[发明专利]多下导管高性能盘组件

说明书

本发明涉及气-液接触塔，更特别地，涉及一种改进的下导管盘组件(downcomer-tray assembly)，该组件包括下导管支承挡板及一个位于相邻下导管之间的作用桥(active bridge)。

蒸馏塔被用来将被选的组分从多组分物流中分离出来。通常，这样的气-液接触塔要求要么使用盘、填充物，要么是多种的组合。最近几年，在大多数盘式塔设计中已有趋势要用筛和阀盘来取代所谓的“泡罩”。另外，随机(堆积dumped)或结构化填充物正被用来与盘相结合从而实现物流中组分分离的改进。

塔中的成功分馏取决于汽、液间的密切接触。某些汽、液接触设备，如盘，是以相对高的压力差和相对高的液体容量(liquid held-up)为特征的。另一类汽、液接触装置，即结构化高效填充物，对某些应用来讲也已成为流行的方法。这种填充物在能源上是高效的，因为它具有低的压力差和低的液体容量。然而，正是这些性质常常使装备有结构化填充物的塔难以以稳定、令人满意的方式操作。再有，许多应用仅仅要求使用盘。

分馏塔盘在应用中通常是两种方案中的一种：正交流动(cross-flow)和逆向流动(counter-flow)。盘通常由一个固体盘或平台组成，该盘具有许多个孔并安装在塔内的支承环上。在正交流动盘中，汽体上升通过孔并通过其“作用”面积与横向流过盘的液体接触。在作用面积上，液体和汽体混合并产生分馏。液体被导向一个盘，该盘对汽液接触是有作用的。比如，在入口下导管下面的区域通常是一个实心区域。如果要获得盘上更多的面积用于气/液接触，下导管通常被设置成倾斜的。盘的最大气/液处理能力通常随着作用或起泡面积的增加而增加。然而，针对使下导管倾斜到什么程度以增加起泡面积，存在着一个限度，否则通常是将变得太小了。这能限制液体的流动和/或限制保持在液体中的汽体的释放，致使液体在下导管中倒流(back up)，从而过早地限制了盘的正常最大汽/液处理能力。

增加起泡面积并因此提高汽/液处理的能力的一种变化是一种多下导管盘。通常，在整个盘上以对称的图案安装上许多个盒状垂直通道，将液体导向或导离该盘。下导管不是一直延伸到盘下面，而是以一个预先设定的距离停留在盘的不远处，该距离由一个充足的空间来限定，该空间允许保持在进入出口下导管中的液体中任何气体的释放。在连续的盘之间，下导管的图案可旋转90°或180°。盒子的底面是实心的(solid)，除了介于盘的入口下导管之间，将液体导向盘下面的发泡区域的缝以外。MD盘归入多路盘一类并通常用于高液体速率场合。这种盘的一个关键特征就是盘的可获得的作用面积。设计提高该作用面积是在盘制造中具有主要意义的事情。

在过程(process)塔设计中，已经发展了多种技术来增加盘的作用面积。例如，已经转让给本发明的受让人的美国专利4,956,127，说明了一种具有提高了作用面积的盘设计，被提高了作用面积位于下导管入口的下面从而增加了盘的作用面积，还有一个已转让给本发明的受让人的美国专利5,164,125，又提出了一个用于气-液接触塔的下导管盘组件，其特征为具有改进的下导管和盘设计，从而在平衡盘上液体流动的同时增强了盘的作用面积。在这类盘中，液体流动的平衡具有重要的意义。如在同样已转让给本发明受让人的美国专利5,192,466中所指出的那样，促进流动以及有效平衡盘上流动的方法和装置是一个重要的设计特征。当流动是不均匀的或停滞时，化学过程塔效率急剧下降。正因为此原因，在下导管盘面积上的这些或其他改进已经受到了相当的重视。

除上述内容外，气-液接触技术阐述了许多其他的性质问题。可以在几个现有专利中找到例子，其中包括已经转让给本发明的受让人的美国专利3,959,419,4,604,247和4,597,916以及授予日本东京的三菱重工业株式会社(Mitsuibishi Jukogyo Kabushiki Kaisha)的美国专利4,603,022。在已转让给联合碳化物公司(Union Carbide Corperation)的美国专利4,499,035中可以发现一个特殊的相关参考，该专利教导了一种具有改进了的入口起泡装置的气-液接触盘。其中，上述类型中的一种正交流盘(cross-flow tray)得到了展示，该盘具有改进后的在盘的入口激发泡运动的装置，入口包括分开设置、无孔隙的壁板，这些壁板实际上是垂直向上延伸并且横截液体流道。这种结构方案据说是在一个比简单的开孔盘组件所提供的盘表面更大的盘表面上促进了运动。这一点的达到部分是通过在邻近下导管的区域上提供了一个升高的部分来有助于汽体上升从中通过。