[发明专利]用于质量转移塔的混合接触托盘

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及名称为“HYBRID CONTACT TRAY FOR A MASS TRANSFER COLUMN”的同时提交的序列号为61/753,171的美国临时专利申请，所述美国临时专利申请通过引用被并入本文中，以便用于各种目的。

背景技术

诸如蒸馏塔、吸收塔和汽提塔之类的质量转移塔设置有用于汽液接触目的的各种类型的接触托盘。这些塔在用于多组分供给流的分离的领域中为人们所熟知，但是并不特别地局限于此。在美国专利No.4,750,975、5,120,474、5,453,222和8,066,264中描述了这样的塔和托盘的示例，所述美国专利通过引用被并入本文中。

典型地，质量转移塔具有在塔的高度上以间隔开的构造水平设置的多个接触托盘。典型的接触托盘具有台板，在所述台板上，液体流从入口降液管段传送到出口降液管段。典型的托盘台板具有孔口，上升的蒸汽可流过所述孔口，并且液体可在所述孔口上方流动，以便在横流流动中起泡或以另外的方式迫使蒸汽通过液体。

托盘被设计成接触液体和蒸汽，然后允许它们分离。在其最简单的设想形式中，蒸汽向上流过托盘台板中的孔并接触液体。两者分离，并且液体向下通过降液管流向托盘下方，并且蒸汽向上流向托盘上方。由于汽液接触是紧密的，所以几乎在托盘上的任何位置处都存在蒸汽与液体的混合物。当例如在诸如高压的某些条件下操作时，液体与蒸汽的混合可能导致托盘台板上泡沫(例如，蒸汽和液体的混合物)的存在。泡沫可能积累，并且可能流入到降液管中，从而通过降液管向下运送携带的蒸汽，和/或可能通过托盘的孔向上流动到上方，从而运送携带的液体。托盘的效率和容量以及因此塔的效率和容量可能由于任一情况的发生而降低。

蒸馏塔及它们相关内部的设计是总的材料吞吐量与托盘/塔效率的平衡。因此，本发明的目的是改善用于质量交换塔的托盘的容量和效率。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种用于质量转移塔的混合接触托盘。该接触托盘包括：

托盘台板，其用于液体沿着其上的液体流动路径的传送，托盘台板具有多个孔口，所述多个孔口用于上升的蒸汽通过该托盘台板的传送；

横流汽液混合段，其具有所述多个孔口的第一部分孔口；

顺流汽液混合段，其包括与所述多个孔口的第二部分孔口相关的至少一个顺流混合装置；以及

用来相对于所述多个孔口来改变液体压头水平的装置，其使得顺流汽液混合段内的液体压头水平大于横流汽液混合段内的液体压头水平。

在第二和第三方面中，本发明提供了一种包括至少一个上述混合托盘的质量转移塔和一种利用所述塔来分离至少一个供给流的方法。

附图说明

图1是根据本发明的混合托盘的顶视垂直投影图。

图2A-2C是根据本发明的顺流混合装置的侧视垂直投影图。

图3A-3B是根据本发明的另一顺流混合装置的侧视垂直投影图。

图4-6是根据本发明的混合托盘的不同实施例的侧视垂直投影图。

图7A-7B是根据本发明的混合托盘的不同实施例的侧视垂直投影图。

具体实施方式

本申请基于发明人的如下发现：在将一个或多个本发明的混合接触托盘用于质量转移塔的情况下，能增加质量转移塔的操作容量，同时维持或提高效率。混合接触托盘具有设置在托盘台板的液体流动路径内的横流混合段和顺流混合段。在不被特定的操作机制约束的情况下，本发明人认为，横流与顺流混合段的混合构造的使用，允许托盘上的液体与蒸汽的强力混合和密切接触，同时减少了由强力混合所产生的泡沫积累。此外，本混合托盘的使用，以及尤其是顺流混合段和装置的使用，在不降低托盘或塔的效率的情况下允许通过托盘和塔的增强的蒸汽流动。

在第一方面中，本发明提供了一种用于质量转移塔的混合接触托盘。参考图1所描绘的实施例，接触托盘100具有托盘台板103，托盘台板103用于液体沿着在其上的至少一个液体流动路径的传送。液体流动路径从入口降液管段105到出口降液管段107。如图1所示，出口降液管段107典型地是托盘的其中液体越过出口堰109(图1中示出在顺流混合段113与降液管段107之间)溢出到托盘下方的区域。托盘台板103还具有多个孔口，所述多个孔口用于上升的蒸汽通过托盘台板101的传送，所述多个孔口在图1中示出为与混合装置(115、117)相关。