[发明专利]接触和分离柱和盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触和分离柱，特别是用于高容量的气体/液体质量传递，具有一个或多个接触和分离小室的堆垛，其中，气体与液体强烈接触，该液体首先由气流夹带，随后通过旋流器的离心作用而从气流中除去。本发明还涉及一种用于这种柱中的盘以及用于通过这种柱来处理气体的方法。

所述柱例如能够是传热柱、分馏柱、汽提(stripping)柱或处理柱，特别是处理柱，更特别是用于处理天然气的柱，以便除去污染物，例如二氧化碳和/或硫化氢。

背景技术

这里使用的术语气体也包括蒸汽，而术语液体也包括包含气体的液体，例如泡沫。“处理液体”用于表示化合物，优选是液体，该化合物通过物理和/或化学现象而选择地除去污染物，例如硫化氢和/或二氧化碳。

包含旋流气体/液体分离装置的、用于气体/液体质量传递的盘与常规质量传递盘的区别在于它们的应用范围。盘(其中，气体和液体接触并随后通过旋流气体/液体装置而分离)能够制得比常规盘(其中，在气体和液体之间的分离是通过重力，而不是离心力)明显更紧凑。

US-A-6227524介绍了用于高速质量传递盘的接触和分离元件(CSE)，在该高速质量传递盘中，液体进入CSE，通过环形排的孔进入竖直叶片的栅格网中，该叶片使得液体分散成小液滴，这些小液滴与气体一起运动至直接位于竖直叶片上方的轴向旋流器的叶片，在该旋流器中，液体-气体流受到旋转运动，因此产生向上运动的旋转液体膜。最终的气体/液体分离在位于CSE的上部部分中的分离区域内进行，而质量传递主要在恰好位于液体进口孔上方的较小区域中进行。进入接触区域的液体量取决于力平衡，其中，在CSE周围的液体水平(由堰的高度来设置)提供了用于液体进入CES的静液压力。另外，在CSE内部的气流引起吸力，该吸力增加了液体向CSE内的流入。这两个力通过由于在CSE上的压力降(特别是由旋流器和在上游接触区域和下游分离区域之间的变窄过渡部分引起)引起的反力而平衡。最终，该CSE的最大容量将取决于压力平衡：当通向装置的气体速率增加时，压力降将增加。当接触区域内部的压力降超过特定值(该值取决于环绕CSE的液体高度)时，气体的一部分将通过液体进口逸出，这时质量传递性能将显著下降。

EP-A-0048508介绍了一种用于在高流速和/或高液体负载下处理液体和气体混合物的装置。液体以一次通过的方式流过，即没有内部再循环。而且，接触区域的容积与分离区域的容积相比较小，且旋流器布置在接触和分离单元的底部部分中。

质量传递率与在接触区域中每单位气体夹带的液体量相关。所需的容积质量传递率随着要吸收的杂质(例如CO₂)的较高局部压力而增加。不过，通过现有技术的接触和分离柱可获得的质量传递率有限。

在海上采气时，接触和分离柱用于浮动用途，例如在浮动装置或船上。引起液体泼溅或波动的海洋运动严重地限制了可获得的质量传递和柱的效果。

本发明的目的是提供一种能够提高质量传递的接触和分离设备。

本发明的另一目的是提供紧固的接触和分离设备，该设备能够用于浮动用途。

发明内容

这里公开了一种接触和分离柱，它包括柱壁，该柱壁包围一个或多个接触和分离小室的堆垛，其中，各小室包括：

盘，该盘有多个气流开口，这些气流开口通向一个或多个接触和分离单元，其中，各接触和分离单元包括具有液体进口的上游接触区域以及一个或多个分离区域，该分离区域设有旋流器以及具有气体出口的顶端；

下导管，该下导管确定了用于溢出下导管的液体的液体排出装置，该液体排出装置的高度超过液体进口的高度；

液体供给源，用于将液体供给接触和分离小室；

其中，旋流器布置在离气体进口一定距离处，该距离为接触和分离区域的总长度的50至90％。

在第二方面，公开了一种接触和分离盘，用于所述柱中。

在第三方面，公开了一种用于处理气体的方法，该方法使用所述柱。

详细说明

通过有布置在离气体进口一定距离处的旋流器，可用于接触的容积变得更大，这用于大大增加在接触区域中的平均滞留时间，因此增加容积气体/液体质量传递率。

旋流器布置在离气体进口一定距离处，该距离为接触和分离区域的总长度的50至90％，优选是从60至90％，更优选是从65至85％。