增加有效作用面积的装置的制作方法

专利名称：增加有效作用面积的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气(液接触塔，更特别地，涉及一种改进的下导管盘组件(downcomer-tray assembly)，该组件包括一个位于相邻下导管之间的作用桥(activebridge)，一个位于塔内的作用支承环，以及固定在上面的作用垫圈，从而增加了盘的有效作用面积。
蒸馏塔被用来将被选的组分从多组分物流中分离出来。通常，这样的气(液接触塔要求要么使用盘、填充物，要么是多种的组合。最近几年，在大多数盘式塔设计中已有趋势要用筛和阀盘来取代所谓的“泡罩”。另外，随机(堆积dumped)或结构化填充物正被用来与盘相结合从而实现物流中组分分离的改进。
塔中的成功分馏取决于汽、液间的密切接触。某些汽、液接触设备，如盘，是以相对高的压力差和相对高的液体容量(liquid held-up)为特征的。另一类汽、液接触装置，即结构化高效填充物，对某些应用来讲也已成为流行的方法。这种填充物在能源上是高效的，因为它具有低的压力差和低的液体容量。然而，正是这些性质常常使装备有结构化填充物的塔难以以稳定、令人满意的方式操作。再有，许多应用仅仅要求使用盘。
分馏塔盘在应用中通常是两种方案中的一种正交流动(cross-flow)和逆向流动(counter-flow)。盘通常由一个固体盘或平台组成，该盘具有许多个孔并安装在塔内的支承环上。在正交流动盘中，汽体上升通过孔并通过其“作用”面积与横向流过盘的液体接触。在作用面积上，液体和汽体混合并产生分馏。液体是通过盘上方的一个垂直通道导向该盘的。该通道被称为入口下导管(inlet downcomer)。液体流过盘并通过一个相似的通道流出，该通道被称为出口下导管。下导管的位置决定了液体的流动方式。如果有两个下导管并且在每个盘上液体被分成两股，这就称为双路盘。如果在盘相对的两侧只有一个入口和一个出口下导管，这就称为单路盘。对两路或更多路来讲，通常将盘称为多路盘。通路的数目通常随着所要求(设计)的液体速率(rate)的增加而增加。然而，盘的作用面积才具有关键的利害关系。
对气(液接触而言，不是盘上的所有面积都是有作用的。例如，沿着盘边缘和入口下导管下面的面积通常是实心(solid)区域。如果要获得盘上更多的面积用于气/液接触，下导管通常被设置成倾斜的。盘的最大气/液处理能力通常随着作用或起泡面积的增加而增加。然而，针对使下导管倾斜到什么程度以增加起泡面积，存在着一个限度，否则通常是将变得太小了。这能限制液体的流动和/或限制保持在液体中的汽体的释放，致使液体在下导管中倒流(back up)，从而过早地限制了盘的正常最大汽/液处理能力。
增加起泡面积并因此提高汽/液处理的能力的一种变化是一种多下导管盘。通常，在整个盘上以对称的图案安装上许多个盒状垂直通道，将液体导向或导离该盘。下导管不是一直延伸到盘下面，而是以一个预先设定的距离停留在盘的不远处，该距离由一个充足的空间来限定，该空间允许保持在进入出口下导管中的液体中任何气体的释放。在连续的盘之间，下导管的图案可旋转90°或180°。盒子的底部是实心的(solid)，除了将液体导向盘下面的缝以外。这种盘归入多通道盘一类中，通常用于高液体速率场合。这种盘的一个关键特征就是盘的可获得的作用面积。设计提高该作用面积是在盘制造中具有主要意义的事情。
在过程(process)塔设计中，已经发展了多种技术来增加盘的作用面积。例如，已经转让给本发明的受让人的美国专利4,956,127，说明了一种具有提高了作用面积的盘设计，被提高了作用面积位于下导管入口的下面从而增加了盘的作用面积，还有一个已转让给本发明的受让人的美国专利5,164,125，又提出了一个用于气(液接触塔的下导管盘组件，其特征为具有改进的下导管和盘设计，从而在平衡盘上液体流动的同时增强了盘的作用面积。在这类盘中，液体流动的平衡具有重要的意义。如在同样已转让给本发明受让人的美国专利5,192,466中所指出的那样，促进流动以及有效平衡盘上流动的方法和装置是一个重要的设计特征。当流动是不均匀的或停滞时，化学过程塔效率急剧下降。正因为此原因，在下导管盘面积上的这些或其他改进已经受到了相当的重视。
