[发明专利]顺流分馏塔盘

说明书

技术领域

本发明涉及汽液接触装置，其特征在于提高该汽液接触操作的效率和处理能力(负载量，capacity)。因此，本发明涉及，例如，在分馏塔内用作分馏塔盘的装置。本发明还可以用于其它各种气液接触操作，例如酸性气体的洗涤或吸收过程。

背景技术

具有多个垂直间隔的蒸馏塔盘的分馏塔被广泛应用于烃加工业、化工和石化业。因此，已经有大量的研究、开发和创造性思维致力于改进分馏塔盘。因此，分馏塔盘的研究开发在接触区结构、下导管设计和塔盘总体结构上做了许多变化。

汽液接触装置被用于各种用途，以分离液体或蒸气混合物。汽液接触装置的主要用途之一在于通过分馏分离化学化合物。这些装置还用于使气流与处理用的液体接触，该处理用的液体能从气流中有选择地除去产品化合物或杂质。

在装有汽液接触装置的塔内，液体沿大致向下的方向流动，而蒸气通过塔垂直上升。在每个汽液接触装置上，液体沿大致水平的方向横跨装置流动，而蒸气通过装置上的穿孔向上流动。汽流和液流在每个装置上的交叉流产生泡沫，以使汽液密切接触并进行质量传递。

该装置基本上可用于分离适合通过分馏来分离或提纯的任何化合物。分馏塔盘广泛用于特定烃的分离，诸如丙烷和丙烯或者苯和甲苯，或者用于各种烃馏分诸如LPG(液化石油气)、石脑油或煤油的分离。用该主题装置分离的化合物不局限于烃，而是可包括具有足够挥发性和温度稳定性、适合用分馏法来分离的任何化合物。这些材料的例子有乙酸、水、丙酮、乙炔、苯乙烯丙烯腈、丁二烯、甲酚、二甲苯、氯苯、乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、二甲苯酚、醋酸乙烯酯、苯酚、异丁烷和正丁烷、丁烯、戊烷、庚烷、己烷、卤代烃、醛类、诸如MTBE和TAME一类的醚类以及包括叔丁醇和异丙醇在内的醇类。

汽液接触塔领域的一个重要问题是改进塔盘的处理能力，从而允许蒸气和液体从一块塔盘流向另一块塔盘，而不出现液阻(flooding)。本领域中的第二个重要问题在于提高塔盘在蒸气和液体之间进行质量传递的效率。

在W.K.Lewis于1936年所做的著名经典研究中发现，通过使未混合的蒸气与沿相同方向流经每块连续塔盘的液体接触(例2)，可以使汽液接触塔盘的传质效率最大化。例2被称为顺流(并流，平行流，parallelflow)，正如这里所用的那样，顺流指的是在垂直相邻或者连续的塔盘上的液体流动，而非在单块塔盘上的液体流动。Lewis的例2保证无论传质发生在给定塔盘的哪个地方，在该塔盘上传质的驱动力几乎相同。因此，当使用根据Lewis的例2工作的塔盘时，效率可以得到大幅提高。

Monkelbaan等人的US5,223,183给出一种具有至少一根中心下导管但没有侧面下导管的顺流塔盘。每块塔盘的下导管都与塔内其它塔盘上的下导管对齐，使得一块塔盘上的下导管位于上面那块塔盘上的下导管的正下方。一根下导管的出口正好位于另一根下导管进口之上。位于每根下导管上方的一对倾斜的液体偏转挡板连接垂直相邻的下导管的出口和进口，并且形成十字交叉的液体流动通路。下导管挡板可防止液体从上一级塔盘进入每根下导管，并且限定液体向塔盘板上流动的方向。挡板斜面还给予下行液体一个水平的分动量，这易于将存在于塔盘上的液体和泡沫推向塔盘的这一部分或区域的出口下导管的进口。在塔盘的某些设计方案中，在下导管挡板的下端上提供一种穿孔的反渗透堰(weir)，该堰垂直于下导管挡板。此外，流入出口下导管内的泡沫被正上方的下导管收聚(挤压，收缩，pinch)，这样可能降低塔盘的处理能力。

Monkelbaan等人的US5,318,732给出另一种多下导管型顺流分馏塔盘，它通过提供无孔蒸馏塔板增加塔盘的处理能力，无孔蒸馏塔板和附着到蒸馏塔板外端的垂直进口堰一起从下导管进口开口开始横跨塔盘板表面向外延伸。该进口堰除了由下导管侧壁的向上延伸部分形成的传统进口堰之外还可以充当前堰(pre-weir)使用。此外，蒸馏塔板有助于减少收聚；但它们也减小了塔板的有效面积。

因此，本领域还需要一种改进的、处理能力大的、具有Lewis例2的顺流模式的塔盘。

发明内容

接触塔盘性能的两个决定因素是完成工艺过程的效率和按照液体或蒸气通过量定义的处理能力。主题发明的一个目的是提高具有Lewis例2的汽液接触结构的接触塔盘的效率。本发明的另一个目的是提供处理能力提高的汽液接触装置。