CN1285393C

CN1285393C - 台阶式下水装置和具有这种下水装置的蒸汽－液体接触装置

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Publication number: CN1285393C
Application number: CN02815927.6A
Authority: CN
Inventors: M·W·皮尔林; D·E·纽特; C·J·坎贝尔
Original assignee: Sulzer Chemtech AG
Current assignee: Sulzer Management AG
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: AU2002314889A1; US20020190403A1; RU2260465C2; CN1545431A; WO2002100505A2; EP1399232B1; MXPA03011497A; EP1399232A2; BR0210420A; JP4068053B2; RU2004100529A; CA2450373C; WO2002100505A3; CA2450373A1; BR0210420B1; US6575438B2; JP2004532730A

Abstract

一种用在蒸汽-液体接触装置中的台阶式下水装置，该下水装置具有中间高度的台阶平台，该台阶平台具有优选的三个直边外周边缘和相应的台阶壁，这些台阶壁从该边缘向下延伸，形成密封的台阶壁板。作为优选的支承装置，延伸部以弦的方式从相对侧台阶壁板的内部垂直边缘伸出，利用支承杆直接和间接地与蒸汽-液体接触装置的接触塔形成支承关系。主要的面板从台阶平台的内边缘向上延伸，直到延伸到上面的托盘。挡板延伸到上面托盘的上面，该挡板是主要壁板的延伸部分。该主要壁板固定于支承杆上，并单独地或者用辅助的支承部件支承该台阶平台、壁板和延伸部分。该托架支承横挡从下水装置向内延伸，形成上部托盘的支承件。蒸汽-液体混合物在流过上述挡板以后接触该台阶平台，并且流体从该台阶平台沿流动中心轴线从挡板流出，并从相对侧的壁板倾斜流出，在挡板的相对端部，该流体旁通台阶平台流动，直接与下部托盘的入口区域接触。该相对侧的壁板向外倾斜，从而可以改变下水装置的下部流量。一个实施例以侧翼弦延伸部和压力平衡开口为特征，该弦延伸部从台阶壁板的相对侧伸出，也与接触塔形成支承关系。当流体在下边缘的下面从下水装置的入口侧流到托盘的有效区域时，壁板的下边缘和延伸部的下边缘控制流体的流动，可以改变下边缘的相对高度，从而适应预定的应用。另一种或者替代的下水装置结构支承件包括垂直支承件，该支承件从台阶面伸到下部托盘，其形式或者为支承架，或者为倾斜板延伸部。

Description

台阶式下水装置和具有这种下水装置的蒸汽-液体接触装置

技术领域

本发明涉及一种下水装置和一种具有该下水装置的蒸汽-液体接触装置，优先地涉及一种进行化学处理的蒸汽-液体接触装置，在这种装置中，容器包括许多基本上水平的支承蒸汽-液体混合物的托盘。液体从容器的上端引入，该液体通过许多台阶式下水装置从一个托盘向下流到另一个托盘，这些托盘是有孔的，从而形成起泡区域，上升的蒸汽通过这些孔上升，而与支承在托盘上并流过该托盘的液体和/或蒸汽-液体混合物接触。

背景技术

在这种技术中已经认识到，如果在托盘的横向区域上的流动基本上与沿其中心流动轴线的流动相同，造成托盘上的液体流是均匀的，则可以提高接触托盘装置的性能。为此目的，在过去已经采用异型下水装置头部、有方向性的蒸汽出口以及其它装置。

在这种技术中还认识到，如果为了从顶部到底部形成逐渐减小的下水装置横截面积，而使下水装置的侧壁倾斜于垂直方向，则在一些情况下，可以提高接触托盘装置的性能。但这种设计实际上尽量加大了下水装置的入口开口，并尽量减小了由下水装置底部占据的面积，因此尽量加大了附加蒸汽流的起泡区域。因为在托盘侧部上的下水装置是倾斜的，以便减小横截面积，所以流出液体的弦长度成比例地减小。通常，为了保持流出流体的弦长度不低于接触塔直径的60％，以便确保在托盘上的适当液体分布，通常限制下水装置的倾斜程度。

在这种技术中已经采用截头的下水装置，是盆形的，包括一体的底板，该底板高于下面托盘的托盘板，并从下水装置的支承壁向外延伸。这种切头的下水装置底板具有孔，该孔设计成可以控制流到下面托盘的液体流，并且还形成液体密封件，以防止蒸汽向上流过下水装置。从切头的下水装置流出的流体垂直向下流动，和常规的下水装置相反，这种常规下水装置在流动的液体流过由下水装置下边缘形成的垂直间隙时，液体水平流到托盘上。切头下水装置的高位有孔底板被设计成在物理上使下水装置与托盘底板分开，从而使位于下水装置下面的托盘板区域可以被打孔，允许蒸汽流过，由此增加了托盘的有效起泡区域。该高位的有孔底板还形成一种与液压头和下面托盘上浮渣旋流分开的下水装置排出位置。然而截头的下水装置具有一些固有缺点。在用离开底板孔的流体压降来防止蒸汽从下面托盘向上流过下水装置，负面影响托盘性能时，该装置需要动态密封。按照说明，切头下水装置缩短了下水装置的垂直长度。对于一些流体/气体混合物，该切头下水装置不能得到足够的下水装置长度，从而使得下水装置的流体向上回流到上面的托盘，因此限制了托盘的容量。在工作流体中存在固态颗粒物的系统中，切头下水装置的底板通孔很容易受到这些颗粒物的堵塞。另外，液体从有孔的底板向下流出趋向于使液体不均匀地流到下面的托盘板上。

当从切头下水装置向下流的一部分液体的冲击区域靠近障碍物例如容器的内壁时，从该冲击区域上液体冲击点径向射出的液体界面波波速度将冲击容器壁并反弹回来。由于圆筒容器壁的弯曲作用凹面，所以一些反弹的界面波液体将射向托盘的中心流动轴线，由此产生聚焦效应，这导致在托盘中心流动轴线的流量高于其侧面的流量。这种效应在中心流动轴线形成液流峰，造成在中心流动轴线的两侧容易形成液体循流旋涡。这两种情况将会减小托盘的质量传输效率并降低托盘的有效容量。因此，已经在托盘平板上采用特殊的底板孔结构和有方向性的蒸汽出口来减轻这种作用。

美国专利No.6003847说明一种现有技术下水装置实施例，该实施例采用具有高度倾斜的半圆锥壁的下水装置，该半圆锥形壁具有由该半圆锥壁下边缘和接触塔壁内表面形成的出口，以此来控制在该下边缘和接触塔壁之间流出的液体，该液体流到下面的托盘。由半圆锥壁下边缘和接触塔壁形成的出口开口具有中心入口部分和外部入口部分，与中心部分相比，该外部分的尺寸较大。文中说明，这种装置可使更多的液体流过相对端部，比流过下水装置出口的中心多，并且还认为，在整个托盘上形成更均匀的流动。与上述出口开口相结合，美国专利No.6003847应用了多个入口弦阻挡板，这些阻挡板在托盘上向内水平错开，从上述控制流体的并圆锥出口接收液体，从而控制液体流到托盘板上。根据这种装置，体积流量正比于槽口或者入口阻挡板的长度。根据说明，凹形阻挡板将不成比例的流体量排到中心流路，并使流体流向位于流路轴线上的焦点，因而在托盘板上形成不均匀的液体分布。此前，这种类型的装置已经在托盘板上采用有方向的蒸汽孔来重新分布液体。然而这些装置仅在设备运行的有限范围内具有有限的效果。

另外，在现有技术倾斜的或者小的下水装置中，大直径托盘装置通常不具有充分的机械强度，需要单独的支承架或者支承梁，这些支承架很可能阻挡托盘板上气体-液体混合物的流动和限制托盘容量。

发明内容

本发明提供一种下水装置，该下水装置被设计成可以尽量增大可用的有效起泡面积，并保持最大的可用下水装置长度，以便在下水装置中气体-液体混合物的分离，同时还可在有效起泡区域的入口边缘上形成液体流的均匀分布。本发明的下水装置还设计成可以增强托盘和下水装置的结构支承。

由于在有效起泡区域入口边缘上形成液体流的更均匀分布，所以本发明的再一目的是消除由于较大量的中心流体和容易在中心流体两侧形成旋涡的上述问题。

因此按照本发明，可以使流向托盘起泡区域的液体流更均匀流到整个起泡区域的宽度上，方法是提供一种由下水装置的出口确定的，形状和配置新颖的液体通道，该出口将液体均匀输送到托盘上。在优选实施例中，例如提供一种下水装置，该下水装置具有独特弦形状的装置，用于控制下水装置下边缘和下面托盘之间液体流路的垂直高度，这种装置有助于消除由于较大中心流量和在中心流两侧容易出现旋涡引起的液流不均匀的问题。因此本发明的设计目的在于提供增大的容量、更高的效率、更大的工作范围以及尽量减小在下水装置出口孔或者其它更小的多个开口受到堵塞的危险。这种设计还可以提高结构支承效果。另外，由于容易调节构成新式下水装置出口开口的部件，所以在安装时可以调节装置，使其适应接触塔的不圆度，并确保流体的对称流动，达到最佳性能。

