[发明专利]加载弹簧的压力释放装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于化学工艺塔中蒸馏塔塔盘的压力释放装置。

技术背景

已知多种在蒸馏塔（也称为塔）中使用的塔盘的设计。在每种设计中，塔盘都位于塔内，用于使混合物成分之间的蒸汽和液体接触。例如，详细的塔盘设计在作者为Philip C.Wankat并由Elsevier出版的“Equilibrium Staged Separations”（1988年）、作者为C.Judson King并由McGraw-Hill Book Company出版的“Separation Processes”（第二版，1980年）、作者为Henry Z.Kister并由McGraw-Hill,Inc.出版的“Distillation Design”（1992年）以及作者为Johann G.Stichlmair和James R.Fair并由Wiley-VCH出版的“Distillation:Principles and Practice”（1998年）中进行了描述。

蒸馏塔设计用于执行多种分离过程，这在可从蒸馏塔制造商处获得的商业文献中进行了描述，如美国纽约托纳旺达的UOP Process Equipment出版的“Trays for Distillation,Absorption,Stripping and Extraction”。人们将会理解，当本发明用于不同类型蒸馏塔的塔盘设计时，本发明的好处就显而易见了。

通常，塔盘板是穿孔的，以允许蒸汽通过穿孔上升且允许气泡通过液体流过塔盘板（称为横流式塔盘），从而影响液体和蒸汽之间的接触。出口堰朝向塔盘板的边缘邻近出口降液管设置，以保持经过塔盘板的液体和泡沫的深度。板上的穿孔可包括阀、泡罩和设计用于改善气液接触并控制通过穿孔上升的蒸气流的其它设备。

塔的安全和高效操作要求在塔内的各个阶段，在液相和气相之间有稳态传质。为了达到这些效果，有必要将塔盘设计为处理低于塔盘容量的所需蒸气和液体吞吐量。然而，在塔操作期间的不同时刻，特别是在启动时，过量的蒸气或液体可能存在于塔内的一个或多个塔盘上。当这种非平衡状态出现时，可能在塔盘的上下区域之间产生过大的压力差。如果在塔底部的液面高于再沸器蒸气回流入口，则在操作过程中也可能会出现类似的现象。通常，塔盘被设计成能承受有限量的压力差。当压力差过大时，可能损坏塔盘和塔的其它内部结构，这需要相当长的停机时间和昂贵的维修费用。特别地，能够释放突然的压力波动是很重要的，尤其是当其发生于塔盘下方时，因为压力波动可能会损坏塔盘。这种压力波动的一个例子是，在蒸馏塔内的某个位置，一定量的水被迅速蒸发为蒸汽。例如，在典型的原油蒸馏常压塔内，在一秒钟内急剧蒸发至少三分之一立方英尺的水将产生每平方英寸1.5至2.5磅的压力差，其跨越塔内的一个或多个堆叠的蒸馏塔盘。该压力差可能会导致塔盘的损坏或位移，从而影响该塔的操作。因此，需要采取措施来释放这种可能发生的压力差。

Chatfield在美国专利2045518（1936年6月23日）中公开了一种只适用于泡罩塔盘的压力释放系统，但该系统降低了塔的蒸馏能力。同时，该系统不允许释放迅速产生的压力差。

Parsons在美国专利2105501（1938年1月19日）中公开了一种圆形压力释放盘，其占据了塔盘区域的大部分，因而降低了塔盘容量。

Constantikes在美国专利2809821（1957年10月15日）中描述了一种压力平衡系统，其不允许释放突然的压力波动。

Gilmore在美国专利2846204（1958年8月5日）中描述了用于提供气液接触的板阀，这些板阀也具有释放某种程度的压力波动的能力。但是，该系统很昂贵，不具有普遍的适用性，并且DiNicolantonio在美国专利4133852（1979年1月9日）中提到其容易粘住和卡住。

Doering在美国专利3105862（1963年10月1日）中公开了用于释放小的压力波动的可变开口的喷射舌片，这些喷射舌片效用有限。能够承受或释放塔盘上小的压力差的其它装置由Uitti在美国专利3632315（1972年1月4日）、Boon在美国专利3649466（1972年3月14日）、Hirao在美国专利3807711（1974年4月30日）以及Tjutjunnikov在美国专利3817501（1974年6月18日）中进行了描述。