除上述内容外，气-液接触技术阐述了许多其他的性质问题。可以在几个现有专利中找到例子，其中包括已经转让给本发明的受让人的美国专利3,959,419，4,604,247和4,597,916以及授予日本东京的三菱重工业株式会社(Mitsuibishi Jukogyo Kabushiki Kaisha)的美国专利4,603,022。在已转让给联合碳化物公司(Union Carbide Corperation)的美国专利4,499,035中可以发现一个特殊的相关参考，该专利教导了一种具有改进了的入口起泡装置的气-液接触盘。其中，上述类型中的一种正交流盘(cross-flow tray)得到了展示，该盘具有改进后的在盘的入口激发泡运动的装置，入口包括分开设置、无孔隙的壁板，这些壁板实际上是垂直向上延伸并且横截液体流道。这种结构方案据说是在一个比简单的开孔盘组件所提供的盘表面更大的盘表面上促进了运动。这一点的达到部分是通过在邻近下导管的区域上提供了一个升高的部分来有助于汽体上升从中通过。
转让给壳牌石油公司(Shell Oil Company)的美国专利4,550,000教导了一种将一种液体与一种气体相接触的装置，这种接触是以这样一种关系来进行的，也即，在一个塔中介于一种垂直层叠盘之间来进行的。在一个给定的盘上提供了一些孔来使气体通过，这种通过是以较少受到来自下一个上方的盘的排出装置的液体的阻碍的方式来进行的。提供了通过安装在处于下导管下面的盘平台顶部的多孔罩来分解(break up)下降的液体流。这种改进在现有技术结构的限定范围内提高了盘的效率。同样，已转让给日本东京的日本化学株式会社(NipponKayaku Kashibushi Kaisai)的美国专利4,543,219教导了一种挡板盘式塔。提出了高气(液接触效率和低压力损失需要的操作参数。这些参考对于说明在盘式过程塔中高效率汽液接触的需要是有用的。已授予Carl T.Chuang et al.并转让给加拿大原子能有限公司(Atomic Energy of Canada Limited)的美国专利4,504,426是另一个气/液接触装置的例子。这项参考同样教导了在分馏效率改进和下导管盘设计修正方面的许多优点。盘的多孔区域在下导管下面以介于0至小于25％的孔面积分布。
另一项参考是在1968年授予W.Bruckert的美国专利3,410,540。其中所示有一个下导管出口挡板，用来控制液体的排出。挡板可以包括要么一个静态密封件，要么一个动态密封件。在这种情况下，下导管的开口具有圆形或矩形形状，这些开口足够小从而控制排出并且也许大于盘上的孔。其中，也许会中断下导管操作的瞬间力也被更完整地详细描述了。针对每个应用场合----其中一个下导管供给下面的一个盘，这些了和相关的气(液流动问题必须考虑。
另一进一步的参考已在美国专利4,956,127(即′127专利)中提出和展示，该专利已转让给本发明的受让人，该参考阐述了下导管盘组件和将来自下导管的一个排出区域的液体与汽体混合的方法。在′127专利中，提出了并且展示了一个提高了的作用入口区域，其入口区域被用来使来自盘下面的汽排出。提高了的入口区域减小了汽的流体压力并有助于从中通过的上升汽的流动。在提高了的作用入口区域上设置了一系列的通气缝来有选择地将向上的汽流导入下导管下面的液体区域从而产生更有效的气液接触并减小在整个盘上的反向混合。来自下导管的液体排放到被提高了的作用入口区域，尽管有效，但已经显示出，当从下导管排出的液体通过作用入口区域的孔时会造成滴落。再有，从下导管向外溅的液体增加了其起泡沫性并造成液滴更容易悬浮。
正如前面所述，下导管操作的有效性直接与液体流动的方案有关。当下导管堵住了并且盘的其他结构方面阻碍了汽或液体的流动时，塔的效率被降低了。在多重下导管盘组件中，盘平台完全被下导管分开。盘的这部分能造成下导管另一侧的不均匀流动。同样，结构件，如位于盘区域下面的支承梁，能够干扰上升的汽流。其他结构件，如通常位于盘边缘的盘压板和紧固装置会同样呈现实心的(solid)、无作用(non-active)的盘区域，该区域阻碍汽的流动。这些无作用的、实心的区域降低了上述的盘效率。因此，如果提供一种盘组件，该组件在一个方案内同时阐述液体和汽的流动均匀性问题，该方案最大限度地加大盘的作用面积并且简化其中的某些结构方面，从而使效率最高，这将是一个优点。
