专利名称：用于填料塔的组合式汽/液分布器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，其中交换塔用于热量和/或质量传递过程。该装置特别适用于利用精馏的低温空气分离过程，但该装置还可以用于其它使用填料(例如乱堆或规整填料)的热量和/或质量传递过程。
此处所使用的术语“塔”是指蒸馏或分馏塔或区域，即在该塔或区域内汽液两相逆流接触，从而有效分离流体混合物，例如使汽液两相在设置在塔内的填料元件上或一系列垂直间隔的塔盘或塔板上接触。
术语“填料”指的是用作塔的内构件的具有确定尺寸、形状和结构的实心或中空体，在汽液两相逆流过程中，该“填料”为液体提供表面积，从而在汽液界面上进行传质。填料的两个广义分类为“乱堆填料”和“规整填料”。
“乱堆填料”指的是个体之间或与塔轴之间没有任何特定取向关系的填料。乱堆填料随机装入塔中，是较小的、单位体积的表面积较大的中空结构。
“规整填料”指的是个体之间或与塔轴之间有特定取向关系的填料。规整填料通常由层状或盘曲状堆放的网形铁或编织的丝网制成。尽管如此，其它结构的材料，如金属板也可以使用。
低温空气分离是使液体和蒸汽逆流接触通过精馏塔而进行的。混合物的汽相上升，其中易挥发组分(如氮)的浓度不断增大，而混合物的液相下降，其中难挥发组分(如氧)的浓度不断增大。可以使用各种填料或塔板，使混合物中的汽液两相相互接触，以实现相间传质。
在精馏中使用填料为标准操作规程，它具有许多优点，其中压降是很重要的。但填料塔的性能主要依赖于在填料的局部位置内建立并维持向下的液体流量与向上的蒸汽流量之间的平衡。在填料内部的液体和蒸汽的分布受这些流体进入填料时的初始分布影响。
液体和蒸汽进入填料时的初始分布通常借助分布器来实现。液体分布器设置在填料上方，其作用是用液体均匀淋洗填料，而蒸汽分布器则设置在填料下方，其作用是在填料下方形成均匀的蒸汽流。
在实际中，填料精馏塔可以分成两个或更多个填料段。填料段的数目取决于所进行的具体分离过程。例如每段可以有一个特定的液体和蒸汽的总摩尔流量比(“L/V比”)，以进行最有效的精馏过程。在这种情况下，液体和/或蒸汽可以从另一个塔、罐或换热器输送过来，也可以将液体和/或蒸汽输送到另一个塔、罐或换热器中去，并且可以在每段填料的上方或下方采出或进料。另一个需要使用分开的填料段的情况是当填料段的高度达到某一极大值时，当超过这一极大值后，在继续进行分离之前，必须收集和/或再分布两种流体。流体的再分布可以减小分布不均匀的影响。在这种情况下，对于一个单一的高填料段，例如可以将其分成两个或更多个较短的填料段，每段具有基本相同的总L/V比。
在塔中使用多个分开的填料段需要有多个液体和蒸汽分布器设于各段的上方和下方。比较典型地，相邻的分布器以级联方式工作，即蒸汽分布器分布蒸汽，同时还收集来自上方填料段的液体，并将其送到下方的液体分布器。在填料段之间的液体和/或蒸汽的进料和采出也与分布器相联。例如，可以通过塔的侧线进行液体进料，使液体进料直接进入到液体分布器中，该分布器同时接收由上方蒸汽分布器所收集的液体。
除了总流量的分布作用，设置在填料段之间的分布器还可以减小塔内的总浓度梯度的影响。从上方填料段不同径向位置收集的液体在蒸汽和液体分布器中的混合可以减小塔截面上的组成差异。液体分布器还可以将从侧线进入塔内的液体与从上方填料段收集来的液体混合。蒸汽分布器也可以通过类似的方式混合塔截面上的蒸汽，并将从塔外引入的蒸汽与塔内主要向上流动的蒸汽混合。
除了由液体和蒸汽分布器对塔的性能所提供的优点以外，每个分布器还增加了相当大的塔高。填料段的底部与其下方相邻填料段的顶部的垂直距离应该足够大，以容纳蒸汽分布器、液体分布器及其它进料管或采出管。在液体分布器下方和蒸汽分布器上方需要有一个垂直距离，以使蒸汽流有一个足够的分离空间，从而不至于影响填料内流量的均匀性。为了向塔内安装单独的分布器元件和管子，还可能需要某些附加的垂直距离。
除了塔高的成本，每个分布器还有制造成本。除了蒸汽及液体分布器的高度要求及其制造成本，它们极其接近也增加了塔设计的复杂性和成本。
例如，设计蒸汽分布器必须考虑其取向、几何形状及其与液体分布器和进料/采出管的接近程度，以避免由于这些元件对蒸汽流量的“投影效应”引起严重的蒸汽分布不均匀。由于设置彼此相邻的分布器，从而需要额外的垂直距离。在蒸汽进入蒸汽分布器之前先通过液体分布器，引起蒸汽流动不均匀，必须在液体分布器和蒸汽分布器之间有一个垂直距离以形成一个附加的分离空间。
因此最优的填料塔液体和蒸汽分布系统有效地分布液体和蒸汽，并具有最小的塔高和制造成本，同时可促进各流体充分混合。
典型的液体分布器有三种主要类型-管式、盘式和槽式分布器。下面简要讨论每种类型。
管式分布器由相互连通的封端管或导管形成的网络组成，典型的包括一个中心管或总管以及从中心管上分出的很多臂或分管。臂上有孔允许从中心管进入到臂中的液体滴落或喷射到管式分布器下方的填料床上。向上流动的蒸汽很容易通过臂间的间隙。管式分布器接收来自于单独的液体收集器的液体或从塔壁引入的外部液体。虽然管式分布器制造起来简单、便宜，但是当蒸汽被夹带进入臂中时，其液体分布效果很差。
而盘式分布器由盘或平底锅组成，盘或平底锅的底部有孔使液体进入下方填料，并有管或提升管使蒸汽向上通过分部器。盘式分布器通常形成对塔壁的完全密封。因此盘式分布器可以同时作为液体收集器及分布器。但是由于较大的盘式分布器制造成本昂贵，因此盘式分布器通常用于较小的塔中，即直径小于1.5米的塔。
槽式分布器包括一组相互连通的敞口槽，槽的底部有喷淋孔使液体进入下方填料。在较低的槽的顶上，有一个或多个更高的收集槽或一个简单的平底锅，使通过一系列的孔或溢流口液体进入较低的槽内。来自下方填料的蒸汽向上通过液槽间隙。
由蒸汽分布器形成蒸汽的初始分布，典型的蒸汽分布器包括一个限制蒸汽流动的元件，比如一个多孔塔板或一系列安装在平板上的小直径“烟囱”，其它部位对蒸汽流是密封的。当蒸汽通过该元件时，限制流动会引起蒸汽压降。这一强加的压降超过了可能存在于汽相内的任何径向压力梯度，因此促使蒸汽流速在塔截面上均匀分布。
通过将两个或更多的下列元件-液体收集、液体分布及蒸汽分布-组合成一个或两个设备，尝试减小两个填料段间的塔高。这些尝试分为两类1)组合式的液体收集器/液体分布器；2)组合式的液体收集器/液体分布器/蒸汽分布器。(应注意，包括一个多孔塔板和一个或多个降液管的典型的蒸汽分布器还可以用作液体收集器。)假定蒸汽提升管能阻止来自上方填料的液体向下滴落，则如前面所提到的，在填料段下方的盘式液体分布器可以用作液体收集器。由此可以建议采用的方法是通过屏蔽蒸汽提升管，槽式分布器可以用作液体收集器/分布器。这是一种再分布器的类型，因为比较典型的是它们均不能接受液体进料。
对于组合式液体收集器/分布器已经提出了一些改变。例如，在一种设计中，一系列的槽设置在两个或多个高度位置上，致使上层槽相对于下层槽交错排列，因此形成了曲折的蒸汽路径，并试图收集从上方填料淋落的所有液体。在每个高度位置上通过一个特殊的导流板形成壁密封。
