[發明專利]順流分餾塔盤

有效

• 申請號: 200680015972.1
• 申請日: 2006-05-25
• 公開（公告）號: CN101171072A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 許占平;D·R·門克爾班;B·J·諾瓦克;R·J·米勒
• 申請（專利權）人: 環球油品公司
• 主分類號: B01F3/04
• 分類號: B01F3/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明涉及汽液接觸裝置，其特征在于提高該汽液接觸操作的效率和處理能力(負載量，capacity)。因此，本發明涉及，例如，在分餾塔內用作分餾塔盤的裝置。本發明還可以用于其它各種氣液接觸操作，例如酸性氣體的洗滌或吸收過程。

背景技術

具有多個垂直間隔的蒸餾塔盤的分餾塔被廣泛應用于烴加工業、化工和石化業。因此，已經有大量的研究、開發和創造性思維致力于改進分餾塔盤。因此，分餾塔盤的研究開發在接觸區結構、下導管設計和塔盤總體結構上做了許多變化。

汽液接觸裝置被用于各種用途，以分離液體或蒸氣混合物。汽液接觸裝置的主要用途之一在于通過分餾分離化學化合物。這些裝置還用于使氣流與處理用的液體接觸，該處理用的液體能從氣流中有選擇地除去產品化合物或雜質。

在裝有汽液接觸裝置的塔內，液體沿大致向下的方向流動，而蒸氣通過塔垂直上升。在每個汽液接觸裝置上，液體沿大致水平的方向橫跨裝置流動，而蒸氣通過裝置上的穿孔向上流動。汽流和液流在每個裝置上的交叉流產生泡沫，以使汽液密切接觸并進行質量傳遞。

該裝置基本上可用于分離適合通過分餾來分離或提純的任何化合物。分餾塔盤廣泛用于特定烴的分離，諸如丙烷和丙烯或者苯和甲苯，或者用于各種烴餾分諸如LPG(液化石油氣)、石腦油或煤油的分離。用該主題裝置分離的化合物不局限于烴，而是可包括具有足夠揮發性和溫度穩定性、適合用分餾法來分離的任何化合物。這些材料的例子有乙酸、水、丙酮、乙炔、苯乙烯丙烯腈、丁二烯、甲酚、二甲苯、氯苯、乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、二甲苯酚、醋酸乙烯酯、苯酚、異丁烷和正丁烷、丁烯、戊烷、庚烷、己烷、鹵代烴、醛類、諸如MTBE和TAME一類的醚類以及包括叔丁醇和異丙醇在內的醇類。

汽液接觸塔領域的一個重要問題是改進塔盤的處理能力，從而允許蒸氣和液體從一塊塔盤流向另一塊塔盤，而不出現液阻(flooding)。本領域中的第二個重要問題在于提高塔盤在蒸氣和液體之間進行質量傳遞的效率。

在W.K.Lewis于1936年所做的著名經典研究中發現，通過使未混合的蒸氣與沿相同方向流經每塊連續塔盤的液體接觸(例2)，可以使汽液接觸塔盤的傳質效率最大化。例2被稱為順流(并流，平行流，parallelflow)，正如這里所用的那樣，順流指的是在垂直相鄰或者連續的塔盤上的液體流動，而非在單塊塔盤上的液體流動。Lewis的例2保證無論傳質發生在給定塔盤的哪個地方，在該塔盤上傳質的驅動力幾乎相同。因此，當使用根據Lewis的例2工作的塔盤時，效率可以得到大幅提高。

Monkelbaan等人的US5,223,183給出一種具有至少一根中心下導管但沒有側面下導管的順流塔盤。每塊塔盤的下導管都與塔內其它塔盤上的下導管對齊，使得一塊塔盤上的下導管位于上面那塊塔盤上的下導管的正下方。一根下導管的出口正好位于另一根下導管進口之上。位于每根下導管上方的一對傾斜的液體偏轉擋板連接垂直相鄰的下導管的出口和進口，并且形成十字交叉的液體流動通路。下導管擋板可防止液體從上一級塔盤進入每根下導管，并且限定液體向塔盤板上流動的方向。擋板斜面還給予下行液體一個水平的分動量，這易于將存在于塔盤上的液體和泡沫推向塔盤的這一部分或區域的出口下導管的進口。在塔盤的某些設計方案中，在下導管擋板的下端上提供一種穿孔的反滲透堰(weir)，該堰垂直于下導管擋板。此外，流入出口下導管內的泡沫被正上方的下導管收聚(擠壓，收縮，pinch)，這樣可能降低塔盤的處理能力。

Monkelbaan等人的US5,318,732給出另一種多下導管型順流分餾塔盤，它通過提供無孔蒸餾塔板增加塔盤的處理能力，無孔蒸餾塔板和附著到蒸餾塔板外端的垂直進口堰一起從下導管進口開口開始橫跨塔盤板表面向外延伸。該進口堰除了由下導管側壁的向上延伸部分形成的傳統進口堰之外還可以充當前堰(pre-weir)使用。此外，蒸餾塔板有助于減少收聚；但它們也減小了塔板的有效面積。

因此，本領域還需要一種改進的、處理能力大的、具有Lewis例2的順流模式的塔盤。

發明內容

接觸塔盤性能的兩個決定因素是完成工藝過程的效率和按照液體或蒸氣通過量定義的處理能力。主題發明的一個目的是提高具有Lewis例2的汽液接觸結構的接觸塔盤的效率。本發明的另一個目的是提供處理能力提高的汽液接觸裝置。