[发明专利]喇叭形蒸气扩散器

说明书

本发明涉及化工工艺所用的塔，更确切地说，本发明涉及用于在这种工艺塔中均匀地分配蒸气流的蒸气扩散器。

众所周知，在已有技术中利用各种交换柱使气，液最好以逆流方式在交换柱中相互接触，以便进行传质或传热，原料众组分的精密分馏或分离及其它单元操作。有效的操作需要传质，传热，液体的蒸发和/或冷凝，因而，其中一种流体以最小的压力降通过用面积及其体积限定的最小空间的一个或多个特定的区域而被冷却。这些都是有效操作的必要条件，而对于精密分馏是必须的。因此，在这种交换柱或工艺塔中，蒸气和液体的逆流在已有技术中已成为气液接触的既定方法。实际的气-液接触面须要采用位于工艺塔中的填料床，液体以最合理的方式在填料床的顶部上被分布下降，而蒸气分布在塔下部区域的填料床的下面。按这种方式正在慢慢向下流经填料床的液体暴露在正在上升通过填料床的蒸气中，并与蒸气接触，以便气-液接触和相互进行作用。

可以确认，邻近蒸气输入喷管的塔的下部区域中的蒸气流的形态，对于气-液的均匀接触是至关重要的。与采用塔盘相比，当采用填料床时更是如此。用塔盘时，因为通过板式塔的压力降高，所以对初始的蒸气分布没有什么担心。在已有技术中，对于大约50块塔盘的板式塔，压力降大约为6磅/英寸²（300毫米汞柱）是普通的。然而，这比进入的蒸气所产生的动能大一个数量级还要多。进入蒸馏塔的蒸气的速度头在石油精炼中通常不超高10毫米汞柱，在化工或气体处理塔中不超过5毫米汞柱。然而事实上用填料替换一个有50块的板式塔的塔盘时，通过这个塔的压力降通常降低整整一个数量级，即大约30毫米汞柱。这是在特别正确的安装所设置的填料的情况下取得的，专利号为4604247的美国专利对此进行了描述，该专利被转让给本发明的受让人。如果输入的蒸气的功能保持在10毫米汞柱或更多，严重的分布不良现象就会发生。由于加大蒸气喷管或加长现有的设备通常都是不经济的，因此一个被很好地设计的蒸气分布系统对于平稳地开工和操作是绝对必要的。

对于常压操作塔或真空操作塔，有两种普通的蒸气喷管结构，即切向流动喷管和正向流动喷管，当选用常压和减压型塔时要特别小心处理大量的蒸气。在已有技术中已采用了切向折流板和喇叭形蒸气扩散器。在这些结构中，蒸气流上升通过塔之前，先通过罩或喇叭形扩散器，并被折流板折回。采用正向流动形式，利用重力使蒸气与固体粒子和液体有效分离，固体粒子和液体落在蒸气轨迹的下面而被排走。利用具有预置扩散器叶片的锥形通道可使上升的蒸气的塔的横截面上的分布得到改善。无论采用哪一种流动形式，在进料喷管的上方部会需要一块附加的蒸气分布塔板，以确保正在上升的蒸气均匀地分布。

单个和多个喷管都可用于工艺塔。例如，可将蒸气喷管在工艺塔的圆周上相隔180度或相隔90度设置。对于每一种流动形式，都需要结构合理的蒸气分布器和利用极好的扩散器叶形。在进料喷管的上方再放置一个附加蒸气分布塔板，采用这样的一种结构形式可确保蒸气的均匀分布。这种结构形式特别适于处理两相流体。在重油炼制中，来自塔底部的润滑重油对蒸气的污染必须被减到最少。

本发明涉及化工工艺塔所用的蒸气分布器，该分布器具有许多成角形的，轴向错开的，固定在罩内的流道叶片。更确切地说，本发明的一种情况是包括一种在一种类型的化工工艺塔中使用的改进的喇叭形蒸气扩散器，其中，有一个设置在蒸气喷管附近的罩，用于分布来自喷管的蒸气。改进之处包括一个适于固定在工艺塔内壁上的罩，该罩邻近蒸气喷管并与蒸气喷管流道相通，多个对称地设置在该罩内的叶片，用来引导来自喷管的蒸气流，使其通过罩进入工艺塔。该罩通常是圆环形的，具有圆形内壁和固定在圆形内壁上的圆环形顶板。设置在罩内的叶片可包括许多板。每块板都包括适宜于阻挡来自喷管的蒸气流的上部弧形部圆和用来使被阻挡的蒸气流转向的下部平面部圆。板的结构要适于被固定在罩内。通常将板的下部平面部圆在其外侧切掉一部分，这有助于在从蒸气喷管送入蒸气流的过程中使被分散在板上的液体与板脱离。被切掉的部分的轴向高度大约为板高的50%，宽度大约为板宽的33%。在一个实施例中，有8个叶片对称地分布在罩内的圆周上。

本发明的另一种情况包括一种使来自上述的蒸气喷管的蒸气在工艺塔中转向，以便产生一个均匀的蒸气区，使沿轴向上升的蒸气进入工艺塔内的方法。该方法所包括的步骤是，提供一个其中具有一个环流区的圆柱形结构，以便组成一个喇叭形蒸气扩散器的罩。该罩位于与蒸气喷管流道相通的工艺塔内。在该罩内安装有许多用于阻挡来自喷管的蒸气流的叶片。这些叶片在罩内彼此间是错开安装的，以便阻挡在罩内轴向上升的那部分蒸气流并使它们在此转向。