在另一种设计中，一系列设置在槽式液体分布器上方的嵌套截头锥形漏斗用作液体收集器。各漏斗的缝隙允许蒸汽向上通过漏斗的间隙。各漏斗的顶部直径大于相邻漏斗的底部直径，从而将来自于上方填料的液体收集起来。
还有另外一种设计，一系列设置在蒸汽提升管上方的窄条引导液体向下落到槽式液体分布器上。这一设计可以与液体进料管结合起来，其中液体进料管的孔设置在窄条上方，从而使进料液体可以在滴落到窄条上的液体溢入槽内时与之混合。
针对在分布器内部通过各种元件以促进液体混合，在已有技术中提出了多种尝试。在美国专利US 5 240 652中，一种配有带罩的提升管的盘式分布器用作液体收集器，使液体进入中心槽，然后将液体分布到下方的盘式分布器。中心管用作下方盘式分布器的预分布器，并混合液体收集器所收集的液体。这种类型的分布器有几个缺点，其中一点是液体收集和预分布的功能是在两个高度位置上进行的。另外这种类型的分布器不能提供液体或蒸汽的进料和/或采出。
在欧洲专利EP 0 782 877 A1中，在盘式再分布器内部设置档板，通过迫使液体在分布器内部流过一个曲折的路径，从而促进液体在储槽内的混合。
在组合分布器的功能方面，可能最有意义的尝试是在加拿大专利2 173 280和美国专利US 5 132 055及US 5 224 351(及其同族欧洲专利EP0 644 144 A2)中所公开的。这些专利公开了用作液体收集器/分布器、蒸汽分布器以及规整填料支撑结构的组合式分布器。其变形可以承担液体和蒸汽的进料和采出，进行内部液体混合，并用作不同直径的塔段之间的过渡元件。所公开的组合式分布器的基本单元是一个带有蒸汽提升管的槽式分布器，该蒸汽提升管由倒U形元件形成，该倒U形元件在提升管的倾斜部位设有狭缝，用来通过蒸汽。填料放置在倒U形提升管的顶上。
对于这些以及其它已有技术的分布器还存在一些缺点。例如，这些分布器不能减小可能在塔内蒸汽相中形成的任何浓度梯度。这些分布器也容易受到由分布器上方填料段内的总液体分布不均而引起的不良操作的影响。在某些设计中，槽直接从上方填料接收液体。接收到的液体通量的任何不均匀都必须由槽底孔的流体力学阻力来抑制；该抑制作用主要是通过减少槽底的孔的个数和/或面积以增加槽内液位来实现的，从而相对于槽内的整个液压头，使得由通量不均匀引起的槽内液位变化较小。增高液位要求增加槽高度，从而又要求增加塔高。在液体不均匀分布程度很严重时，为达到槽内液位足够大以抑制流量不均匀所需要的附加塔高就太大了。
已有技术中利用档板的设计，如欧洲专利EP 0 782 877 A1，对于槽内液体的迁移强加了额外的流体力学阻力，因此当组合式分布器上方填料段内的液体分布不均时，就会对分布产生负面影响。
需要有一种用于填料塔的组合式汽/液分布器，与已有技术的液体分布器和蒸汽分布器相比，该组合式分布器能提供更好的液体和蒸汽混合，并且克服了已有技术的许多困难和缺点，达到了更好、更有利的结果。
进一步需要有一种优化的组合式汽/液分布器，该组合式分布器可以有效地分布液体和蒸汽，并具有最小的塔高要求和制造成本，同时可促进液体和蒸汽充分混合。
进而还需要有一种用于填料塔的组合式汽/液分布器，该组合式分布器可提供液体和/或蒸汽的进料和/或采出。
进而还需要减小塔内径向的浓度梯度。
进而还需要通过减弱液体分布不均的影响，来减小由填料塔内总体液体分布不均引起的不良操作的可能性。
进而还需要有一种组合式汽/液分布器，该组合式分布器具有在塔内的一个高度位置上同时液体收集和预分布两种功能，还可以分布蒸汽，并提供了用于液体和/或蒸汽进料和/或采出的选择。
进而还需要有一种组合式汽/液分布器，对于低温应用如用于空气分离、以及其它热量和/或传质用途时，该组合式分布器具有极好的性能特性。
进而还需要有一种优化的组合式汽/液分布器的设计，该组合式分布器以一种优化方式进行操作，其尺寸、重量和/或成本最小，并在空气分离过程中使得生产单位量的产品时效率更高和/或更廉价。
进而还需要有一种利用组合式汽/液分布器的效率更高的空气分离方法，其中的组合式分布器与已有技术相比更紧凑、效率更高。
进一步还需要有一种用于交换塔的组合式汽/液分布器的装配方法，与已有技术的液体分布器和蒸汽分布器相比，该组合式分布器提供了更好的液体和蒸汽混合，并且克服了已有技术的许多困难和缺点，达到了更好、更有利的结果。
进一步还需要有一种新的、效率更高的用于在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法。
本发明是一种用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的组合式汽/液分布器(“组合式分布器”)，其中交换塔用于热量和/或质量传递过程。除了用于分布液体和蒸汽的装置外，本发明还包括用于在交换塔中的组合式分布器不同实施方案的装配方法，以及在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法。
在第1个实施方案中，用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置包括分布器和盖板(deck)。该分布器具有至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口。分布器还具有至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽。液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。盖板在分布器上方并与之相邻，有顶和底。盖板上有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐。
在第2个实施方案中，该装置还包括至少一个在盖板顶上方并与之相邻的倾斜槽。该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到盖板顶上。
装置的第3个实施方案与第1个实施方案类似，只是其中至少一个蒸汽提升管具有一个安装在其顶部的多孔罩，并且没有盖板。在该实施方案的一种变化形式中，该装置还包括至少一个位于液体槽的顶部开口上方并与之相邻的倾斜槽。该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到液体槽的顶部开口内。
在所有的实施方案中，分布器可以安装在支撑格栅上。
在第4个实施方案中，该装置还包括一个设置在分布器内部的液体采出管。
在第5个实施方案中，该装置包括一个设置在分布器内部的蒸汽采出管。
在第6个实施方案中，该装置包括一个设置在分布器内部的液体进料管。
在第7个实施方案中，该装置包括一个设置在分布器内部的蒸汽进料管。
装置的第8个实施方案类似于第7个实施方案，但包括至少一个用于从蒸汽进料管向盖板底部输送蒸汽进料的通路，并且盖板上至少有一个孔与至少一个通路相通。
第9个实施方案类似于第7个实施方案，但包括至少一个设置在蒸汽进料管下方相邻液体槽之间的连接管。