本发明的机械结构具有更结实、更简单、不形成阻挡作用的上托盘支承部件。这对于中等到小尺寸托盘间距的较大直径装置是特别重要的。

本发明的再一目的是采用台阶式下水装置避免下水装置将液体聚集到流路轴线上造成的性能下降，该台阶式下水装置具有细长的多弦线出口开口，该开口以连续槽或者多个槽口为特征，使流体平行于托盘中心流动轴线流动，具有最大的有效托盘弦线溢流长度。

本发明部分基于这样的认识，在现有技术装置的托盘起泡区域上游部分的流体分布方面，特别是由于在切头下水装置底板上的孔结构和配置引起的流体分布方面，以及连续的拱形槽口和阻挡板的结构方面和现有技术下水装置的配置与其它设计方面，存在许多先天的缺点。本发明的结构以台阶式下水装置为特点，这种台阶式下水装置具有下水装置侧部溢流口，该溢流口具有最大的下水装置溢流弦长跨距，该跨距被设计成可以使适当部分液体均匀流到托盘起泡区域。本发明还形成最大可能的起泡区域，同时使液体均匀分布在起泡区域上，沿平行于中心流动轴线的方向流动，以阻止流动不均匀。本发明的设计还使得下水装置以下水装置台阶水平部分的径向向外台阶区域和两个相反端上的开口区域为特征，该开口区域使得另一部分流体可以在下水装置横截面的两个端部向下流。在优选实施例中，这些开口伸到接触塔的壁，因此不需要像常规台阶下水装置那样，很麻烦地将水平下水装置固定在接触塔壁上，因此降低了设计和安装的复杂性。

另外，本发明的下水装置包括具有取代垂直弦下水装置下部分的台阶部分。本发明下水装置台阶部分最好包括台阶壁装置，该装置具有主要的垂直部件，并从大体水平下水装置台阶面的外周向下延伸，(即垂直向下延伸或者与垂直面倾斜地向下延伸)。在优选配置中，该下水装置的台阶壁以许多壁板为特征，这些壁板最好做成一体或者用螺钉固定在一起，当与台阶平台上面的下水装置垂直弦壁板相结合时，这些壁板便在下水装置中形成径向内壁区域，这些内壁是没有孔的。多面板台阶壁的相对端壁板以后称作为倾斜板，该倾斜板封闭下水装置台阶开口的端部分，这些倾斜板位于径向外部，使得这些倾斜板可以防止蒸汽旁通而进入下水装置。这些倾斜板配置成可以使更多流体在下水装置内改变方向，流向下水装置溢出口的端部。对于本发明的很多应用，该倾斜板是垂直的。对于高压或者需要使顶部和底部的下水装置横截面积有较大差别的其它情况下，该倾斜板可以在底部径向向外倾斜，以减小下水装置底部封闭面积。对于一些实施例，特别是较大直径的接触塔，最好形成弦延伸部，该弦延伸部从倾斜板的相应垂直边缘端部区域(与固定于中心弦壁板的倾斜板的垂直边缘端部区域相对)伸出，伸到接触塔的壁，并与该壁形成支承关系。

本发明的另一优选特征是，在阻挡板上，下水装置上部垂直支承板支承托盘板装置的下游端。另外，对于较小的接触塔，该倾斜板和中央台阶弦壁板可以形成一个整体，不需要单独的一组夹紧杆来固定于接触塔，即不用单独一组夹紧杆，而用下水装置顶部弦板支承整个一组台阶壁板，该下水装置顶部弦杆形成主要的垂直支承架。

对于托盘间隙较小的大接触塔，可以加上相当短的垂直支承部件，例如其取向最好平行于中心流动轴线的垂直通道部件，或者向下延伸到下面托盘的倾斜板延伸，以便用下托盘上的上承桁架支承构架板。

倾斜板、台阶中心弦壁板和从倾斜板内侧伸出的最好与相应接触塔壁支承件接合的延伸部的下边缘形成一种装置，这种装置可以相对于下面的托盘控制液体流通路的高度。在台阶下水装置的各个这些部件的下边缘之间的间隙还可以一起或者彼此相对地进行调节，以便在下水装置壁板的下边缘和下面托盘之间达到要求的间距。可以独立地调节在下水装置底部中央和两端形成的水平横截面出口区域的比例，以便达到最佳的流体分布，因为这些改变改变了上述下边缘中一个或多个边缘的位置，因而改变了控制流量的下水装置垂直边缘相对于下面托盘的位置。对于水平横截面开口是可控的而垂直流路间隙是不可控的切头下水装置，在切头下水装置的结构测试中，已经发现在下水装置底部两端有较大区域是有利的。这方面可参考在1999年10月7日提出的待审查美国申请系列No.09/413885，该申请以底面板为特征，该底面板可以提供需要的下水装置控制流体流量的特性。还可以调节阶板的外周位置和结构，使得或者通过单独使用垂直壁板，或者与有槽口的倾斜板相结合，可以得到要求的流体垂直流过通道和液体控制装置。可以采用其它的流体控制特征例如在下水装置扇形侧顶部的回渗阻挡板来增强下水装置的液体控制能力。

按照本发明的主要特征，蒸汽-液体接触装置包括容器和在容器中许多垂直间隙开的水平托盘，该托盘用于支承蒸汽-液体混合物。各个托盘具有起泡区域、在起泡区域上游端的液体流入区域和在起泡区域下游端的流出开口。该起泡区域具有从液体流入区域伸到流出出口的中心流动轴线和孔，这些孔使得上升的蒸汽可以向上流过托盘，进入托盘上的蒸汽-液体混合物。配置一种下水装置，用于接收从托盘上面溢出的蒸汽-液体混合物，和用于使液体均匀分布在下面的托盘上。该下水装置具有上部分，该上部分具有由内边缘和凹形外边缘包围的横截面。这些边缘垂直于中心流动轴线(即垂直于直线内边缘和位于中心流动轴线的凹形外边缘的切线)。该下水装置的横截面具有轴线，该轴线与起泡区域的中心流动轴线相重合。在上述横截面中，在下水装置垂直高度的中间高度上形成台阶，以减小邻接起泡区域的下水装置横截面面积的尺寸。

从中间台阶的外边缘向下伸出台阶壁，这些台阶壁从台阶的径向外周边缘伸出，并且在形状上与该外周边缘一致(至少大体一致)。该下水装置的台阶壁形成下水装置下部分的横截面面积。台阶壁的相对端称为倾斜壁。台阶壁的下部或者底部边缘最好具有一种横截面结构，该结构的形状与上部区域的形状相同，或者位于共同的径向位置(即垂直倾斜板在倾斜部分的上下区域之间相对于位于径向外面的下水装置凹形外边缘形成类似的开口间隙)，或者在从台阶高度向下倾斜取向时，该下水装置的底部具有减小的水平横截面面积。例如，形成向外倾斜的倾斜板(最好一般在形状上与上边缘部分一致，只是倾斜不同)，该倾斜板在其垂直延伸部径向向外倾斜到倾斜板区域的下边缘。这样从中间台阶向下到下水装置的下边缘，下水装置横截面通道的面积降低。

从水平横截面的观点看，该下水装置出口开口由细长的下水装置出口槽口或者一系列的槽口部分、垂直于下水装置下部台阶壁板下边缘的宽度和平行于下水装置下部台阶壁板下边缘的长度组成。在出口开口高度的水平横截面轴线的槽口宽度最好不大于与该轴线隔开一定距离位置的槽口宽度。

另外，由于形成中央壁板的要求起始弦长度和倾斜板的要求角度(倾斜板延伸部的角度，该延伸部从中央弦板向外伸出，伸到与接触塔形成支承关系的延伸部的角度)，所以可以调节壁板延伸部的相对宽度(最好是平行于中央台阶壁板延伸的弦延伸部宽度)，以便使蒸汽-液体均匀流过托盘。除垂直于中央流动轴线延伸的中央弦板下边缘而外，从倾斜板延伸的两个延伸部也形成垂直于中心流动轴线的下边缘，可以调节该下边缘的长度，从而利用流到台阶平台相对侧沿倾斜板向下流的相当大量的液体流量。这样便可以在平行于流动轴线的方向达到要求的高流量，从而避免由于较大中央流量引起的流量不均匀的问题，以及在中心流动轴线两侧容易形成涡流的问题。在本发明装置的情况下，可以容易调节垂直于中心流动轴线延伸的下水装置出口边缘的长度和形成倾斜板的倾斜于流动轴线配置的长度(该长度一般确定或者大致确定台阶平台的形状)的百分比，从而可以更好地适应下水装置的预定用处。垂直于中心流动轴线延伸的下水装置下部出口边缘的大的百分比也增强了可以用在托盘上的蒸汽孔气门的通用性。例如，在这些区域中可以采用蒸汽孔门，该蒸汽孔门具有侧向气体出口，而上游与下游端部是封闭的，液体基本上不会进入到侧部开口。