这样的下导管盘组件是由本发明提供的，其中一个多孔柱支承环和多孔垫圈被固定在沿着盘边缘的地方来增加盘的作用面积。再有，可采用一个结构挡板系统来支承下导管，并结合固定在盘平台下面的排气腔和盘平台之间的作用“桥”将其定位在盘面的上面。在盘平台的下面没有结构支承梁与作用桥和盘边缘相配合提高了塔的效率。挡板支承可以进一步构筑在多重下导管方案中，从而使液体流经时在盘上获得流动均匀。
本发明涉及用于化学过程塔的下导管盘组件。更特殊地，本发明的一个方面包括，用于该类过程塔的一种下导管盘组件，其中液体从第一盘通过第一下导管向下流动到第二盘并且经过它们的作用区域。汽体向上流动经过这些作用盘区域并与液体发生相互作用和质量交换。然后，液体从第二盘通过另一个下导管。本发明包括一个处于盘边缘部分下面的一个作用支承环和一个固定在上面的作用垫圈。本发明的另一方面，挡板与下导管相连接以作为其支承，这种支承是通过多个角状支承件来进行的，其一端固定在挡板上，另一端固定在盘下导管区域。
在另一方面，本发明涉及一种用于此类化学过程塔的多重下导管盘组件，其中在相互作用时液体向下流动，汽体向上流动，其中液体在第一盘上流动并从该第一盘通过设置在其中第一个系列下导管到达第二盘及设置在该盘上的邻近的第二个系列下导管上。本发明包括一个绕盘周围的作用支承环用来作为其向外的支承，以及多个至少沿着某些下导管延伸的支承挡板作为其中间的支承。多个安装件将下导管紧固在支承挡板上，且至少两个下导管在多个盘中的一个盘内以头对头的关系分开设置，而这些盘使设置在这些头之间的一个作用盘桥部分变得方便了。这种结构允许上升的汽流通过桥，该桥连同作用支承环增加了盘的作用面积。
为了更完整地理解本发明及其进一步的目标和优点，现在也许必须参考下面结合所附的图所进行的描述，其中，

图1为一个填充塔的一个透视图，其中，许多部分已被切去用来说明塔中的各种内容，其中设置有一个根据本发明的原理构筑的下导管盘组件的一个实施方案；图2为根据本发明的原理构筑的一个下导管盘组件的一个透视图；图3为图2所示的一个改进了的下导管盘组件沿3-3方向的一个示意性剖面图；图4为图3中沿4-4方向的下导管的一个放大的侧视图；图5为图2中的下导管组件的一个放大的顶视平面图；图6为图2中的作用盘支承环的一个放大的、局部透视图；图7为图6中沿7-7方向的支承环的安装状况的一个放大的、侧视剖面图8为图7中的作用垫圈的一个放大的、顶视平面图；以及，图9为图2中的盘的一部分的一个其他实施方案的一个顶视平面图。
首先参考图1，所示为一个直观的填充交换塔或柱的一个部分透视图，其中多个部分区域已被切去用来展示塔内各种内容以及本发明的盘组件的一个实施方案的应用情况。图1中的交换塔10包括一个圆柱形塔12，该塔具有多个填充床层14和置于其中的盘。同样，还设置了多个人员通道(manway)16从而使达到塔12的内部区域变得容易了。还提供了侧面物流(stream)排出管20，液体侧面输入管18，以及侧面物流汽输入管或再沸器返回管32。在塔10的顶部设置了一个回流返回管34。
在操作中，液体13通过回流返回管34和侧流输入管18被输入到塔10内。液体13向下从塔中流过，并最终从侧面物流排出管20或底部物流排出管30离开塔。在其向下的流动中，液体13会在其通过盘和填充床时由于蒸发失去一些物质，也会由于汽流凝结到液体中而获得或增加物质。再参考图1，为了清楚起见，交换塔10在图中被切成对半。在该图中，塔10包括一个设置在塔12顶部的顶管26中的一个汽出口以及设置在塔的底(lower)部分并围绕底部物流排出管30的底部裙边28，排出管30与一个再沸器(未示出)相连。图中，再沸器返回管32被设置在裙边28上部用于使其中向上通过盘和/或填充层14的汽再循环。来自冷凝器的回流通过入口管34被提供给塔的上部分区域23，其中回流是通过一个横贯上填充床38的液体分配器36来分配的。也许可以看出，上填充床38是具有结构化的多种填充物。所示出的交换塔10中低于上填充床38的部分是为了说明的目的，包括一个设置在一个支承架41下面的一个液体收集器40，该支承架是用来支承上部结构化填充38。一个液体分配器42，用来重新分配液体13，也设置在其下。图中在切割线13下面所示为一个第二类分配器42a，该分配器被设置结构化填充14A的上面。塔10展示中具有切割线43，用来说明这样一个事实，即，塔的内部安装只是示意性的，这种安排被用来作为其中不同部分排列的参考。