第10个实施方案类似于第7个实施方案，但包括至少一个设置在分布器内的档板，并且其蒸汽进料管是切去顶部的。
第11个实施方案类似于第1个实施方案，但包括一个设置在分布器内部的两相进料管。
第12个实施方案类似于第11个实施方案，但有一些变化。其两相进料管包括一个中心总管和至少一个分支管，该分支管用于输送从中心总管排放的蒸汽。分支管一端与中心总管连通，另一开口端位于盖板顶上方。
第13个实施方案类似于第12个实施方案，但包括几个附加元件。第一个附加元件是至少一个管子，该管子有一开口端与中心总管连通，用于快速输送从中心总管排放的蒸汽。第二个附加元件是至少一个分支管，该分支管用于输送从上述管排放的蒸汽，它有一个开口端与上述管连通，另一开口端位于盖板顶上。
第14个实施方案类似于第1个实施方案，但包括一个设置在分布器内部的蒸汽采出管以及一个设置在分布器内部的液体进料管。
在所有实施方案中，盖板上的孔的总表面积可以改变。盖板上孔的总表面积范围是盖板总表面积的0-100％。
本发明的另一方面是一种在汽液之间交换热量和/或质量的交换塔，该交换塔具有至少一个本发明的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，如在上面所讨论的各实施方案中所描述的。
在本发明的另一方面，提供了一种用于低温空气分离的方法，该方法包括在至少一个精馏塔中使汽液逆流接触，该精馏塔中含有至少一个传质区域，在传质区域内的汽液接触是通过至少一段填料实现的，其中利用一个装置分布来自于该填料段的液体和蒸汽或者向该填料段分布液体和蒸汽，该装置可以分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽，如在上面所讨论的各实施方案中所描述的。
本发明包括用于组合式液/汽分布器的装配方法的各种实施方案，该组合式液/汽分布器用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽。在装配方法的一个实施方案中包括下列步骤。第一步是提供一个交换塔。下一步是提供一个分布器。该分布器具有至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。下一步是提供一个盖板，该盖板设置在分布器上方并与之相邻，有顶和底，盖板上有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐。最后一步是在交换塔内安装分布器。
装配方法的另一个实施方案与上面所描述的方法实施方案相同，但包括两个附加步骤。第一个附加步骤是提供至少一个倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到盖板顶上。第二个附加步骤是在交换塔中，在盖板顶部上方并与之相邻处安装至少一个倾斜槽。
装配方法的另一个实施方案包括下列步骤。第一步是提供一个交换塔。下一步是提供一个分布器。该分布器具有至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。下一步是提供至少一个多孔罩。下一步是在交换塔内安装分布器。最后一步是在至少一个蒸汽提升管的顶部安装多孔罩。(另外，可以在将分布器安装在交换塔内之前，将多孔罩安装在至少一个蒸汽提升管的顶部，从而在交换塔内一起安装带有多孔罩的分布器。)装配方法的另一实施方案与上面所描述的方法实施方案相同，但包括两个附加步骤。第一个附加步骤是提供至少一个倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到液体槽的顶部开口内。第二个附加步骤是在交换塔中，在液体槽的顶部开口上方并与之相邻处安装至少一个倾斜槽。
本发明还包括用于在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法。在一个实施方案中，该方法包括下列步骤。第一步是将液体引入交换塔的上部。下一步是将蒸汽引入交换塔的下部。下一步是在交换塔内设置两个垂直间隔排列的上方和下方传质或传热段，从而在塔内段间确定一个间隙。下一步是在塔内的间隙中安装一个组合式分布器元件，以接收向下流动的液体物流和向上流动的蒸汽物流。该组合式分布器元件包括分布器和盖板。该分布器具有至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口。该分布器还具有至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽。液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。盖板在分布器上方并与之相邻，有顶和底。盖板上有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐。下一步是将从塔上部向下流动的液体物流收集到盖板顶部的上表面上。下一步是使从塔下部向上流动的蒸汽物流通过各蒸汽提升管的顶部开口。下一步是从液体槽底板上的至少一个孔将向下流动的液体物流分布到塔的下部。最后一步是从与各蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐的至少一个孔将向上流动的蒸汽物流分布到塔的上部。
用于在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法的另一实施方案与上面所描述的方法实施方案类似，但有一处变化。在这一供选择的实施方案中，分布器包括至少一个位于盖板顶部上方并与之相邻的倾斜槽。该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到盖板顶上。代替将从塔上部向下流动的液体物流收集到盖板顶部的上表面上，该物流被收集到至少一个倾斜槽内，该倾斜槽将液体引导到盖板顶上。
用于在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法的另一实施方案包括下列步骤。第一步是将液体引入交换塔的上部。下一步是将蒸汽引入交换塔的下部。下一步是在交换塔内设置两个垂直间隔排列的上方和下方传质或传热段，从而在塔内段间确定一个间隙。下一步是在塔内的间隙中安装一个组合式分布器元件，以接收向下流动的液体物流和向上流动的蒸汽物流。在这一实施方案中，组合式分布器元件不包括盖板。而是包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口，其中至少一个蒸汽提升管具有一个安装在其顶部的多孔罩。该分布器还包括至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。下一步是将从塔上部向下流动的液体物流收集到多孔罩上。下一步是使从塔下部向上流动的蒸汽物流通过各蒸汽提升管的底部开口。下一步是从液体槽底板上的至少一个孔将向下流动的液体物流分布到塔的下部。最后一步是从多孔罩将向上流动的蒸汽物流分布到塔的上部。
