專利名稱：用于分布蒸氣和液相的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分布蒸氣和液體的裝置以及使用該裝置的方法。在該裝置中，用于流體流過不同長形泡罩的各最高或最低開口(例如頂開口和/或側(cè)開口)在泡罩從此延伸的盤上方的不同高度。例如在盤不完全水平時的流體分布不均勻由此減小或消除。
背景技術(shù)：
用于分布蒸氣和液相的設(shè)備廣泛用于包括煉油和石化產(chǎn)品加工的工業(yè)應(yīng)用中。例如，用于分布向下流動的分別主要包括氫和烴的蒸氣和液相的設(shè)備經(jīng)常用于煉油加氫操作中，特別是在加氫裂化和加氫處理反應(yīng)器中。在許多涉及蒸氣和液相的流動的應(yīng)用中，在垂直于流動方向的橫截面上維持均勻的流速(例如活塞流)和溫度形態(tài)對于例如涉及流動的蒸氣和液體在催化劑顆粒的固定床存在下的反應(yīng)的總過程是極其重要的。另外，這些流速和溫度形態(tài)可以相互作用，因為蒸氣或液體流的不均勻分布可以導(dǎo)致溫度形態(tài)的變化，反之亦然。這一相互作用對于煉油加氫操作反應(yīng)器或希望長期使用單一催化劑裝料的其他類型的反應(yīng)器的長時間成功操作是高度關(guān)鍵的。加氫裂化和其他加氫操作反應(yīng)，包括加氫處理(例如加氫脫硫)反應(yīng)是大量放熱的，以致向下流動的蒸氣和液體反應(yīng)物的溫度隨著反應(yīng)完成程度顯著增加。另外，催化劑性能，特別是其促進(jìn)在可能的最高的產(chǎn)率下向所希望的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化的能力，高度依賴于其操作溫度。因此，反應(yīng)的放熱性質(zhì)影響催化劑和總過程的性能。反應(yīng)的蒸氣和液相的不均勻分布和/或不充分混合可能引起局部溫度偏差(“熱點(hot spot)”)，其由于非選擇性產(chǎn)物(例如非常輕的、低價值的烴如甲烷和保持沉積在催化劑上并使其失活的非常重的烴如焦炭和焦炭前體)的生成，導(dǎo)致所希望的產(chǎn)物產(chǎn)率和催化劑穩(wěn)定性的的無法控制的損失。因此，蒸氣和/或液體流的不均勻分布可能導(dǎo)致對所希望的產(chǎn)物的總選擇性和/或催化劑活性(即在給定溫度下的轉(zhuǎn)化率)的下降，以致可能需要在更高的溫度下操作反應(yīng)器以獲得所希望的轉(zhuǎn)化率(以選擇性為代價)或者限制至反應(yīng)器的進(jìn)料的流速已獲得所希望的產(chǎn)物產(chǎn)率。在任一情況下，過程對于所希望的產(chǎn)物的總能力下降，總過程經(jīng)濟(jì)性變差。另外，由于局部溫度偏差導(dǎo)致的加快的催化劑焦炭形成將過早減少催化劑的壽命，可能需要更經(jīng)常地中斷操作以將廢催化劑更換為新鮮催化劑或再生催化劑。這對過程經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生進(jìn)一步的負(fù)面影響，因為加氫操作反應(yīng)器的停機(jī)、重新裝填和重新開機(jī)都是復(fù)雜而耗費時間的操作，其不僅能使加氫操作從操作中被移除，還將使上游或下游單元被移除。整個煉油裝置的產(chǎn)量可能受到負(fù)面影響。除反應(yīng)器的過早停機(jī)外，非最佳的產(chǎn)品質(zhì)量和/或操作能力都對煉油操作的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生負(fù)面影響。