时最靠近分配装置的壁。根据本发明的该特征，气相能经其离开相关分离箱的所述至少一个孔洞设置在竖向壁的上端部附近。“上端部”被理解为指代该竖向壁的最靠近于第一接触构件的端部。

有利地，部分界定所述至少一个分离箱的所述外周壁具有半圆形轮廓，该半圆形轮廓构造成匹配分离装置打算集成在其中的塔的外壁的形状。

或者，界定所述至少一个分离箱的该外周壁与塔的外壁相一致。换言之，根据该变型，所述至少一个分离箱部分地由所述塔的外壁界定。

根据本发明，可在设置于所述分离箱的所述下部水平壁中的穿孔中布置管，该管包括延伸到相关分离箱中的竖向上端部，该管构造成所述两相流体的液相经其通过。

该管的直径可基本上等于该管布置在其中的穿孔的直径，从而两相流体的液相无法在不通过这些管的情况下离开该分离箱。

还应理解，所述液体经由管的竖向上端部进入该管，该管的竖向上端部设置在该下部水平壁中或在相应的分离箱的内部。

根据本发明的一个特征，每个管的竖向上端部均被斜切。有利地，该被斜切的形状使得能够限制这些管的积垢，并且因此流化来自相关分离箱的液相的循环。

例如，这种被斜切的形状的倾斜边缘远离相关分离箱的外周壁定向，从而液相的至少一部分必须绕过该管以便能通过其中，这流化了液相的循环。因此，液相能容易地到达管，其被斜切的竖向上端部的倾斜边缘的最低点与相关分离箱的下部水平壁齐平。

优选地，用于注入两相流体的所述至少一个孔口位于任一分离箱的外壁。

优选地，所述分离箱仅通过管道进料。

优选地，所述管道仅通向所述分离箱。

优选地，所述管道的位于所述分离箱中的部分是水平的。

优选地，所述管道的端部的开口面向外周壁。

优选地，所述管道包括至少两个或甚至至少三个垂直于管道的直接连接至注入孔口的部分的分支。

优选地，所述塔仅包括单个用于注入两相流体的孔口。

优选地，分离箱的数量是偶数。

根据本发明，所述分离装置包括至少一个分布构件，其沿基本上垂直于竖向轴线的横向轴线地跨塔延伸。所述分离装置的至少一个管包括通向所述至少一个分布构件的竖向下端部，所述分布构件构造成在所述分配装置的整个表面上分布两相流体的液相。

应理解，每个管的竖向下端部均沿竖向轴线而与相关管的竖向上端部相对。有利地，所述分离装置因此不仅能将两相流体的液相与气相分离，而且还能将液相均匀地分布在分配装置的整个表面上。

根据本发明的一个特征，所述至少一个分布构件在两个分离箱之间延伸。换言之，所述至少一个分布构件因此被供给离开每个分离箱的液相。这有利地使得能克服分离箱之一的可能的分配缺陷。例如，如果是它们中的一者堵塞，则分布构件仍保持能被供给来自另一分离箱的液相。

至少一个分离箱可进一步地由布置在竖向壁的上端部与外周壁之间的上部水平壁界定。有利地，该上部水平壁使得能够防止来自第一接触构件的液体进入到相关分离箱中并且不会破坏在分离装置的管道的出口处直接发生在分离箱中的相分离。

仍更有利地，该上部水平壁可在朝向塔的内部空间的方向上延伸超过该竖向壁。该上部水平壁于是形成边沿，该边沿防止了来自第一接触构件的液体经由能使气相离开该分离箱的孔洞而进入到该分离箱中。

根据本发明的一个特征，至少一个分离箱包括绕路构件/旁路构件，该绕路构件牢固地附接至外周壁，绕路构件通向相关分离箱，该绕路构件构造成将液相送至设置在所述分离箱的第二竖向端部附近的所述至少一个穿孔中。

如上所述，界定所述分离箱的所述外周壁可由塔的外壁形成，在此情况下，该绕路构件牢固地附接至该塔的外壁。有利地，该绕路构件还牢固地附接至管道的通向分离箱中的端部的上部。

例如，该绕路构件可焊接至分离装置的管道。如上所述，两相流体的液相和气相尤其由于将两相流体喷射到部分地界定该分离箱的外周壁上而被分离。

因此，可能的是，该两相流体的液相的一部分向分离箱的竖向上端部喷射。该绕路构件于是有利地构造成使液相的该部分转向并将该部分送至该部分能经其离开该分离箱的下部水平壁。

