專利名稱：氣－液接觸塔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣-液接觸塔，該氣-液接觸塔設置多個軸向上間隔開的塔板，每個塔板都具有兩個沿著在塔板上的直徑線分開的塔板部分，每個塔板部分都包括多個平行的矩形降液管、多個液體接收區(qū)和在降液管和液體接收區(qū)之間的起泡區(qū)，其液體接收區(qū)設置在正上方相鄰塔板的降液管正下方，并且其降液管在上端處敞開而在底端處閉合，其底端設置多個液體排放口和其降液管以這種方式從直徑線延伸到塔板的周邊上，以使兩個塔板部分降液管的端部以交替的方式沿著直線線設置。
這種氣-液接觸塔在GB-A-1422131中作了介紹。這個1976年的公報介紹了這種塔設置有多個氣-液接觸塔板，其中矩形降液管具有垂直壁。塔板被一支承梁沿著直徑線分成兩個塔板部分。每個塔板部分都具有一排垂直于支承梁排列的平行矩形降液管。一個部分中的這排降液管相對于對面的塔板部分中的那排降液管交錯排列。按照這個公報，交錯排列的塔板布局增進液體在整個塔板上的均勻分布。
盡管如GB-A-1422131中所述的塔板現(xiàn)已證明在許多應用中是良好的氣-液接觸塔板，但還有改進的余地。用這種設計經(jīng)常遇到的一個問題是降低了向上流動的氣體與向下流動的液體的接觸效率。本發(fā)明的目的是提供一種氣-液塔板，該氣-液塔板把如在GB-A-1422132中所述的塔板的優(yōu)點與較高效率結(jié)合。
這個目的用下面的氣-液接觸塔達到。氣-液接觸塔設置多個軸向上間隔開的塔板，每個塔板都具有兩個沿著塔板上直徑線分開的塔板部分，每個塔板部分都包括多個平行的矩形降液管，多個液體接收區(qū)、及降液管和液體接收區(qū)之間的起泡區(qū)，其液體接收區(qū)設置在正上方的相鄰塔板降液管的正下方，并且其降液管在上端處敞開和在底端處閉合。其底端設置多個液體排放口，并且其降液管以這種方式從直徑線延伸到塔板的周邊，以使兩個塔板部分的降液管端部以交替的方式沿著直徑線設置，其中每個降液管長度的液體排放口面積，當從下面和靠近直徑線看時，比從下面看時每個降液管長度的液體排放口平均面積小。
申請人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過沿著按照本發(fā)明所述的降液管下端改變液體排放口，達到更高的氣-液接觸效率。在靠近直徑線情況下，優(yōu)選的是意思是指0.2m的距離。
下面將利用

圖1-4，進一步說明本發(fā)明。
圖1是按照本發(fā)明所述的一個塔板，當安放在塔中時的頂視圖。
圖2是圖1中AA’線剖視圖。
圖3是圖1中BB’線剖視圖。
圖1示出氣-液接觸塔的水平剖面圖。在這個圖中，示出塔板(1)和塔壁(2)的頂視圖。塔板(1)沿著直徑線設置一個支承梁(3)，直徑線把塔板分成兩個塔板部分(4，5)。這種支承梁優(yōu)選的是存在于具有大直徑，優(yōu)選的是具有2m以上直徑的塔板中。較小直徑的塔板可以在沒有支承梁情況下使用。每個塔板部分(4，5)都設置多個平行的矩形降液管(6，7)。降液管(6，7)沿著它的長度具有兩個細長的邊，和沿著它的寬度具有兩個較小的邊。降液管(6，7)在上端(8)處敞開和在底端(9)處閉合，其底端(9)設置多個液體排放口(10)。這些排放口的形狀可以例如是圓形，或者具有平行或垂直于降液管寬度的狹縫形式。每個塔板部分(4，5)另外設置一個部分的降液管(11，12)，該部分的降液管(11，12)也設置一個底端，其底端設置若干液體排放口(13)。
每個塔板部分(4，5)都設置液體接收區(qū)(14，15)。液體接收區(qū)(14，15)是正好在矩形下面的區(qū)域，而塔板各任選的部分降液管正好在圖1所示塔板(1)的上方。在液體接收區(qū)(14，15)和降液管(6，7)之間，存在起泡區(qū)(16)。起泡區(qū)(16)設置若干用于通過向上流動的氣體的開口(17)。