鑒于以上與流體流動分布不均勻相聯(lián)系的顯著缺點，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)進(jìn)行了大量努力以提供用于均勻混合蒸氣和液相并使其均勻分布(例如在加氫操作反應(yīng)器或其他烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器、特別是向下流動反應(yīng)器的橫截面上)的裝置。各種用于分布和/或混合料流的裝置，特別是其中關(guān)于其中該裝置在催化劑床上游或在催化機(jī)床之間使用的催化反應(yīng)器的，是有利的，例如 US 3，824，080、US 3，824，081、US 4，140，625、US 5，158，714、US5，232，283、US 5，690，896、US 5，837，208、US 5，942，162、US 6，183，702 和 US 6，769，672中的。這樣的分布器通?？砂ǚ植急P(板)，其具有多個通道，其裝有例如圓柱狀管和泡罩(其引導(dǎo)流體以特定方式流動，其目的是使分布和/或混合最大化)的分布器組件。在理想條件下，這些現(xiàn)有技術(shù)裝置通常在臨近盤的橫截面上提供相當(dāng)均勻的蒸氣和/或液相的分布。該理想條件包括例如水平的盤，每一分布器組件在相同高度安裝，并且使用相同的周圍液體深度、在設(shè)計的相對于盤的蒸氣和液體流速下操作。但是，相對于理想條件的偏差在實踐中不可避免，特別是在盤不是完全水平的和可以相對于水平面有從盤的一側(cè)到另一側(cè)1.3cm(0.5英寸)或更大的偏差進(jìn)行安裝的商業(yè)操作中。安裝不一致性，其中分布器位置偏離水平面，可以導(dǎo)致盤上不均勻的液面。另外，在操作中流動的蒸氣和液相產(chǎn)生的力可類似地產(chǎn)生分布器盤上的液面的不均勻性。例如在加氫操作反應(yīng)器中，這些因素與高雅和高溫相結(jié)合，傾向于在載體上和其他反應(yīng)器內(nèi)部部件上產(chǎn)生顯著的壓力。盡管壓力通常被反應(yīng)器和/或混合器的支撐梁吸收，盤的某些缺陷仍可發(fā)生。當(dāng)下降的液體僅在幾個分離的點上落到盤上，以致該液體的撞擊引起液面的局部擾動和不均一時，也可能導(dǎo)致液體高度梯度。重要的是，當(dāng)均勻配置的流體流徑分布組件被施以盤上不同的液面時，蒸氣和液體使用的流徑不再是均勻的。例如，在較低高度處的圍繞一個組件的液體必須移動更遠(yuǎn)的距離才能到達(dá)允許其通過組件上的開口離開的高度。因此，在這種條件下，每一組件，盡管均勻配置，并不如期望的傳遞相同流速的蒸氣和液體。蒸氣和液體在盤下面的橫截面上的不均勻分布(例如在催化劑床中)由于盤上液面的不均勻而增加了。不均勻分布的另一原因與超出分布器和混合器特定設(shè)計有效的范圍之外的蒸氣和/或液體流速的使用有關(guān)。盡管這樣的裝置的設(shè)計在其正常操作條件下被用來最佳地起作用，例如通過加氫操作反應(yīng)器的蒸氣和液體流速將經(jīng)常作為反應(yīng)器操作溫度(或其他操作條件)、進(jìn)料組成、產(chǎn)品規(guī)格和/或不同催化劑的使用的函數(shù)隨時間變化。例如，隨著產(chǎn)物分子量的減小和由此變得更具揮發(fā)性，加氫裂化反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率的增加導(dǎo)致烴的增加的氣化。在此情況下，盤上的平均液面可能降低。一般而言，取決于其設(shè)計，導(dǎo)致至分布器盤的液體的流速的改變的操作變化可能導(dǎo)致容留在盤上的液體的高度的變化。