专利名称：气液接触塔盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括起泡区域和一根或多根其上端处设有用来接收液体的溢流管开口的溢流管的气液接触塔盘。这种塔盘可以用在气液接触装置中。这些盘子的典型用途是作为蒸馏塔的内部零件。
当试图增加如上所述的气液接触蒸馏塔的液体和/或气体流量时将会观察到最大负载。更高的负载将导致该蒸馏塔由于被称为液阻的现象而不能用作气液接触器或分离器。液阻被描述为液体在蒸馏塔种过多累积。众所周知的液阻机理是溢流管积滞(back-up)、喷嘴液阻以及溢流管扼流。在Distillation Design，Henry Z.Kister，McGraw-Hill Inc.，1992，第267-291中披露这些机理。根据该文献，溢流管积滞是由于液体在溢流管中的积累使得液体阻塞在盘上从而导致液体积滞在那个塔盘上。在溢流管中的液体高度由塔盘压降、塔盘上的液体高度和在溢流管中的摩擦损耗以及溢流管狭缝面积决定的。喷嘴液阻或夹带液阻是由于气体速度太高而导致液体通过液滴或泡沫夹带到塔盘上方所引起的。该液体将积累并导致液阻。溢流管阻塞是由在溢流管中充气液体速度太高所引起的。在特定的速度下，在溢流管和溢流管入口中的摩擦损耗过多，并且起泡沫的气液混合物不能输送到塔盘下面，从而使得液体积累在塔盘上。术语“泡沫”应该被理解为不取决于任何流动状态而存在于塔盘上的任何气液混合物。
发明概述本发明的目的在于提供一种如上所述的气液接触塔盘，该接触塔盘允许更高的气体和/或液体负载。因此本发明的目的在于一种具有容量提高的塔盘。该目的可以由以下塔盘来实现。
气液接触塔盘包括起泡区域和一根或多根在其上端设有用来接收液体的溢流管开口的溢流管，其中所述溢流管开口和溢流管设有导流板，其中所述导流板具有沿着起泡区域的方向水平延伸的上端。
人们已经发现当将根据本发明的塔盘用在液体接触塔中时可以观察到容量提高。
根据本发明的气液接触塔盘通常包括圆形起泡区域、一个或两个扇形溢流管开口以及还有一些在该起泡区域中间隔开的溢流管开口。所述溢流管开口可以是任意形式，例如扇形、矩形、方形或圆形。本发明的详细说明下面将对本发明进行更详细地说明。
优选的是在塔盘上设有溢流堰。溢流堰是设置在起泡区域和溢流管开口的边界上或邻接在其上的装置，所述溢流管开口确保在起泡区域的上表面上具有特定预选量的液体。溢流堰的高度可以选自对于本领域普通技术人员所公知的一般数值。该溢流堰可以适当地向流向溢流管开口的液体方向倾斜。为了进一步改进液体处理能力，该溢流堰优选向起泡区域倾斜，从而从溢流堰的顶部向溢流堰的底部画出的假想线与塔盘的水平面形成小于80°更优选大于30°的角度α。溢流堰的高度优选在25mm到塔盘高度的1/6的范围内。
导流板的上端沿着起泡区域的方向水平延伸。换句话说，在该板的上端处的切线水平定位。
导流装置的数目可以从1到10。该数目例如取决于在塔盘上的溢流管开口的位置。在溢流管开口位于塔盘的侧面处的情况中，如DE-A-764103的扇形溢流管一样，板的数目优选为1至4并且更优选的是为2至4。
如果溢流管开口在起泡区域中间隔开，当在使用中液体从溢流管开口的两个相对侧面进入溢流管开口时，导流板的数目将优选为2至10并且更优选为4至6。当希望从这种溢流管的两侧流出基本上相同量的泡沫时，则优选使得相同数目的导流板向每个流动方向倾斜。当希望从一侧流出更多的泡沫时，与朝着流入泡沫更少的侧面的导流板相比可以设置更多的具有沿着那个方向倾斜的上端的导流板。当溢流管开口是矩形时，例如象在US-A-5382390中所示一样可以设置防跃挡板(anti-jump baffle)。导流板可以优选设在防跃挡板任一侧处。