這個液體接收區(qū)(14，15)也可以設置若干用于氣體通過的開口。由于從上面塔板排放的液體，將用某種力落在這個液體接收區(qū)上，所以液體可以通過這些氣體開口。由于這不是理想的情況，所以液體接收區(qū)或是不設置開口，或是設置專用的氣體開口，例如浮閥或固定閥。這種專用開口的另一些例子在US-A-5702647中已作了介紹。如果把各液體排放口(10)分組，則不是直接在這些分組的液體排放口下方的這部分液體接收區(qū)可以設置附加的氣體開口，例如與起泡區(qū)(16)中所用相同的開口。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，附加的氣體開口存在于靠近如圖1所示的部分(18)中支承梁(3)的液體接收區(qū)(14，15)中。這些開口可以與起泡區(qū)(16)中所用的相同。由于幾乎沒有液體從按照本發(fā)明所述的塔中相鄰的上面塔板排放到這個區(qū)域(18)，所以在塔板上的區(qū)域(18)中能提供附加的氣-液接觸區(qū)。這是有利的，因為從一個塔板部分中的降液管流到下面塔板內(nèi)對面塔板部分中的降液管口因此將與向上流動的氣體接觸，因而增加了氣-液接觸效率。
降液管(6，7)從支承梁(3)垂直于塔板(1)的周邊延伸。兩個塔板部分(4，5)的降液管端部(19，20)以一種交替的方式與支承梁(3)相會。最靠近塔壁的對面端(21，22)可以例如一條直線或曲線，平行于塔板的端部(11，12)，或者沿著塔板的圓周，以便優(yōu)化降液管的開口區(qū)。正如在圖1中可以看到的，較少的液體排放口(10)在降液管端部(19，20)附近存在，同時造成靠近支承梁的每個降液管長度的液體排放口面積，小于每個降液管長度液體排放口平均面積。優(yōu)選的是靠近支承梁(3)沒有液體排放口存在。
圖1示出所謂的斜降液管，這意思是指朝下的降液管壁沿著它的長度傾斜，因此這些細長的壁(23)在朝下的方向上彼此相對地傾斜。這是有利的，因為降液管的液體排放區(qū)寬度將減小，同時造成正好在下面塔板上液體接收區(qū)(14，15)的相關(guān)寬度也將減小。
除了所示的塔板具有斜的降液管壁之外，也可以用具有垂直壁的降液管與按照本發(fā)明所述的塔板結(jié)合。按照教科書，象1990年McGraw-Hill Inc.出版的Henry Z.Kister所著“蒸餾操作”第173-175頁所述，在塔板水平面處的截面積與斜降液管截底部處面積之比值是在1.5和2.0之間。
圖2示出圖1的塔剖視圖AA’，該圖示出直接位于彼此上方的兩個塔板(1，101)。塔板(1，101)沿著支承梁(3，103)成鏡面對稱。這造成塔板(1)的液體排放口(10)垂直地安放在正好在下面塔板(101)液體接收區(qū)(115)的上方。
圖2示出安放在塔板部分(5)中的降液管(7)的剖視圖和安放在塔板部分(4)中的降液管(6)的側(cè)視圖。降液管(7)在其端部(20)處具有兩個斜壁(23)和在支承梁(3)處具有一個側(cè)壁(24)。如圖所示，側(cè)壁(24)垂直設置。
圖3還示出另一個優(yōu)選實施例，該實施例可以與按照本發(fā)明所述的塔結(jié)合使用。圖3是沿著圖1中BB’線其中一部分所作的剖視圖，它示出在支承梁(3，103)附近塔(2)(未示出)中兩個相鄰的塔板(1，101)。側(cè)壁(24)這樣傾斜，以使側(cè)壁(24)的下部背離支承梁。由于該側(cè)壁(24)的傾斜，所以沒有液體排放口存在于靠近支承梁的這部分降液管中，并在最靠近支承梁(3，103)的第一液體排放口(10，110)中產(chǎn)生一種稍微定向的流動。由于排放液體的方向?qū)⒈畴x支承梁(3，103)和由于與支承梁(3)的距離增加，所以產(chǎn)生較少的液體從降液管(6)流入正好在下方的塔板(101)的降液管(107)中的旁路分流(26)。側(cè)壁(24)與穿過支承梁(3)的假想垂直面所形成的角度，優(yōu)選的是在10和35°之間。圖3還示出液體接收區(qū)(15，114)，該液體接收區(qū)(5，114)具有一個靠近支承梁(3，103)的區(qū)(18，118)，該區(qū)(18，118)設置氣體開口(27，127)，以便穿過這些開口(27，127)增加液流(26)與向上的運動的氣體(28)的接觸。