除了液面外，在蒸氣和液體流量為用于特定裝置的設(shè)計值之外的值時，可能導(dǎo)致液體不平均分布。因此，理想地，用于分布蒸氣和液體的方法和裝置應(yīng)能夠有效補(bǔ)償圍繞盤的不同部分上各個分布器組件的液體的深度的不同。這些方法和裝置還應(yīng)對蒸氣和/或液體的流量變化相對不敏感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明與發(fā)現(xiàn)因使用相對于盤表面非均一高度的在所述表面上方延伸的長形泡罩開口帶來的優(yōu)點相關(guān)。相比使用均一開口高度的操作，例如盤上的液體有利于對應(yīng)于該開口的高度處平衡的趨勢減小，該開口用于蒸氣和液體通過泡罩。一般而言，隨著液面上升到給定開口的高度并覆蓋它，通過盤的壓降增加。鑒于大反應(yīng)器的板一般具有水平面的偏移，寬范圍的液體流速將導(dǎo)致滯留在反應(yīng)器一側(cè)上的開口高度處或其附近的平衡液相以不均衡的量運(yùn)行，由此造成流動分布不均勻。該問題可以在正通過的蒸氣和液體流過從覆蓋蒸氣-液體接觸裝置如反應(yīng)器的橫截面的分布器盤延伸的多個長形泡罩時觀察到。當(dāng)液體流速足以引起液面到達(dá)泡罩的最高開口，并且這些最高開口全部處于盤表面上方的相同高度時，處于較低絕對高度的泡罩(例如由于盤安裝得不水平)比處于較高絕對高度的泡罩通過明顯更大的液體流。而且，給定液體流速下液面覆蓋開口增加通過盤的總壓降，使得液體流量的進(jìn)一步增加并不必定導(dǎo)致液面明顯的進(jìn)一步上升。換句話說，增加的壓降和液體流速趨于穩(wěn)定或平衡盤較低區(qū)域的泡罩的開口附近的液面。當(dāng)液體流速改變時該問題并不容易補(bǔ)救，因為更高的流速并不導(dǎo)致更高的液面，而更高的液面導(dǎo)致覆蓋盤較高區(qū)域的泡罩開口。因此，蒸氣和液體分布體系的趨勢仍保持在運(yùn)行狀態(tài)，其中液面僅或至少主要覆蓋在盤局部較低區(qū)域或盤側(cè)的泡罩的開口。由于以上討論的壓降變化引起的內(nèi)在“慣性”，該問題難以通過改變液面來矯正。即使在一起使用泡罩的底部液體出料開口以及頂開口和側(cè)開口以幫助流體通過的情況下，仍觀察到相同行為。由于容器內(nèi)部構(gòu)件往往安裝得不水平或往往變得不水平，從盤的最低部分或側(cè)至最高部分或側(cè)存在至少1.3cm(0.5英寸)的偏移，因此當(dāng)液面在泡罩內(nèi)開口的高度處或附近時，高比例的液體殘留在較低區(qū)域并流過此區(qū)域。因此，無論使用底部液體出料開口與否，液體在盤較低區(qū)域的不均衡的流動導(dǎo)致蒸氣和液體流分布不均勻，從而對整個工藝(例如加氫處理或加氫裂化)不利。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法通過改變泡罩和/或其開口高度來控制隨著液面升高產(chǎn)生的液體流動形態(tài)(分布)，從而有利地克服這些缺陷。例如，根據(jù)一些實施方案，具有頂開口的泡罩(即在開放式泡罩情況下)的高度在盤上表面上方變化。在其它實施方案中，封閉式泡罩的最高開口如側(cè)開口的高度變化。還可以使用開放式和封閉式泡罩組合，主要的擔(dān)心對于所有泡罩，對于自盤上表面的距離而言，它們的最高的開口(例如頂開口或側(cè)開口)不均一。該不均一性可以通過隨機(jī)或非隨機(jī)地變化最高開口來實現(xiàn)。在后一情形中，改變最高開口、最高開口的樣式或最高開口的一般對稱性構(gòu)造(例如隨著自盤中心的徑向距離增加而逐步增加或減少最高開口的高度)是可能的。