TWI263027B - Vapor-liquid contact trays for mass transfer column and method employing same - Google Patents

Description

1263027 玖、發明說明： 【相關申請案參照】 本案主張2003年4月22曰申請之第60/464,470號臨時申請案之優先權益。 【發明背景】 本發明大致係相關於質量遞送柱塔，尤指可供在該等遞送柱塔之中支承塔 盤的裝置及方法。 包含熱父換柱塔在内的質置遞送柱塔，通常包括有豎立之一殼體和其内 内橫向設置的若干塔盤，可供柱塔内流動的各種流體流之間容易地進行質 量或熱遞送。該些流體流通常是為一道以上的下降液流和一道以上的上升 蒸汽流，但亦可以是其他流體流的組合。各塔盤設置有若干蒸汽通道，使 蒸汽流得以上升通過塔盤而與流過塔盤上表面的液體流互相作用。通常， 若干個此祕盤似健互相縱向_的_而由焊接在鐘喊面並位 於塔盤外週緣下方的支承環圈予以支承。 頒予Kmei的美國專利第3,〇45,989號案，其中所揭示的汽液接觸塔j 型式’係將-巾心降流管和—外環式降流管設置於交互間替的塔盤上。^ 種降流管配置方式可使㈣沿徑向或沿職雜而流動，由㈣塔盤之t 稱為離心式接觸塔盤者的中心流到週邊，再由其中稱為回行接觸技盤之; 餘塔盤的週邊流到中心。通常，沿«送柱塔中心縱軸縱向直立延伸的: 支中心支承管可以承載若干驗支承離心式塔射心的支承環圈。然而 絲用此種巾4承管，由於其在回行塔盤上占用了—部份的中心降分 二’也在#= 合盤上占用了其盤座的—部份，因而降低了塔盤的處理笔 量。此外、，在安裝巾心支承料，絲仙其太長而無法整件穿過入口肩 的2孔’以致造成問題。其結果便必須將中心支承管分成長度較短而 至遞送柱勒部的若干祕，_再_财式焊触合。崎，因為遠 1263027 而要在遞送柱塔内加裝支承樑以供支承住中心支承板的下端，並將塔盤支 承％置放並焊接到中心管上，因而導致進一步的安裝延誤。另在塔盤的安

裝期間’中心降流管也需環繞著中心支承管的週圍進行組裝，因而更加耽 誤時間。 L 如此’本技藝中即需要有一種不必採用中心支承管便可支承住前述離心 式及回行接觸塔盤的方法。 【發明概要】 本發明之一要點係相關於一種質量遞送柱塔，其設置有用以界定出_斤 敞内部區域的-外殼體。在開敞内部區域内設置有若干彼此保持交互則 且形成縱向隔開關係的回行接觸塔盤以及離心式接觸塔盤。回行接觸塔i 具有-盤座’該盤座設置有至少—個開σ，以將液體從上表面清除，^ 設置有轩蒸汽财，喊航可往上流職贿健^在其上表面動 ，互，作用。離心式接觸塔盤具有__盤座，該盤座有—上表面，—週邊姜 若干蒸汽通道，可使蒸汽往上流過該離心式盤座而在其上表面與液體互木 =。至少-支中心降流管從回行盤座_口處往下延伸，且該降流管畜 個下方排放iB D。至少—支環請流f從離，以難的週邊往下襄 申’該降流管設有-個在回行盤座上方與其_的下方排放出口，以便網 液體進給到該回行盤座上。由若 十拉板所組成的一支座，從回行接觸塔盤 以古1 方的離喊塔盤。擋㈣下義由巾^降流管予 接板較佳者絲徑向之取向。雜板的頂緣與上方離心式 接觸^的下表面H好應設置—#巾^支承板，以對離心式 轉二二 支承襟可將負荷遞轉給固設於遞送柱塔殼體圈中r降流官的橫向 另一方面，本發明亦相關於一爾 、 如用刖述弋液接觸塔盤而使蒸汽及液體 1263027 此外，本發明也相關於汽液接 觸 流在一質量遞送柱塔内互相混合的方法 之塔盤裝置。 