圖3還示出一個優(yōu)選實施例，其中一個溢流堰(25)存在于在塔板水平面上方延伸的降液管上。溢流堰(25)是一種設置在起泡區(qū)(16)和降液管(6，7)邊界上或該邊界周圍的裝置，它保證某種預先選定量的液體存在于起泡區(qū)(16)上。在一甚至更優(yōu)選的實施例(未示出)中，在降液管端部(19，20)處的這部分溢流堰(25)在塔板(1)上方比其余部分溢流堰(25)延伸更多。這甚至進一步減少了旁路分流(26)。
在另一個優(yōu)選實施例(未示出)中，最靠近支承梁(3)的液體排放口(10)設置一個導向嘴，使液流背離穿過支承梁(3)的假想垂直面。由于導向嘴很容易用制造降液管的金屬板沖壓制造，所以從下面觀察到最靠近支承梁(3)的較少區(qū)域。這將進一步造成觀察到較少的旁路分流(26)。
塔板的直徑可以在1.5和10m之間。每個塔板部分的矩形降液管數(shù)可以是在1和10之間。一些額外部分的降液管適合存在于支承梁和塔板周邊的交會處。降液管優(yōu)選的是延伸到塔板下面塔板間距的50和90％之間。塔板間距定義為塔中兩個相鄰接觸塔板之間的距離。合適的是塔板間距是在0.2和1m之間。
對本發(fā)明來說，在塔板的起泡區(qū)中使用的開口種類不是關(guān)鍵。一些可能的開口例子是泡罩開口，篩板開口，閥座開口和固定式閥開口。這些開口的例子可以在一般教科書如蒸餾設計，Henry Z.Kister著，McGraw-Hill Inc.出版，1992，第260-267頁中，及在US-RE-27908、US-A-5120474、WO-A-9828056、WO-A-9737741、US-A-5911922、US-A-3463464和US-A-5454989中找到。
降液管優(yōu)選的是設置一個矩形擋板，該擋板沿著降液管開口中的縱向中心設置。這種防躍擋板優(yōu)選的是延伸到塔板水平面上方塔板間距的30和70％之間。下端可以從塔板水平面延伸到降液管下端。防躍擋板合適地用支承件從兩邊支承，該支承件固定到降液管壁的內(nèi)部。
進一步發(fā)現(xiàn)有利的是提供具有所謂防濺潑擋板的降液管。申請人發(fā)現(xiàn)，當相互間隔開并平行于降液管寬度排列的垂直板存在于降液管的下面一半中時，會發(fā)生較少的濺潑。濺潑特別是在細長的降液管中，特別是在當于塔板水平面處測量時長于0.5m的降液管中發(fā)生，在此處液體從一端流動到另一端和后部。這些板可以從降液管壁的內(nèi)側(cè)延伸一定距離，或者可以任選地一直延伸到對面的降液管壁上。在最后的實施例中，防濺潑擋板還將增加降液管本身的機械強度。在一甚至更優(yōu)選的實施例中，防濺潑擋板同時是用于上述防躍擋板的支承件。
按照本發(fā)明所述的塔優(yōu)選的是用作氣-液接觸塔或分離塔。接觸可以是吸收過程，其中朝下流動的液體與朝上流動的氣體接觸。分離典型的是一種蒸餾過程，以便從進料中分離一種或一種以上組分。典型的是把蒸餾過程的進料供給到塔的中間位置，其中各塔板存在于上述入口位置的上方和下方。這種塔還設置重沸器、冷凝裝置和回流裝置。