按照本发明的其它主要特征，蒸汽-液体接触装置包括容器和容器中许多垂直隔开的水平托盘，该托盘用于支承蒸汽-液体混合物。各个托盘具有起泡区域、在起泡区域上游端的液体流入区域和在起泡区域下游端的流出开口。该起泡区域具有从液体流入区域伸到出口开口的中心流动轴线和可以使上升蒸汽向上流过该托盘并进入托盘上蒸汽-液体混合物的孔。形成一种下水装置，用于接收从托盘上溢出的蒸汽-液体混合物，并使该液体流到另一托盘。该下水装置具有位于托盘出口开口处的上部分。该上部分相对于水平横截面形成下水装置的上部开口，该水平横截面包括直线内边界线和最好是凹形的径向外边界线。该下水装置还具有中间高度区域，该区域包括中间的大体水平的台阶平台，该台阶平台具有内部直线边缘和外部弦边缘，前者平行于下水装置开口顶部的内边界弦边缘，并和该边缘位于共同的垂直面上，后者与下水装置的外部凹形边界相结合形成横截面开口区域。大体水平台阶平台的侧弦部被对称地平切，比下水装置整个弦线长度短，由此形成两个端部开口区域。从台阶平台各个端部对称向下延伸的是倾斜部分，该倾斜部分与其它台阶壁板一起形成下水装置的下部区域。下水装置的横截面(包括上部分、中间台阶部分和下部倾斜板部分)具有轴线，该轴线与起泡区域的中心流动轴线相重合。在上述横截面的垂直延伸范围内形成台阶部分，从而降低下水装置底部分的横截面积。该台阶平台具有对称的外边缘，该外边缘与下水装置横截面的外部边界边缘隔开，形成下水装置的由台阶确定的底部横截面，因而形成局部由台阶壁部分确定的下水装置通道。在台阶平台高度或以下的下水装置底部部分的对称台阶壁板的结构在径向内部最好由台阶平台的外边缘形成(该台阶平台最好具有平切的中心弦边缘和两个与台阶最上部边界重合的对称外端边缘。这两个相对的端部边缘从台阶台中央边缘的相对端向外发散伸出，并径向向内部延伸到台阶平台的最内边缘，该最内边缘与下水装置上部分的最内边界重合。

在较大的托盘上，封闭下水装置下部中央部分的垂直台阶弦壁板伸到构成下水装置最外边界的凹形外边缘，并固定于该外边缘。在大的托盘上，该外边缘是接触塔的内表面，从而增加额外的机械支承。对于上述特征，本发明的优选实施例还包括在在下水装置台阶区域下面延伸的多面板的壁，该台阶区域具有从台阶平台中央边缘垂直向下延伸的中央弦板，并位于台阶壁的倾斜部分之间。在大的接触塔内，台阶壁部分中的该中央壁板在长度方向延伸(或者作为一个整体面板或者作为附加的延伸部)，并固定于下水装置的最外部边界面，形成另外的支承，在优选实施例中，该边界面是接触塔的内壁。

在优选实施例中，下水装置的下部横截面具有由台阶壁的中央弦板和下水装置最外边界面形成的中央区域和由台阶壁倾斜板和下水装置最外边界面形成的侧部区域。这些区域中的各个区域具有中心区域，在台阶平台平面上或者在其下面，该中心区域的宽度在径向比出口区域端部的大，因为下水装置外部边缘壁是凹形的。这三个区域相结构形成下水装置下部的整个横截面面积。在下水装置底部横截面上的下水装置下部区域其总面积不超过下水装置顶部横截面面积的70％。台阶壁中央壁板和下水装置最外部边界面之间的平均径向距离不超过在下水装置顶部内壁和下水装置最外边界壁之间最大横向距离的约60％。

下水装置出口开口包括由下水装置台阶壁板的下边缘和下面托盘的托盘板之间的垂直间隙形成的连续的槽口或者一系列的槽口、垂直于台阶壁板下边缘的宽度以及平行于台阶壁板下边缘的长度。优选的出口槽口结构的槽口位置限于由垂直于中心流动轴线的台阶壁板和下面托盘板之间的间隙形成的区域，或者限于由流体变向阻挡板之间间隙形成的区域，该阻挡板位于倾斜板的下面和下部托盘的上部，以便确保所有流体平行于液体中心流轴线流出。这种流体变向阻挡板配置成与下部托盘的支架准直，从而在较大的容器中形成另外的下水装置支承件。

优选的下水装置出口槽口开口具有弦长度，该长度是下部组合壁的相对端部之间距离，该长度至少约为接触塔直径的60％。该下水装置出口槽口开口长度最好为下水装置台阶壁的多个弦长度之和的至少40％。

本发明的优选实施例采用具有关键配置的方向性喷气片或者冲击片的托盘，这些冲击片配置在有效起泡区域，并有一定取向，从而在需要使流体在起泡区域的整个宽度均匀流动时，利用从有效起泡区域喷出的蒸汽动量来加速从流体流入区域流入的流体运动。这些方向性孔的各种孔包括在托盘上的开口和偏转片，该偏转片用于使蒸汽沿离开液体流入区域的方向上升通过该开口。这些方向性孔的排列密度在靠近中央流动轴线附近的区域小于与中心流动轴线侧向隔开区域的密度。在本发明的优选实施例中，固定的偏转板位于起泡区域中各个托盘孔的上面。这些偏转片具有连接于托盘的上游端和下游端，使得上升通过托盘孔的蒸汽从侧边进入到起泡区域中的液体。

仅靠液体流入区域的地方最好基本上没有孔，以防止上升的空气影响托盘前部下水装置的流体流动，并防止在前部下水装置中的流体液体流入区域。因为本发明的下水装置结构与现有技术相比，可以在有效起泡区域上形成更均匀的液体分布，所以本发明可以与筛网式托盘板联用，这种托盘板具有简单的有孔的有效起泡区域。

下水装置的弦内壁最好具有弦延伸部，该延伸部伸到与垂直夹紧杆直接接触，并固定于该垂直夹紧杆，该垂直夹紧杆的各个端部焊接于接触塔的内壁。在台阶平台上面的该内弦壁的垂直部分具有槽形梁结构，主要支承下水装置和托盘板的出口端。下水装置的内壁还包括垂直的过渡壁部分，该壁部分是从接触塔接触的位置从相反两个弦端部向内延伸的延伸部。径向外侧的倾斜板固定于台阶壁的中央垂直弦板上，该倾斜板如上所述，其各个端部最好固定于垂直夹紧杆，该垂直夹紧杆焊接在接触塔的内壁上。对于较大尺寸的接触塔或者容器，还可特别形成侧翼或者弦延伸部(例如在倾斜板外侧的台阶的中央垂直弦面板的整体端部)，该侧翼向外伸到与接触塔壁形成支承关系。该侧翼延伸部具有液体高度平衡孔。从台阶壁向内延伸并形成台阶平台的是一个或者多个由下水装置弦内壁和/或台阶壁垂直面板支承的水平面板。在接触塔同一侧的各个下水装置最好还同样定位(即垂直的倾斜板沿一个共同的垂直面向下延伸，虽然不同的倾斜板定位可能性是本发明很有用的设计特征，这种特征使得可以调节下水装置的不同部分尺寸，以达到要求的液体和蒸汽流量以及沿接触塔垂直长度的物理特性)。