因此，该绕路构件防止了液相的该部分干扰气相朝设置在分离箱的竖向上端部附近的所述至少一个孔洞的上升。

根据本发明，该分配装置包括至少一个多孔板和多个排气通道，液相能经所述至少一个多孔板而离开该分配装置，所述多个排气通道从所述多孔板突出并且构造成使存在于塔中的气体经其通过，这些排气通道沿垂直于竖向轴线的横向轴线依次排列，所述至少一个分布构件大致沿与穿过每个排气通道的横向轴线相平行的方向延伸。

所述至少一个分布构件包括多个缺口，液相能经由缺口而到达分配装置，这些缺口设置在分配装置的排气通道之间。

有利地，这些缺口设置在分布构件的侧部并且构造成能使液相通过满溢而到达分配装置。

换言之，所述液相积聚在分布构件中，直至积聚的液相的液位到达该侧部的缺口之一并且于是液相能经由该侧部的缺口而溢出。

根据本发明的一个示例性实施例，在两个相继设置的排气通道之间设置至少一个缺口。根据本发明的另一示例性实施例，可在两个相继布置的排气通道之间设置多个缺口。

根据本发明的一个方面，所有的缺口均具有相等或基本上相等的竖向尺寸。或者，这些缺口可具有不同的竖向尺寸，这些不同的竖向尺寸计算成使得两相流体的液相均匀地分布在分配装置的整个表面上。

根据本发明的一个示例性实施例，分离装置包括两个分布构件，这两个分布构件沿两个相互平行的方向延伸。

于是，应当理解，液相经其离开分离箱的管通向这些分布构件中的一者或另一者。有利地，每个分离箱均包括至少两个管，每个管均通向这些分布构件中的一者或另一者。

本发明还涉及一种蒸馏组件，其包括至少一个根据本发明的气体/液体分离塔，所述分离塔装在冷箱中。

因此，本发明的一个主题涉及一种利用气体/液体分离塔的分离方法，例如蒸馏方法，该气体/液体分离塔大致沿竖向轴线延伸并且包括界定内部空间的外壁，在该内部空间中布置有至少一个第一接触构件，液体和气体在所述至少一个接触构件中进行接触，离开该第一接触构件的液体利用至少一个分配装置收集，该至少一个分配装置还用于将液体分布至第二接触构件并且源自塔的外部源的两相流体经由设置在塔的外壁上的用于注入两相流体的孔口而在该第一接触构件与该分配装置之间被送至该塔的内部空间中，并且利用布置在内部空间中的、用于分离两相流体的至少一个装置而使该两相流体在该内部空间中被分离，该分离装置包括至少一个管道，所述至少一个管道至少部分地布置在用于将两相流体注入到塔的内部空间中的孔口与邻接所述外壁的至少一个分离箱之间，所述两相流体的液相与气相的分离至少在所述至少一个分离箱中发生。

优选地，所述两相流体首先在管道中并且之后在所述至少一个分离箱中分离成两相。

根据该方法的其它多个特征，该塔可具有上述特征中的至少一个特征。

两相流体的源可以是管道。优选地，所述两相流体的源不包括任何相分离器。

或者，两相流体的源可包括相分离器。显然，该相分离器的尺寸相比于在内部空间中没有相分离机构的相分离器的尺寸而言将被减小。

所述内部空间优选地没有任何的用于帮助两相流体分离的托盘和/或填料。

“冷箱”理解为指代其中温度被维持在-180℃左右的箱。通过将分离装置直接集成在塔的内部空间中，应理解，本发明有利地使得能够减小冷箱的尺寸并因此降低其生产成本。

附图说明

在结合附图阅读下述详细说明之后，其它细节、特征和优点将更加明显：

图1示意性示出了根据本发明的气体/液体分离塔的上部，用于将两相流体的液相与气相分离的装置被集成在该上部中，该塔装在冷箱中，该图1特别是使得分配装置位于其间的两个接触构件可见，该分离装置布置在该第一接触构件与该分配装置之间。

图2是图1局部示出的气体/液体分离塔的一部分的顶视透视图，塔的该部分包括分离装置和液体的分配装置。

图3是图2中示出的塔的一部分的剖视图，该剖视图沿竖向和横向平面截取。

图4示意性地示出了包括四个分离箱的塔的实施例。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的气体/液体分离塔的上部。塔1大致沿竖向轴线V延伸并且可例如具有圆形横截面。

塔1包括外壁100，在外壁100中开设有至少一个液体入口101和至少一个气体入口(此处未示出)以及至少一个液体出口(此处未示出)和至少一个气体出口102。

根据在此示出的一个例子，液体入口101和气体出口102呈管的形式。外壁100界定塔1的内部空间，均质流体的液相和气相在该内部空间中循环，该均质流体的组成成分期望在该内部空间中分离。

