[發明專利]用于具有環形支撐柵格的空氣分離單元的環形分壁塔

有效

• 申請號: 201880054064.6
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN111093789B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: K·J·薩博達;P·W·貝朗格;R·D·倫茨;K·F·拉森;S·C·布朗;J·P·里科塔;G·X·陳;J·D·福斯特
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/32;B01J19/30;B01J19/32;F25J3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊國治;王瑋

本發明提供了一種用于低溫精餾空氣或空氣成分的環形分壁塔。環形分壁塔包括第一環形塔壁和第二環形塔壁，第二環形塔壁設置在第一環形塔壁內以限定環空塔區域和內芯塔區域。本發明的環形分壁塔還包括設置在至少環空塔區域內的結構化填料元件以及環形懸臂式收集器；以及環形分配器，該環形分配器設置在環空塔區域中且位于多個結構化填料元件上方或下方。第二環形塔壁在徑向方向和軸向方向上的熱膨脹和收縮與第一環形塔壁在徑向方向和軸向方向上的熱膨脹和收縮無關。

技術領域

本發明涉及用于低溫精餾空氣或空氣成分的環形分壁塔。更具體地，本發明涉及一種包括環空塔區域和內芯塔區域的環形分壁塔，該環空塔區域被定義為第一環形塔壁與第二環形塔壁之間的空間，并且該內芯塔區域被定義為第二環形塔壁的內部空間，所述塔具有設置在內芯塔區域和環空塔區域內的多個填料元件或塔板。

背景技術

根據空氣的相對揮發度將空氣分離成各組分的精餾工廠的主要資本支出是塔外殼的成本和塔所需的空間。在需要兩個或更多個塔進行分離的情況下尤其如此。這種多塔系統通常用于低溫精餾，諸如用于低溫精餾空氣，在這種情況下，塔可豎直堆疊或并排放置。非常需要一種能夠在降低塔成本和減少塔空間需要的情況下進行精餾的系統。

已經在文獻中提出了將分壁塔作為一種更好地利用給定的塔直徑，從而降低與建造工廠有關的資本成本以有利于分離過程的方法。分壁塔實質上在單個塔殼內的同一高度包含多個蒸餾節段。在美國專利號5,946,942和6,023,945(Wong等人)中公開的使用分壁塔的早期示例公開了分壁原理在空氣分離中的應用。這些現有技術系統公開了一種其中低壓塔包含內部環形壁的設備。低壓塔的內部環形壁與外殼之間包含的區域構成了用于生產氬氣產品的節段。

現有技術分壁塔系統的缺點包括與關鍵設計挑戰有關的各種結構和性能折衷，包括：(i)蒸氣在分壁塔的不同節段內分布不均；(ii)由于壁表面積較大，導致向下流動的液體分布不均，特別是在使用結構化填料作為質量傳遞元件的情況下；(iii)由于內殼與外殼之間的瞬時熱膨脹/收縮差異，導致分壁塔和塔內部構件的性能降低；以及(iv)環形分壁塔的內芯塔節段與環空塔區域之間的壓力邊界不足。

因此，本發明的目的是提供一種用于精餾空氣的環形分壁塔系統，該系統解決了上述設計挑戰并且克服了現有技術環形分壁塔的困難和缺點，從而提供了更好和更有利的性能。

發明內容

本發明可被表征為一種用于低溫精餾空氣或空氣成分的環形分壁塔，所述塔包括：(i)第一環形塔壁；(ii)第二環形塔壁，第二環形塔壁與第一環形塔壁徑向間隔開并且設置在第一環形塔壁的第一內部空間內，以限定第一環形塔壁與第二環形塔壁之間的環空塔區域，并且將內芯塔區域限定為第二環形塔壁的第二內部空間的一部分或全部；(iii)環形支撐柵格，所述環形支撐柵格具有內環形邊緣構件和外環形邊緣構件，所述環形支撐柵格設置在所述環空塔區域中，其中所述外環形邊緣構件附接到所述第一環形塔壁并且所述內部環形邊緣構件不附接到所述第二環形塔壁，并且其中所述第二環形塔壁在徑向方向和軸向方向上的熱膨脹和收縮與所述環形支撐柵格和所述第一環形塔壁在徑向方向和軸向方向上的熱膨脹和收縮無關；和(iv)多個結構化填料元件，所述多個結構化填料元件設置在所述環空塔區域內的所述環形支撐柵格上。

附圖說明

雖然本說明書的結論是清楚地指出申請人視為他們的發明內容的主題的權利要求，但相信在結合附圖時將更好地理解本發明，其中：

圖1是根據本發明的一個實施方案的雙塔分壁布置的側剖視圖；

圖2是根據本發明的另一個實施方案的雙塔分壁布置的側剖視圖；

圖3是根據本發明的一個或多個實施方案的環形分壁塔的側剖視圖；

圖4是根據本發明的另外實施方案的環形分壁塔的側剖視圖；

圖5是適用于本發明環形分壁塔的一個或多個實施方案的環形塔板的等軸視圖；