[发明专利]在塔中进行传质过程的方法

说明书

本发明涉及在包含至少两个分离塔盘的塔中进行传质过程的方法，其中各个分离塔盘包含上部塔盘和下部塔盘，在塔盘之间形成水闸并提供阀，所述阀以一定方式设计使得气体可流过分离塔盘，当气体流动中断时，液体从上部塔盘流入水闸中，并且当气体供应再起动时，液体从水闸中流出。本发明进一步涉及用于进行传质过程的阀，其中气体流过静置于塔盘上的液体，当气体供应中断时，液体流入水闸中，并且当气体供应再起动时，液体从水闸中流出，其中阀包含关闭构件，所述关闭构件以一定方式设计，使得随着关闭构件在第一阀位置上，下部塔盘中水闸的开口是可关闭的，且关闭构件在套筒中传导，所述套筒位于水闸边缘的上部塔盘与下部塔盘之间，在所述套筒中，在水闸的区域中形成开口，并且其凸出在上部塔盘上且具有用于关闭构件的上部栓塞。

用于进行传质过程的方法例如由EP2033698A1、EP2027901A1或RU2237508C1已知，其中使用包含上部塔盘和下部塔盘的分离塔盘，在所述上部塔盘与下部塔盘之间形成水闸，并且另外提供阀，所述阀以一定方式设计使得气体可流过分离塔盘并且当气流中断时，液体从上部塔盘流入水闸中，并且当气体供应再起动时，从水闸中流出到其下面的分离塔盘上。这些文件中公开的阀各自包含关闭构件，所述关闭构件包含通过隔离条相互连接的两个阀盘。在关闭构件的第一位置上，阀的出口用下部阀盘关闭，通过所述出口，液体可从下部塔盘流出至其下面的分离塔盘。同时，第二阀盘位于容许液体从上部塔盘流入水闸中的位置。在第二位置上，关闭构件以一定方式上升使得气体可首先通过阀中的下部开口流入水闸中，然后在上部塔盘的方向上通过阀套中的开口围绕下部阀盘流动通过水闸，其中上部塔盘上的气体通过静置于塔盘上的液体。

由现有技术已知的方法的缺点是阀可能变得堵塞，所以在气体供应再起动时液体不能从水闸中流出，或者需要过高的气体压力以打开阀。这可能导致分离效率的折损。

因此，本发明的目的是提供在塔中进行传质过程的方法，所述方法可以以稳定的方式进行而不削弱分离效率。

该目的通过在包含至少两个分离塔盘的塔中进行传质过程的方法实现，其中各个分离塔盘包含上部塔盘和下部塔盘，且在塔盘之间形成水闸，并且提供阀，所述阀以一定方式设计使得气体可流过分离塔盘，当气体流动中断时，液体从上部塔盘流入水闸中，并且当气体供应再起动时，液体从水闸中排出，所述方法包括以下步骤：

(a)通过塔盘中的阀离开的气体流过静置于上部塔盘上的液体，其中气体的量足够高使得没有液体回流通过阀，

(b)以一定方式中断气体供应使得液体通过阀进入水闸中，

(c)再起动气体供应，其中下部塔盘中的阀以一定方式打开使得液体从水闸中排出，

其中水闸以一定方式设定尺寸使得在液体从上部塔盘排入水闸中以后，水闸至多70％被液体填充。

在本发明上下文中，表述“气体”意指所有气体物质，特别是还有蒸气。

在液体从上部塔盘排出以后将水闸填充至70％的最大值赋予分离效率与塔板通过量的最佳比。这是由于水闸在填充操作期间必须除气这一事实。另外，位于关闭构件以上的液体在开始再起动向塔的气体供应时部分被迫返回上部塔盘。这导致液体的回混，因此导致分离效率的折损。由关闭构件迫使返回上部塔盘的液体的量随着填充水平降低而降低。在这种情况下，发现在将水闸填充至70％的最大值的情况下，当气体供应再起动时被迫回到上部塔盘的液体的量如此低使得回混是可忽略的。

在一个优选实施方案中，静置于上部塔盘上的液体高度为至少2cm，优选至少4cm，并且为两个分离塔盘，即下部分离塔盘的上部塔盘与上部分离塔盘的下部塔盘之间的距离的至多30％。在这种情况下，静置于上部塔盘上的液体高度为当气体不流过它时液体占据的高度。由于4cm的最小高度，气泡的停留时间是足够高的，使得实现与液体与气体之间的热动力平衡的充分近似。

上部塔盘上气体不流过其中的液体的最大高度为下部分离塔盘的上部塔盘与上部分离塔盘的下部塔盘之间的间距的约30％，所述间距在下文中称为塔盘间距。在这种情况下，塔盘间距取决于气体流速，特别是液体被气体的夹带以及液体性能如起泡倾向。一般而言，塔盘间距为0.25-0.9m。然而，在大于3m的塔直径的情况下，塔盘支架的高度实质性提高并限定塔盘间距。在这些情况下，静力学所需支架结构的高度增加塔盘间距。

最小水闸高度可由以下等式计算：