液相在塔1的内部空间中沿向下的第一流动方向S1循环并且其气相在塔1的内部空间中沿向上的第二流动方向S2循环，该第二流动方向与第一流动方向S1相反。因此，应理解，液体出口和气体入口布置在塔1的此图中未示出的下部中。

在本说明书的其余部分中，术语“上游”、“下游”、“上方”、“下方”、“入口”、“出口”、“上/上部”和“下/下部”参考液相在塔1的内部空间中的向下的第一流动方向S1。在本说明书的其余部分中，术语“液相”和“液体”以及术语“气相”和“气体”被无差别地使用。

因此，按照沿液体经过塔1的第一流动方向S1的顺序，塔1的内部空间包括第一分配装置110，其构造成收集经由液体入口101进入塔1的液体并使液体分布在第一接触构件120的整个表面(这里为上表面)上。从第一接触构件120排出的液体之后被第二分配装置130收集。

第二分配装置130于是构造成使收集的液体分布在第二接触构件140的整个表面上，该第二接触构件140在图1中仅部分示出。如图所示，根据本发明的塔1被装在冷箱300(即其中温度被维持在非常低的温度下的箱)中。冷箱300的壁因此包括绝热材料以能够维持这种非常低的温度。

塔1的每个分配装置110、130均包括至少一个多孔板111、131，即其中开设多个孔口112、132的板，液体能经由这些孔口离开相关的分配装置110、130。如图所示，排气通道113、133从板111、131突出并且在分配装置定位于分离塔1中时平行于竖向轴线V延伸。根据本发明，这些排气通道113、133构造成气体沿第二流动方向S2经其通过。

为此目的，这些分配装置110、130的板111、131各自包括对着这些排气通道133布置的多个排气口114、235。换言之，每个板111、131均包括与相关分配装置110、130所包括的排气通道113、133一样多的排气口114、235。

第二分配装置130与第一分配装置110的不同之处尤其在于存在于每个排气通道133的上端部处布置在每个排气通道133上的关闭机构134。关闭机构134有利地构造成阻止离开第一接触构件120的液体引入第二分配装置130的排气通道133中并防止了对气体经这些排气通道133的上升的干扰。

在每个关闭机构134与关闭机构布置在其上的排气通道133之间设置开口135，以便能使在这些排气通道133中循环的气体离开该第二分配装置130，从而到达第一接触构件120。例如，这些开口135可由在每个排气通道133的上部区域中钻设的孔洞形成，这些开口135位于相应关闭机构134的下方。

如图1所示，这些关闭机构134中的每个均包括两个倾斜的壁，从而这些关闭机构134呈在它们的基部处开口的椎体的形式。应理解，落在这些关闭机构134的倾斜的壁上的液体因此被转向，从而使这些液体无法到达排气通道133。还观察到，两个相继布置的排气通道133一起界定出沟槽136，所述沟槽构造成收集来自第一接触构件120的液体。如图所示，这些沟槽136的竖向下端部由多孔板131的一部分形成。

有利地，液体能经其离开第二分配装置130的孔口132因此开设在形成这些沟槽136的底部的、多孔板131的一部分中。于是，应理解，关闭机构134的倾斜的壁朝向这些沟槽136的方向倾斜，从而，到达这些关闭机构134上的液体被朝向这些沟槽136转向并且因此朝向孔口132转向。应理解，图1是示意性的并且第二分配装置130可取决于其大小并例如取决于其直径而包括多个排气通道133和多个沟槽136。

有利地，第二分配装置130具有圆盘形状，该圆盘形状的尺寸被设定成完美匹配塔1的圆形横截面。

沟槽136和排气通道133平行于彼此地交替地串联布置，从而在圆盘的整个表面上延伸/扩展。

根据本发明，塔1包括布置在塔1的内部空间中的分离装置200。该分离装置200有利地位于第一接触构件120与第二分配装置130之间。为了将两相流体引入到塔1的内部空间中，在第一接触构件120的下游，在塔1的外壁100中开设用于注入这种流体的至少一个注入孔口103。注入孔口103例如在图2中示出。

换言之，该注入孔口设置在第一接触构件120与第二分配装置130之间。流体以两相形式被注入到塔1的内部空间中，即，被注入的流体包括气相和液相。

如上所述，液体和气体沿两个相反的方向在塔1的内部空间中循环。因此，应理解，为了使塔1以最佳方式实现其功能，可取的是，将经由上述注入孔口103注入的两相流体的液相与气相分离。这种两相的分离必须在非常低的温度下执行，即在为冷箱300所维持的温度左右的温度下执行。