為了緩解隨著液面上升到開口高度蒸氣和液體在盤上分布不均勻的可能并緩和壓降和流速的突然變化，可以采用任何這些措施。上述“慣性”，其在液面一旦達(dá)到開口高度時趨于阻止液面變化，也被泡罩的最高開口的不同高度減小。因此，本發(fā)明的實施方案涉及用于分布蒸氣和液體的方法。代表性的方法包括使蒸氣和液體通過在盤上表面上方延伸的多個長形泡罩。泡罩可以是開放式或封閉式的，并且可以使用這些類型的組合。任何情形下，在開放式泡罩的頂部或在封閉式泡罩的側(cè)面，泡罩具有最高開口。為提供不同的開口高度，至少第一泡罩(即升高的泡罩)的最高開口在相比至少第二泡罩(即降低的泡罩)的最高開口高的高度處。開口高度是相對于盤上表面而言，而盤上表面如上討論的可以不水平，以使相對于盤表面高度不同的開口可以實際上在相對于地面標(biāo)高(grade level)基本相同的垂直位置。根據(jù)其它實施方案，泡罩可以以上文針對最高開口討論的方式具有相對于盤上表面高度可以不同的最低開口(但不一定是底部液體出料開口)。
本發(fā)明的其它實施方案涉及蒸氣-液體接觸裝置(例如加氫處理反應(yīng)器)，包括其內(nèi)設(shè)置有覆蓋容器全部或部分橫截面如圓形橫截面的盤并包括如上述在盤上表面上方延伸且具有不同開口高度的多個泡罩的垂直長形容器。本發(fā)明的其它實施方案涉及包括盤和在盤上表面上方延伸的泡罩的蒸氣-液體分布器。如上述泡罩具有不同的開口高度。本發(fā)明的其它實施方案涉及用于分布蒸氣和液體的方法，包括使蒸氣和液體或并流或逆流通過如上述的蒸氣-液體接觸裝置或蒸氣-液體分布器。這些和其它實施方案以及有關(guān)本發(fā)明的方面從下面的詳細(xì)描述中將明了。


圖1是蒸氣-液體分布器的2個代表性泡罩的側(cè)視圖。封閉式泡罩的最高開口在盤上表面上方的相同高度延伸，而盤相對于地面(grade)不水平。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方案的蒸氣-液體分布器的2個代表性泡罩的側(cè)視圖，其中在盤較低區(qū)域的泡罩的最高開口在盤上表面上方相比在盤較高區(qū)域的泡罩的最高開口
高的高度。圖3是表示盤上表面附近非隨機(jī)變化的泡罩的最高開口的構(gòu)造的側(cè)視圖。圖4是具有多個泡罩的盤的俯視圖，表示與液面不均衡覆蓋盤較低區(qū)域的泡罩開口有關(guān)的流動分布不均勻。圖5是具有多個泡罩的盤的俯視圖，表示與在不同高度具有開口的泡罩有關(guān)的改善的流動分布。圖1-5中所提到的特征并不一定按比例繪制，而應(yīng)理解為用于說明本發(fā)明和/或所涉的原理。為方便解釋和理解，所示的某些特征相對于其它已放大或變形。如本文所公開的蒸氣-液體分布器、使用該分布器的蒸氣-液體接觸裝置和利用該分布器或裝置的蒸氣-液體分布或接觸方法將具有部分由目標(biāo)應(yīng)用以及它們所用的環(huán)境所確定的構(gòu)造、部件和操作參數(shù)。詳細(xì)描沭本文特別針對其中反應(yīng)混合物的蒸氣和液體反應(yīng)物均勻分布關(guān)鍵的應(yīng)用描述用于蒸氣-液體分布和接觸的裝置和方法。這種應(yīng)用包括加氫處理，其涵蓋一般非常放熱并要求很注意避免“熱點”和甚至失控反應(yīng)(往往與流動分布不均勻有關(guān))的加氫裂化和氫化處理工藝。但是，本文所述的裝置和方法廣泛適用于任何包括蒸氣和液體的接觸的應(yīng)用，無論這些相之間發(fā)生反應(yīng)形成新產(chǎn)物與否。