用于在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法的另一实施方案与上面所描述的方法实施方案类似，但有一处变化。在这一供选择的实施方案中，组合式分布器元件还包括至少一个位于液体槽的顶部开口上方并与之相邻的倾斜槽。该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到液体槽的顶部开口内。不是将从塔上部向下流动的液体物流收集到多孔罩上(如前一实施例中的情况)，来自于塔上部的这一物流被收集到至少一个倾斜槽内，该倾斜槽将液体物流引导到多孔罩上。
下面将参照附图通过实施例来描述本发明的实施方案，其中
图1为本发明的一个实施方案的分解透视图(不带蒸汽或液体进料或采出)；图1A为本发明的另一实施方案的分解透视图，其中蒸汽提升管上罩有多孔板(没有盖板)；图2为填料塔中的组合式液/汽分布器(不带蒸汽或液体进料或采出)的侧视图，其中包括一个增设元件的示意图，该元件贴在塔壁上，形成与塔壁之间的完全密封。
图3A为本发明的另一实施方案的分解透视图，其中包括倾斜槽(支撑格栅未画出)；图3B为图3A中所描述的实施方案的侧视图；图4A为本发明的另一个在塔内带有液体侧线采出的实施方案的局剖俯视图；图4B为图4A中的实施方案沿着线4B-4B方向的侧视图；图4C为图4A中的实施方案沿着线4C-4C方向的侧视图；图5A为本发明的另一个在塔内带有蒸汽采出的实施方案的局剖俯视图；图5B为图5A中的实施方案沿着线5B-5B方向的侧视图；图5C为图5A中的实施方案沿着线5C-5C方向的侧视图；图6A为本发明的另一个在塔内带有液体进料的实施方案的局剖俯视图6B为图6A中的实施方案沿着线6B-6B方向的侧视图；图6C为图6A中的实施方案沿着线6C-6C方向的侧视图；图7A为本发明的另一个在塔内带有蒸汽进料的实施方案的局剖俯视图；图7B为图7A中的实施方案沿着线7B-7B方向的侧视图；图7C为图7A中的实施方案沿着线7C-7C方向的侧视图，其中的箭头代表蒸汽，蒸汽进料和液体的流动方向；图8为本发明的一个实施方案的分布器局部(即盖板和支撑格栅未画出)的透视图，说明在本发明的一个带有蒸汽进料的实施方案中，在蒸汽进料管(未画出)下方的液体槽之间及边沟内设有连接管(粗线)。
图9A为本发明的另一在塔内实施方案的局剖俯视图，以表示切去顶部的蒸汽进料管的示意图以及在中心蒸汽通道内的档板系统；图9B为图9A中的实施方案沿着线9B-9B方向的侧视图；图9C为图9A中的实施方案沿着线9C-9C方向的侧视图，并包括代表蒸汽、蒸汽进料和液体流动方向的指示箭头；图10A为本发明的另一个在塔内带有两相进料(适中的蒸汽分数)的实施方案的局剖俯视图；图10B为图10A中的实施方案沿着线10B-10B方向的侧视图；图10C为图10A中的实施方案沿着线10C-10C方向的侧视图；图11A为本发明的另一个在塔内带有两相进料(很大的蒸汽分数)的实施方案的局剖俯视图11B为图11A中的实施方案沿着线11B-11B方向的侧视图；图11C为图11A中的实施方案沿着线11C-11C方向的侧视图；图12A为本发明的另一个在塔内带有液体进料和蒸汽采出的实施方案的局剖俯视图；图12B为图12A中的实施方案沿着线12B-12B方向的侧视图；图12C为图12A中的实施方案沿着线12C-12C方向的侧视图；本发明是一种在交换塔(“塔”)内设置在填料段的上方或下方的组合式汽/液分布器(“组合式分布器”)20。对下列实施方案及变化形式描述如下1)不带蒸汽或液体进料或采出的组合式分布器，2)带有液体或蒸汽采出的组合式分布器，3)带有液体或蒸汽进料的组合式分布器，4)带有两相进料的组合式分布器，5)带有多个进料和/或采出的组合式分布器，6)带有传统进料和/或采出的组合式分布器。
不带蒸汽或液体进料或采出的组合式分布器图1中所示的组合式分布器20包括分布器22、多孔盖板24和支撑格栅26。分布器22包括液体槽28，该液体槽与周边的边沟30及一个或多个通道32相连，通道32与液体槽的方向垂直。该分布器具有壁62，由支撑格栅26支撑。液体槽有底板(未画出)，底板上带有洞或孔，液体通过这些孔流向下方填料(未画出)。在各液体槽之间是蒸汽提升管36，蒸汽通过提升管上升。(液体槽可以简称为槽，蒸汽提升管可以简称为提升管。)提升管36和槽28通常共用平行间隔排列的竖直壁。每个槽的底板通常为平面，该平面通过焊接或通过其它手段连接到竖直壁上，从而形成形槽，该槽的顶部开口与底板相对。(另外，竖直壁和底板也可以由一片材料形成。)在一个优选的实施方案中，每个提升管有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口。
多孔盖板24(“盖板”)位于提升管36和槽28的顶部，从而盖板沿着槽的上边缘形成密封。多孔盖板的侧面朝上弯曲而形成侧壁38，该侧壁绕在分布器22的周边上。在多孔盖板上有两组孔或缝(例如孔)1)孔40位于提升管36的上方，用于向上通过蒸汽，2)孔42位于槽28的上方，用于向下通过液体。用于蒸汽的孔40增加的压降足以大幅度减小可能存在于交换塔(未画出)中的任何径向压力/速度梯度。用于液体的孔42限制了进入槽28的液体流量，从而在多孔盖板24上有一个较小的液压头，该压头与强加到向上流动的蒸汽上的压降相加，从而可以保证在液体内部更好的混合及两相之间更好的接触。用于液体的孔42还可以用作任何碎片的过滤器，否则这些碎片可能会堵塞各槽28底(未画出)部的孔。孔(40、42)可以是任何形式的孔或缝，如细长孔、钻孔或特殊形状的孔。
槽28是用于液体分布的主要元件，而盖板24上的孔40是蒸汽分布的主要元件。多孔盖板24还可以用作液体收集器，因为该盖板捕集了从上方填料段(未画出)滴落的液体。盖板24上的周边侧壁38可以焊接到塔(未画出)上，以捕集在塔壁(未画出)上流动的液体，并且用作围绕分布器22的蒸汽流的阻挡层。另外比较优选地，如图2中所示，一个增设元件44贴到塔壁46上，以形成与塔壁之间的完全密封，该元件凸出到多孔盖板24的顶上，从而在操作过程中，多孔盖板上的液位高于增设元件的底部。该增设元件与盖板紧密接触，对围绕组合式分布器20外侧的蒸汽旁路形成有效的密封。
组合式分布器20还可以用作各流体相的混合器，从另一方面减小径向上的浓度梯度。在操作中，如图2中所示，蒸汽从组合式分布器下方的填料48上升，通过提升管36和盖板24上的孔，并鼓泡向上通过盖板顶上的从填料48′收集到的液体，填料48′位于组合式分布器上方的填料支撑格栅50上。多孔盖板上的两相泡沫52由两种流体(即蒸汽和液体)的逆流流动而形成，这与传统的精馏塔板上的情况类似，从而可以在多孔盖板上完成一定程度的精馏。在泡沫中各相强烈的物理混合利于减小两相(即汽相和液相)内的浓度梯度。