在本发明的实施例中，下水装置的台阶具有由许多直线部分形成的外周边，但是具有三个直线部分是最优选的。

附图说明

图1是示意透视图，示出本发明的装有台阶式下水装置的蒸汽-液体接触装置。

图2是该装置的示意截面图，该截面图是沿托盘中心流动轴线的垂直平面截取的。

图3A是示意横截面图，示出沿图2的切线3-3向下看去的装置(为画图方便起见，图中仅示出一些通气孔)。

图3B是图1所示台阶式拱形下水装置的放大图，为清楚起见该装置去掉侧翼伸出部，以便示意示出其中的液体流向。

图4A是三维透视线条图，示出本发明台阶式下水装置和其接触塔支承杆的优选实施例。

图4B是三维立体图，示出图4A所示台阶式下水装置。

图5A是类似于图1的蒸汽-液体接触装置的示意透视图，示出台阶式下水装置的另一实施例(没有接触塔的侧翼辅助支承延伸部)，另外还示意示出流体流过该装置。

图6是类似于图2的示图，但还额外示意示出流过该装置的液体和气体。

图7示出本发明蒸汽-液体接触装置的下水装置和托盘组件的另一实施例，该实施例没有侧翼延伸部支承件。

图8A是类似于图1的蒸汽-液体接触装置的示意透视图，示出台阶式下水装置支承件的另一实施例，该支承件的特征在于用倾斜板延伸部作支承件。

图8B是具有倾斜板延伸部支承件的图8A所示台阶式下水装置的放大透视图。

图8C是图8B所示装置的前视图，同时示出一些可能的流量调节装置，该调节装置包括附加的倾斜板延伸部的液体通道装置以及某些垂直板流量调节的可能性。

图8D是前视图，示出本发明特别是下水装置的另一实施例，该实施例具有附加的托盘支承延伸部。

图8E是图8D所示装置的侧视图。

图9是示意图，示出本发明另一实施例，该实施例的特征在于向外倾斜伸出的倾斜板。

图10是图9所示装置的横截面图，该横截图是沿图9的横截线IX-IX截取的。

图11是横截面图，示出台阶式下水装置的另一实施例，该实施例具有图7所示的台阶平台和台阶壁板，但是下水装置的外部凹形壁和接触塔的凹形壁(密封外壳装置)不相关。

图12是托盘一部分的平面图，该托盘具有蒸汽孔气门和喷气孔。

图13是透视图，示出图12实施例中所用的喷气孔。

图14截面图，示出用在图12所示实施例中的喷气孔。

图15是透视图，示出用在图12实施例中的蒸汽孔和偏转板。

图16是透视图，示出适合用在本发明中的蒸汽孔和偏转板的另一

实施例。

图17是另一种筛网式托盘蒸汽孔。

具体实施方式

图1-4B示出具有台阶式下水装置的蒸汽-液体接触装置的第一实施例。如图1和2所示，该蒸汽-液体接触装置1具体包含容器2，该容器包括许多用于支承蒸汽-液体混合物的垂直间隙开的水平接触托盘4。液体通过输送管6(图2)引入到容器中的最上部托盘，该液体水平流过托盘4，然后再垂直(和水平流过台阶，如下面所述)流过台阶式下水装置8，最后沿托盘的入口部分水平流动，即从下水装置的下边缘和下面托盘之间形成的垂直开孔的下面流出。重复这一过程，直至流体经液体排出管道10排出容器。在如图3A中用编号11表示蒸汽-液体混合物流过整个托盘的中心流动轴线。例如如图2和6所示，可以将用于这一过程的空气或者其它气体通过输送管12引入到容器中，这些气体向上流过托盘4上的气孔13，在此时，该气体与托盘支承的流体混合，形成空气-液体混合物，并经气体排放管14排出该容器。

各个托盘4具有有效起泡区域15、靠近起泡区域上游端的输入区域16和阻挡板18，该阻挡板形成上部排出开口区域20，该区域位于起泡区域的下游端，由下水装置8的顶部形成。在起泡区域的通气孔13使得上升的蒸汽向上流过托盘，并进入到托盘上的蒸汽-液体混合物。该托盘最好在靠近的输入区域16基本上没有通气孔，使得经通气孔上升的蒸汽不影响从上面下水装置进入的进入流体，从上面下水装置流出的流体不会漏出输入区域。除增强流过托盘的流动模式外，本发明的目的还在于在整个托盘上提供增大的通气孔区域，方法是减少托盘的无气孔面积，同时提高在有孔区域的气体流量，该有孔区域延伸到无孔区域。每个托盘由多个相连接的板构成，或者由整块板构成，这主要取决于接触塔的直径。

下面参考图1、3A、4A和4B，在例示性的实施例中，台阶式下水装置的特征在于下水装置顶板和阻挡板的组合件18，该组合件在有效起泡区域15的下游端(见图2)向上延伸(在此情况下，沿垂直面上延伸)。该下水装置顶板和阻挡板的组合件18在图4A和4B中用上部矩形板24表示，其端部26和28分别具有固定于支承杆30和32上。该矩形板是台阶式下水装置8和形成托盘4的有效起泡区域的下游端部的主要支承部件。在优选实施例中，该支承杆30和32是细长的垂直支承板，其垂直长度大于板24的长度。支承杆30和32具有固定于接触塔内表面的外边缘34和36，例如用直接焊接法进行固定。或者换一种方式，该支承杆30和32可以间接连接于密封壳式下水装置的径向外边界壁上(例如见11)，该外边界壁不依靠作为其外壁的接触塔的壁，或者形成用于密封壳式下水装置外部凹壁的中间相对端支承件。

图4A和4B示出本发明台阶式下水装置的优选实施例，该实施例的特征在于组装许多下水装置部件，各个部件具有适合于快速组装的容易控制的尺寸。如图4A和4B所示，从下水装置顶板和阻挡板组合件18的下边缘向外径向延伸的是台阶40，该台阶在优选实施例中基本上是水平的(与在0°角的真正水平面成正/负15°角)，最好是水平的(正/负3°角)。该台阶40最好具有上部连接法兰42，该法兰形成一种将台阶40连接于下水装置顶部面板和阻挡板24的方便装置，后者用具有足够强度的材料制作，以便通过直接连接于接触塔2，形成整个下水装置的主要支承件，最好是利用中间连接件例如图中所示的较厚的支承杆30和32连接于接触塔。在此实施例中，示出的台阶40具有径向会聚的轮廓，因而其径向外边缘44的长度L2小于径向内边缘46的长度L1。该台阶平台最好相对于支承板24是居中的，使得在其相对侧具有同样的长度L3。另外，支承台阶平台40的倾斜边缘48和50最好以相同的角A1在台阶平面内向内倾斜，使得外边缘44相对于内边缘46是居中的。通过改变外边缘44的长度L2和/或倾斜边缘48和50的斜率，可以改变长度L3，从而适合预定的应用。

图3A还示出距离R1、R2和R3之间的关系，R1是接触塔2(直径为D)中心到台阶40的内边缘46(在此实施例中基本上可以认为，此边缘与托盘有效起泡区域的下游端22相同)之间的长度，R2是边缘46和径向外边缘44之间的距离，而R3是从外边缘44到轴线CL与接触塔2(或者下水装置外部凹形密封板)交点的长度。

L1与L2的比值在3.5-1.5比较好，最好为2.5。另外，角度A1从15°到75°比较好，最好约为35°并且各个倾斜板与弦尺寸线形成高达30％的斜率。R1∶D、R2∶D和R3∶D的比值最好分别为从0.1-0.4、0.25-0.03和0.15-0.02。对于典型的直径为40英寸的接触塔，优选的值是：L1＝30英寸、L2＝12英寸、L3＝3.2英寸，D＝40英寸，R1＝10英寸、R2＝6英寸、R3＝3.2英寸。

在图2中，在托盘的排出开口52，下水装置8接收溢过阻挡板18的蒸汽-液体混合物。两相混合物以紊流状态进入到由台阶40和接触塔2内表面形成的下水装置8的上部接收区域54，该位于下水装置上部垂直面板24的底部，如图2的优选实施例所示。在优选实施例中，在台阶40的径向外边缘和接触塔内表面之间形成台阶开口O1、O2和O3(见图3)。这些台阶开口产生由台阶壁板51、53和55、下部法兰处伸部86和88(见图3B和4A)以及(对于优选实施例接触塔的内表面形成的下部接收区域56。混合物在下水装置8中滞留期间，蒸汽从液体中分离出来。这种分离的蒸汽上升，并且液体从下水装置底部排出口排出，如下面说明的。因此，下水装置具有上部区域54和沿垂直方向由台阶40形成差异的下部区域56(见图2)。上部区域54具有横截面58，如图3A清楚示出的，该横截面位于台阶台板的上面。因此，下水装置横截面58由在点A和B之间延伸的与阻挡板18重合的(在此实施例中)直线内边缘和外部凹形边缘60形成，在这种情况下，该外部凹形边缘是接触塔的内表面。在点A和B之间延伸的直线内边缘和凹形部分60的切线均在其中点垂直于中心流动轴线11。另外，该凹形部分60和点A和B之间延伸的内边缘相交，并在点A和B结束，形成对应于下水装置上部开口部分的整个下水装置横截面58。该下水装置横截面58的中心线CL与中心流动轴线11相重合，沿垂直于中心线CL的方向确定该横截面58的“长度”。