再参考图1，该图中所示的结构化填充物和塔盘都是为了说明的目的。在许多情况下，过程塔仅包含填充物，仅包含盘，或者填充物和盘有选择的组合。本说明是讨论塔的整体及其操作的一个组合。过程塔盘通常在结构上包括被打孔或开缝的板。汽和液体伫留在或沿着盘活动，且在某些组件中，被允许在采用逆流流动方案时流过同一个开口。优选地，汽和液体的流动达到一个稳定度的水平。在某些实施方案中，不使用下导管，汽和液体使用相同的开口，当各自的压力发生改变时，交替使用。但是本案不是这种情况。
在本实施方案中，所示的多下导管盘48、49具有多个下导管。这仅仅是当作例子，如本文所描述的那样，本发明阐述的是一个作用支承环及其相关结构。尽管单下导管也可用于实施本发明的这类盘，但多下导管将被用来进行讨论。盘48，如图所示，在多下导管之间包括一个作用表面，表面的种类将在下面讨论。同样，盘49在多下导管之间包括一个作用表面，该作用表面介于下导管和作用入口区域之间，该区域设置在上面的多下导管的下面。对包括了本发明的塔的这部分，一个更完整的描述将在下面提出。同样，有关过程塔普遍情况的分析已在Gilbert Chen著的一篇文章中被更详细地描述了，文章题为“填充塔内部构造(Packed Column Internals)”，该文出现在1984年3月5日版的“化学工程”(Chemical Engineering)，在此引入作为参考。
现在参见图2，其中所示为图1中简要画出的盘48和49的一个放大了的透视图。为了简明起见，塔的其余部分没有画出。上盘48构筑有一个作用盘表面50，该表面被边侧的下导管51和55以及三个中间的下导管52、54和56分开。边侧的下导管51和55将在下面讨论。每个下导管阵列52、54、56都是由一对下导管组成的，每对下导管的定位都是以分开的头对头的关系来进行的。因此，下导管阵列52具有下导管52A以及其呈分开的头对头关系的下导管52B。同样，下导管阵列54由下导管54A以及与其呈分开的头对头关系设置的下导管54B组成。下导管阵列56由下导管56A以及与其呈分开的头对头关系设置的下导管56B组成。介于所述的下导管之间的那种分开的头对头关系允许在它们之间架上的一个作用桥。因此，下导管阵列52包括一个作用桥60，而下导管阵列54包括作用桥62。下导管阵列56中设置了作用桥64。在这种方式下，由于桥60、62、64的存在，沿者盘48任何部分的液体都将被允许均衡通过盘表面。
如上面所引述的，上盘48构筑有作用盘表面50(部分地和示意性地画出)。作用表面50可以由许多种阀的一种或多种来构成。美国专利5,120,474提出并展示了针对这类应用的有代表性的阀种类，该专利已转让给本发明的受让人，在此引入作为参考。
再参考图2，除了下面要描述的作用支承环用来作为过程塔盘向外的支承以外，本发明还进一步包括针对所述的采用了挡板的盘的中间支承的一个改进了的支承系统。这样，图中所示的一个支承挡板70延长了下导管阵列52的长度，而支承挡板72延长了下导管阵列54的长度。支承挡板74延长了下导管阵列56的长度以支承其下面的下导管区域。每个支承挡板70、72、74在其两端处与塔12相连，然后通过多个支承件80与相应的下导管盘区域相连，支承件80的第一端81与支承挡板相连，第二端82与下导管盘区域相连。正如在一个与本文同时进行中的专利申请序号＿＿＿＿＿中更详细地提出的那样，这些结构提供了改进了的流动效率，该专利也已转让给了本发明的受让人，在此引入作为参考。
仍参考图2，盘49如上述方法构成，其下导管阵列设置在盘48的作用盘区域50的下面。正如将在下面详细描述的那样，位于本发明的下导管下面的作用区域可以包括一个提高了的作用入口区域，用来增强其中的汽液接触。如图2所示，盘49的下导管的设置与盘48的下导管呈大致平行分开的相对关系，同时在它们之间是横向偏移的。