为了进一步强化液相内的混合，如图3A和3B中所示，多孔盖板24可以配有倾斜槽54。该倾斜槽位于向槽28加入液体的孔42的上方，可以通过支撑58固定到盖板上。倾斜槽在填料段(未画出)的下方收集从一处区域滴落的液体，并将该液体引到塔(未画出)内的多孔盖板24上的另一区域。通过在多孔盖板上方从塔的不同部位移动液体，使得在多孔盖板更容易实现塔内液体的混合。倾斜槽的设置应该不影响向上的蒸汽流动或多孔盖板上泡沫的形成。
在另一个供选择的实施方案中，分布器22可以包括带有蒸汽提升管36的液体槽28，其中蒸汽提升管36上罩有多孔板56，只留下了液体槽的顶部开口，如图1A中所示。相对于优选的实施方案，这一供选择的实施方案减弱了混合和过滤液体的能力。为了进一步强化在液相中的混合，类似于在图3A和3B中所示的情况，这一供选择的实施方案还可以装配有倾斜槽54(在图1A中未画出)。由于在这一供选择的实施方案中没有盖板，用于倾斜槽的支撑58可以固定到分布器的壁62上或分布器的其它结构部件上。
带有蒸汽或液体采出的组合式分布器在塔内与组合式分布器相同的高度位置上，使采出管穿过塔壁，将采出侧线引入到组合式分布器20的内部，从而采出管还要穿过分布器的壁。整个采出管可以位于多孔盖板24的下方和液体槽28的底部上方。将采出管设置在与分布器22相同的高度位置上，可使塔高最小。保留了不带进料或采出的组合式分布器的基本设计特征，例如液体槽28、多孔盖板24和支撑格栅26。还保留了为强化液体混合而使用倾斜槽54的可能性。
带有液体侧线采出的组合式分布器20的一个实施例示于图4A、4B和4C中。液体采出管60穿过塔壁46和分布器壁62，占据了分布器22内的一个通道，液体槽28从该通道垂直分出。该管可以是传统形式的液体采出管，包括图4中所示的朝上的半剖管。该实施方案中的组合式分布器与上面所描述的不带采出或进料的各实施方案均相同，只是其壁被穿过并有管子。
带有蒸汽采出的组合式分布器20的一个实施例示于图5A、5B和5C中。蒸汽采出管64穿过塔壁46和分布器壁62，占据了分布器22内的一个通道，液体槽28从该通道垂直分出。该通道在接近塔中心时被一个壁打断，蒸汽采出管通过该壁。中心区域被蒸汽采出管单独占据，并在各个侧面上均对液体通道和槽密封。蒸汽只在中心区域采出；在其它部位，蒸汽采出管浸没在位于通道内和边沟内的液体中。沿着整个蒸汽采出管的长度方向，多孔盖板24设置在蒸汽采出管的上方，在直接对着蒸汽采出管64的蒸汽排出部位上方的“干区”66上没有供蒸汽向上通过的孔40。这就避免了液体从这些孔滴落，但由于蒸汽采出管所形成的阴影效应，可能会造成蒸汽流量不足。蒸汽采出管可以是任何传统形式的蒸汽采出管，包括图5A、5B和5C中所示的朝下的半剖管。
带有蒸汽或液体进料的组合式分布器与带有液体或蒸汽采出的组合式分布器相同，带有液体或蒸汽进料的组合式分布器20的结构也是通过在与组合式分布器相同的塔内高度上，使进料管穿过塔壁而形成的，其中液体或蒸汽进料管占据了最小的塔高。
带有液体进料的组合式分布器20的一个实施例示于图6A、6B和6C中。液体进料管68穿过塔侧壁和分布器22，占据了分布器22内的一个通道，液体槽28从该通道垂直分出。该管可以是任何传统形式的液体进料管。另外比较优选地，该管可以包括一个中心总管70，从该总管上垂直向外分出一些管72，如图6A中所示。中心总管位于组合式分布器中的液体通道内，而各分支管则位于液体槽28内。这些分支管及中心总管上均有水平方向的孔，从而由液体进料管引入到组合式分布器内部的液体被导向液体通道和槽的壁。该组合式分布器与上面所描述的不带采出或进料的实施方案相同，只是其壁被穿过并有液体进料管。
带有蒸汽进料的组合式分布器20的一个实施例示于图7A、7B和7C中。蒸汽进料管74穿过塔侧壁和分布器22，多孔盖板24盖在蒸汽进料管、蒸汽提升管子36和液体槽28的上面。与上面所描述的带有蒸汽采出、液体采出或液体进料的组合式分布器相反，蒸汽进料管74并不占据液体槽或通道。而是在分布器22内部有一个单独的进料蒸汽通路网络，该网络在整个塔截面上接收并分布进料蒸汽。该进料蒸汽通路网络由一个中心蒸汽通道80和一系列较小的支管78组成，较小的支管78从中心蒸汽通道上垂直分出。进料管位于中心蒸汽通道内。既没有液体进入中心蒸汽通道，也没有来自中心蒸汽通道下方填料段的蒸汽进入中心蒸汽通道，该中心蒸汽通道沿着分布器的下侧对蒸汽流是密封的，从而只有来自蒸汽进料管的蒸汽可进入中心蒸汽通道。中心蒸汽通道及支管与液体槽28及蒸汽提升管36相邻。盖板24上的孔84允许从支管网络出来的进料蒸汽通过；另外的孔(40、42)允许从蒸汽提升管36上升的蒸汽通过盖板，并允许下降液体通过盖板进入液体槽28。用于进料蒸汽的孔84和用于通过提升管上升的蒸汽的孔40极为接近，从而使得两股蒸汽物流在多孔盖板24的上方充分混合。
如上文所述及在图7A、7B和7C中所示，在带有蒸汽进料的组合式分布器20内部，在液体槽28内的液体通路被中心蒸汽通道80打断。液体通路在塔中部及边沟内被打断。其结果是，综合考虑了在分布器20内的液位均匀性和被液体直接淋洗的塔面积的大小。为了使带有蒸汽进料的组合式分布器20下方的填料内液体分布更均匀，可以在液体槽28之间的中心蒸汽通道80内使用短的连接管86，如图8所示。该连接管位于蒸汽进料管74下方的分布器底板上，其出口点102示于图8中(为了说明情况，还显示了带有多孔板56的蒸汽提升管36)。连接管的下侧可以带孔，以淋洗下方填料。
蒸汽进料管可以是任何传统的蒸汽进料管，包括多孔管或倾斜管、或者是图7A、7B和7C中所示的蒸汽进料管形式，这种形式的蒸汽进料管带有位于蒸汽通路中的分支管。位于组合式分布器20的边沟内部的蒸汽进料管可以被切去顶部，从而该中心蒸汽通道80可以用作进料管。在这种情况下，为了将进料蒸汽均匀分布到从中心蒸汽通道80上垂直分出的进料蒸汽通路78中，可以在中心蒸汽通道内设置档板和其它流量分布元件。在图9A、9B和9C中给出了一种组合式分布器20的示意图，该组合式分布器带有切去顶部的蒸汽进料管88，并且在中心蒸汽通道80内设有蒸汽进料档板90系统。
如上文所述，带有蒸汽进料的组合式分布器20的一个实施例包括用于液体淋洗的区域(液体槽28)、用于来自下方填料的上升蒸汽的区域(蒸汽提升管36)、以及用于分布进料蒸汽的区域(蒸汽通路78)。代替将分布器划分为三种类型的区域是将分布器划分为两种类型的区域，一种用于液体，一种用于蒸汽。为了做到这一点，代替具有设置在单独通路元件中的分支管，如上文所述及在图7A、7B和7C中所示的带有分支管的蒸汽进料管可以使分支管伸入蒸汽提升管的端部，并使其在蒸汽提升管中与中心通道相交。分支管可以在提升管内延伸少许距离；或者，可以没有分支管，而只在与中心通道相邻的提升管的端部有一个孔，从而可以使进料蒸汽进入蒸汽提升管。在任一种结构中，进料蒸汽和来自下方填料的上升蒸汽，在通过多孔盖板24之前，可以在同一蒸汽提升管中进行一定程度的混合。在这种实施方案中，对于进料蒸汽就不需要单独的通路了。
带有两相进料的组合式分布器为了处理两相进料(液体和蒸汽)，建议对带有液体进料的组合式分布器20进行变形。保留了在组合式分布器的顶部和底部之间设置管路的原则。