如图所示，分离装置200因此对着两相流体经其被注入到塔1中的注入孔口定位。有利地，该分离装置200与塔1的内部空间中存在的其它构件相比体积并不是非常大，从而可在不明显增加塔1的高度的情况下将分离装置插入到该塔中。

分离装置200包括管道210，该管道210至少在于塔1的外壁100中开设的注入孔口103与至少一个分离箱220、221之间延伸，两相流体的液相与气相在该至少一个分离箱中被分离。根据这里示出的例子，分离装置200包括在直径上对置布置的两个分离箱220、221。

还应想到，管道210不分割，而是沿直线跨塔延伸，以到达与注入孔口在直径上对置布置的单个分离箱中。对于具有单个分离箱的情况的另一种可能性是具有L形形状或V形形状的管道210。

分离装置200还包括至少一个分布构件230，其构造成将两相流体的液相分配在第二分配装置130的整个表面上。在图1中还观察到，至少一个管240将每个分离箱220、221连接至分布构件230。每个管240构造成将两相流体的液相从液体已在其中分离出的分离箱220、221输送至分布构件230。

换言之，分布构件230通过这两个分离箱220、221同时被进给液体。根据图2和图3所示的示例性实施例，分离装置200有利地包括两个分布构件230，每个分布构件230均有利地通过分离箱220、221中的每个来进给液体。

参考图2和图3，现将更详细地描述布置在塔1的内部空间中的分离装置200的布置和操作。

图2是塔的包括分离装置200和第二分配装置130的部分的顶视透视图。

尤其从图2看到的，第二分配装置130的排气通道133沿垂直于竖向轴线的横向轴线T依次布置。还看到，每个排气通道133大致沿垂直于横向轴线T并垂直于竖向轴线的纵向轴线L延伸并且每个关闭机构134沿关闭机构布置在其上的排气通道133的整个纵向尺寸延伸。图2还特别能看到开口135，经过这些排气通道133的气体经由这些开口135离开第二分配装置130。

为了有助于理解图2，这些开口135仅在一部分的排气通道133上示出，但应理解，事实上，在每个排气通道133中均具有开口135。

如上所述，分离装置200特别地包括管道210和两个分离箱220、221。管道210至少包括两相流体能经其到达分离装置200第一进入分支、将第一进入分支连接至一个分离箱220的第二给送分支、和将第一进入分支连接至另一个分离箱221的第三给送分支。在这里示出的例子中，分离箱220、221在直径上对置布置并且管道210具有T形形状。

换言之，管道210包括第一分支211、第二分支213和第三分支214，第一分支的第一端部212在塔的外部延伸，第二分支的第二端部延伸到第一分离箱220中，第三分支的第三端部延伸到第二分离箱221中。该第二端部和该第三端部分别延伸到第一分离箱220中和第二分离箱221中，并且第二端部和该第三端部在图2中不可见。如图所示，第一端部212经由上述注入孔口103穿过塔的外壁100。

该至少一个由多个分支211、213、214组成的管道210具有使得两相流体在注入孔口与分离箱之间行进的距离至少等于塔的直径的80％，或甚至至少等于塔的直径的90％。该行进的距离有利于在进入分离箱之前的流动稳定性。

当到达分离箱中时，管道中的流体被喷射到塔的壁上，这促进了两相的分离。

分离箱与所述壁邻接/邻近，以尽可能少地阻碍气体通过塔中并因此能够在良好的条件下执行蒸馏。

有利地，第一端部212延伸到塔的外壁100之外的事实使得能有助于将管道210连接至给料装置(此处未示出)，该给料装置构造成向分离装置200供给两相流体。因此，应理解，两相流体经由管道210的第一端部212被注入管道210中，之后借助于该管道210的第二分支213和第三分支214到达每个分离箱220、221。

根据这里示出的例子，管道210具有在其整个尺寸上一致的直接，从而避免干扰流体从管道210的入口至分离箱220、221的流动。有利地，该直径被计算成使得两相流体在管道内以足够低的速度循环，从而在分离箱220、221的上游发生液相与气相的预分离。“预分离”理解为指代两相流体的气相在管道210中已经具有上升的趋势，同时其液相在管道210内也已经具有下降的趋势。

因此，有利于随后发生在分离箱220、221中的两相的分离，这使得能够减小这些分离箱220、221的大小，并且因此能降低根据本发明的塔的生产成本。

有利地，分离箱220、221沿横向轴线T在直径上对置布置。根据这里示出的例子，这些分离箱220、221关于通过中心的竖向平面(即其中塔的竖向轴线与塔的纵向直径位于其内的平面)对称，从而给予其中一个分离箱的描述对于另一分离箱也有效。