這種應(yīng)用包括煉油廠和石化生產(chǎn)操作，包括重整、異構(gòu)化、氫化、脫氫、烷基化、環(huán)化、歧化、聚合等。其它應(yīng)用包括依賴于蒸氣-液體接觸，但不一定反應(yīng)的那些，如蒸餾、吸收和氣提。本發(fā)明裝置和方法尤其適用在涉及蒸氣和液相之間并流接觸的應(yīng)用，尤其是這兩相都從盤上表面向下流過多個長形泡罩。如下文更詳細(xì)描述的，向下流動為針對在盤上表面上向方向上延伸的泡罩而言。在加氫處理應(yīng)用中，蒸氣一般包含氫氣，并且可以主要是氫氣，而液體一般包含烴類，尤其是從原油得到的那些如直餾原油的常壓或減壓餾分。但是，根據(jù)其它實施方案的分布和/或接觸可以包括蒸氣和液相沿與泡罩從盤表面延伸的方向相反的方向并流流動。其它實施方案(例如涉及蒸餾)可以包括蒸氣與液相之間逆流接觸，其中蒸氣向上流動而液相向下流動，反之亦然。因此，“頂(部)”、“底(部)”、“較高”、“較低”、“上升”、“下降”、“最高”、“最低”等意在根據(jù)各具體實施方案表示相對位置和方向以及幫助理解，但這些術(shù)語并非意在限制本發(fā)明。在圖1所示的分布器中，蒸氣和液相如箭頭10的方向所示向下流動。蒸氣和液體通過可以是開放式(即具有頂開口)或者如圖1實施方案所示是封閉式的第一和第二長形泡罩12a、12b。第一和第二泡罩12a、12b延伸在覆蓋反應(yīng)器或其它類型蒸氣-液體接觸裝置的橫截面(例如圓形橫截面)的盤16的上表面14上方。盤16 —般覆蓋整個橫截面,但在某些實施方案中可以僅部分覆蓋該橫截面。如圖1所示封閉式的第一和第二泡罩12a、12b具有最高和最低側(cè)開口 18a、18b、20a、20b，其中第一和第二泡罩12a、12b在盤16上表面14上方基本相同的高度分別具有最高側(cè)開口 18a、18b。在圖1中，盤16安裝不水平的特性通過地面虛線25與盤16上表面14、下表面15之間的角度表示，而安裝不水平在工業(yè)實踐中由于不完美的安裝和/或操作中出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力是普遍的。如所示，泡罩12a和其最高側(cè)開口 18a在絕對高度上相對于泡罩12b和其最高側(cè)開口 18b略微下降。液面24 (平行于地面虛線25)，由于它在盤16的上表面14上形成，因此相比它在上升區(qū)域覆蓋泡罩12b的最高側(cè)開口 18b，更完全在下降區(qū)域覆蓋第一泡罩12a的最高側(cè)開口 18a。根據(jù)盤不水平的程度，液面可能在下降區(qū)域全部覆蓋泡罩的最高開口，而在上升區(qū)域沒有覆蓋泡罩的任何最高開口。任何情況下，即使盤16距完全水平僅稍許偏差都可以明顯影響在盤16橫截面上的流動分布，尤其是液流分布。具體而言，液體明顯的不均衡流動可以出現(xiàn)在盤16的下降區(qū)域(例如多于75%的液體流過盤16的橫截面下降的一半)。如上討論的，就更差的產(chǎn)物產(chǎn)率、處理能力和/或催化劑使用壽命而言，所伴隨的液流和/或氣流在盤16下方(例如加氫裂化催化劑床)分布不均勻可以不利地影響整個工藝。所有這些后果對整個工藝的經(jīng)濟(jì)性都具有相當(dāng)大的影響。此外，由于以上討論的原因，調(diào)節(jié)液面也沒有表明能容易地補(bǔ)救分布不均勻的問題。例如，可以使用任選的底部液體出料開口 30a、30b以提高液體通過泡罩12a、12b的流速，從而下降液面24。使用圖1所示的蒸氣-液體分布器，例如增大底部液體出料開口 30a、30b的直徑可以使液面24下降至接近最低側(cè)開口 20a、20b。