【圖式簡單說明】 本發明將利用實施例及配合圖式 係表示相同或相當之部件^兄明如后圖式之中相同的參考標號 f量__縱侧_刪，齡其—離蝴觸塔般 ，弟—圖中2·2線瓣頭方向所截取的離心式塔盤橫剖面俯視平 :回’八中有-部份轉^式盤座被移除以更為明確地說明其下方回行塔 9 〇 =三圖係沿第二财3_3 _箭頭方向所截取的回行塔盤橫剖面俯視平面 y其中有-部份的回行盤座被移除以顯示出—對支承樑的定位； j四圖觸示者係回行塔盤將支承上方離^式塔盤之支座部份的側視 圖， 第五圖係為與第一圖類似之遞送柱塔殼體片斷側視圖，但其中所顯示者係 為環繞著離心式塔盤週圍對其支承的一種不同配置； 、/、” $六圖係離心式塔盤的放大片斷側視圖，其中顯示__式夾具將離心式 土 合盤固定在一個由下方支承環圈所支承的膨脹條帶上； 第七A至C圖分別為顯示將膨脹條帶支承在下方支承環圈上所使用之支承 件之側視圖，俯視平面圖及端視圖。 【較佳實施例之詳細說明】 首先由第一圖開始詳細參閱圖式，質量遞送和熱交換過程中所使用的一 座柱塔，大體上係以參考標號20絲。柱塔20包括_個大致上為圓柱形 的豎立外殼體22，不過，諸如多角形之類的構形亦是可以採用，且亦應屬 1263027 本發明之範圍。殼體22的直徑及高度可容許在柱塔2〇之内進行處理。另 外，殼體22係以金屬或能對柱塔2〇内之流體和所出現之條件保持惰性戋 與其相容之適用硬質材料所製成。 柱塔2〇伽於處輯常綠敍蒸汽流的越流，據趨得各種分鶴 產品和/或另在該等流體流之間進行質量遞送和熱交換。由殼體22所界定的 -個開·部區域24，其内裝有各種不_質量遞送裝置，以供促成所需 的質量遞送和/或熱交換。通常，流體流包括一道以上的下降液流和一道以 上的上升蒸汽流。或者，該等流體流也可以全岐液m氣體流與 一道液體流。 流體流係經由沿著柱塔20高度方向而在預定位置所設置之適當數量的 進給管路導送到柱塔2G之内。另在柱塔2G _可產生—種以上的蒸汽或 氣體流，而非經由-進給管路導入柱塔内。柱塔2〇通常設置有一條可從柱 塔20移除蒸汽產品或副產品的頂部管路，和一條可移除液體產品或副產品 =底部液流排出管路。各種不同的進給和移除管路，以及柱塔内常有的其 匕、、且件’例如回流官線、重沸器、冷凝器和汽笛等，因為在性質上均屬習 用者’且亦非為轉本發明之必要内容，故在圖式之巾並未顯示。 若傾向延伸的離心式接觸塔盤26與回行接觸塔盤28係以彼此縱向隔 =及父互間替_係而被設置於柱塔⑼的開㈣部區域％之中。參閱 =及一圖ϋ 26和28分別各包括橫向延伸，且最好採用已知方式由 ^干们別面板接合而構成的盤座3G及31。離^式接觸塔盤％之盤座％的 雜大致係為圓形，但亦可為多角形或其他構形。回行接祕盤以之盤座 *、化狀且與柱i合叙體22的形狀互補。各盤座3〇和31冑設置有若干可讓 ^汽經其社升的航猶33，赠與_盤座％和31上表面的液體互 =用。蒸汽通道33可以是簡單_孔，但也可以是諸如固定或活動閱之 夺广“他構m通迢33較佳應被建構成能將液體朝預定方向推送通過 欲坐30的型態。就離心式接觸塔盤26而言，蒸汽宜以切線方向流動組件 1263027 從蒸汽通道34流出，以促使液體從盤座3Q巾 〃 接觸:盤28:中，蒸汽宜由盤座31週邊到中心徑向二推送:^^ ，30 38 〇 ^ 爷為_且位在上方離心式接觸塔盤26之環式降流管42下方的 二區：，和位在下方離心式接觸塔盤26之入口區％下方 /夕1^，再>。者-條徑向或螺旋路經穿過盤座3〇，接著而流入 其後，液觸式W 38往下流，_下方回行接1^二 的柳入口區40，再沿著盤座31徑摊内流到中崎流 3^42的液體接著往下流，再排放到下方離心式_二=二 :區36。