带有两相进料的组合式分布器20的一个实施例示于图10A、10B和10C中。两相进料管92穿过塔侧壁和分布器22，占据了分布器内的液体通道和槽。两相进料管由中心总管94构成，该中心总管占据了一个液体通道。比较优选地，管96从中心总管上向外垂直分出，如图10A中所示。各分支管均位于液体槽28内。该两相进料管应该具有一定的尺寸，从而在中心总管内部可以形成分层的两相流或分层波动的两相流。(当液体占据水平管的下部，蒸汽占据上部时，会发生分层的两相流。分层波动的两相流也是类似的，只是当液体和蒸汽一起移动通过管或管口时，移动波在液体的上部形成。)中心总管的分支管位于液位下方，从而只有液体被带入槽内。
在两相进料管92的中心总管94中，与液体分离的蒸汽经垂直分出的管98(或管)从两相进料管排出，分支管在中心总管上侧沿中心总管的长度设置。这些管子穿过多孔盖板24，并在盖板上方预期的泡沫高度上方终止。这些管子在盖板上方可以弯转180度或配上某种罩后终止，从而减小上方液体流回两相进料管的可能性。对于蒸汽量相对较小的两相进料来说，只需沿着中心总管设置这些管子。
另外，对于蒸汽量很大的两相进料，或者是蒸汽组成与塔内进料点的主要蒸汽流的组成区别很大时，从中心总管94垂直分出的另一套管子100用来输送蒸汽，如图11A、11B和11C中所示。各含有蒸汽的分支管100均设置在液体槽28中，并配有一系列垂直分支管98，这些管子穿过多孔盖板24，将进料蒸汽带出组合式分布器20。通过增加一套专用于蒸汽流的垂直分支管，组合式分布器可以处理增大了的蒸汽进料流，并可以使蒸汽进料与塔内的主要上流蒸汽混合得更完全。
带有多个进料和/或采出的组合式分布器在某些填料段之间，需要同时引入和/或采出多种蒸汽和/或液体物流。按照本发明，通过在组合式分布器的内部设置复合进料和/或采出，可以使所需要的填料段之间的塔高比传统设计减小。为获得可按受的分布和混合质量，带有复合进料和/或采出的组合式分布器的基本槽型可能与带有单一进料或采出的组合式分布器不同。
带有复合进料和/或采出的组合式分布器的许多实施例都可以想象出来。带有液体进料和蒸汽采出的组合式分布器20的一个实施例示于图12A、12B和12C中。为了含有两个垂直的液体通道，此处基本的槽布置已经改变，不再是一个或多个平行的液体通道。与上面所描述的带有液体进料的组合式分布器的情况类似，在主通道内容纳液体进料管68。在与主通道垂直的通道内容纳蒸汽采出管64。两个蒸汽采出管用于从接近塔中心的两个区域收集蒸汽，这两个蒸汽采出管与容纳液体进料管的主通道相邻并位于其两侧。蒸汽采出管穿过塔壁及组合式分布器，并通到分布器22内部液体通道的界限内。该通道在接近塔中心处被一些壁打断，各管子均由这些壁通过。这些壁划分出一个只由蒸汽采出管占据的区域，并在各个侧面上对液体通道和槽均密封，这与上面所描述的用于单一蒸汽采出管的实施方案类似。蒸汽只在划定的区域内采出；在其它部位，采出管浸没在通道及边沟内的液体中。
与前述实施方案相同，多孔盖板24设置在带有复合进料和/或采出的组合式分布器20的顶部。还保留了为强化液体混合而使用倾斜槽54的可能性。
带有传统进料和/或采出的组合式分布器组合式分布器的思想可以与设置在分布器上方或下方的传统进料或采出管结合起来使用。最通用的实施方案包括一个带有复合进料和采出的组合式分布器20，其中复合进料和采出位于分布器主体上方、内部及下方。多孔盖板可以开孔达一定的开孔面积，这一开孔面积可以增大，并包括100％的开孔面积。其极限是没有多孔盖板的状态。当蒸汽或液体的分布被认为是不重要的时候，或者当填料段的上方或下方均不存在分布器时，可以使用这样的分布器。这是在塔顶和塔底的情况-在每种情况下，该分布器只能用作液体分布器和蒸汽分布器。如上所述，在减小整个塔高的情况下，可以使用伸入式进料管。
如上面所讨论的，已有技术包括几个专利(加拿大专利2 173 280、美国专利US 5 132 055和US 5 224 351及欧洲专利EP 0 644 144A2)，这些专利公开了一些在组合式液体和蒸汽分布器方面的尝试，从而使塔高最小，并且同时会促进液体混合(但没有专门用于混合蒸汽的设施)。本发明与已有技术的区别有几个方面。
第1，本发明使用多孔盖板24使汽液两相紧密接触。这一接触具有两个已有技术不能达到的优点(1)蒸汽鼓泡通过液体使两相强烈混合，减小了可能在塔内任何一相中形成的浓度梯度，(2)在多孔盖板上进行的蒸馏过程可作为减小塔内径向浓度梯度的另一种机质。
相对于已有技术，多孔盖板24的另一个优点是组合式分布器20不易受到由上方填料段内的总体液体分布不均所引起的不良操作的影响。在已有技术的设计中，槽直接从上方填料接收液体。接收到的液体流动的任何不均匀都可能受到槽底孔的流体力学阻力的抑制；该抑制作用主要是通过减少槽底的孔的个数和/或面积以增加槽内液位来实现的，从而相对于整个液压头都在槽内的情况，此时由流量不均匀引起的槽内液位变化较小。增大液位要求增加槽高度，从而又要求增加塔高。在液体不均匀分布程度很严重时，为达到槽内液位足够大以抑制流量不均匀所需要的附加塔高就太大了。相反，本发明的多孔盖板24强加了额外的流体力学阻力，该阻力使液体在盖板上有足够的停留时间，从而可以通过在塔内的迁移和混合减小液体流量的梯度。液体在盖板上的迁移和混合比在分布器槽内的迁移和混合效率更高，因为在盖板上的迁移是在盖板平面内任何方向上均发生的，而分布器槽内的迁移主要是在一个方向上进行的。因此，在本发明中液体进入槽之前，塔内液体的分布不均将被削弱。作为结果，为在组合式分布器下方达到均匀的液体分布，在槽内所需要的液位较低，从而槽的高度可以相应降低。
如上面所讨论的，本发明利用多孔盖板24减小了液体分布不均的影响。在这里多孔盖板用作预分布器，而下面的槽式分布器22用作主要分布器。如上面所讨论的，在美国专利US 5 240 652中将一个中间槽用作预分布器。相对于这一设计，本发明的一个优点在于本发明在塔内的一个高度位置上同时具有液体收集和预分布两种功能，而在美国专利US 5 240 652中，这些功能是在两个高度位置上完成的。本发明还可以分布蒸汽，并制备了用于液体和/或蒸汽进料和/或采出的设施，而美国专利US 5 240 652则做不到这些。
建议使用倾斜槽54作为液体混合的另一种元件，相对于已有技术中所引用的内部档板，该倾斜槽有一个优点。内部档板对于在槽内的液体迁移强加了额外的流体力学阻力，因此当在组合式分布器上方的填料段内存在液体分布不均时，就会对分布产生负面影响。相反，本发明的倾斜槽设置在多孔盖板24上，其中液体的迁移和混合比在槽内效率更高。这样，倾斜槽对塔内迁移和混合所造成的阻碍更小，从而其对组合式分布器下方液体分布均匀性的影响要比已有技术中的档板小，特别是当在紧邻组合式分布器上方的填料内存在液体分布不均时。
最后，本发明具有过滤能力。如果在塔内存在小碎片，例如从设备上掉下来的金属片、规整填料的小块等，则对液体的过滤是很重要的。这些碎片，如果不通过过滤收集，就可能积累在液体分布器中，堵塞孔并可能影响分布质量。组合式分布器20通过在多孔盖板24上积累碎片，而不是在液体槽28中积累碎片，从而有效地过滤液体。由于相对于槽内的孔数，在多孔盖板上可以有更多独立的孔，从而整个分布受碎片的影响程度很低。