如上所述，分离装置200还包括沿两个平行方向延伸的两个分布构件230。如图所示，这些方向也平行于横向轴线T，从而这些分布构件230穿过第二分配装置130的每个排气通道133地从第一分离箱220延伸至第二分离箱221。

换言之，每个排气通道133均具有分布构件230中的一个或另一个经其穿过的第一贯通凹部137和第二贯通凹部138。

有利地，沿横向轴线T接续布置的两个排气通道133的第一凹部137沿平行于横向轴线T的方向对齐。以同样的方式，沿横向轴线T接续布置的两个排气通道的第二凹部138沿平行于横向轴线T的方向对齐。

换言之，所有的第一凹部137均一起沿平行于横向轴线T的一轴线对齐，并且所有的第二凹部138也均一起沿也平行于横向轴线T的另一轴线对齐。应理解，设置在排气通道133中的第一凹部137和第二凹部138是液密封(不漏液)的，从而在分布构件230中的一个或另一个中流动的液体无法进入这些排气通道133中。这两个分布构件230相同并且下述给予一个分布构件的说明也可直接转用于另一个。

如图2所示，可看到，每个分离箱220、221均至少部分地由外周壁、由竖向壁222(即大致在其中竖向轴线与纵向轴线L位于其中的平面中延伸的壁)并由上部水平壁223(即大致在水平平面中即垂直于竖向壁222并且其中横向轴线T和纵向轴线L位于其中的平面中的壁)界定。

更特别地，竖向壁222包括两个侧部分323和用于供管道210的第二分支213或第三分支214穿过的主部分322。如图2所示，主部分322和该两个侧部分323在三个不同的且相互交叉的竖向平面中延伸。如图所示，这些竖向平面布置成顺寻相关分离箱220、221的外周壁的曲率。

根据附图中示出的例子，帮助界定每个分离箱220、221的外周壁由塔的外壁制成。或者，该外周壁可以独立于塔的外壁，只要它就有这样的曲线形状，即该曲线形状具有形状与塔的外壁的圆形横截面形状互补的半圆形轮廓，从而使分离装置完美地匹配该塔的形状。上部水平壁223在其为在分离装置200位于塔中时最靠近第一接触构件的分离箱220、221的壁的情形下被称为“上部”。因此，该上部水平壁223在竖向壁222与相关分离箱220、221的外周壁之间延伸。

有利地，上部水平壁223使得能够防止从塔的第一接触构件下降的液体进入到相关分离箱220、221中并防止干扰在所述分离箱220、221中发生的两相流体的分离。

还可看到，在竖向壁222上更确切说在竖向壁222的上端部附近开设有多个孔洞224。如图所示，这些孔洞在竖向壁222的主部分322上和两个侧部分323上均匀地分布。

如将在下方更充分描述的那样，这些孔洞224构造成使两相流体的气相离开相关分离箱220、221。

这些孔洞224有利地设置在管道210的通向相关分离箱220、221的端部的上方，即设置在管道与相关分离箱的连接区的上方。

换言之，当分离装置200位于塔1中时，在这些孔洞224之一与第一接触构件之间平行于竖向轴线V测得的距离小于在管道210与该第一接触构件之间平行于竖向轴线V测得的距离。

还应理解，竖向壁222更确切说竖向壁222的主部分322包括开孔，管道210并且更准确说管道210的第二分支213的第二端部或第三分支214的第三端部可经由该开孔引导至分离箱220中。

现将参考图3更充分地描述分离装置200的操作。图3是图2所示的塔的那部分的截面，该截面沿竖向和横向平面截取，即其中竖向轴线V和横向轴线T位于其中的平面。

如上所述，两相流体经由第一端部(在图3中未示出)到达管道210，之后通过第一分支行进至分叉处217，在该分叉处，两相流体的第一部分P1被送入第二分支213的第二端部215并且两相流体的第二部分P2自身被送入管道210的第三分支214的第三端部216。

如图所示，第二端部215通向第一分离箱220中并且其第三端部216通向第二分离箱221中。如上所述，第一分离箱220和第二分离箱221对称，并且下文中针对一个给出的说明扩展到另一个。同样，一个分离箱220、221的附图标记可转用到另一个分离箱。

首先看到，除了外周壁、竖向壁222和上部水平壁223之外，每个分离箱220、221还由下部水平壁225界定。

下部水平壁225在其为在分离装置200位于塔中时最靠近第二分配装置130的壁的情况下被称为“下部”。因此，该下部水平壁225在垂直于竖向壁222的主延伸平面的平面中延伸，更特别地，在垂直于竖向壁222的主部分322的主延伸平面的平面中从该竖向壁222的下端部延伸至外周壁。