现在参考图3，图中所示为本发明的几个方面的一个侧视垂直剖面示意图。如图中所示，液体从第一盘48流过拦板214，通过边侧的下导管51和55，然后通过第一中间下导管阵列52、54和56到达第二盘49上邻近的一第二系列中间下导管阵列66、67、68和69。所述的盘49的下导管阵列的构成优选采用与上面所述的盘48的下导管阵列相似的方式。第一和第二下导管阵列的方向一般是相互平行，并且其中多个下导管是由上述沿其延伸的挡板支承结构来支承的。关于那方面，盘49的挡板170、171、172及174通过上述的多个角状件80与下面的下导管盘区域相连。每个件80的顶端81固定在相应的挡板上，另一端，即相对的一端82是在相应的盘下导管区域。盘48和49被进一步由塔支承环75和77沿着盘的外边缘来支承，这些环沿着圆周向外延伸。环75和77优选地已在其上形成了孔78从而使上升汽流15比较容易从中通过。形成在支承环75和77上的这些孔78包括，在一个实施方案中，设置在其中的多个阀用来使汽流15容易从中通过，以增加盘的有效作用面积50。为边侧的下导管51和55提供了一个实心的支承环755A。
再参考图3，图中所示的多下导管盘组件的示意性的概括说明了使过程塔组件的结构及功能方面达到最大的方法和装置。本文所描述的用于构筑这些元件的材料和技术在此工业内部是众人皆知的。实际的钢材尺寸没有提出，钢材的尺寸将取决于塔12的尺寸。
本发明的描述包括某些特征，这些仅仅表示在图3中，并将在下面更详细地描述。这些特征包括横过下导管阵列52、54和56(已在上面描述)设置的流动平衡桥60、62、64，这些阵列是位于盘48的中间区域的。边侧的下导管51和55不需要这个特征。图中示意性地示出，盘49的中间下导管阵列66、67、68和69具有各自形成在其中的桥部分170A、171A、172A和174A。所述的桥部分是通过相应的支承挡板的一个开口100横过所述各自的下导管阵列形成在所述的各自的下导管阵列上。开口100也许在透视2中可以看得更清楚些。采用在穿过各自的挡板上提供一个开口100，流到盘48和49上的液体13在保持盘系统结构完整性的同时从中流过。如上所述，就盘48而言，桥170A、171A、172A和174A中每个都在其中形成有多个孔100A用来使上升汽流15从中通过比较容易并进一步增加各自盘的作用区域。同样，孔100A在透视图2中表达得最清楚。
再见图3，盘48和49也可被构筑成具有设置在上述盘的下导管下面的被提高了的作用入口区域。在本实施例中，提高了的作用入口区域包括各自盘底部的部分，这些部分被提高进入排气腔102，该腔具有形成在其侧壁上的孔103用来为通过塔12上升的汽15提供一个直接的通路装置。这里所示的应用排气腔102的方法和装置在美国专利申请08/306,672中被更完整地提出和描述了，该发明也已转让给了本发明的受让人，为完整起见，在此引入作为参考。通过应用排汽腔102，从各自的下导管向下下降的液体13马上会与通过腔102的孔103的上升汽15相遇。如图3中位于下导管52下面的流动箭头所示，本发明在塔12中相对流动的汽、液流之间提供了直接的相互作用，同时使其流动效率最大化。
现在见图4，图中所示为沿其中4-4方向截取的图3中盘48的下导管/支承挡板的一部分的一个放大、侧视剖面图。图中清楚显示，开口100位于盘48的桥部分64的上面，通过下导管阵列56的支承挡板74形成一个一般为矩形的窗。开口100的尺寸允许支承挡板74的延长了的下部分103是完整的。从结构上讲，这种窗的构成导致提供结构完整性的下部分103在上部分105从机械负载点受压时，呈受压状态。负载简单地用箭头107来表示在塔12操作时盘、下导管及其上面的液体的重量。具有这样的负载，优选采用下部分103来为盘48的桥64提供支承。正因为如此，开口100不是单纯的在挡板74上形成的U型切口。然而，由于所示的结构设计，挡板74延伸通过下导管阵列56各自的头对头的下导管56A和56B的端壁108和110。采用标准构造以及如焊接之类的现场装配技术来固定下导管和支承板结构。
