[发明专利]用于海上气/液接触塔的分区分配器塔盘

说明书

技术领域

本发明涉及海上气/液接触塔领域，更具体地说，涉及海上气体处理、CO₂捕获、脱水或蒸馏单元。

背景技术

使用胺洗工艺的海上气体处理和/或CO₂捕获单元包括液态或气态流体吸收和再生塔。这些塔在逆流或顺流的气/液流动条件下操作，它们安装在例如FPSO(浮动式生产、储存和卸载)型或FLNG(浮动液化天然气)型的船舶、浮动驳船或海上平台上。浮动驳船还包括蒸馏塔或脱水塔。

这些海上气体处理和/或CO₂捕获和/或蒸馏和/或脱水单元所使用的塔一般是基于在塔内循环的气体和流体之间的物质和/或热量交换原理。图1示出了在塔顶配备了分配器塔盘的气体处理塔(1)的特定情况。通常，这样的气体处理塔(1)包括由接触器填充的几个段(3)，并且分配器塔盘(2)安装在每个段(3)的上方。气/液接触器使气体(G)和液体(L)接触，以便允许交换。

用于吸收/再生或蒸馏塔的标准的分配器(2)一般由配备有升气管(chimney)(4)的收集器/分配器塔盘组成(见图2)。液体通过塔盘(2)下部的孔(5)中的通道进行分配，气体通过升气管(4)进行分配。根据逆流或顺流的操作模式，每个升气管(4)允许气体从塔的下部到塔(1)的上部通过，或从上部到下部通过。升气管(4)从塔盘(2)的一侧突出并与其垂直。每个升气管(4)包括多个壁，例如平行六面体或圆筒形，其界定出在塔盘(2)的两侧均开口的内部空间。为了防止液体通过升气管(4)，塔盘上方的气体出口或入口开口(根据逆流或顺流模式)最好是与升气管(4)的长度方向垂直。分配器塔盘的目的是将液体(L)均匀地分配在气/液接触器(3)上。

配有升气管的塔盘可具有不同的类型并可根据不同的配置来放置。不同的分配器塔盘的变型特别地描述在以下的专利申请和专利中：US-6,338,774B，US-2,004,020,238A，US-6,149,136A以及US-5,752,538A。

所考虑的气/液接触塔被放置在对波动敏感的浮动结构上，例如船舶、平台或驳船型浮动结构。因此，安装在这些单元上的设备，尤其是气/液分配器塔盘，经历的波动达到6个自由度(平摇(yaw)、纵摇(pitch)、横摇(roll)、垂荡(heave)、横荡(sway)、猛推(thrust))。

通过举例的方式，与纵摇振荡和横摇振荡的组合相关联的角度在从15到20s的一段时间约为+/-5°。塔内经历的纵向、横向和垂直加速度的量级范围分别介于布置塔的甲板上方6m处0.2/0.7/0.2m/s²和甲板上方50m处0.3/1.2/0.3m/s²之间。

在这样的条件下，配有升气管的传统分配器塔盘(图2)的操作，将受到极大干扰。事实上，这些分配器的操作主要是基于重力，并且必须在分配器塔盘上形成均匀的高度“h”的液体保护液位。通过塔盘(2)下部的孔(5)的液体流速的平方与液体保护液位的高度成正比(U_L²∝gh)。当塔盘(2)在波动的作用下发生倾斜时(图3)，分配器塔盘上的液位高度不再均匀(h₁＞h₂)，这会导致在气/液接触器(3)的入口处的液体分配不平衡。极大影响分配质量，以及塔效率。这种不良分配，如果不加以控制，会显著降低塔的性能。需要用大的液体保护高度(约0.6米)来弥补这种影响，这意味着装置的体积和重量增加，这不适合海上单元。

为了避免这类问题，对水平变化性几乎不敏感的分配元件已被使用。这些分配器一般包括一个收集器和一个分配器，由一个或多个相对较长的垂直管线连接，使分配器无论遇到什么波动条件仍能保持工作。这些分配器一般都对波动的影响几乎不敏感，并能产生良好的分配质量，但它们都很庞大：在某些情况下，它们可以达到几米高(US-2,004,020,238A)。

专利FR-2,771,018A和FR-2,771,019A中描述了这些问题的另一个解决方案，它包括采用两个分配器(一级和二级)。每一个分配器被划分成多个隔室，液体在其内扩散。这些隔室使液体在塔倾斜的情况下得到更好的分配。不过，这个选择仍然很麻烦，因为它需要两个分配器。此外，隔室彼此不连通，所以液体不能均匀地分配在隔室内。

本发明涉及一种分配器塔盘，包括气体通道装置和液体通道装置，以及穿孔的分区装置，该穿孔的分区装置提供了良好的分配质量和良好的液体分散，即使在海洋环境导致塔盘剧烈倾斜的情况下。

发明内容