如上所述，两相流体以已部分分离的形式到达分离箱220、221中。有利地，管道210的第二端部212和第三端部213各自在距离外周壁相对小的距离处开口，从而离开管道210的两相流体至少部分地喷射到外周壁上。一旦喷射到相关分离箱220、221的外周壁上，两相流体的气相便朝向上部水平壁223上升，同时液相朝向下部水平壁225下降。

如上所述，气相之后经由设置在竖向壁222中的孔洞224离开分离箱以到达上述第一接触构件。

在该下部水平壁225中还设置有至少一个穿孔，该至少一个穿孔构造成能够使管240通过，液相能经由管240到达分布构件230之一。根据这里示出的例子，每个管240均大致沿平行于竖向轴线V的方向延伸。如图所示，管240因此包括延伸到相关分离箱220、221中的竖向上端部241和自身通向分布构件230之一中的竖向下端部(在附图中未示出)。

在所示例子中，管240的竖向上端部241具有被斜切的形状。有利地，这种被斜切的形状的倾斜边缘沿远离外周壁的方向定向，使得从管道倾泻的主要在管240的竖向上端部241与外周壁之间落下的液相必须绕过管240以便能经其通过。

有利地，这使得能够流化液相的循环并且减缓管240的结垢以最大化相关分离箱220、221的效率。为了进一步有利于液相在管240中的流动，可以看出，倾斜边缘的最低点与下部水平壁225齐平。

如上所述，每个分布构件230均在第一分离箱220和第二分离箱221之间平行于横向轴线T延伸，从而该分布构件230被供给来自每个分离箱220、221的液相。

有利地，这种构型使得能够克服这些分离箱220、221中的一者或另一者的可能的故障/失效。特别地，应理解，即使其中一个分离箱因任何原因而不再供给分布构件，则分布构件保持由另一个分离箱供给。

如上所述，根据本发明的分离装置200包括两个相同的分布构件230。因此，应理解，在每个分离箱220、221的每个下部水平壁225中均设置有至少两个穿孔，这些穿孔中的每个均构造成允许管240通过。

因此，至少两个管240通向每个分离箱220、221，每个管240都到达一个分布构件230。换言之，每个分布构件230均被供给来自每个分离箱220、221的液相。

每个分布构件230构造成将两相流体的液相分布在第二分配装置130的整个表面上。更确切说，应理解，该液相必须分布到第二分配装置130的每个沟槽136，以能够经由这些沟槽136的底壁中开设的孔口而离开第二分配装置130。为此，每个分布构件230均包括在第二分配装置130的排气通道133之间设置的多个缺口231。可看到，这些缺口231设置在分布构件230的侧部。

以此方式，这些缺口231设置在置于沟槽136中的分布构件230的一部分中。这些缺口231能够通过满溢来实现对液体的分布。

换言之，液体积聚在分布构件230中，直至积聚的液体的液位超出分布构件230的侧部的缺口231之一。因此，液体可从该分布构件230溢出以到达第二分配装置130。

根据这里示出的例子，这些缺口231均具有基本上相等的尺寸。

根据未在此处示出的另一例子，取决于这些缺口的位置，这些缺陷更深或更浅。

换言之，缺口越靠近分配装置的中心，缺口的竖向尺寸就越大，从而确保能在分配装置的整个表面上完全均匀地分布液相。

如上所述，管道210的第二端部212和第三端部213各自在距离外周壁相对小的距离开口，从而离开管道210的两相流体至少部分地被喷射到外周壁上。

为了防止因这种喷射而导致的液相朝向上部水平壁223的转向并防止干扰气相的循环，有利地，绕路构件250定位在管道210的第二端部215、或第三端部216与外周壁之间。因此，每个分离箱220、221均包括绕路构件250，所述绕路构件牢固附接至管道210的相关端部，更特别地牢固地附接至该端部的上部。

如图所示，这些绕路构件250延伸至外周壁。例如，这些绕路构件250可焊接至管道210。它们分别具有基本上等于管道210的外径的纵向尺寸，从而气相可绕过该绕路构件而到达竖向壁222上开设的孔洞224。

最后可看到，根据图3示出的例子，每个分离箱220、221的上部水平壁223均倾斜，以形成朝向塔的中心的向下的斜坡，从而，上部水平壁223使得不仅能防止已存在于塔中的液体到达相关分离箱220、221，而且还能将落在该上部水平壁223上的液体送至第二分配装置130。

根据在此处未示出的一个例子，该上部水平壁还可在朝向内部空间的方向上延伸超出竖向壁，从而它形成边沿，该边沿防止从第一接触构件下降的液体经由竖向壁中开设的打算使气相通过其中的孔洞而到达相关分离箱。

