[发明专利]用于填充塔的液体分配器

说明书

本发明涉及汽液接触塔用的液体分配器，更具体地说，涉及到有逆液汽液流通过其中的交换塔内所用的一种均衡流量之液体分配器。

在先有工艺中，已知可利用气体与液体相互接触、且最好呈逆流形式的各类交换塔，对原料组分进行质量传递或热传递、精密分馏和/或分离、以及其它单元操作。对于一种有效的操作来说，需要进行质量传递、热传递、流体蒸发和/或冷凝，由此，使其中的一种流体能够在一特定区域内或在限定其面积与体积而具有最小尺寸的区域中，以最低的压降充分冷却。这些乃是有效操作的先决条件，同时是精密分馏所必须的。为此，在这类交换塔中的蒸汽与液体的逆向流动，业已成了先有技术中进行汽液接触的确认方法。实际的汽液界面需要在交换塔内利用填充床形成。因此液体以最适宜的方式分配在此填料层的上方，而蒸汽则分配于塔之下部区域中填充床的下方。以这种方式，向下通过填充床的液体即面临经过其中上升的蒸汽，进行着汽液接触与相互作用。

业已周知，填料层的构型决定着作业塔中所发生的压降、汽液界面的效率与伴生的物质以及能量传输。用来在填料层相对的端面上有效和均匀地分配蒸汽与液体以及保持此种分配的装置，对于一种有效的操作过程来说至为关键。只要有效地进行初始的蒸汽与液体分配并在整个填料层上保持此种分配，就会由此建立起均匀的混合区而于其中获得最高效率。效率本身将会影响操作费用与产品质量。由于这一理由，在传统的交换塔中众多的先有技术的填充设计已普遍采用，但是，填料的效率在很大程度上取决于蒸汽与液体通过填充料进行分配的效率。例如，蒸汽或液体二者中之一在此填料层的横剖面上不能有效地均匀分配时，就会使分配差的或无分配的此部分填料层失去其效用，而该效用则与操作的效率与其成本的有效性成正比。填料层的高度密切地关系到生产准则与操作费用的确定，而在填料层内不能均匀地分配蒸汽-液体和/或保持均匀性时，就能导致严重的后果，在石油加工工业中则尤其如此。

撇开填料层本身，液体分配器实是填充塔内最重要的设备。填充塔在性能上的缺陷有时是起因于堵塞或分配不均之类的液体分配问题，因而选择正确的液体分配器是使设备运转不致中断的关键因素。因此，在操作方面也应考虑此种分配器的功能问题，例如怎样保持住分配槽内的液面、如何恰当地来均衡流过其中的液流、以及使液体恰当地从这种槽分配到其下填料层的手段。同时还应考虑上升蒸汽对分配的液体所起的作用。当此蒸汽的流通空间受到限制时，能使其流速升高到使下降的液流达到中断的程度。此种液体在实质上是朝周围“吹送”的，而这样的状态会导致不均匀的分配与低效率。

传统的液体分配器一般包括有多种形式的多孔喷头，适合将液体以喷雾形式分散到填料层的上方。在采用在交换塔内堆放有许多不规则取向的填料的堆积充填形式时，上述这种液体分配器技术有时是有效的。特别是在高效率参数并不具有关键意义时确实如此。但是在高效率填料层的情况下，例如转让给本发明代理人的4604247号美国专利中所公布的那种情况下，用来使液体与气体分配均匀的手段却至关重要。

上述专利中所公布的这种高效填料的费用促使人们注意进行恰当的汽液分配。在蒸汽与液体之间，那怕是小区域内不均匀的相互作用，也是一种代价高昂的和不必要的浪费，这与利用高效率的填料是不相容的，在高效填料的情况下，为了进行正常的操作，要求汽液界面具有足够的空间与均匀性。公布并表述于上述美国专利中的当前工艺水平下的高效填料，要求逆流的汽液流通过相对置波纹板形成的通道。要是初即的液体或气体不能得到分配而进入特定的波纹结构中，则在填充床中就会损失掉宝贵的表面面积，直到液体与蒸气受迫迁移入此填充床中未填充的区域并在其中相互作用为止。只有利用适当的蒸汽与液体分配手段，才能确保积极而有效地利用高效填料与常规的散装填料。