[发明专利]增加有效作用面积的装置

说明书

本发明涉及气(液接触塔，更特别地，涉及一种改进的下导管盘组件(downcomer-tray assembly)，该组件包括一个位于相邻下导管之间的作用桥(activebridge)，一个位于塔内的作用支承环，以及固定在上面的作用垫圈，从而增加了盘的有效作用面积。

蒸馏塔被用来将被选的组分从多组分物流中分离出来。通常，这样的气(液接触塔要求要么使用盘、填充物，要么是多种的组合。最近几年，在大多数盘式塔设计中已有趋势要用筛和阀盘来取代所谓的“泡罩”。另外，随机(堆积dumped)或结构化填充物正被用来与盘相结合从而实现物流中组分分离的改进。

塔中的成功分馏取决于汽、液间的密切接触。某些汽、液接触设备，如盘，是以相对高的压力差和相对高的液体容量(liquid held-up)为特征的。另一类汽、液接触装置，即结构化高效填充物，对某些应用来讲也已成为流行的方法。这种填充物在能源上是高效的，因为它具有低的压力差和低的液体容量。然而，正是这些性质常常使装备有结构化填充物的塔难以以稳定、令人满意的方式操作。再有，许多应用仅仅要求使用盘。

分馏塔盘在应用中通常是两种方案中的一种：正交流动(cross-flow)和逆向流动(counter-flow)。盘通常由一个固体盘或平台组成，该盘具有许多个孔并安装在塔内的支承环上。在正交流动盘中，汽体上升通过孔并通过其“作用”面积与横向流过盘的液体接触。在作用面积上，液体和汽体混合并产生分馏。液体是通过盘上方的一个垂直通道导向该盘的。该通道被称为入口下导管(inlet downcomer)。液体流过盘并通过一个相似的通道流出，该通道被称为出口下导管。下导管的位置决定了液体的流动方式。如果有两个下导管并且在每个盘上液体被分成两股，这就称为双路盘。如果在盘相对的两侧只有一个入口和一个出口下导管，这就称为单路盘。对两路或更多路来讲，通常将盘称为多路盘。通路的数目通常随着所要求(设计)的液体速率(rate)的增加而增加。然而，盘的作用面积才具有关键的利害关系。

对气(液接触而言，不是盘上的所有面积都是有作用的。例如，沿着盘边缘和入口下导管下面的面积通常是实心(solid)区域。如果要获得盘上更多的面积用于气/液接触，下导管通常被设置成倾斜的。盘的最大气/液处理能力通常随着作用或起泡面积的增加而增加。然而，针对使下导管倾斜到什么程度以增加起泡面积，存在着一个限度，否则通常是将变得太小了。这能限制液体的流动和/或限制保持在液体中的汽体的释放，致使液体在下导管中倒流(back up)，从而过早地限制了盘的正常最大汽/液处理能力。

增加起泡面积并因此提高汽/液处理的能力的一种变化是一种多下导管盘。通常，在整个盘上以对称的图案安装上许多个盒状垂直通道，将液体导向或导离该盘。下导管不是一直延伸到盘下面，而是以一个预先设定的距离停留在盘的不远处，该距离由一个充足的空间来限定，该空间允许保持在进入出口下导管中的液体中任何气体的释放。在连续的盘之间，下导管的图案可旋转90°或180°。盒子的底部是实心的(solid)，除了将液体导向盘下面的缝以外。这种盘归入多通道盘一类中，通常用于高液体速率场合。这种盘的一个关键特征就是盘的可获得的作用面积。设计提高该作用面积是在盘制造中具有主要意义的事情。

在过程(process)塔设计中，已经发展了多种技术来增加盘的作用面积。例如，已经转让给本发明的受让人的美国专利4,956,127，说明了一种具有提高了作用面积的盘设计，被提高了作用面积位于下导管入口的下面从而增加了盘的作用面积，还有一个已转让给本发明的受让人的美国专利5,164,125，又提出了一个用于气(液接触塔的下导管盘组件，其特征为具有改进的下导管和盘设计，从而在平衡盘上液体流动的同时增强了盘的作用面积。在这类盘中，液体流动的平衡具有重要的意义。如在同样已转让给本发明受让人的美国专利5,192,466中所指出的那样，促进流动以及有效平衡盘上流动的方法和装置是一个重要的设计特征。当流动是不均匀的或停滞时，化学过程塔效率急剧下降。正因为此原因，在下导管盘面积上的这些或其他改进已经受到了相当的重视。