权利要求
1.一种用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，包括分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；和盖板，该盖板位于分布器上方并与分布器相邻，有顶和底，并有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐以及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐。
2.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括至少一个位于盖板顶部上方并与之相邻的倾斜槽，该倾斜槽用于将液体从填料引导到盖板顶上。
3.一种用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口，其中至少一个蒸汽提升管具有一个安装在其顶部的多孔罩；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。
4.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，其中分布器安装在支撑格栅上。
5.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括一个设置在分布器内部的液体采出管。
6.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括一个设置在分布器内部的蒸汽采出管。
7.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括一个设置在分布器内部的液体进料管。
8.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括一个设置在分布器内部的蒸汽进料管。
9.一种如权利要求8的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括至少一个用于从蒸汽进料管向盖板底部输送蒸汽进料的通路，其中盖板具有至少一个孔与至少一个通路相通。
10.一种如权利要求8的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括至少一个设置在蒸汽进料管下方相邻液体槽之间的连接管。
11.一种如权利要求8的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括至少一个设置在分布器内部的档板，其中蒸汽进料管是切去顶部的管。
12.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，其中在分布器内部设有一个两相进料管。
13.一种如权利要求12的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，其中两相进料管包括一个中心总管和至少一个用于输送从中心总管排放的蒸汽的分支管，该分支管有一个开口端与中心总管连通，另一个开口端位于盖板上方。
14.一种如权利要求13的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括至少一个有一个开口端与中心总管连通的管，该管用于快速输送从中心总管排放的蒸汽；和至少一个分支管用于输送从上述管排放的蒸汽，该分支管有一个开口端与上述管连通，另一开口端位于盖板上方。
15.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括一个设置在分布器内部
16.一种如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，其中在盖板上的孔的总表面积的范围为盖板总表面积的0％-100％。
17.一种用于在汽液之间交换热量和/或质量的交换塔，该交换塔具有至少一个如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置。
18.一种用于低温空气分离的方法，该方法包括在至少一个精馏塔中使汽液逆流接触，该精馏塔中含有至少一个传质区域，在传质区域内的汽液接触是通过至少一段填料实现的，其中利用一个装置分布来自于该填料的液体和蒸汽或者向该填料分布液体和蒸汽，该装置如权利要求1的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置。
19.一种组合式液/汽分布器的装配方法，该组合式液/汽分布器用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽，该方法包括下列步骤提供交换塔；提供一个分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；提供一个盖板，该盖板设置在分布器上方并与之相邻，有顶和底，盖板上有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐；在交换塔内安装分布器；和在交换塔内分布器上方并与分布器相邻处安装盖板。
20.一种组合式液/汽分布器的装配方法，该组合式液/汽分布器用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽，该方法包括下列步骤提供交换塔；提供一个分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；提供至少一个多孔罩；在交换塔内安装分布器；和在至少一个蒸汽提升管的顶部安装多孔罩。
21.一种在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法，该方法包括下列步骤将液体引入交换塔的上部；将蒸汽引入交换塔的下部；在交换塔内设置至少两个垂直间隔排列的上方和下方传质或传热段，从而在塔内段间确定一个间隙；在塔内的间隙中安装一个组合式分布器元件，以接收向下流动的液体物流和向上流动的蒸汽物流，该组合式分布器元件包括一个分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；和一个在分布器上方并与之相邻的盖板，该盖板具有顶和底，并具有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐；将从塔上部向下流动的液体物流收集到盖板顶部的上表面上；使从塔下部向上流动的蒸汽物流通过各蒸汽提升管的底部开口；从液体槽底板上的至少一个孔将向下流动的液体物流分布到塔的下部；和从与各蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐的至少一个孔将向上流动的蒸汽物流分布到塔的上部。