但是，在此觀察到液體流動同樣分布不均勻，以致于相比它在上升區(qū)域覆蓋第二泡罩12b的最低側(cè)開口20b，更完全地在下降區(qū)域覆蓋第一泡罩12a的最低側(cè)開口 20a。此外，由于如上討論的與通過盤的壓降有關(guān)的體系“慣性”，在此液面對任何針對液體流速的其它調(diào)節(jié)相對不敏感。本發(fā)明的方面涉及通過改變盤上表面上方最高開口的高度來改善分布。這種變化高度示于圖2中，所示的第一泡罩12的最高開口 18現(xiàn)在處在相比盤16上表面14上方第二泡罩12b的最高開口 18b更高的高度。在該情況下，“升高”泡罩12雖然在盤16的下降區(qū)域，但并不通過其最高開口 18接收液流，盡管液面24接近“降低”泡罩12b的最高開口18b。相對于另一泡罩“升高”或“降低”的泡罩的表征基于比較各泡罩的最高開口的高度。最高開口指開口(例如圓形或橢圓形孔，或軸向或周向細(xì)長的縫)在盤上表面上方達(dá)到的高度。根據(jù)某些實施方案，升高的第一泡罩的最高開口可以延伸(例如在縫形開口的情況下)至盤上表面上方比降低的第二泡罩的最高開口高的高度。根據(jù)其它實施方案，升高的第一泡罩的最高開口可以完全(例如在孔狀開口的情況下)在盤上表面上方比降低的第二泡罩的最高開口高的高度。在開放式泡罩情況下，最高開口通常在泡罩頂部，而沿泡罩側(cè)可以具有一個或多個其它開口包括最低開口。在封閉式泡罩情況下，最高開口可以是完全在泡罩垂直高度內(nèi)(即沒有從泡罩底部向上延伸或沒有從泡罩頂部向下延伸)的不連續(xù)開口如孔。根據(jù)本發(fā)明的其它實施方案，相對于另一泡罩“升高”或“降低”的泡罩的表征基于該泡罩最低開口的相對高度。最低開口通常是側(cè)開口，并且在許多情況下泡罩具有最高開口(例如在開放式泡罩的情況下是頂開口)和最低側(cè)開口。這種泡罩往往設(shè)計成使得在分布?xì)饬骱鸵毫鞯牟僮鬟^程中，液面保持在至少對于一些泡罩(例如至少25%的泡罩)而言這些最高開口和最低開口之間，以獲得通過盤的期望流速。因此，根據(jù)特定實施方案，升高的泡罩可以具有最低側(cè)開口，并且除了最高開口夕卜，該側(cè)開口在盤上表面上方具有比降低的泡罩的最低側(cè)開口和最高開口都高的高度。為表征升高的或降低的泡罩的目的，最低開口的意思并不包括一般正好位于最低側(cè)開口下方的底部液體出料開口。在升高的或降低的泡罩的情況下，這些液體出料開口一般但并不是必須具有比最聞和/或最低側(cè)開口大的表面積。因此，最低開口指泡罩的一般不會存在于(或不會延伸進(jìn))泡罩底部10%總長中，通常不會存在于底部25%總長中，往往不會存在于底部50%總長中的側(cè)開口。在多個泡罩的情況下，升高的泡罩的最高(或最低)開口在盤上表面上方的高度可以超過有效抵消以上提到的與盤不水平有關(guān)的問題的降低的泡罩的最高(或最低)開口的高度。因此，根據(jù)某些實施方案，升高的泡罩的最高(或最低)開口在盤上表面上方一般相比降低的泡罩的最高(或最低)開口在盤上表面上方的高度為至少0.2cm(0.08英寸)，通常至少0.5cm(0.20英寸)，往往至少Icm (0.39英寸)ο圖2描繪僅2個代表性泡罩，并且要認(rèn)識到一般并非盤較低區(qū)域的所有泡罩都被升高。但是由于它們隨機(jī)或非隨機(jī)地變化或定位在較低區(qū)域中而存在至少一些這樣的升高的泡罩，而且在較高區(qū)域存在至少一些降低的泡罩，這都起到作為液面的函數(shù)調(diào)節(jié)通過盤的壓降變化的作用。更重要地，使用升高的和降低的泡罩顯著緩解流動分布問題，尤其是與分布器盤不水平相關(guān)的那些問題。