[发明专利]用于海上作业的并流汽液接触设备

说明书

在先国家申请的优先权要求

本申请要求2011年9月9日提交的美国申请No.13/229,531的优先权。

技术领域

本申请主要涉及一种用于在传质和/或传热操作中执行并流汽液接触的设备，并且更具体地涉及这样的设备，即，其用于在以摇晃或倾斜的海面为基础的塔柱所经历的非竖直状况下执行并流汽液接触。

背景技术

汽液接触装置诸如分馏塔盘和填料被用于在石油和石化行业中执行几乎无穷无尽的多种分离。分馏塔盘用于分离多种不同的碳氢化合物，包括链烷烃、芳族化合物和烯烃。分馏塔盘也用于在宽沸点混合物诸如石油分馏物的分离中分离特定化合物诸如醇类、醚、烷基芳香烃、单体、溶剂、无机化合物和大气气体。汽液接触塔盘也用于执行气体处理、净化/提纯和吸附。

虽然已经开发出了具有不同优点和缺点的多种分馏塔盘和其它接触装置，但是分馏塔盘和填料是传统分馏蒸馏设备的主要形式。它们广泛用于化学、石化和石油精炼行业，以促进在容器诸如分馏塔中执行的汽液接触。塔盘水平安装，通常以被称为塔的塔盘间距的均匀竖直距离安装。

通常是在具有整体向下的液体流和向上的蒸汽流的交叉流或逆流接触装置中进行分馏蒸馏。使汽相和液相在接触级接触，以允许汽相和液相彼此交换组分和接近平衡。然后，蒸汽和液体分离、在适当的方向上移动以及再次接触另一量的适当流体。在许多传统的汽液接触装置中，蒸汽和液体在每一级处以交叉流布置相接触。一种替换设备与传统多级接触系统的不同在于，虽然设备中的整体流动持续为逆流，但是在并流传质区域中执行液相和汽相之间的每一级实际接触。

在使用并流汽液接触装置的分馏蒸馏过程期间，在塔底部产生的蒸汽上升，接触流出降液管的液体。蒸汽和液体之间的接触导致液体形成液滴，液滴被夹带在蒸汽中，并且被向上传输。结果，蒸汽和液体至少短时间段内共用流动路径。在夹带时间段期间，达到汽相和液相之间的组分平衡。在传质期间，蒸汽向液体损失较不易挥发的材料，因而随着蒸汽向上穿过容器，蒸汽变得稍微更有挥发性。同时，随着液体从塔盘至塔盘地向下移动，液体中的挥发性较小的化合物的浓度升高。含液体的蒸汽穿过分离装置，液体在该分离装置中被除去。从蒸汽中分离的液体向下行进至下一较低塔盘。在每一塔盘上都执行这种连续的夹带和汽液分离。因此，汽液接触器执行下列两种功能：使上升的蒸汽接触液体；然后允许两相分离并且在不同方向上流动。当执行该步骤适当次数时，该过程导致化合物基于它们的相对挥发性而分离。

汽液接触设备的始终寻求改进的两个非常重要的特征是容量和效率。并流接触装置被认为是一种通过使用汽液分离装置来实现高容量的设备，该汽液分离装置诸如是除雾器或离心叶片，其促进每一级处的汽液分离。并流接触装置也能够通过细小液滴与蒸汽的并流接触来实现高传质效率。

如果在非竖直状况下（即如果容器本身摇晃或倾斜）的操作导致在汽液接触设备中发生不平衡或分配不均的液体流，则可能不易于沿设备的传质区域重新分配流体。液体分配不均可从一级传播至下一级，从而降低设备的容量和效率。

因此，期望提供这样一种并流汽液接触设备，其抑制或消除了接触级中的不平衡或分配不均的液体。也期望提供这样一种并流汽液接触设备，其在非竖直状况下抑制了液体在接触级中和接触级之间的水平流动。此外，结合附图和本背景技术，通过下文的详细说明和随附的权利要求，将明白该并流汽液接触设备的其它期望特点和特征。

发明内容

提供了一种并流汽液接触设备。根据一个示例性实施例，一种海上并流汽液接触设备包括多个级，每一级都包括至少一个接触模块。每个接触模块都具有在一个方向上延伸的降液管，并且具有在该方向上彼此间隔开的降液管挡板以在降液管中限定出降液管单元。此外，每个降液管单元都具有紧邻并流流动通道的出口。每个接触模块也都包括基本并行于降液管延伸的接收盘，并且具有在该方向上彼此间隔开的接收盘挡板以在接收盘中限定出接收盘区段。每个接触模块也都包括汽液分离装置，该汽液分离装置具有紧邻并流流动通道的进口表面和处于接收盘上方的出口表面。设有多个导管，每个导管都具有与各自的接收盘区段流体连通的上端和与紧接的下一级中的选定的降液管单元流体连通的下端。该海上并流汽液接触设备抑制了多个级中的液体分配不均。