22.一种在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法，该方法包括下列步骤将液体引入交换塔的上部；将蒸汽引入交换塔的下部；在交换塔内设置两个垂直间隔排列的上方和下方传质或传热段，从而在塔内段间确定一个间隙；在塔内的间隙中安装一个组合式分布器元件，以接收向下流动的液体物流和向上流动的蒸汽物流，该组合式分布器元件包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口，其中至少一个蒸汽提升管具有一个安装在其顶部的多孔罩，和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；将从塔上部向下流动的液体物流收集到多孔罩上；使从塔下部向上流动的蒸汽物流通过各蒸汽提升管的底部开口；从液体槽底板上的至少一个孔将向下流动的液体物流分布到塔的下部；和从多孔罩将向上流动的蒸汽物流分布到塔的上部。
23.一种如权利要求3的用于分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽的装置，进一步包括至少一个位于液体槽顶部开口上方并与之相邻的倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到液体槽的顶部开口内。
24.一种组合式液/汽分布器的装配方法，该组合式液/汽分布器用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽，该方法包括下列步骤提供交换塔；提供一个分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；提供一个盖板，该盖板设置在分布器上方并与之相邻，有顶和底，盖板上有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐；提供至少一个倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到盖板顶上；在交换塔内安装分布器；在交换塔内分布器上方并与分布器相邻处安装盖板；和在交换塔内盖板顶部上方并与之相邻处安装至少一个倾斜槽。
25.一种组合式液/汽分布器的装配方法，该组合式液/汽分布器用于在交换塔中分布来自于填料的液体和蒸汽或者向填料分布液体和蒸汽，该方法包括下列步骤提供交换塔；提供一个分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口；和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；提供至少一个多孔罩；提供至少一个倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到液体槽的顶部开口内；在交换塔内安装分布器；在至少一个蒸汽提升管的顶部安装多孔罩；在液体槽的顶部开口上方并与之相邻处安装至少一个倾斜槽。
26.一种在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法，该方法包括下列步骤将液体引入交换塔的上部；将蒸汽引入交换塔的下部；在交换塔内设置至少两个垂直间隔排列的上方和下方传质或传热段，从而在塔内段间确定一个间隙；在塔内的间隙中安装一个组合式分布器元件，以接收向下流动的液体物流和向上流动的蒸汽物流，该组合式分布器元件包括一个分布器，该分布器包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口，和至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；一个在分布器上方并与之相邻的盖板，该盖板具有顶和底，并具有至少一个孔与蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐及至少一个孔与液体槽的顶部开口垂直对齐；至少一个在盖板顶部上方并与之相邻的倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到盖板顶上；将从塔上部向下流动的液体物流收集到至少一个倾斜槽内；使从塔下部向上流动的蒸汽物流通过各蒸汽提升管的底部开口；从液体槽底板上的至少一个孔将向下流动的液体物流分布到塔的下部；和从与各蒸汽提升管的顶部开口垂直对齐的至少一个孔将向上流动的蒸汽物流分布到塔的上部。
27.一种在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法，该方法包括下列步骤将液体引入交换塔的上部；将蒸汽引入交换塔的下部；在交换塔内设置两个垂直间隔排列的上方和下方传质或传热段，从而在塔内段间确定一个间隙；在塔内的间隙中安装一个组合式分布器元件，以接收向下流动的液体物流和向上流动的蒸汽物流，该组合式分布器元件包括至少一个蒸汽提升管，该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置，并有一个顶部开口和一个与顶部开口相对的底部开口，其中至少一个蒸汽提升管具有一个安装在其顶部的多孔罩；至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽，该液体槽有顶部开口和底板，底板上至少有一个孔，并且该底板与液体槽的顶部开口相对，并与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连；和至少一个位于液体槽的顶部开口上方并与之相邻的倾斜槽，该倾斜槽用于将来自于填料的液体引导到液体槽的顶部开口内；将从塔上部向下流动的液体物流收集到至少一个倾斜槽内；使从塔下部向上流动的蒸汽物流通过各蒸汽提升管的底部开口；从液体槽底板上的至少一个孔将向下流动的液体物流分布到塔的下部；和从多孔罩将向上流动的蒸汽物流分布到塔的上部。
全文摘要
公开了一种用于交换塔中的组合式液/汽分布器及其装配方法,同时还公开了在交换塔中收集和分布液体和蒸汽的方法。组合式液/汽分布器是一种用于在交换塔中分布来自于填料的(或者向填料分布)液体和蒸汽的装置。该装置包括分布器和盖板,盖板在分布器上方并与之相邻。该分布器具有至少一个蒸汽提升管,该蒸汽提升管通常与竖直壁平行间隔设置。该分布器还具有至少一个与蒸汽提升管相邻的液体槽。液体槽有顶部开口和底板,底板与相邻蒸汽提升管的至少一个壁相连。该分布器安装在支撑格栅上。
文档编号B01D53/18GK1249958SQ9912089
公开日2000年4月12日 申请日期1999年10月8日 优先权日1998年10月5日
发明者P·A·阿姆斯特龙, K·W·科沃克, J·W·米汉 申请人:气体产品与化学公司