[发明专利]接触盘及其使用方法

说明书

发明背景

本发明大体上涉及化学处理塔，在该化学处理塔中发生流体流之间的质量传递和/或热交换，更具体地，本发明涉及用于在上述塔中便于塔内流动的流体流之间进行接触的接触盘以及使用该接触盘使流体流接触的方法。

接触盘用于在质量传递和热交换塔中以便于塔内以逆流关系流动的流体流之间的接触。流体流通常为上行的蒸汽流和下行的液体流，在这种情况下，接触盘通常被称为汽-液接触盘。在一些应用中，所有流体流均为液体流，而接触盘通常被称为液-液接触盘。在其他应用中，上行的流体流为气体流而下行的流体流为液体流，在这种情况下，接触盘被称为气-液接触盘。

接触盘均具有平面盘台、多个开口和至少一个下导管，其中，在平面盘台上及上方发生上行流体流和下行流体流之间的相互作用，多个开口允许上行流体流的向上通道穿过盘台并进入下行流体流以产生其中发生期望的质量传递和/或热交换的泡沫或混合物，至少一个下导管将下行流体流从关联的盘台引导至下面的接触盘上的盘台。接触盘以与水平延伸的各个盘台垂直间隔开的关系布置在塔内以填充塔的整个内截面。

为高流体流动能力和高效应用开发的一种类型的汽-液接触盘在盘台上使用多个圆柱罐以增强蒸汽流和液体流的混合。圆柱罐从盘台向上延伸并围绕形成于盘台中的蒸汽开口。布置在每个圆柱罐中的回旋叶片将旋动运动传递至圆柱罐内上行的蒸汽。下导管将液体从上面的盘引导至每个圆柱罐的中心，在该中心处液体被旋动的蒸汽抬升以引起有力的汽液相互作用，从而导致高分离效率以及随后的液相与气相的分离。

由圆柱罐内的旋动蒸汽导致被传递至液体的离心力能使液体飞溅且沿圆柱罐的内壁表面上升。内壁表面中的开口允许液体经过内壁表面然后下行在盘台上。液体沿盘台行进并进入盘台中的开口，该开口形成至下面的接触盘上的、将液体引导至圆柱罐中的下导管的入口。旋动蒸汽通过罐的开放顶部离开圆柱罐然后上行进入且穿过上面的接触盘的盘台中的由圆柱罐围绕的开口。以这种方式，在连续的接触盘中，蒸汽流从罐至罐地上行而液体流从罐至罐地下行。

在质量传递和热交换塔中，如果流体流不是均匀分布于塔的整个内截面，则汽-液或液-液相互作用的效率显著降低。这种分布不均出现在接触盘没有水平对准时，导致液体流朝向盘的低侧流动而蒸汽流朝向盘的高侧流动。由于这样的流动，无法实现期望的液体流与蒸汽流的混合，并且相互作用的效率降低。当基于陆地的塔在大风负载的情况下横荡时，或当离岸塔布置在浮式平台、货船或轮船上并经受风浪作用导致的摇摆运动时，可能因接触盘的不当安装而造成这样的问题。

因此，需要一种能够减少当塔经受摇摆或横荡运动时或当布置在塔内的接触盘从水平方向倾斜（例如通过不当安装）时可能发生的分布不均以及流体流的窜流的装置和方法。

发明内容

在一个实施方式中，本发明涉及一种用于塔以便于塔内以逆流关系流动的流体流之间进行的质量传递和/或热交换的接触盘。该塔可布置在陆地上或可布置在离岸，例如浮式平台、货船或轮船上。接触盘包括大体上平坦的盘台、布置在盘台上并从盘台向上延伸的多个罐、以及布置在罐的壁内的盘台中以允许蒸汽流向上经过盘台并进入罐的内部的蒸汽开口。每个接触盘还具有多个向下延伸的下导管，下导管延伸到下面的接触盘上的罐中。每个下导管包括形成在盘台中的上部入口以允许盘台上的一部分液体流进入下导管并在下导管内下行。每个下导管还包括位于下面的接触盘上的罐内的下部出口，以将来自上面的盘的一部分液体流输送至罐内，从而在罐中与蒸汽流混合。液体分配器可布置在下导管的下部出口处以在液体从垂直错位的下导管排出时将液体更均匀地馈送至蒸汽流。

罐由圆柱形、多边形或其他期望形状的壁构成，并包括排放口以允许罐内的一部分液体流在与罐内的蒸汽流相互作用之后离开罐。罐的顶部是开放的以允许蒸汽流在与罐内的液体流相互作用之后离开罐。

每个接触盘包括分隔壁，分隔壁从盘台向上延伸并布置在盘台中的罐与下导管入口之间。分隔壁以形成由一个或多个罐和一个或多个下导管入口构成的分组的方式布置在盘台上，其中每个分组内的一个或多个罐与该分组内的一个或多个下导管入口液体流动连通。分隔壁还将每个分组的一个或多个罐和一个或多个下导管入口与其他分组中的罐和下导管隔绝，以阻止分组之间的流体流动连通。因此，分隔壁使从每个分组中的一个或多个罐排出的所有或基本所有的液体流仅流入相同分组内的一个或多个下导管入口中。以这种方式，分隔壁阻止在接触盘被安装在非水平定向或随后变成非水平定向（例如塔翻倒或塔上的风力负载或波浪作用）的情况下导致的分布不均以及液体流的窜流。