[发明专利]用于传质柱的液体收集和分配设备以及涉及该设备的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于支撑蒸气-液体接触设备（诸如整装填料柱体）的装置和方法，其中，在该柱体中进行质量传递和/或热交换处理，以及涉及用于在液体从蒸气-液体接触设备脱离之后收集液体并将其重分配到其他蒸气-液体接触设备的装置和方法

背景技术

散装和整装填料元件用于传质柱（mass transfer column）或换热柱（heat exchange column）中以利于在柱体内流动的流体流之间的接触。填料元件一般通过提供流体流上能够扩散的表面以增加上升和下降流体流之间的接触区域来改善质量传递或者热交换。填料元件一般布置于床中，该床填充柱体的截面并且具有预选深度或者高度。

使用水平延伸支撑件（一般称为支撑板）将填料元件的床支撑在柱体内。该支撑板必须具有高开口区域的比率以最小化对上升蒸气和下降液体的逆流的任何限制。可使用各种支撑板构造，诸如通常使用开口栅类型结构来支撑整装填料，波纹结构用于散装填料。该支撑板通常通过固定至柱体的外壳的内表面的支撑环支撑，在较大直径柱体中，液体收集和分配设备呈梁或者桁架的形式，在一个或多个隔开位置跨越柱体的截面以为支撑板提供额外支撑。

在具有填料元件的多个床的柱体中，从一个床脱离的液体通常被收集和重分配至下方床。液体的这种收集和重分配需要在将该液体引入下方填料床之前校正从每个填料床脱离的液体中的任何液体流不规则性。这些液体流不规则性通常是不期望的，因为它们会阻碍填料床内的期望的均匀蒸气-液体互动。通常，液体收集器板定位在上方填料床的下方以收集脱离的液体，并将其供给到液体分配器，该液体分配器在收集器板之下隔开并且位于下方填料床之上。液体分配器然后重分配液体至下方填料床。可替换地，使用组合式收集器和分配器来收集和重分配脱离的液体。

液体收集和分配设备支撑填料床以及与填料床关联的液体收集器和分配器，占据柱体的高度的一部分，这可以用于质量传递或者热交换目的。在设计新柱体时，可以提供额外柱体高度来收纳这些部件，使得能够实现柱体内的期望质量传递或者热交换，但额外高度会增加柱体的材料成本。在更新现存柱体时，这些部件占据的空间会限制柱体内能够实现的质量传递或者热交换。

因而需要改进填料床的支撑和这种床之间的液体的收集和重分配。

发明内容

在一个实施例中，本发明针对液体收集和分配设备，其安装在柱体中，所述柱体包括外壳以及内区域，在所述内区域中进行质量传递和/或热交换。所述设备包括：液体收集器，其延伸跨过所述柱体的所述内区域；至少一个框架件，其延伸跨过所述柱体的所述内区域并且具有由所述柱体的所述外壳支撑的相对的端部；液体分配器，其在所述框架件下方并且由所述框架件支撑；以及内部流体通路，其形成在所述框架件内。所述液体收集器包括多个收集通道，所述收集通道彼此平行地沿纵向延伸且用于收集在所述柱体的所述内区域内下降的液体。所述收集通道具有出口，用于将收集在所述收集通道中的所述液体排放至所述框架件中的所述内部流体通路。所述液体通过所述内部流体通路被向下输送至所述液体分配器，然后均匀分配所述液体至下方填料材料床或者其他柱体。除了支撑下方的所述液体分配器，所述框架件位于所述液体收集器之下并且支撑所述液体收集器。填料材料床或者其他柱体可以直接放置在所述液体收集器上从而被所述框架件支撑。

在另一实施例中，本发明针对使用液体收集和分配设备来收集和重分配液体的方法，所述液体收集和分配设备安装在柱体中，所述柱体包括外壳以及内区域，在所述内区域中进行质量传递和/或热交换。所述方法包括：将在所述柱体的所述内区域中下降的液体收集在液体收集器的收集通道中，所述液体收集器延伸跨过所述柱体的所述内区域；将收集在所述收集通道中的所述液体输送至形成在框架件中的内部流体通路并且使所述液体向下流动通过所述内部流体通路，所述框架件延伸跨过所述柱体的所述内区域；以及将所述液体从所述框架件中的所述内部流体通路传送至液体分配器，所述液体分配器在所述框架件下方并且由所述框架件支撑。所述框架件具有由所述柱体的所述外壳支撑的相对的端部，并且在所述液体收集器下方且支撑所述液体收集器。以这种方式，所述框架件支撑所述液体收集器和所述液体分配器，还可以支撑上填料材料床或者放置在所述液体收集器上的其他柱体内部。所述方法包括在液体从所述上填料材料床或者其他柱体内部收集之后以及在其被重分配至下填料材料床或者其他柱体内部之前，局部混合所述液体以改善其体积流均匀性以及改善其组分均匀性。

附图说明

图1是柱体的侧视图，其中进行质量和/或热传递，部分柱体壳被切开以示出示意地图示出内部部件；