台阶式下水装置8的台阶平台40位于下水装置横截面58中，从而可以影响流过下水装置的流体的分布和流出，使得流体可以均匀流到托盘有效起泡区域的流入侧，从而有利于蒸汽从混合物中分离出来，并避免不好的流动特性。因此，在优选实施例中，该台阶40占据由端点C和D(位于A点和B点之间)之间延伸的直线以及三个弦线延伸部分的特征线形成的区域，这些特征线分别在C和D相交和结束。该出口开口O1、O2和O3以及至少下水装置8下部接收区域56的上部区域具有横截面62(也示于图3A)，该横截面位于台阶40的台面(图2的P2)上，或者位于其下面，在外部由外边缘60(在此实施例中为接触塔的内壁表面)和在内部由三弦线延伸部分形成，该三弦线延伸部分由台阶40的外边缘形成，并结束于C点和D点。

参考图2，图中可以看到上部平面P1、中间平面P2和平面P3，P1代表托盘4液体流动表面的高度(流入下水装置的高度)，中间平面P2代表台阶40的高度，P3代表下水装置8的最下边缘，而在下面托盘位于高度P1’。在上部托盘4和紧邻的下部托盘4之间的相关距离用H1表示，在横截平面P1和P2之间的距离称为H2，P1和P3之间的距离称为H3，而P3和下面的P1’之间的距离称为H4。在优选的实施例中，该台阶40位于下水装置的中间位置，对于很多本发明的适用实施例，该位置位于平面P2上，该平面P2位于平面P1的下面，位于托盘之间距离H1的30％-70％的范围内，较好在40％-60％的范围内，最好配置在平面P1的下面，位于距离H1的50％处。对于本发明的很多适用实施例，在平面P3上的下水装置8下边缘从平面P1’向上延伸，延伸到高度H1的4％-16％，延伸到6％-12％比较好，最好延伸到8％。下水装置下边缘的一些部分在(或者延伸部)可以伸到在平面P1’上的托盘面板，以便在结构上支承流体和使流体正确分布在效起泡区域上。

作为代表性例子，托盘4之间的距离H1是12-36英寸，使得H2的优选范围在3.6-25英寸之间，H3的优选范围在11.5-35英寸之间。与此相应，从P1’到下水装置8下边缘的H4的优选距离范围是0.5-6英寸。对于如图1和4的实施例类似的实施例，一组代表性的距离(不限于这组距离)是H1＝24英寸、H2＝12英寸、H3＝10英寸，而H4＝2英寸。

台阶式下水装置最好这样设计，使得下边缘和下面托盘之间的关系可以控制下水装置的沿托盘的流动相当于流过下水装置下部区域56的流动。在下部区域56中的开口O1、O2和O3有助于将成比例的需要的液体体积引入到下水装置的下边缘，从而有助于下水装置和边缘控制流体的流过。另外，优选实施例的特征在于水平台阶的表面40，该表面例如与0°水平托盘所成的角度上下不超过30°角，托盘最好是基本上水平的，与水平面所成的角度不超过15°，对于大多数情况，最好基本上与水平面重合，达到所谓“水平”配置(和水平面成±3°)。在中间高度形成台阶和水平配置有助于按要求使液体沿径向向外方向以及向相反两个端部(即台阶的开口区域O1、O2和O3)流动，使夹带的蒸汽流到托盘上面。对于任何没有特别设定在与水平成0°的托盘或者台阶，高度值H1、H2、H3和H4可以认为是取自该平面矢高的中点。如图3A所示，在示出的点C和D之间的多弦线段延伸部分(代表台阶40的外边缘)和外边缘60相应部分之间的开口区域形成三个分开的台阶开口部分O1、O2和O3。在利用短支承板64和66(图3A和4A)时(或者在不采用板64和66时，图7在同样位置用虚线“DL”表示)，开口O1、O2和O3之间的内边界部分由支承板64和66(图3A和4A)形成。开口O1和O3的外边界还有延伸部86和88(以及支承杆30和32)形成。因此这些开口联合起来形成总的台阶开口区域或者下水装置8的下部横截面区域62，并在优选实施例中确定开口区域，该开口区域是上部横截面开口区域58面积的20％-80％，最好为20％-40％，并且优选为该面积58的50％。

下部出口区域62的面积最好不超过上部区域横截面积的80％，点C到点D之间的横向长度至少为下水装置横截面长度A至B的50％，下水装置台阶出口的平均宽度不超过沿上部区域横截面区域58中心线CL长度的60％。形成出口的开口O1、O2和O3的两端与下水装置的中心线隔开一段距离，该距离至少是下水装置横截面径向宽度(R2+R3)的10％。

如图1和4A所示，由支承部件30和32提供的稳定支承对托盘4的下水装置面板24提供了有利的支承平台。图1、4A和4B还示出相反端部的倾斜板51和53的上边缘，该边缘与台阶的边缘48和50重合，而台阶中心弦部壁板55的上边缘与台阶的外边缘44重合。台阶壁51、53和55包括下边缘70、72和68，这些下边缘在优选实施例中表示为沿着共同的水平平面，但是通过改变托盘平面P1’和下部边缘68、70和72中的一个或多个边缘之间的相对间隙可以改变流量(见下面的说明以及美国专利No.3747905，此专利已作为参考包含在本文中)。

台阶边缘44、48和50的长度与接触塔直径之比最好分别为0.15-0.7、0.1-0.4和0.1-0.4，优选实施例的长度比为0.4、0.2和0.2。如在图4A和4B中另外示出的，从倾斜板51和53伸出的是法兰延伸部86和88，该延伸部除开下部位置外，平行于垂直板24延伸(一般最好位于一个共同的平面上和/或形成为一个整体和作为一个整体单元，这取决于下水装置的尺寸)。另外参照图4A，法兰延伸部86和88在上端变成水平的径向向内延伸的片90和92。这些片最好折叠在(例如焊接连接于)在矩形板24底边缘上的径向向内的整段法兰延伸部上，该法兰延伸部在图4A中由编号94表示。如图1所示，法兰延伸部94和/或片90和92形成托盘4切头端部下表面的支承件(该托盘通常由许多托盘部件构成)。可以加上直角桥接部件(未示出)来增加法兰和片92之间的支承重量。

倾斜板53和57的相对端也具有内部横向法兰96和98，该法兰形成固定表面，重叠在中心面板55上，该中心面板在优选实施例中用螺栓固定，如图4A所示。另外，台阶40最好具有向下的法兰延伸部100，该延伸部最好也用螺栓固定于台阶的中心弦壁板55上，和在两端固定在法兰96和98上。在倾斜板51和53的上端最好还形成固定于台阶40下表面的固定延伸部102和104。如例如下面参照图8A和8E更详细说明的，还形成垂直构架SM，该构架沿托盘的中心流动轴线延伸，或者平行于该轴线。

参考图3B，图中示出液体在入口区域16中向控制流体的下水装置下部边缘86’、70、72、68和88’的流动。这些控制流动的边缘和托盘4上表面之间的间隙对于各个上述边缘由VC1、VC2、VC3、VC4和VC5表示(支承杆30和32与延伸部86和88的边缘86’和88’相当，最好至少VC1和VC5可相互代表)。在图3B所示的实施例中，各个控制流体的边缘位于一个共同平面上，使得最好VC1等于VC5，对于很多本发明的预定应用，典型的1.0-2.5英寸(2.5-6.25厘米)的高度范围内是代表性的范围。VC2和VC4可以是密封的，如图8所示，以便形成另外的结构支承件，或者形成具有方向性阻挡板的开口，以便控制流体在有效起泡区域上的侧向分布，如图8C所示。在一些情况下，只有外侧间隙VC1和VC5起作用，或者打开，而VC2、VC3和VC4是关闭的(或者接触下面的托盘)。对于FVC2、VC3和VC4还可以进行其它的打开和关闭组合，例如使VC3关闭。如果VC3和VC4保持打开，则它们最好具有对称的间隙间隙。当VC3打开时，VC1和VC5的间隙最好比VC3的间隙大10％-50％。

图1和4A还示出侧翼或者弦的延伸部74和76，该延伸部可伸离台阶的中央弦壁板55的横向两端，最好延伸到与接触塔壁表面(或者形成凹形外边缘60的外壳部件)的内部形成支承关系。图4A和4B还示出形成侧翼延伸部74和76的优选方式，该延伸部具有宽度相当小较厚的支承板64和66，该支承板在台阶中央弦壁板55的悬挂延伸部78和80的外侧延伸。另外，该侧翼延伸部74和76具有一组通孔82和84，在优选实施例中，这些通孔是一系列横向隔开的垂直通道行。通道位于台阶壁板(因此不会减弱下面说明的蒸汽约束)的外面，但靠近倾斜板与中心弦面板的交线(在5英寸范围内)。该通道的作用是避免由下水装置台阶壁形成的下水装置下部分的任何一个部分中聚集不相同的流体。将下水装置径向内壁区域的两个横向外端和将径向外部侧翼的两个横向外端均连接于接触塔内表面上不同弦位置可以形成高度稳定的和容易连接的固定方法，这种方法特别适合于较大直径接触塔(例如大于8英寸)。