导流板最好具有朝着溢流管开口的下端。该下端设置在塔盘水平面上方。优选的是，所述导流板的下面部分向下延伸进入溢流管。
导流板的下面部分可以垂直地设置或相对彼此倾斜。所述下端优选设置在溢流堰的上端的水平面处或之下。在没有溢流堰的情况中，下端优选设在塔盘水平面处或之下。位于塔盘水平面处或溢流堰水平面顶部的下端的长度将例如取决于单个导流板之间的间隔。间隔越小将通常要求该距离增加。或者，不同的导流板可以以不同的长度延伸进入溢流管。
导流板的上面部分可以例如钩状的或弯曲的。由于实际板制造的原因，所以钩状设计是优选的。导流板的上端可以延伸到起泡区域上方的位置上。优选的是，塔盘表面上方的导流板的高度在它们设置在离起泡区域更远的位置时增加。两块连续板的水平切线之间的垂直距离将优选在塔盘上方的递增高度处增加。
优选的是，在沿着相同方向弯曲的两块连续导流板之间在顶部溢流堰水平面(或在没有溢流堰的情况中的塔盘水平面)处的水平距离在0.015m和0.1m之间优选在0.015-0.05m之间。
在盘上方的导流板的距离将取决于导流板的形状、加载在塔盘上的通常气体和液体负载以及所要接触或分离的气体和液体的种类。优选的是，这些导流板将延伸到塔盘表面上方塔盘间距的5至85％上，其中塔盘间距是在安装在塔中时两块连续接触塔盘之间的距离。优选的是该塔盘间距为0.2-1m。
这些导流板可以是实心的、部分穿孔的、穿有具有可变开口面积或具有恒定开口面积的孔。穿孔的形状可以是任意形状。例如类似多孔金属板的材料或其它瓦楞板材料可以用来制作这些导流板。优选的是，该导流板是一种实心的金属板。
各种存在于塔盘的起泡区域中的溢流管开口的可能塔盘布置对于本领域普通技术人员来说都是公知的。在GB-A-1422132、GB-A-1422131、GB-A-1416732、GB-A-1416731、BE-584426、US-A-4550000、EP-A-882481、WO-9626779、US-A-5382390、US-A-3410540、US-A-5318732、EP-A-155056、US-A-5223183和US-A-5098615中披露了优选可以与本发明结合使用的这些塔盘布置的实施例。
对于本发明而言用在塔盘的起泡区域中的开口种类不是严格的。可能开口的实施例有筛盘开口、浮阀塔盘开口、泡罩开口以及固定阀门开口。这些开口的实施例可以在一般的教科书例如上述Kister的一般教科书第260-267页以及在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。
图1为根据本发明的部分塔盘在安装在塔中时的三维视图。
优选实施方案的详细说明图1为部分塔盘(1)的三维视图，部分塔壁(2)和溢流管(3)具有矩形的溢流管开口(4)。如所示一样，起泡区域(5)沿着溢流管开口(4)的两个细长边设置。起泡区域(5)设有用于使向上移动的气体通过的开口(6)。溢流管(3)还设有溢流堰(7)以及防跃挡板(8)。两块导流板(9)设在防跃挡板(8)的的任一侧处。如所示一样，在板(9)的上端处的切线水平延伸。因为朝向矩形溢流管开口(4)的流动将主要来自溢流管(3)的两个细长边，所以这些导流板(9)只朝向这些细长边。所示的导流板(9)在它们的下端(10)处基本上是平行且垂直布置的。上端如此弯曲，从而它们当在使用中时水平地朝向从起泡区域(5)上方的空间中流进溢流管开口(4)的相反的液流流动方向。细长的上端与溢流管(3)的细长边平行地延伸。溢流管壁(11)沿着液体的流动方向相对朝向。溢流管的下端设有盖子(12)。在盖子(12)中设有多个开口(13)。
