[發(fā)明專利]接觸裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580045526.4
• 申請(qǐng)日: 2015-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106659943A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·X·陳;S·C·布朗;A·P·迪布達(dá)爾;K·F·拉森;J·P·里科塔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B01D3/00
• 分類號(hào): B01D3/00;B01J10/00;B01J19/32;F28F25/08
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 王瑋,張昱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可用于蒸餾塔中的氣液接觸裝置以及與在蒸餾塔內(nèi)使用這種裝置相關(guān)的蒸餾方法，在所述氣液接觸裝置中，液體的降膜與蒸氣接觸，在蒸餾的情況下，所述蒸氣是待蒸餾的混合物的蒸氣相和液相。更具體地講，本發(fā)明涉及這種氣液接觸裝置，在這種氣液接觸裝置中，降膜在支撐在結(jié)構(gòu)內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)條陣列上形成，蒸氣穿過(guò)所述結(jié)構(gòu)與降膜接觸，從而實(shí)現(xiàn)蒸氣和液體之間的接觸。

發(fā)明背景

氣液接觸裝置用于蒸餾塔中，以使上升蒸氣相與待蒸餾的混合物的下降液相接觸。在蒸氣相和液相之間發(fā)生質(zhì)量傳遞，使得混合物的較輕或較難揮發(fā)組分的濃度隨上升蒸氣相的上升而在該上升蒸氣相內(nèi)增加，并且較重或較難揮發(fā)組分的濃度隨液相的下降而在該液相內(nèi)增加。另外，這種裝置還用于直接接觸熱交換器和類似設(shè)備中，以在液體和蒸氣之間傳遞熱量以及質(zhì)量。

使用這種氣液接觸裝置的常用蒸餾的一個(gè)例子是低溫空氣分離，其中空氣被壓縮，然后凈化除去較高沸點(diǎn)的污染物，諸如可在進(jìn)行這種過(guò)程的低溫下凝固的水蒸氣和二氧化碳。然后將壓縮和凈化的空氣冷卻至其露點(diǎn)或其露點(diǎn)附近，然后在一個(gè)或多個(gè)蒸餾塔中蒸餾以產(chǎn)生富含氧、氮和氬以及空氣其他組分的產(chǎn)物。例如，可將壓縮、凈化和冷卻的空氣引入蒸餾塔中以引發(fā)上升蒸氣相的形成，該上升蒸氣相將隨其上升而變得更富含氮。可使所得的富含氮的蒸氣塔頂部部分冷凝形成回流，該回流被引入塔的頂部以引發(fā)下降液相的形成，該下降液相在一個(gè)或多個(gè)氣液接觸裝置布置中接觸上升蒸氣相，從而隨其下降而變得更富含氧。所得的富含氧的液體塔底殘留組分可在其他塔中進(jìn)一步精制，或者如果這種組分是分離的唯一所需產(chǎn)物，則在富含氮的蒸氣的冷凝中使用。

典型的氣液接觸裝置是篩孔塔板、規(guī)整填料和無(wú)規(guī)填料。篩孔塔板由堆疊在塔內(nèi)的多孔板構(gòu)成。較高的板通過(guò)使用降液管將下降液體供給到較低的板，并且蒸氣通過(guò)板孔穿過(guò)板而上升。液體和蒸氣之間的接觸產(chǎn)生蒸氣和液體混合物，該混合物的組成因板而異地以上述方式變化。規(guī)整填料和無(wú)規(guī)填料使膜形式的下降液相與通過(guò)填料上升的上升蒸氣相接觸。無(wú)規(guī)填料由大量支撐在蒸餾塔內(nèi)的單個(gè)填料元件組成。規(guī)整填料由被布置成使波紋交叉的波紋薄板組成。波紋的接觸點(diǎn)確保液體膜和蒸氣兩者分散在整個(gè)填料中。與規(guī)整填料相反，篩孔塔板和無(wú)規(guī)填料具有與其使用相關(guān)的較大壓降。在分離空氣的情況下，空氣必須被壓縮的程度直接受這種壓降的影響。盡管規(guī)整填料具有較低的壓降，但是由于這種填料不完美以及安裝缺陷而導(dǎo)致在蒸餾塔內(nèi)的填料不完全水平，所以液體和蒸氣的混合并不完美。

如將要討論的那樣，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)在于，提供了一種適用于諸如蒸餾和直接接觸熱交換用途的氣液接觸裝置，所述氣液接觸裝置具有較低的壓降，并且被設(shè)計(jì)成分配液體以避免其中液體的混合在裝置內(nèi)不均勻這些方面的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種氣液接觸裝置，所述氣液接觸裝置包括用于支撐液體的降膜的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)條陣列，所述降膜在該細(xì)長(zhǎng)條中的每一者的相對(duì)表面上的細(xì)長(zhǎng)條上下降。還提供了一種支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)具有彼此間隔開(kāi)的頂部區(qū)段和底部區(qū)段。頂部區(qū)段和底部區(qū)段在細(xì)長(zhǎng)條的相對(duì)端處連接到細(xì)長(zhǎng)條陣列，并以平行關(guān)系支撐多個(gè)細(xì)長(zhǎng)條陣列，并且在相鄰條之間觀察時(shí)細(xì)長(zhǎng)條的相對(duì)表面彼此間隔開(kāi)，以防止降膜中的液體借助于液體的表面張力從相鄰條中的一個(gè)遷移到相鄰條中的另一個(gè)。頂部區(qū)段具有與細(xì)長(zhǎng)條對(duì)準(zhǔn)的孔，使得分配到頂部區(qū)段的液體從該孔中滲出到該條中的每一者的相對(duì)表面上，以引發(fā)液體的降膜的形成。另外，支撐結(jié)構(gòu)在頂部區(qū)段和底部區(qū)段處具有開(kāi)口，使得蒸氣能夠穿過(guò)支撐結(jié)構(gòu)以接觸降膜，從而實(shí)現(xiàn)液體和蒸氣之間的接觸。與頂部支撐元件相關(guān)的液體分配器將液體分配到孔。

可以理解，使用與將液體單獨(dú)分配到條的孔相關(guān)的單個(gè)條提供了比現(xiàn)有技術(shù)的填料裝置(諸如無(wú)規(guī)填料和規(guī)整填料)更加受控的液體分配。此外，具有條陣列的結(jié)構(gòu)可以充分打開(kāi)，使得本發(fā)明的裝置具有較低的壓降。