图5示出本发明的另一实施例，在此实施例中台阶式下水装置8’没有侧翼延伸部78、80，此实施例的配置特别适合于较小直径的容器，在这种容器中，可以只用主要支承装置(连接于面板24的杆30和32)支承下水装置8。图5还示意示出混合物流过阻挡板18的整个下水装置流路。图6是一般的示意图，示出蒸汽和流体流过例如图1和图5所示的本发明实施例。如图5和图6所示，该流体混合物溢过阻挡板，向下流到较大的开口区域52中，并接触台阶平台40，由此出现流过台阶中心边缘以及台阶两端的流动区域。另外，图5示出在阻挡板上边缘流过的一些流体直接流入在倾斜板外面的开口中，向下流到入口区域16的相应部分，以便直接从下边缘86’和88’下面流出。从图5和6可以清楚看出，台阶40起分离台阶的作用，混合物的气体局部释放出来，而流体以密封方式会聚在一起。然后液体流过下水装置区域下部56，最后流到下部托盘4。

图7是沿图5的横截面VII-VII截取的横截面图，该图示出没有侧翼延伸部的台阶。

图8A示出本发明的另一实施例，该实施例与上述图5所示实施例具有同样特征，此实施例没有在上述图1实施例中所用的侧翼部分或弦延伸部74和76，但是倾斜板51和53以改变形状而具有倾斜延伸部，形成下水装置的额外支承件。

在图7所示的实施例中，用于下水装置8’的唯一支承装置是支承件30和32，该支承件一般平行于阻挡板18，并且在此实施例中直接焊接在接触塔2的内表面上。图7所示的装置特别适合于较小直径的接触塔，例如直径为8英尺或者更小的接触塔。虚线“DL”代表相想象的线，该线用来帮助示出三个不同的台阶开口O1、O2和O3。在本发明的另一实施例(未示出)中，主要依赖于支承装置(SM)，该支承装置包括倾斜板延伸部和/或上述延伸的台阶壁板(也见下面说明的支承装置SM其它一些实施例)，用作主要的或唯一的支承装置，在这些情况下，不采用延伸部30和34以及侧翼延伸部74和76。

图8B示出图8A所示台阶式下水装置8的放大透视图，具有附加的倾斜板延伸部分51’和53’(代表在各个下边缘86’、72和88’下面延伸的那部分面板51和53)。在所示的实施例中，延伸部51和53向下延伸到与托盘4(图中未示出)形成支承接触，因而，具有间隙VC1的流体控制通道与倾斜板延伸部EX相同。因此，除支承杆30和32以外，倾斜板延伸部51和53’形成另一支承装置，该支承杆30和32在面板86的下边缘被切去。倾斜板51’和53’的再一作用是有助于在下水装置下面的流体流动中形成要求方向的流路。

图8C示出在台阶式下水装置中进行的一些变型，以便改变流体从入口侧流到下水装置下游侧有效区域的流动特性。如图8C所示，延伸部86和88的下边缘可以随其它边缘部分下降或者升高，或者独立地变化(最好与延伸部88保持对称配置)，见例如边缘部分86’、86”和86以及88’、88”和88。除进行这些垂直通道高度调节外，还可以改变延伸部86和88的相对弦长度，方法是，或者调节角度IT(和利用该角度IT调节倾斜板的边缘长度)，如由缩短的延伸长度表示，或者改变壁板55的弦长度，适当调节面板的长度，和/或倾斜板向外倾斜，如下面参照图9和10说明的。图8C还示出一些在其它边缘部分上的结构变化，包括将边缘72的边缘实线边缘高度降到由边缘72’的虚线表示的高度，或者将边缘升高到上部边缘高度72”，增加通道垂直高度。另外，还可以将边缘86和88相对于边缘72的通道高度设定在共同的高度，或者进行改变，使得像中央边缘一样，使该延伸边缘形成或大或较小的通道高度。

图8C所示的实施例示出倾斜板延伸部，该延伸部向下延伸，与下面的托盘形成支承关系。对于例如倾斜板不向下延伸到托盘的如图1所示的实施例，相对于下面托盘调节倾斜板的垂直距离，使其位于除台阶式下水装置下边缘中其它边缘部分的最大垂直间隙以外的位置，这样也可以改变流动特性。图8C还示出中央面板55也下降到(见72’)与下面托盘形成接触(例如支承接触)。如上所述，在图3B所示的一类实施例中，该中心面板可以是向下延伸到与下面托盘接触的唯一面板，虽然其它组合也是可能的，例如中央面板向下延伸，而倾斜板具有或者不具有门TD。

除在图8C中示出的直线调节而外，也可以沿边缘的长度形成不同的/附加的倾斜边缘，开口边缘或者曲线边缘，由此也可以改变流量，但是在图8C中示出的直线边缘高度的变化是最好的。另外，可以沿接触下面底盘的倾斜板延伸部的长度形成一些开口。图8C示出流体开口的一个实施例，该开口沿倾斜板延伸部形成在一个或多个位置。在图8C中，中心门TD形成在各个倾斜板延伸部上，该门的取向平行于沿托盘4的中心流动轴线。

图8D和8E示出用于支承下水装置的另一辅助支承装置，利用一个支承件支承，该支承件可在壁板51、53和55中的一个壁板和多个壁板之间延伸，该支承件向下延伸，伸离台阶40的外周面(该支承件最好装在三个弦壁板上，虽然可以利用另外的弦延伸部，但是最好采用三个弦壁板，因为它能形成很好的相对侧部流体分布和中心流体分布，并设计成与延伸部86和88相关。)在图8D和8E所示的实施例中，设计辅助支承装置SM，该支承装置对于控制流体的下水装置下边缘，阻挡流体的作用最小，该辅助支承装置具有垂直壁VW，该壁与中心轴线重合。可以在壁板51、53和55中的一个板或多个板的中部，或者在其垂直的分界边缘上形成一个或多个单独的支承装置SM。该支承装置SM在图8E中以支架形式示出，包括上部和下部固定延伸部，以便分别固定于面板和托架，例如用焊接方法或者螺钉固定方法固定。对于大多数的应用，如上所述，可用该支承装置作辅助支承装置，虽然对于本发明的一些应用，主要依赖于用主要支承件或者唯一的支承件来作下水装置的支承装置。

图9和10示出本发明的另一实施例，该实施例的特征在于向外倾斜的倾斜板51”和53”，该倾斜板从台阶40的外部边界区域向外延伸。如图10所示，倾斜板例如所示倾斜板51”的倾斜特性使得液体蒸汽混合FL的流量降低，该流体从阻挡板18上流过，先流入在台阶40上面的壁板24和接触塔2内表面346之间的接收区域345，然后再流入由倾斜板局部形成的区域347中。这样便使得下水装置很适合于进行这样的处理，例如涉及高压的处理，或者从顶部到底部的下水装置横截面区域中需要有较大差别的处理。高到45°角的倾斜角TA适合用在很多上述要求不同流量的情况。

图11示出本发明的另一实施例(具有与图2类似的横截面结构)，其特征在于密封壁装置，在这种装置中，除代表下水装置外壁的内表面346以外，用壁结构350作下水装置的外壁部分，该壁结构最好是凹形的，例如与接触塔的壁同心。因此，在壁350和台阶壁板之间形成流体通道，在图11中示出面板55。此优选实施例的特征在于用下水装置的下边缘作控制装置，使流体流到下面的托盘和沿该托盘流动，但是台阶式装置也可以设计成通过水平横截面提供充分大的流量。对于有密封壁的下水装置，在这种设计中，该外部密封壁的端部必须焊接于接触塔的壁，以便得到正确的作用。

图12-17示出本发明的实施例，该实施例采用优选的孔结构，在一些情况下，加上了辅助喷气口，这种喷气口被设计成有助于使流体在托盘上均匀流动。

如图12所示，在靠近其流体输入区域112，托盘110具有许多喷气口114，如图13和14所示，各个喷气口由倾斜的U形偏转片116构成，该U形偏转片用托盘材料形成。这些偏转片在制造期间，冲压形成在托盘上，在托盘的平面上形成U形蒸汽开口118。这些偏转片由折线120连接于托盘板，并支承在该托盘板上。这种喷气口在这种技术中称为“喷气片”(见例如North等人的美国专利No.2684837，该专利已作为参考文献包含在本文中)。可以应用的另一个喷气口例子示于图16。这种偏转片是在制造期间冲压在托盘上的，在托盘平面上形成小的面向前的开口218，这种喷气口通常称作C形槽口(例如见已作为参考文献包含在本文中的美国专利No.4101610)。还可以采用其它喷气口，这种喷气口包括在托盘上的开口、位于该开口上面一定距离的其形状和尺寸大体对应于该开口的水平偏转片以及使开口的边缘与偏转片的边缘相连接的短的侧壁，只是蒸汽通过侧部喷出。这种喷气口通常与托盘板形成一体，并用托盘板冲压成形。