雖細中僅顯示-對塔盤26和28，但不為喻，_ ^ 括許多這_塔盤，且各後續的下方塔盤仍將重複前述的流動路徑。 本身Γ下==8秀上的入口區36與40最好應為無孔式，以防液體因為 讀入口區36和.其他可供防止或阻止液體滲 長，亦可用來取代無孔式入口區36和4〇 ,或與其合用。說 都愉舰㈣面的上方，⑽讓蒸汽= ,"^ 升起之入口區36和40下方的部位。或者亦可將入口區36 和40其中—個或全都下降到盤座％平面的下方，以便形成一凹坑。 再參閱第五及六圖，環式降流f38各設有—道健以 下 伸的縱向延伸入口壁44。該入口壁44可以是單一的圓形壁面，或 狀村以是由若干平面或曲面區段所構成的多邊或多段型形狀。入口壁私 與柱塔殼體22㈣_ _段默輯，以在人口壁44和 的=成-個降流管人口 45。下裙部46從人日壁44的下緣往下^間 亚朝者柱純體22偏斜，贿此彳鱗46的猶在下趋㈣之平面 與其隔開-段預定縱向距離，以界定出—降流管出口48。裙部奶可以是個 1263027 早一的平面環形，但亦可為多邊形或多段式的形狀。 由第-及三圖可清楚看出’各回行接觸塔盤28上的中心降流管似具有 二Γ、:=’該入口壁在盤座3G的平面形成—入口52，並縱向往下延 利用的_往_傾斜壁53。傾斜壁53的形狀宜為 夕合在—起之扁平面板所形成的顺錐形狀。中心降流f 42的排 ΪΓΓ⑽斜壁53下緣與下樹3G之_定縱_來形成。 0柱形或其他構造的縱向裙部，可從傾斜壁53的下緣向下延伸而形 ^ 和/或可將入口壁5G省略，改用傾斜壁53來形成中心降流管42 屬=曰Γ料，環式和中心降流管38及42亦可採用其他結構，其均應 屬本發明之範圍。 本發明並未如同習知方式—般地以—縱向延伸中心支承管來支承離心 j接觸塔盤26,而是改將各離心式接觸塔盤26支承在正下方的回行接觸塔 J8上。第…三細圖中所顯示的支座％係由回行接觸塔㈣往上延 伸，據以提供此種支承。支座56設有一個位在下方以便支承上方離心式接 觸塔盤26之盤座30的中心支承板58。中心支承板％屬於圓形構形，但有 〶要時亦可_其他形狀。另外，支座56也設有若干暨立且大體為平面的 防跳(antl-jump)擔板60，其係伸張於回行接觸塔盤28上的中心降流管a 的整個範圍。防跳撞板60的下端係以螺帽及螺栓總成固定到中心降流管似 的入口壁之上，但其他的固接位置或方法亦可採用。圖中顯示了四片從 中心降流管42之中心縱轴彼此保持9〇度間隔而徑向往内延伸的防跳播板 60 ’但多或少幾片播板6〇亦是可行的作法。除了支承功能外，該等防跳播 板60亦J*中斷如著回行接觸i合盤28之盤座31往内流動之液體的橫向動 量，以防液體「跳」過中心降流管42的入口 52。各播板6〇底部的橫向尺 寸最好應大於其上端。 由第-及三圖可清楚看出，靠支座兄轉移給回行接觸塔盤以的負荷， 有％疋由在^座30正下方之中心降流管42對向兩側彼此保持平行關 10 1263027 係延伸的-對橫向支承樑62所承載。該等支承樑公係被接裝到中心降产 管42的入口壁50上，其端部則是被固定到由繞著柱搭殼體22之全; 份内週邊延伸之支承環圈66所承載的一支承夹具从上(參閱第。或者 亦可令支轉62與盤座22 —體成型，因而不_另外設《與支^ 具64。支承關66也是設置在下方支承回行接觸塔盤28之盤座31的 邊。因此’支承環圈66實質上支承住了回行接觸塔盤28的整辩荷，以 ，上方離心式接觸塔盤26相當大—部份的負荷。支承環圈^可被焊接到 ，塔殼體22上’或如第一圖所顯示的，其可屬於由焊接到柱塔殼體r之 邮接支承環圈68予以支承的一瓣脹環圈的型式。