[发明专利]热量和/或质量交换的填充塔

说明书

技术领域

本发明涉及一种在下降液体和上升气体之间进行热量和/或质量交换的填充塔，该类填充塔包括至少一个限定在一个相邻的上液体分配器和一个下液体进口/出口或一个相邻的下液体分配器之间的交换部，该交换部包括一个上部，以及在上部下方的另一个部分。它尤其可应用于常压蒸馏塔。

背景技术

在此，术语“填充装置”是指一种设计用来促进下降液体和上升气体之间密切接触的装置，以使其可产生热量和/或质量的交换。

每一个填充部包括至少一个组件或“组合件”或“填充装置”。这些组件可以是任意型式的，也就是说，每一个组件包括一个离散颗粒的空间，但已知优选的是结构型式。在该类别中，尤其会出现下面的术语：

(1)交叉波纹填充装置，它通常包括波纹条，波纹条包括在垂直的普通平面内彼此布置成平行交替的波纹，且一个紧靠另一个，波纹从一条到下一条在相反方向倾斜下降。这些交叉波纹的填充装置的穿孔比率一般是大约10％。

英国专利文献GB-A-1004046公开了一种交叉波纹型的填充装置，而CA-A-1095827提出了一种该类填充装置的改进型式，通过加入一个小直径穿孔的致密结构，以便允许液体刚好经过交叉波纹条。

这种填充装置一般由平面产品制成，也就是说金属板条。板条首先折叠(或弯曲)以便形成一种所谓的波纹金属板条，这种波纹相对于板条的轴线倾斜。然后将折叠的板条切成多个部分并叠置，间隔地将板条旋转，以形成组件或“组合件”。

(2)通风的填充装置，每一通风填充装置的组件包括许多偏转板，偏转板限定了一组用来搅动上升气体的固定通风孔的水平层面。

这些通风填充装置具有相对于塔中上升气体的三维效果的结构。它们通过使气体进行多次旋转，保证在气体中有相当大的紊流，搅动的结果可改善与下降液体的热量和/或质量的交换。

这种填充装置的实例在文献WO-A-86/06296、WO-A-90/10497和EP-A-0845293中有描述。

发明内容

本发明的目的是降低热量和/或质量交换填充塔的成本。

为此，本发明的主题是如前所述类型的填充塔，其特征在于，至少一个交换部的上填充部至少包括一个填充组件，填充组件具有若干交换单元，交换单元的数量比同一交换部的另一填充部的至少一个填充组件的交换单元要少。

在已有技术中众所周知，在气相中填充组件的交换单元的数量(NTU)是组件高度(HM)与在气相中交换单元高度(HTU)的比。

HTU通常用来表示填充装置的内在效率，它与同一填充装置的理论板等同高度(HETP)有关，公式是： HETP = HTU mU / L - 1 ln ( mV / L ) ]]>

其中L：摩尔液体流速(摩尔/秒)

V：摩尔气体流速(摩尔/秒)

M：将气体摩尔分数表示为液体摩尔分数的函数的图中的平衡线的斜率。

填充组件的HTU和NTU在某种程度上取决于蒸馏的液体和蒸馏的条件。但是，当两个填充组件的NTU在本文中进行比较时，可以理解在每一种情况下，这两个组件被放置在相同的蒸馏条件下，另外，为了简化起见，在本文中气相交换单元的数量将被称为交换单元的数量。

按照本发明的填充塔可包括一个或多个下面的特征，一个或所有技术上可能的组合：

所述上部的所述组件与同一交换部的所述另一个部分的所述组件不同，至少是下面的因素之一：

-其内在的密度；

-其结构；

-其在塔的横截面上的平均密度，以及

-其高度；

-所述的因素是平均密度，所述上部(5A)仅仅占据塔横截面的一小部分，位于来自所述上分配器的液体的喷嘴下方；

-所述填充部是结构填充部；

-所述上填充部是一个交叉波纹的填充部，而另一个填充部是通风填充部；