因此，根據(jù)本發(fā)明的特定實施方案，相比多個降低的泡罩的最聞(或最低)開口，多個升聞的泡罩在盤上表面上方在更聞的聞度具有最聞(或最低)的開口。對于如本文所述用于蒸氣-液體分布的給定盤，所述多個升高的泡罩，正如所述多個降低的泡罩，一般數(shù)量至少為5，通常至少為10，往往至少為20。升高的和降低的泡罩可以隨機(jī)位于盤的橫截面上，但更通常的是它們非隨機(jī)地分布，例如以盤至少部分上表面的圖案分布，例如作為該上表面的交替行狀分布。在開放式泡罩情況下，相對于較短的降低的泡罩，升高的泡罩可以僅是更長。由此，使用較長和較短開放式泡罩的交替行提供其中升高的和降低的泡罩非隨機(jī)定位的一個具體實施方案。此外，例如在封閉式泡罩情況下，較長和較短泡罩(即如上定義相對于它們最高或最低開口而言)的交替行類似地實現(xiàn)非隨機(jī)定位。一般而言，期望的是在盤周邊(例如安裝時接近容器壁)具有升高的泡罩，以解決如上討論的降低的區(qū)域中液流分布不均勻的有害作用。根據(jù)其它這種其中升高的和降低的泡罩非隨機(jī)定位的實施方案，多個泡罩的最高(或最低)開口在盤上表面上方的高度通常逐步地增加或減小。例如，在盤至少部分的上表面，高度的增加或減小可以相對于距盤(例如具有圓形橫截面)中心增加的徑向距離(或可以是該距離的函數(shù))。在增加高度的情況下，泡罩的最高(或最低)開口的高度可以在盤中心或附近是最小的值，并隨著距盤中心的徑向距離增加而增加。例如，最高(或最低)開口可以界定倒穹頂形。在另一例舉泡罩非隨機(jī)定位的特定實施方案中，界定倒穹頂形的最高(或最低)開口可以在徑向上在界定倒穹頂形的所有開口的高度的上方的恒定高度上插入最高(或最低)開口。該特定實施方案的例子示于圖3，并且最高開口 18的這種構(gòu)造是期望的，因為由不水平盤引起的流動分布問題已緩解，不管液面平面沿哪個方向接近開口。泡罩的最高開口的高度之間的最大距離A，其可交替地適用于最低開口，一般具有在以上針對升高的和降低的泡罩之間高度差給出的范圍內(nèi)的值。圖4和5說明使用非隨機(jī)定位(在此情形中按圖5的交替行狀設(shè)置)的升高的和降低的泡罩引起通過盤的流動分布改善。該圖模擬在代表性盤上上升的液面，該盤具有在其上表面均一設(shè)置的泡罩I至37。該模擬涉及盤不水平，左側(cè)的泡罩在盤的較低區(qū)域。泡罩?jǐn)?shù)字周圍的陰影線框用于表示被上升液面覆蓋的那些泡罩。圖4中，泡罩開口都在盤上表面上方的相同高度，結(jié)果由于盤放置不水平而在地面標(biāo)高上方的不同高度。在覆蓋近一半的泡罩開口的液面處，從圖4可看到所有被覆蓋的開口都在盤的較低區(qū)域，結(jié)果液流限制在該區(qū)域，導(dǎo)致明顯的流動分布不均勻。但是在圖5中，通過使用如上定義的交替行的升高的和降低的泡罩來改變泡罩開口的高度，結(jié)果流動分布顯著改善。如所示的，在覆蓋一半開口的液面處，液流恰當(dāng)?shù)胤植荚谡麄€盤橫截面上，盡管盤距水平有偏差?？傊?，本發(fā)明的方面涉及用于改進(jìn)蒸氣-液體接觸裝置(例如反應(yīng)器或蒸餾塔)中蒸氣和液體流分布的裝置和方法。具體裝置包括其內(nèi)設(shè)置有如本文所述蒸氣-液體分布器的垂直細(xì)長的容器。蒸氣-液體分布器包括基本或完全覆蓋容器橫截面(例如圓形)、并且還包括多個長形的開放式或封閉式泡罩的盤，所述泡罩在盤上表面(與下表面相反)上方延伸并具有頂開口或至少一個側(cè)開口。至少第一(升高的)泡罩在盤上表面上方相比至少第二(降低的)泡罩的最高(或最低)開口高的高度具有最高(或最低)開口。具體方法包括使蒸氣和液體或者并流或者逆流通過該裝置。