现在参考图5，图中所示为图2中盘48的一个顶视平面图，包括作用盘部分50以及支承挡板70、72和74的另一个说明。所述的支承挡板中的每一个由一系列连接件80连接到其下面相应的下导管盘区域。比如，支承挡板70由六个角状连接件180、181、182、183、184和186构成，它们与下导管阵列52的下导管52A相连接。尽管图中示出了针对盘48这个特定区域的六个连接件80，但这个数目是可变的，取决于所述盘的面积、一个特定塔的结构负载。比如，下导管阵列54的下导管54A的挡板72由8个连接件80构成，这是由于与下导管52A相比，其空间更宽。
再参见图5，图中清楚地展示了介于下导管之间的提高了的作用入口区域(排汽腔102)。就是在这个区域，来自上面盘的下导管将被设置并向盘48的作用区域50排放液体。连接件80也被构筑在其中用来说明这种液体流动问题。可以看到，连接件80中的每一个是与从一个中间腹板区域192中竖起的侧壁190和191一起形成的。正是该腹板区域192为液体提供了一个角状挡板，否则液体会溅入相应的下导管。这样，连接件80优选由图2中所示的通常为U型的槽件形成。
再参见图5，图中两端的下导管51和55至少部分被更清楚地显示了。每个两端的下导管51和55构筑有平的、角状侧壁部分201，这部分在一个平底部分203中截止。底203构筑有多个孔205，这些孔被有选择地排列并将液体以一种受控的方案向下分配。这个特定的下导管方案在美国专利5,164,125中被更详细地提出并展示，该专利也已转让给本发明的受让人，在此引入作为参考。前面所引用的专利所没有展示的是所展示的下导管51和55的外壁支承结构。再回去参见图3，并结合图5进行相同的阐述，可以发现，所述的下导管的外壁210构筑有一个从其向外延伸的上缘(lip)212，该缘与支承环75重叠连接。支承凸缘212还从盘48的水平面向下成阶梯状(如图3中所示)。这个阶梯状或“漏斗状”的区域允许液体从拦板214的顶上流过并进入比相应的下导管的横截宽度还要大的区域。采用这种方式，边侧的下导管51和55能够通过避免阻塞而容纳更多的液体，如果没有本发明的放大的或“漏斗”的作用，阻塞是会发生的。
现在参见图6，图中所示为本发明的作用支承环的一个实施方案的一个部分透视图。作用支承环组件300包括一个具有多个形成在其上的阀304的支承环302。支承环阀304可以是“固定”(fixed)类的，采用一个顶部阀元件306，该件由孔314上面的支脚308来紧固。作为例子，浮子阀类(floating variety)的阀也可在孔314上被使用，其阀的种类在上述的美国专利5,120,474中已被更清楚地描述了。
再参见图6，图中所示的该特定实施方案中的支承环302是由一块固定在外塔壁318上的平板316构成的。图中的一个作用盘表面320被一个作用垫圈350(下面描述)安装在环302上。阀322形成在盘表面320上。如上描述，作用支承环300增加了与其相连的盘320的有效作用面积。在这个特定的实施方案中，阀304与盘320的阀322是相同的。还可以采用不同的阀结构，并且，在某些场合，可以在盘和支承环两者中的一个采用一种浮子阀，或两者都采用。
现在参见图7，所示为采用一个作用垫圈350将盘320固定在支承环302上的一个侧视剖面图。图中，垫圈350被构筑成一个空心的或杯状，其上形成有孔352从而使上升汽流能够从中通过。它可以被构筑成矩形或任何其他盘的设计所需要的形状。在这个特定的实施方案中，一个紧固件354直立通过垫圈350并通过固定在支承环302下面的一块夹板。在盘320上形成有一个缝357用来接纳垫圈350并使汽流从中通过。这样，汽流15在通过安装在盘上的作用垫圈350围绕并通过所述的盘的同时，也被允许通过支承环302。
现在参见图8，其中所示为图7中的垫圈350的一个放大、顶视平面图。图中垫圈350上构筑有许多孔352从而使汽容易从中通过。在这个特定的实施方案中，排气孔360，361，362和363与安装孔364相邻，安装孔是用来容纳图7中的紧固件354的。如上面所讨论的，缝357是在盘320中形成的，允许上升汽流从中通过。