因此，本发明提出一种气体/液体分离塔，两相流体可在其各相无需在上游分离的情况下被注入到该气体/液体分离塔中。有利地，这使得能够减小该塔和外部分离装置通常装在其内的冷箱的尺寸，并且因此，降低这样的冷箱的生产成本。

然而，本发明并不限于在本文中描述和示出的机构和构型并且本发明还扩展至任何等同替代的机构和任何等同替代的构型以及这样的机构的任何技术有效的组合。

特别地，在不会不利地影响本发明的情况下，分离装置的分离箱的形状、数量和定位可被修改，只要这些分离箱能实现本文献中描述的功能即可。

例如，如图4所示，可使用四个分离箱。在此，分离箱由外周壁、顺寻图2所示塔的横截面的弦的竖向壁222、上部水平壁223界定，竖向壁222即为大致在竖向轴线和纵向轴线L位于其中的平面中延伸的壁，上部水平壁223即为大致在水平平面中即垂直于竖向壁222并且横向轴线T和纵向轴线L位于其中的平面中延伸的壁。四个分离箱220、221、320、321通过在空间的中间放置竖向壁325、326而形成。

如上所述，两相流体经由管道210的第一端部212、经由注入孔口103而后经第一分支行进至第一分叉处，在该第一分叉处处，两相流体的第一部分P1被送至第二分支的第二端部215并且该两相流体的第二部分P2被自身送至管道210的第三分支214的第三端部216。

如图所示，第二端部215通向第一分离箱220并且第三端部216自身通向第二分离箱221。如上所述，第一分离箱220和第二分离箱221对称并且下方给予一个的说明也适用于另一个。以相同的方式，针对一个分离箱220、221标记的附图标记也转用至另一个。

两相流体的第三部分P3继续进入第一分支并到达第二分叉处，在此处，所有剩余的流体被送至第三分支313或第四分支314中。第三分支到达第三分离箱321中并且第四分支到达第四分离箱320中。

一旦喷射到相关分离箱220,221,320,321的外周壁上，两相流体的气相便朝向上部水平壁223上升并且液相朝向下部水平壁225下降。

如上所述，气相之后经由竖向壁222中开设的孔洞224而离开分离箱，以到达上述第一接触构件。

Claims (19)

1.气体/液体分离塔(1)，其大致沿竖向轴线(V)延伸并且包括界定内部空间的圆筒状外壁(100)，在所述内部空间中布置有液体和气体在其中进行接触的至少一个第一接触构件(120)、构造成收集来自所述第一接触构件(120)的液体并将液体分配至第二接触构件(140)的至少一个分配装置(130)、在所述第一接触构件(120)与所述分配装置(130)之间布置在所述塔(1)的内部空间中的用于两相流体的分离的至少一个分离装置(200)，

在所述塔(1)的外壁(100)中设置有用于注入所述两相流体的至少一个注入孔口(103)，所述注入孔口(103)构造成使所述两相流体在所述第一接触构件(120)与所述分配装置(130)之间注入到所述塔(1)的内部空间中，

所述分离装置(200)包括至少一个管道(210)，所述至少一个管道至少部分地布置在用于将两相流体注入到所述塔(1)的内部空间中的注入孔口(103)与至少一个分离箱(220,221,320,321)之间，所述至少一个分离箱(220,221,320,321)构造成使所述两相流体的液相与气相分离并且邻接所述外壁，所述至少一个管道(210)具有长度，所述长度使得所述两相流体在所述注入孔口与所述分离箱(220,221,320,321)之间行进的距离至少等于所述塔的直径的80％，

其特征在于，

至少一个分离箱由外周壁和竖向壁(222)界定，所述竖向壁形成所述塔的圆形横截面的弦，所述管道穿过所述竖向壁，使得所述管道的端部(215,216)位于所述分离箱中，所述分离箱在直径上彼此对置布置。

2.根据权利要求1所述的塔(1)，其中，所述分离装置(200)的管道(210)在用于注入所述两相流体的注入孔口(103)与所述至少一个分离箱(220,221,320,321)之间具有恒定的直径。

3.根据权利要求1或2所述的塔(1)，其中，所述分离装置(200)包括至少两个分离箱(220,221,320,321)，其中，所述分离装置(200)的管道(210)具有至少三个分支(211,213,214)，其中，第一分支穿过用于注入所述两相流体的注入孔口(103)，其它分支分别将所述第一分支连接至所述分离箱(220,221,320,321)之一。