图12所示的喷气口的取向是使得通过开口118的上升蒸汽冲击在偏转片116上，这种取向可以将流体推向前方，推离流体输入区域，并将流体推向更宽的托盘起泡区域，由此有助于使液体在整个托盘宽度上均匀分布。为了促使这种效果，如图12所示，靠近中心流动轴线的喷气口114的密度小于与中心流动轴线侧向隔开位置的密度。该喷气口的分布密度可以从中心流动轴线的最小值逐步增加到位于托盘侧部喷口区域的最大值。靠近下水装置槽口开口端部的喷气口具有如图12的发散中心线，使得流体沿容器壁流动。

在图12所示实施例的蒸汽引入孔是一种优选结构，这种结构在工业上是众所周知的，并在美国专利No.5360583中详细说明，该专利的整个内容已作为参考包含在本说明中。图12中的梯形部件122是固定的水平反射板。如图15详细示出，的这些偏转板122位于托盘板平面内的相应孔124的上面，偏转板122的上游端和下游端连接于托盘板。对于这种结构，上升蒸汽从侧面进入到液体中。具有这种类型孔的托盘在市场上有售，并且在工业上称作为MVG托盘。

因为本发明的下水装置结构可以很有效地在将流体分布在有效起泡区域，所以本发明在很多情况下可以容易用于打孔的有效起泡区域。如图17示出部分筛网式托盘板“STD”的例子(价格低廉，容易制造)。

虽然附于本说明的附图仅示出筛网式托盘和MVG托盘，但是本发明适合用于这种技术中已知的不同类型的许多冲孔托盘。虽然仅具体地公开本发明的少许实施例，但是技术人员可以看出，本发明可以采取很多其它形式。因此应当强调指出，本发明不限于公开的实施例，它包括各种改型、改变以及改进，这些均符合下面权利要求书的精神。

Claims

1.一种用在蒸汽-液体接触装置中的台阶式下水装置，该装置包括：

下水装置的径向内部入口板，该板与下水装置的边界壁相结合限定下水装置蒸汽液体流体通道的入口；

台阶平台，该台阶平台相对于所述下水装置的入口板径向向外延伸，该台阶位于下水装置蒸汽-液体流体通道的中间高度；

台阶壁，在所述台阶的下面延伸，所述台阶壁具有外壁板和在所述外壁板相对侧延伸的两个倾斜板；

第一和第二延伸部(86、88)，该第一延伸部(86)从所述倾斜板中的第一壁板伸到容器壁，该第二延伸部(88)从所述倾斜板的第二壁板伸出，伸到容器壁，从而沿所述第一和第二延伸部(86、88)的下边缘相对于位于下面的托盘形成流过液体的通道。

2.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述第一和第二延伸部(86、88)平行于所述下水装置内部入口面板延伸，所述倾斜板的方向相对于所述延伸部和所述外壁板是倾斜的。

3.如权利要求2所述的台阶式下水装置，其特征在于，各个所述第一和第二延伸部(86、88)的下边缘位于一个公共平面上。

4.如权利要求2所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述外壁板是弦壁板，该壁板平行于下水装置内部入口板，所述第一和第二延伸部(86、88)向下延伸到与所述外壁表面下边缘匹配的下边缘。

5.如权利要求4所述的台阶式下水装置，其特征在于，各个所述倾斜板与所述弦壁板的内壁表面形成钝角。

6.如权利要求2所述的台阶式下水装置，其特征在于，还包括支承部件，用于将所述延伸部固定于下水装置外边界壁或者容器的不同位置。

7.如权利要求6所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述支承部件包括支承杆，该支承杆沿所述延伸部的相应外边缘和下水装置内部入口板延伸，该下水装置内部入口板在所述第一和第二延伸部(86、88)的上面和内部延伸。

8.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，各个所述倾斜板与所述外壁板的内壁表面形成钝角。

9.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述下水装置内部入口板包括一个板，所述台阶在径向内部区域固定于所述板。

10.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，还包括托盘的支承件，该支承件配置成可以接收上面托盘的出口端部，所述托盘支承装置从所述下水装置内部入口板向内延伸，所述台阶从所述下水装置入口板径向向外延伸。

11.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述下水装置内部入口板具有垂直宽度，使得在应用时，所述板的上部区域形成阻挡板。

12.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，从所述第一和第二延伸部(86、88)中相应一个延伸部的内边缘到所述下水装置边界壁相应部分上的固定位置的距离约为弦尺寸线总距离之和的20％-40％，该弦尺寸线与所述第一和第二延伸部(86、88)平齐延伸，并位于与下水装置内部入口板相对端区域相接触的接触点之间。

13.如权利要求12所述的台阶式下水装置，其特征在于，该外壁板具有弦长度，该弦长度是弦尺寸线总距离的40％-80％。

14.如权利要求12所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述倾斜板相对于下水装置内部入口板是倾斜配置的，各个倾斜板与弦尺寸线形成高达30％的斜率。

15.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述台阶式装置限定下水装置，下水装置具有形成所述台阶式装置整体部件的下水装置外边界壁，所述下水装置外边界壁位于容器相应内壁表面的径向内部。

16.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述台阶式装置形成下水装置并包括外边界壁，该外边界壁由使用容器的内表面部分形成。

17.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述台阶平台与水平成±30°的角度。

18.如权利要求17所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述下水装置内部入口板和外壁板均与真正的垂直面形成±3°的角度。

19.如权利要求1所述的台阶式装置，其特征在于，所述台阶平台具有中央外部径向弦边缘和两个倾斜边缘，该倾斜边缘从中央外部径向弦边缘的相对端以发散方式延伸。

20.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，包括用于将所述法兰延伸部分固定于容器的主要第一支承部件以及用于进一步将所述台阶式装置相对于该容器连接就位的第二支承装置。

21.如权利要求20所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述支承装置包括弦延伸部，该延伸部从所述外壁板的相对端延伸。

22.如权利要求21所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述弦延伸部分别包括至少一个压力平衡开口。

23.如权利要求20所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述第二支承装置包括至少一个从所述台阶壁下边缘向下延伸的支脚。

24.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述第一和第二延伸部(86、88)与所述倾斜板的相应内边缘形成一体，并与所述下水装置的入口板接触。

25.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述倾斜板垂直延伸，比所述外壁板伸到更下面。

26.如权利要求25所述的台阶式下水装置，其特征在于，在使用中，所述倾斜板可以充分延伸到与下面定位的托盘接触。

27.如权利要求26所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述倾斜板包括形成在所述倾斜板下部边缘区域的流体阻挡板。

28.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述倾斜板包括形成在所述台阶壁下部边缘区域的流体阻挡板。

29.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述台阶平台具有三个直线的溢过流体的边缘，该边缘包括与所述外壁板相应的中央边缘和两个与所述倾斜壁相应的倾斜边缘。

30.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，还包括支承装置，该支承装置从所述台阶壁延伸充分长度而与下面的托盘接触，并且所述支承装置具有偏置边缘部分以便减小通过所述支承装置的流动阻力。

31.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，在所述台阶壁和第一和第二延伸部(86、88)中至少一个中，相对于下面的下部托盘提供垂直间隙差。

32.如权利要求31所述的台阶式下水装置，其特征在于，相对于下部托盘来说，延伸部壁具有比所述台阶壁的至少一部分大的垂直间隙。

33.如权利要求31所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述延伸部壁和台阶壁中的至少一个具有可变高度的下边缘。

34.如权利要求31所述的台阶式下水装置，其特征在于，可变高度的下边缘包括一个或多个门道或槽口。

35.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，垂直间隙关系包括从垂直定位下面的下部托盘延伸到供应所述下水装置的上面定位托盘高度的总高度的4-16％的间隙。

36.如权利要求1所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述第一和第二延伸部(86、88)具有足够垂直长度，以便使得第一和第二下边缘(86’、88’)相对于下面定位的托盘用作定向和动量流动控制器，从而从下水装置的入口侧通过流过通道到下面托盘的有效区域引导所述下边缘下面的下水装置排出流体流的动量和方向。