第七A到C圖所顯干者 ^能使膨脹環圈66與鄰接，且此案财係指下方之支承環圈關互相連 接的’支承件69之-範例。在柱塔翻修期間，當塔盤^和^之間的 間隔與柱塔内最初所用者有所差異時，通常會採用膨服環圈。 再參閱第二、五和六圖’各離心式接觸塔盤％也由另一支承環㈣所 降流亦承载若干㈣本雜摊_伸，並設於環式 <1171人4上，且彼此沿著週緣方向隔_栓固式夾具7卜栓固 ϋ/的内端設有-個90度的凸緣，以易於將夾具71栓固到入口壁44 式央IT】式夹具71的縱向尺寸宜小於入〇壁44的縱向尺寸，以避免栓固 = 不必要地阻止液體在環式降流管38 _旋動作與混 延H上’或者亦可採取膨脹麵的形式。支承糊7G宜採 ^凸緣t膨輯帶的形式，麵會對流人環編管38中的液體造成 之;^接2服％^係利用彼此沿著週緣而分隔開，且能使膨脹環帶與鄰接 邊支承關72互相連接的支承件69予以支承。 70 Hi。’難Μ的外週邊是由检固式夹具71及支承環圈 ,，負^到下方回行接觸塔盤28的支座56，則可對夂離 〜式接觸塔盤26提供中心支承。此外，回行接觸塔盤Μ沿著盤座3㈣中 1263027 間部份由支承樑62予以支承’其週邊則由支承環圈68予以支承。若依此 種方式支承塔盤26和28便不需使用傳統的中心支承管，因而也免除了隨 之所產生的問題。 以上所舉實施例僅係用以說明而非限制本發明之範圍。舉凡不違本發明 精神所進行的各種修改或變化，倶應屬本發明申請專利之範圍。 拾、申請專利範圍： 1· 一種質量遞送柱塔，其包括： 界定一開敞内部區域的一外殼體； 在開敞内部區域内設置形成彼此保持交互間替且縱向隔開關係的至少一 回行接觸塔盤及至少一上方離心式接觸塔盤， 該回行接觸塔盤包括-盤座，其設置有至少—開口以將液體由該回行盤 座上表面清除，錢概個航通道吨賤触上流職回行盤座， 以在該回行盤座之該上表面與液體互相作用， =心式接觸塔盤包括—盤座，其具有—上表面，—週邊與複數個蒸汽 ^以供条汽往上流經該離心式盤座，以在該離^式接觸塔 上表面與液體互相作用； =回行缝之制口處往下延伸的至少_巾心降 具有一下方排放出口； 降洲· s 由_心式接觸塔盤盤座之該週邊處往下延伸，並具有一下方排放出口 的至少-環形降辭，謂該㈣進給到_行盤座上 在斜心降流管融細行接觸塔触上、 盤的複數片的擔板。 叉κ上方離心式接觸塔 2.如申請專利範圍第1項之送柱塔，其中該中心降流管具有一入口 12

Claims (1)

1263027 間部份由支承樑62予以支承’其週邊則由支承環圈68予以支承。若依此 種方式支承塔盤26和28便不需使用傳統的中心支承管，因而也免除了隨 之所產生的問題。 以上所舉實施例僅係用以說明而非限制本發明之範圍。舉凡不違本發明 精神所進行的各種修改或變化，倶應屬本發明申請專利之範圍。 拾、申請專利範圍： 1· 一種質量遞送柱塔，其包括： 界定一開敞内部區域的一外殼體； 在開敞内部區域内設置形成彼此保持交互間替且縱向隔開關係的至少一 回行接觸塔盤及至少一上方離心式接觸塔盤， 該回行接觸塔盤包括-盤座，其設置有至少—開口以將液體由該回行盤 座上表面清除，錢概個航通道吨賤触上流職回行盤座， 以在該回行盤座之該上表面與液體互相作用， =心式接觸塔盤包括—盤座，其具有—上表面，—週邊與複數個蒸汽 ^以供条汽往上流經該離心式盤座，以在該離^式接觸塔 上表面與液體互相作用； =回行缝之制口處往下延伸的至少_巾心降 具有一下方排放出口； 降洲· s 由_心式接觸塔盤盤座之該週邊處往下延伸，並具有一下方排放出口 的至少-環形降辭，謂該㈣進給到_行盤座上 在斜心降流管融細行接觸塔触上、 盤的複數片的擔板。 