4.根据权利要求1或2所述的塔(1)，其中，至少一个分离箱(220,221)包括所述两相流体的气相能经其离开相关分离箱(220,221,320,321)的至少一个孔洞(224)和所述两相流体的液相能经其离开所述分离箱(220,221)的至少一个穿孔，所述至少一个孔洞设置在所述分离箱(220,221,320,321)的第一竖向端部附近，所述穿孔设置在所述分离箱(220,221,320,321)的第二竖向端部附近，所述第一竖向端部与所述第二竖向端部相对。

5.根据权利要求4所述的塔(1)，其中，所述至少一个孔洞(224)设置在所述管道(210)与所述至少一个分离箱(220,221,320,321)之间的连接区的上方。

6.根据权利要求4所述的塔(1)，其中，所述至少一个分离箱(220,221,320,321)由外周壁、竖向壁(222)和至少一个下部水平壁(225)界定，所述至少一个下部水平壁布置在所述竖向壁(222)的下端部与所述外周壁之间，所述下部水平壁(225)大致位于与所述竖向壁(222)的主延伸平面垂直的平面中，所述两相流体的液相能经其离开相关分离箱(220,221)的所述至少一个穿孔设置在所述下部水平壁(225)中。

7.根据权利要求6所述的塔(1)，其中，在设置于所述分离箱(220,221,320,321)的下部水平壁(225)中的穿孔中布置有管(240)，所述管(240)包括延伸到相关分离箱(220,221,320,321)中的竖向上端部(241)，所述管(240)构造成供所述两相流体的液相通过。

8.根据权利要求7所述的塔(1)，其中，所述管(240)的竖向上端部(241)被斜切。

9.根据权利要求1或2所述的塔(1)，其中，所述分离装置(200)包括至少一个分布构件(230)，所述至少一个分布构件沿与所述竖向轴线(V)基本上垂直的横向轴线(T)而跨所述塔(1)延伸，其中，所述分离装置(200)的至少一个管(240)包括通向所述至少一个分布构件(230)中的竖向下端部，所述分布构件(230)构造成将所述两相流体的液相分布在所述分配装置(130)的整个表面上。

10.根据权利要求9所述的塔(1)，其中，所述分离装置(200)包括两个分离箱，至少一个分布构件(230)在所述两个分离箱(220,221,320,321)之间延伸。

11.根据权利要求1或2所述的塔(1)，其中，至少一个分离箱(220,221,320,321)进一步地由上部水平壁(223)界定，所述上部水平壁布置在所述竖向壁(222)的上端部与所述外周壁之间。

12.根据权利要求11所述的塔(1)，其中，所述上部水平壁(223)在朝向所述塔(1)的内部空间的方向上延伸超出所述竖向壁(222)。

13.根据权利要求4所述的塔(1)，其中，至少一个分离箱(220,221,320,321)包括绕路构件(250)，所述绕路构件牢固地附接至所述塔(1)的外壁(100)，所述绕路构件通向相关分离箱(220,221)中，所述绕路构件(250)构造成将液相送至设置于所述分离箱(220,221)的第二竖向端部附近的所述至少一个穿孔。

14.根据权利要求9所述的塔(1)，其中，所述分配装置(130)包括至少一个多孔板(131)和多个排气通道(133)，液体能经所述至少一个多孔板而离开所述分配装置(130)，所述多个排气通道从所述多孔板(131)突出并且构造成使存在于所述塔(1)中的气体经其通过，所述排气通道(133)沿垂直于所述竖向轴线(V)的横向轴线(T)依次排列，所述至少一个分布构件(230)大致沿与穿过每个排气通道(133)的所述横向轴线(T)平行的方向延伸。

15.根据权利要求14所述的塔(1)，其中，所述至少一个分布构件(230)包括多个缺口(231)，液相能经由所述缺口而到达所述分配装置(130)，这些缺口(231)设置在所述分配装置(130)的所述排气通道(133)之间。

16.根据权利要求9所述的塔(1)，其中，所述分离装置(200)包括两个分布构件(230)，这两个分布构件(230)沿两个相互平行的方向延伸。

17.根据权利要求1或2所述的塔(1)，其中，所述管道(210)的位于所述分离箱(220,221,320,321)中的部分是水平的并且所述管道的端部(215,216)的开口面向所述外周壁。

18.根据权利要求1所述的塔(1)，其中，所述长度使得所述两相流体在所述注入孔口与所述分离箱(220,221,320,321)之间行进的距离至少等于所述塔的直径的90％。

19.蒸馏组件，其特征在于，其包括至少一个根据权利要求1至18中任一项所述的气体/液体分离塔(1)，所述塔(1)被包含在绝热室中。

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