[发明专利]采用交叉接触的蒸气-液体接触装置和方法

说明书

本发明提供了一种高容量且高效率的并流和错流蒸气‑液体接触装置和方法，该装置和方法可用于蒸馏塔和其他蒸气‑液体接触工艺。该装置的特征在于水平级中的接触模块和穿孔接收盘的布置。模块限定并流接触体积，并且在示例性构型中，模块包括液体分配器和除雾器。从位于穿孔接收盘上的模块分配的液体与穿过接收盘上的穿孔向上流动的蒸气接触。

技术领域

本领域是用于质量传递和/或热传递的蒸气-液体接触。具体地讲，本领域涉及提供可用于分馏塔中以分离挥发性化学物质诸如烃类的高容量分馏的方法和装置。

背景技术

蒸气-液体接触设备诸如分馏塔盘和填料用于进行石油和石化行业中几乎所有类型的分离。分馏塔盘用于例如分离许多不同的烃类，诸如石蜡、芳族化合物和烯烃。塔盘用于分离特定化合物，诸如不同的醇、醚、烷基芳族化合物、单体、溶剂、无机化合物、大气气体等，并且用于分离宽沸点混合物，诸如石油衍生馏分，包括原油、石脑油和LPG。蒸气-液体接触塔盘也用于进行气体处理、纯化和吸收。已经开发出具有不同优点和缺点的多种塔盘和其他接触设备。

分馏塔盘和填料是常规分馏装置的主要形式。它们广泛用于化学、石化和石油精炼行业，以促进分馏塔中进行的蒸气-液体接触。分馏塔的正常构型包括10个至250个单独的塔盘。通常，塔中每个塔盘的结构是类似的，但还已知这些结构可在竖直相邻的塔盘上交替。塔盘水平安装，通常以被称为塔的塔盘间距的均匀竖直距离安装。该距离可在塔的不同区段内变化。塔盘通常由焊接到塔的内表面的环支撑。

在使用常规塔盘的分馏过程期间，在塔中较低位置处产生的蒸气上升穿过散布在塔盘平台区域上方的液体。蒸气穿过液体产生被称为泡沫的气泡层。泡沫的大表面积有助于在塔盘上的气相和液相之间快速建立组成平衡。然后使泡沫分离成蒸气和液体。在质量传递期间，蒸气损失较少的挥发性材料至液体，并且因此随着其向上穿过每个塔盘而变得略微更易挥发。同时，随着液体向下从塔盘到塔盘移动，较低挥发性化合物在液体中的浓度增大。液体与泡沫分离并向下行进到下一个较低塔盘。这种连续的泡沫形成和蒸气-液体分离在每个塔盘上进行。因此，蒸气-液体接触器进行以下两个功能：使上升的蒸气与液体接触，并且然后使两个相分离并沿不同方向流动。当这些步骤在不同塔盘上进行适当的次数时，该过程致使化合物基于其相对挥发性而分离。

由于希望改善在石油精炼、化学和石油化学工业中具有该实用性的设备，已经开发出许多不同类型的包括填料和塔盘的蒸气-液体接触设备。不同的装置趋于具有不同的优点。例如，多个降液管塔盘具有高蒸气和液体容量以及在较大工作速率范围内有效发挥作用的能力。结构化填料趋于具有低压降，从而使其可用于低压或真空操作。对于始终在寻求改善的蒸气-液体接触设备，两个非常重要的特性是容量和效率。

分馏通常在具有总体向下液体流和向上蒸气流的错流或逆流接触设备中执行。在装置中的某个时刻，使蒸气相和液相接触，以使蒸气相和液相交换组分并且彼此接近平衡。然后分离蒸气和液体，沿适当的方向移动并再次与另一量的适当流体接触。在许多蒸气-液体接触设备中，蒸气和液体可在每个级以错流排列接触。另选的装置与传统的多级接触系统的不同之处在于，虽然装置中的总体流仍然是逆流，但是液相和气相之间实际接触的每个级在并流质量传递区进行。并流接触设备也可通过使细小液滴与蒸气并流接触来实现高质量传递效率。并流蒸气-液体接触装置可具有将蒸气和液体排放到模块中的分离室中的接触通道。蒸气从分离室向上流动到下一个较高模块的接触通道，并且液体通过液体分配器向下流动到下一个较低接触通道。

发明内容

本发明提供了一种高容量且高效率的并流和错流蒸气-液体接触装置和方法，该装置和方法可用于蒸馏塔和其他蒸气-液体接触工艺。该装置的特征在于水平级中的接触模块和穿孔接收盘的布置。模块限定并流接触体积，并且在示例性构型中，模块包括液体分配器和除雾器。从位于穿孔接收盘上的模块分配的液体与穿过接收盘上的穿孔向上流动的蒸气接触。

附图说明

图1是采用本发明的接触模块的蒸气-液体接触塔的横截面示意图。