现在组合起来参考图6、7和8，作用支承环300和作用垫圈350的应用允许一个盘的构成在一个过程塔操作中以最大的效率配置。上升通过塔的汽15被允许通过塔的边缘部分，这一点对汽流而言不是常规方法可以达到的。当然，液体会流过一个表面中无论实心的或有孔的区域，没有所示的作用区域，可获得的汽液界面会减小。正因为如此，本发明的方法和装置便于改进了的过程塔的操作。
现参考图9，所示为图2中的盘的作用区域的一部分的一个其他实施方案的一个放大、顶视平面图。在这个特定的视图中，可以发现本发明包括，在一个所选的方向上，设置在盘平台的作用区域内的一个方向性的流体阀阵列。流体阀600是属于方向性流体类的并且设置在盘平台604的作用区域602中，这种方案计算用来造成液体的湍流增加并沿着盘表面区域混合。沿着第一虚线610的阀600中的每一个被设置用来以箭头612所代表的方向排出汽，而沿虚线614的阀被定向为向箭头616排出更多的汽。虚线620的阀600沿简头622的方向排出更多的汽。阀中的每一个被构筑成向两个方向排汽，但其中一个方向优选的并导致从中流过更多的汽流。这种阀通常被称为方向性流体阀(directional flow valve)。通过如这里所述的方法来取阀的方向，从上流过的液体会给予正常的液体流以垂直于它的推力，由此造成它在从下导管排出区域向邻近的特定的下导管拦板的运动中产生回转和扭曲。这个步骤增加了从上流过的液体的流动长度和距离。通过在一个单一盘上采用多个下导管，邻近下导管之间的距离将被缩小。有了缩短了的间隔，介于入口区域和流出下导管拦板之间的液体可获得较短的“直接”流动距离。因此，增加在作用区域上的流动长度是本发明提供的一个明显优点。
再参见图9，图中示有邻近阀600的一个拦板650，该板被构筑成锯齿形结构652。该锯齿形结构652由多个在其间形成顶点658的一阻拦部分654和656构成。该锯齿形结构增加了相对于作用区域602的拦板长度。流动分布和塔效率的一个参数包括拦板长度与盘的其他参数之间的关系。通过改变拦板的形状，可以在没有对盘或下导管区域作实质修改的前提下容易地调整其长度。当在单个盘中采用多下导管时，可调整的拦板长度这一点同样是一个优点，因为事实上下导管可以设置在盘的边侧和弦区域，其中在邻近相对的下导管的线性开口之间的差别是明显的。在这些方案中，能大致平衡拦板长度与其他汽液流动方向的考虑是一个优点，从而最大限度地提高塔的效率并平衡根据已经建立的汽液接触塔的操作程序的流动参数。本发明在此提出这样一个优点。特殊地，如果可调整挡板长度与横向的方向性流体阀的组合，其中这种阀具有上述的相对取向方案，盘的作用区域的操作效率会大大提高。
从前面已进行的描述，可以相信本发明的操作和构成是清楚的。所展示或描述的方法或装置是以优选的为特征的，很显然，在不偏离下面的权利要求所限定的本发明的范围和实质的前提下，还可以在其中进行多种变化和修正。
权利要求
1.一种一类用于汽-液接触化学过程塔的下导管组件，其中，所述的盘在其上具有汽作用区域，用于使上升的汽从中通过，并且，其中，液体被导向第一盘，并由此向下流经设置在其中的第一系列下导管到达第二盘，并穿过介于设置在其中的第二系列下导管中各个之间的作用区域，所述的组件进一步包括与所述的下导管盘组件和所述的塔有关的装置，所述的塔用于其中所述的下导管盘组件中的中间部分的支承；以及，在所述下导管盘组件围绕周围延伸并在其中形成有孔以使汽的上升流易从中通过的塔支承环。
2.如权利要求1的装置，其特征在于所述的下导管盘组件的中间支承包括至少一个沿着所述下导管延伸的支承挡板。
3.如权利要求1的装置，其特征在于所述的形成在所述支承环上的孔包括设置在其中、便于汽流从中通过的阀。
4.如权利要求3的装置，其特征在于所述的阀是固定类的阀，该阀具有在所述孔上的阀元件，并以多个从其向下延伸的支脚来支承而与其紧密连接。
5.如权利要求3的装置，其特征在于所述的阀是浮子阀类。
6.如权利要求1的装置，进一步包括一个作用垫圈，且其中所述的盘通过所述的作用垫圈与所述的作用支承环固定在一起，所述的作用垫圈包括一个紧固件，该紧固件具有多个孔，这些孔使汽流容易从中流过，由此，位于盘下面的汽流会流过所述的垫圈而进一步增加所述盘的作用区域。