根据本发明的塔盘优选用在气液接触或分离塔中，该塔设有这些在轴向上彼此间隔开的塔盘。接触可以是一种吸收过程，其中向下移动的液体与向上移动的气体接触。分离通常是一种使一个或多种组分与进料分离的蒸馏过程。通常，蒸馏过程的进料被提供给在该塔中的中间位置，其中这些塔盘位于所属入口位置上方和下方。这种塔还设有重沸器、冷凝器和回流装置。
该塔优选用于起泡沫和不起泡沫型气液系统的接触或分离。本发明的优点对于不起泡沫型而言尤其可以实现，因为溢流管积滞对于这种系统是一种更常见的问题。不起泡沫系统在溢流管中具有通常比起泡沫系统更高的清液速度。起泡沫系统的实施例有胺吸收器、酸水汽提塔、甘油接触器和胺吸收器。不起泡沫系统的实例有H2S汽提塔和碳氢化合物-碳氢化合物分离装置例如脱丙烷塔、脱乙醇塔、脱甲烷塔、在350℃以上沸腾的汽油组分的气态原油蒸馏和真空蒸馏。
下面将以非限定实施例对本发明进行说明。对比试验A测试单元设有3个交叉流动塔盘，每个塔盘设有矩形溢流管。这些溢流管设有两块导流板。叶片的上端如此设置，从而切线与水平面成60°的角度。这些板在溢流堰水平面处的水平距离为0.025m。在相应的上端和下端处将液体和气体流引入该塔中。在340m3/h的气动负荷下可以观察到可获得的最大水负荷大约为18.1m3/h。实施例1重复进行对比试验A，不同的是这些叶片的上端如此设置，即切线与水平面成0°的夹角，从而这些叶片根据本发明水平地延伸。在340m3/h的气动负荷下可以观察到可获得的最大水负荷大于18.1m3/h。对比试验B
重复进行实施例1，不同的是使用没有导流板的溢流管。在340m3/h的气动负荷下可以观察到可获得的最大水负荷大约为14.5m3/h。
权利要求
1.气液接触塔盘，它包括起泡区域和一根或多根在其上端处设有用来接收液体的溢流管开口的溢流管，其中所述溢流管开口和溢流管设有导流板，其中所述导流板具有沿着起泡区域的方向水平延伸的上端。
2.如权利要求1所述的塔盘，其中所述导流板向下延伸到溢流管中。
3.如权利要求1和2中任一所述的塔盘，其中所述导流板的数目为1至10。
4.如权利要求2-3中任一所述的塔盘，其中在顶部溢流堰水平面处或者在没有溢流堰的情况中塔盘水平面处的两块沿着相同方向延伸的连续导流板之间的水平距离为0.015-0.05m。
5.如权利要求2-4中任一所述的塔盘，其中所述导流板的下端设在溢流堰的上端的水平面处或之下，或者在没有溢流堰的情况中，所述导流板的下端位于塔盘水平面处或之下。
6.如权利要求1-5中任一所述的塔盘，其中所述导流板延伸到塔盘表面上方塔盘间距的5-85％，其中塔盘间距为当安装在气液接触塔中时在两块连续塔盘之间的距离。
7.如权利要求1-6中任一所述的塔盘，其中所述溢流管开口为矩形。
8.如权利要求7所述的塔盘，其中垂直防跃挡板沿着溢流管开口的纵向中心线设置，并且其中这些导流板设置在防跃挡板的任一侧处。
9.如权利要求1-8中任一所述的塔盘，其中在起泡区域和溢流管开口的边界上设有溢流堰。
10.设有多个如权利要求1-9任一所述的在轴向上彼此间隔开的塔盘的气液接触塔。
11.将权利要求10所述的塔用作蒸馏塔或吸收塔。
12.如权利要求11所述的用途，其中所要接触的气液系统为不起泡沫类型。
全文摘要
气液接触塔盘，它包括起泡区域和一根或多根在其上端处设有用来接收液体的溢流管开口的溢流管，其中所述溢流管开口和溢流管设有导流板，其中所述导流板具有沿着起泡区域的方向水平延伸的上端。
文档编号B01D53/18GK1400916SQ01805107
公开日2003年3月5日 申请日期2001年2月16日 优先权日2000年2月16日
发明者贝尔纳迪努斯·H·博斯曼斯, 沙鲁·艾伦莱希－古列嘉 申请人:国际壳牌研究有限公司