37.一种用在蒸汽-液体接触装置的下水装置中的台阶式装置，该蒸汽-液体接触装置包括一个容器，在该容器中配置下水装置和蒸汽-液体接触托盘，该下水装置具有下水装置径向外部边界壁，所述台阶式装置包括：

下水装置径向内部入口板，该板与所述下水装置的边界壁相结合限定下水装置蒸汽-液体流过通道的入口开口；

台阶平台，该台阶平台在下水装置蒸汽-液体流通道的中间高度相对于所述下水装置入口板径向向外延伸；

台阶壁，在所述台阶平台的下面延伸，与下水装置的外边界壁一起限定下水装置蒸汽-液体通道的下部接收区域，并与下面配置的蒸汽-液体接触托盘一起限定至少一部分下水装置和托盘之间的流体通道；

所述台阶壁具有外壁板和两个位于所述外壁板相对侧的倾斜板，所述倾斜板从所述外壁板径向向内延伸，以便限定位于所述外壁板和下水装置外边界壁之间的第一接收区开口区域和位于相应倾斜板和下水装置外边界壁之间的第二和第三接收区开口区域，其中所述倾斜板配置成，使得由所述倾斜板限定的平面在下水装置外边界壁径向内部的第一和第二平面相交位置接触由所述下水装置入口板限定的平面，并且其中各自第一和第二延伸部(86、88)向外朝着外边界壁延伸离开所述第一和第二平面相交位置，并且所述第一和第二延伸部(86、88)具有定位在下面定位的蒸汽-液体接触托盘之上，从而在所述第一和第二延伸部(86、88)的下边缘和定位在下面的蒸汽-液体接触托盘之间在下水装置和托盘之间流体通道中形成流通区域。

38.如权利要求37所述的台阶式装置，其特征在于，垂直间隙关系包括从垂直定位在所述下边缘下面的下面定位的蒸汽-液体接触托盘延伸到供应所述下水装置的上面定位托盘高度的总高度的4-16％的间隙。

39.如权利要求37所述的台阶式装置，其特征在于，所述流过区域的特征在于相对于下面定位的蒸汽-流体接触托盘垂直定位的所述下水装置板内的下边缘，以便控制从供应区域到下部托盘的有效区域的水平流体流的方向和动量。

40.一种蒸汽-液体接触组件，包括：

塔；

由所述塔支承的上部托盘；

由所述塔支承的下部托盘；

如权利要求1所述的下水装置，该装置由所述塔支承，并定位在所述塔内。

41.一种蒸汽-液体接触方法，包括：

使气体通过支承在接触塔内的上部和下部的两个托盘；

使流体流过支承在所述接触塔内的位于所述下部托盘上面的上部托盘，使得流体接触流过上部托盘的气体，以便形成蒸汽-液体混合物；

使蒸汽-液体混合物流到下水装置内，该下水装置被配置成可以将流出所述下水装置的所得流体供应到下部托盘；

所述下水装置具有中间的台阶平台和台阶壁，该台阶壁连接于所述台阶平台，并从所述台阶平台向下延伸，这些台阶壁这样定尺寸和配置，使得一部分流体接触所述台阶平台，并离开台阶平台，而另一部分流体直接向下流到没有接触的下部托盘上并流到台阶平台的相对侧上，并且其中通过下部托盘和定位在下部托盘之上的下水装置的下边缘之间的相对垂直间隙，所述下水装置的下边缘控制朝着下部托盘的有效区域流过下边缘之下的水平流体流。

42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，气体通过下部托盘的有效部分起泡，下托盘从下水装置的入口边缘下面的垂直平面延伸部径向向外延伸。

43.一种蒸汽-液体接触组件，包括：

上部托盘；

下部托盘；

下水装置具有：

(a)下水装置径向内部入口板，该板与所述下水装置的边界壁相结合限定在所述上部和下部托盘之间延伸的下水装置蒸汽-液体流过通道的入口开口；

(b)台阶平台，该台阶平台在下水装置蒸汽-液体流通道的中间高度相对于所述下水装置入口板径向向外延伸；

(c)台阶壁，在所述台阶平台的下面延伸，所述台阶壁具有在所述下水装置板上的隔开的第一和第二点(C、D)之间延伸的周边板部分；

(d)第一和第二延伸部(86、88)，第一延伸部(86)从所述点的第一个向外朝着所述容器壁的相邻区域延伸，并且第二延伸部(88)从所述点的第二个朝着所述容器壁的另一区域延伸，并且其中所述第一和第二延伸部(86、88)具有各自的第一和第二下边缘(86’、88’)，并且所述第一和第二下边缘(86’、88’)在下部托盘上垂直隔开，以便相对于流过所述第一和第二边缘下面并从下面托盘的供应部分流到下面托盘的有效区域的流体提供流动控制。

44.如权利要求43所述的组件，其特征在于，所述下部托盘具有径向向外延伸通过所述入口下水装置板的垂直平面延伸部的起泡区域。

45.如权利要求43所述的组件，其特征在于，流过通道的截面高度表示为所述上部和下部托盘的垂直间隙高度的4-16％。

46.如权利要求43所述的组件，其特征在于，所述下部托盘具有比所述下水装置板的垂直平面延伸部更加径向向外延伸的有效起泡区域，使得有效起泡区域通过所述台阶平台覆盖。

47.一种用于蒸汽-液体接触装置的台阶式下水装置，包括：

台阶壁，在所述台阶平台的下面延伸，所述台阶壁具有外壁板和延伸到所述外壁板相对侧的两个倾斜板；

第一和第二延伸部(86、88)，第一延伸部(86)相对于所述倾斜板的第一个从第一接触位置朝着相邻的第一容器壁部分向外延伸，并且第二延伸部(88)相对于所述倾斜板的第二个从第二接触位置朝着相邻的第二容器壁部分向外延伸，以便沿着所述第一和第二延伸部(86、88)的下边缘相对于下面的托盘限定流过通道部分，该下边缘定位在下面托盘之上；以及

其中所述第一和第二接触位置之间的弦距离比所述外壁板的弦距离大1.5-3.5倍。

48.一种蒸汽-液体接触组件，包括：

上部托盘；

下部托盘；

下水装置径向内部入口板，该板与所述下水装置的边界壁相结合限定在所述上部和下部托盘之间延伸的下水装置蒸汽-液体流过通道的入口开口；

台阶壁，在所述台阶平台的下面延伸，并具有沿着所述下水装置入口板隔开的外端部；

第一和第二延伸部(86、88)，第一延伸部(86)从所述外端部的第一个朝着容器的第一区域延伸，并且第二延伸部(88)从所述外端部的第二个朝着容器的第二区域延伸，并且其中在所述台阶壁和第一和第二延伸部(86、88)的至少一个中相对于下面的下部托盘提供垂直间隙的差别，并且其中第一和第二延伸部(86、88)具有定位在下部托盘之上的下边缘，以便在下部托盘和下边缘之间限定流体流过通道。

49.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述延伸部壁相对于下部托盘的第一垂直间隙距离(VC1、VC5)和所述台阶壁相对于下部托盘的第二垂直间隙距离(VC2、VC3、VC4)之间存在垂直间隙差。

50.如权利要求49所述的组件，其特征在于，相对于下部托盘来说，延伸部壁具有比所述台阶壁的至少一部分大的垂直间隙。

51.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述延伸部壁和台阶壁中的至少一个具有可变高度的下边缘。

52.如权利要求51所述的组件，其特征在于，可变高度的下边缘包括一个或多个门道。

53.如权利要求52所述的组件，其特征在于，所述门道包括与所述门延伸部接触的流体流动方向对准的门延伸部。

54.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述延伸部壁和台阶壁中之上一个具有通过形成在所述下边缘内的槽口限定的可变高度的下边缘。

55.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述台阶壁的至少一部分比所述延伸部壁更加接近地延伸到所述下部托盘。

56.如权利要求48所述的组件，其特征在于，在所述台阶壁和延伸部的至少一个的下边缘内设置定向流动阻挡板。

57.一种用于蒸汽-液体接触装置的台阶式下水装置，包括：

第一和第二延伸部(86、88)，第一延伸部(86)从所述外端部的第一个朝着容器壁延伸，并且第二延伸部(88)从所述外端部的第二个朝着容器壁延伸，以便沿着所述第一和第二延伸部(86、88)的下边缘相对于下面托盘限定流体流过通道，该下边缘定位在下面托盘之上，并且所述台阶壁和所述第一和第二延伸部(86、88)中的至少一个包括定位在形成在所述台阶壁和第一和第二延伸部(86、88)的下边缘之间水平流动通道内的阻挡板，这会影响所述下边缘和下面托盘之间的流体流动。

58.如权利要求57所述的台阶式下水装置，其特征在于，所述阻挡板包括一系列延伸离开所述台阶壁的平板。