鑒于本公開內(nèi)容，將看到可以實現(xiàn)若干優(yōu)點并可以獲得其它有利結(jié)果。本領(lǐng)域技術(shù)人員獲取本公開內(nèi)容后將認(rèn)識到在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以對以上裝置和方法進(jìn)行各種改變。用于解釋理論或所觀察的現(xiàn)象或結(jié)果的機(jī)理應(yīng)解釋為僅用于舉例說明，一點也沒有限制所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于分布蒸氣和液體的方法，所述方法包括:使蒸氣和液體通過在盤上表面上方延伸且具有頂開口或至少一個側(cè)開口的多個長形泡罩，其中至少第一泡罩的最高開口在盤上表面上方相比至少第二泡罩的最高開口更高的高度處，第一泡罩的最高開口和第二泡罩的最高開口或者是頂開口或者是不連續(xù)側(cè)開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一泡罩的最高開口在盤上表面上方延伸至相比第二泡罩的最聞開口更聞的聞度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中第一泡罩的最高開口完全在盤上表面上方相比第_■泡罩的最聞開口更聞的聞度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的方法，其中多個升高的泡罩具有在盤上表面上方位于相比多個降低的泡罩的最聞開口更聞的聞度的最聞開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中多個升高的泡罩和多個降低的泡罩在盤至少部分上表面上成圖案設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中多個升高的泡罩和多個降低的泡罩在盤至少部分上表面上成交替行狀設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中多個泡罩具有在盤上表面上方隨距盤中心的徑向距離增加而減小或增加的在盤至少部分上表面上的高度的最高開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項的方法，其中多個泡罩的最高開口的在盤至少部分上表面上的高度在盤上表面上方隨距盤中心的徑向距離增加而增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中多個升高的泡罩的在盤至少部分上表面上的最高開口界定倒穹頂形。
10.一種蒸氣-液體接觸裝置，包括其內(nèi)設(shè)置有盤的垂直細(xì)長的容器，所述盤覆蓋容器的橫截面，并且還包括多個長形泡罩，所述泡罩在盤上表面上方延伸并具有頂開口或至少一個側(cè)開口，其中至少第一泡罩在盤上表面上方在相比至少第二泡罩的最高開口更高的高度具有最高開口，第一泡罩的最高開口和第二泡罩的最高開口或者是頂開口或者是不連續(xù)側(cè)開口。
全文摘要
本發(fā)明公開用于分布蒸氣-液體流動的裝置和方法。由于分布器盤定位不水平導(dǎo)致分布不均勻的問題通過改變泡罩和/或其開口的高度以控制由液面上升導(dǎo)致的液體流動形態(tài)(分布)從而得以解決。
文檔編號C10G45/00GK103108692SQ201180045150
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者T·M·班農(nóng) 申請人:環(huán)球油品公司