叉κ上方離心式接觸塔 2.如申請專利範圍第1項之送柱塔，其中該中心降流管具有一入口 12 1263027 壁，且該些撞板各具有與該人口壁聯結的—下端以及—上端。 3.如申請專利範圍第2項之質量遞送柱塔，其更包括：而 2回行盤座下方，於中心降流管對向兩側彼此保持平行關係而水平延 且翩f在中心降流管該入0壁之部份之上的—對樑，各樑具有由 该遞送柱塔殼體所支承的對向兩端。 ' 4·如申請專利範圍第3項之質量遞送柱塔，其更包括： 環繞著該遞送柱塔殼體至少一部份延伸的一第一支承環圈，盆中咳 樑的對向兩端係被固定在該第一支承環圈上。 " ^申請專利顧第4項之f «送柱塔，其中該支承樑 盤形成一整體。 ^ 〇 6. 如申請專利範圍第4項之質量遞送柱塔，其中該第—支承 脹環圈。 7 7. 如申請專利範圍第6項之質量遞送柱塔，其中該膨脹環圈係由與該膨服 關及固定在遞送柱塔殼體之一鄰接支承環圈互相連接的—個以上的支 承件予以支承。 8. 如申請專利範圍第4項之質量遞送柱塔，其更包括： 承載沿著週緣而分離之複數支栓固式夾具的—第二支承侧，該些夹具 、係由該第二支承環圈徑向往内延伸並係被固定在該環式降流管上。 9. 如申請補顧第8項之f量遞雜塔，其包括有固定在上方離心式接 觸塔盤之離心式盤座並從下方與該盤座接觸的一片中心支承板。 H).如申請專利範圍第9項之質量遞送柱塔，其中該第二支承環圈係為一膨 脹環圈。 11 ·如申明專利耽圍第i〇項之質量遞送柱塔，其中該膨脹環圈係由與該膨脹 環圈和固定在遞送柱塔殼體之一鄰接支承環圈互树接的一個以上的支 承件所支承。 12·如申.月專利|巳圍第！項之質量遞送柱塔，其中該些撞板係由中心降流管 13 126302^ 的中心垂直軸徑向往外延伸。 13.如”補細第12項之f魏送姆，射㈣雜係騎面式播 板。 田 14•如申請專利範圍第13項之質量遞送鱗，其中該些播板涵蓋了整支的該 中心降流管。 15_如申請專利細第Η項之質量遞送柱塔，其中該些播板之下端的橫向尺 寸大於上端。 他-種可在-«遞独軸支承設錢座且財傭個蒸汽通道之至少 =回行接觸塔盤和至少-離心式接觸塔盤，至少—和降流管，以及至 少一環式降流管之方法，該方法之步驟包含·· ㈨定置該至少^行接觸塔盤與該至少—離心式接祕盤以使彼此保 持交互間替且縱向隔開之關係； ㈦使複數片的擔板由該至少-個回行接觸塔盤處往上延伸，該些擔板 中之每一片各皆設置有一上端與一下端； Ο 口又置巾〜支承板於该離心式接觸塔盤的下方並與其接觸；和 (Φ.將該些擋板的該些上端固定在該中心支承板上。. 17·如申請專利範圍第16項之方法，其步驟更包括有： 將-對支承樑定置於該回行接觸塔盤的下方，各樑各具有―第一及一第 二端。 18.如申請專利範圍第17項之方法，其步驟更包括有： 將該些支承樑的該些第-端固定在該中心降流管上。 19·如申請專利範圍第18項之方法，其步驟更包括有： 環繞著遞送柱塔殼體的至少―部份崎伸—第—支承環圈 20·如申請專纖圍第18項之方法，其步驟更包括有： 將該些支承樑的該些第二端固定在該第—支承環圈上。 21.如申請專麵㈣20項之紐，其步驟更包括有： 14 1263027 環繞著遞送柱塔殼體的至少一部份而延伸一第二支承環圈。 22. 如申請專利範圍第21項之方法，其步驟更包括有： 將該環式降流管固定在該第二支承環圈的栓固式夾具上。 23. 如申請專利範圍第16項之方法，其步驟更包括有： 將該些擋板的該些下端固定在該回行接觸塔盤上。 15