7.如权利要求6的装置，其特征在于所述的作用垫圈进一步包括一个杯状元件，该元件具有多个贯穿形成的孔，选择这些所述孔中的孔，调准后用于与所述作用支承环的螺纹安装。
8.如权利要求1的装置，其特征在于所述的位于所述第一盘的第一系列下导管下面的第二盘区域的一些部分构筑有汽上升腔(vapor riser chamber)，而使上升的汽流易于从中流过。
9.如权利要求1的装置，其特征在于所述的第一和第二系列下导管的取向大致互相平行。
10.在一类化学过程塔中，其中在通过其混合区域时，液体向下流动、汽体上升，一个下导管盘组件包括一个第一盘，该盘上形成有作用区域，并用于使上升的汽流从中流过，且该盘中至少有一个设置在其中的下导管；一个第二盘，该盘上具有作用区域，且设置在所述的第一盘下方，并且在该盘中至少有一个设置在其中的第二下导管；与所述的塔相关的装置，该装置至少延伸横过所述第一和第二盘中的一个，并支承中间部分；用于支承与所述支承挡板有关的所述盘边缘的装置；且所述的周缘支承包括紧固于围绕所述盘周围的所述塔的环，且该环中形成有孔，用于使上升的汽流易于从中通过。
11.如权利要求10的装置，其特征在于所述的形成在所述环上的孔包括设置在其中的阀，该阀用于使汽流易于从中通过。
12.如权利要求11的装置，其特征在于所述的阀是固定类的阀，该阀具有在所述孔上的阀元件，并以多个从其向下延伸的支脚来支承并与其紧密固定。
13.如权利要求11的装置，其特征在于所述的阀是浮子阀类。
14.如权利要求10的装置，进一步包括一个作用垫圈，且其中所述的盘通过所述的作用垫圈与所述的作用支承环固定在一起，所述的作用垫圈包括一个紧固件，该紧固件具有多个孔，这些孔使汽流容易从中流过，由此，位于盘下面的汽流会通过所述的垫圈而进一步增加所述盘的作用区域。
15.如权利要求14的装置，其特征在于所述的作用垫圈进一步包括一个杯状元件，该元件具有多个贯穿形成的孔，选择这些所述孔中的孔调准后用于与所述作用支承环的螺纹安装。
16.如权利要求10的装置，其特征在于至少两个下导管被分开的、且以头对头关系设置在所述第一盘中，且其中作用盘桥被设置在所述的头对头的下导管的所述端之间，用来允许液体穿过。
17.如权利要求16的装置，其特征在于所述的中间的盘支承件包括一单个的在支承件上沿所述的头对头的下导管连续延伸的支承挡板，所述的挡板包括一个开口，适合于接纳所述桥的中间区域以及易于液体穿过从而在邻近的所述盘上使液流均衡化。
18.如权利要求17的装置，其特征在于所述的盘的所述作用区域上形成有汽阀，用于使上升的汽流易于通过。
19.如权利要求18的装置，其特征在于所述的汽阀包括固定阀。
20.如权利要求18的装置，其特征在于所述的汽阀包括浮子阀。
21.如权利要求18的装置，其特征在于所述的桥中形成有多个汽阀，用于使上升的汽流容易从中流过，并进一步增加所述盘的作用区域。
22.如权利要求10的装置，其特征在于所述的位于所述第一盘的第一系列下导管下面的第二盘区域的一些构筑有汽上升腔(vapor riser chamber)，而使上升的汽流易于从中流过。
23.如权利要求10的装置，其特征在于所述的盘的作用区域包含设置在其上的方向性流体阀(directional flow valves)。
24.如权利要求23的装置，其特征在于所述的方向流阀以排列好的行设置，这些行以基本上横切液流的方向排列来排出汽体。
25.如权利要求24的装置，其特征在于所述的阀的相邻行以在其间产生湍流的相反方向排放所述的汽体，并增强其盘效率。
26.如权利要求23的装置，其特征在于所述的阀是固定类的阀，该阀具有一个比第二支脚宽的第一支脚，用来由此产生优选的汽体分布。
全文摘要
本发明提供了一种用于具有扩大了的有效作用面积的汽液接触塔的下导管组件。该下导管构筑有支承挡板，该挡板能使该下导管盘的中间区域能由此支承，且下导管的外围区域能由作用塔支承环来支承。可在头对头设置的下导管之间采用作用桥，以使与盘相关的作用区域最大。
文档编号B01D3/32GK1135933SQ9610284
公开日1996年11月20日 申请日期1996年4月1日 优先权日1995年3月31日
发明者李大新, 吴光宇, 拉里·伯顿 申请人:格利特什公司