本發(fā)明將用下面的非限制例子說明。例1計算按照圖1所述的塔板效率，該塔板具有2.44m的塔板直徑并設置8個矩形降液管，這些降液管當從直徑線看時，在降液管的頭0.2m中沒有液體排放口。計算得到的效率是90％。計算用如在ChemicalEngineering Journal，Vol.63，PP.167-180(1996)所發(fā)表的塔板效率模型，“下導管布局圖對塔板效率的影響”，與實驗觀察結(jié)果相結(jié)合進行的。對照例A除了附加的液體排放口存在于從直徑線看頭0.2m中之外，重復例1的步驟。計算得到的效率為85％。
權(quán)利要求
1.一種氣-液接觸塔，其設有數(shù)個軸向上間隔開的塔板，每個塔板都具有沿著塔板上直徑線分開的兩個塔板部分，每個塔板部分都包括多個平行的矩形降液管、多個液體接收區(qū)、和在各降液管和液體接收區(qū)之間的起泡區(qū)、其液體接收區(qū)設置在正上方的相鄰塔板的降液管正下方，并且其降液管在上端處敞開和在底端處閉合，其底端設置多個液體排放口，并且其降液管以這種方式從直徑線延伸到塔板的周邊，以使兩個塔板部分的降液管端部以交替的方式沿著直徑線設置，其特征在于每個降液管長度的液體排放口，當從下面并靠近直徑線看時，它們的面積小于每個降液管長度的液體排放口當從下面看時的平均面積。
2.按照權(quán)利要求1所述的塔，其特征在于具有開口的區(qū)域存在于正上方的相鄰塔板降液管的正下方。
3.按照權(quán)利要求1-2其中之一所述的塔，其特征在于靠近直徑線意思是指0.2m的距離。
4.按照權(quán)利要求1-3其中之一所述的塔，其特征在于降液管兩個細長的壁和最靠近直徑線的壁這樣傾斜，以使它們彼此相對朝向下的方向傾斜。
5.按照權(quán)利要求1-4其中之一所述的塔，其特征在于沿著降液管開口和起泡區(qū)的邊界，有一個溢流堰，該溢流堰在最靠近直徑線的降液管端部處具有一部分，這部分在塔板上方延伸比溢流堰的其余部分更多。
6.按照權(quán)利要求第1-5其中之一所述的塔，其特征在于靠近直徑線的各液體排放口都設置一個導向嘴，使液體流動背離穿過直徑線的假想垂直面。
7.按照權(quán)利要求1-6其中之一所述的塔，其特征在于降液管的下面一半設置若干垂直板，這些垂直板相互間隔開，并平行于下導管的寬度排列。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于當在塔板水平面測量時，降液管的長度大于0.5m。
9.按照權(quán)利要求1-8其中之一所述的塔，其特征在于降液管設置一個矩形擋板，該矩形擋板沿著降液管開口中的縱向中心垂直設置，同時延伸到塔板水平面上方的塔板間距30和70％之間。
10.按照權(quán)利要求9所述的塔，其特征在于擋板的支承件是一些垂直的板，這些垂直的板相互間隔開，平行于降液管的寬度排列并設置在降液管的下面一半中。
11.按照權(quán)利要求1-10其中之一所述的塔，其特征在于塔板直徑大于2m，并且沿著直徑線有一支承梁。
12.一種如權(quán)利要求1-11所述的氣-液接觸塔的應用，作為蒸餾塔或吸收塔。
全文摘要
氣－液接觸塔設置多個軸向上間隔開的塔板，每個塔板都具有沿著塔板上直徑線分開的兩個塔板部分，每個塔板部分都包括多個平行的矩形降液管、多個液體接收區(qū)、和在各降液管和接收區(qū)之間的起泡區(qū)，其液體接收區(qū)設置在正上方的相鄰塔板的降液管正下方，及其降液管在上端處敞開和在底端處閉合，其底端設置多個液體排放口，并且其降液管以這種方式從直徑線延伸到塔板的周邊，以使兩個塔板部分降液管的端部以交替的方式沿著直徑線設置，其中每個降液管長度當從下面和靠近直徑線看時的液體排放口面積，小于從下面看時每個降液管長度液體排放口的平均面積。
文檔編號B01J19/32GK1404410SQ01805242
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者伯納迪努斯·H·博斯曼斯, 赫里特·科尼恩, 卡雷爾·A·庫斯特斯 申請人:國際殼牌研究有限公司