專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)型海上漂浮結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如采油平臺(tái)或駁船這樣的海上漂浮結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)角i的預(yù)定值i0一般最多在大約5度到10度之間。
眾所周知，為了在上升的氣體與下降的液體之間進(jìn)行物質(zhì)和熱交換，在某些蒸餾塔里使用交叉波紋狀填料代替了蒸餾塔板。此種交叉波紋狀填料包含疊加的多個(gè)段。各段均由一組多個(gè)安排于垂直的母面上的一條緊靠另一條的波紋帶形成。波紋都是傾斜的并且從一帶到相鄰的帶沿相反方向下降。
為了讓液體穿過(guò)，各波紋帶一般都有很密的小孔，這種孔約占10％。
GB-A-1,004,046和CA-A-1,095,827對(duì)這種交叉波紋狀填料作了說(shuō)明。
交叉波紋狀填料一般用扁平軋材，即帶狀金屬板制造。這些金屬帶首先折疊(或彎曲)成波紋狀金屬板的帶，波紋與帶的軸線相對(duì)說(shuō)來(lái)是傾斜的。然后，把折疊好的帶切割成長(zhǎng)條并堆疊起來(lái)，每隔一帶翻轉(zhuǎn)方向。如此而獲得的填料段通常叫做“單元”。
WO-A-90/10497說(shuō)明了與上述交叉波紋狀填料類(lèi)似的一種填料，但穿孔不一樣。這里使用的“交叉波紋狀填料”一語(yǔ)也包括這種填料及任何類(lèi)似的填料。
海上采油平臺(tái)生產(chǎn)殘余氣。由于經(jīng)濟(jì)及環(huán)境的原因，越來(lái)越有必要對(duì)這種氣加以有益使用。有一種方法便是將其變?yōu)楦氐奶細(xì)浠衔?，成為液體形式從而更便于運(yùn)輸，使用了費(fèi)歇爾—托伯氏方法，這一方法消耗大量的氧。
因此，要求能在這種漂浮結(jié)構(gòu)上安裝有交叉波紋狀填料的蒸餾塔，但這樣做也遇到了嚴(yán)重的問(wèn)題。
這是因?yàn)樵诮徊娌y狀填料里這些順序的單元是從一個(gè)單元到下一個(gè)單元圍繞塔的軸線旋轉(zhuǎn)過(guò)某一角度，一般為90度，從而促使液體在塔的整個(gè)橫截面上周期性地重新分布。
結(jié)果，在任何時(shí)刻至少都有某些單元的波狀帶與傾斜平面形成小于45度的角。因此，對(duì)于這些帶說(shuō)來(lái)，這種傾斜度i在其母面內(nèi)有一個(gè)分量，會(huì)促使下降的液體偏移。因而液體趨向于流到蒸餾塔的外殼，再沿此外殼下流，在蒸餾中不起作用。塔的蒸餾效率從而下降。
本發(fā)明的目的在于提供一種承載具有交叉波紋狀填料的蒸餾塔的海上漂浮結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能在由于主導(dǎo)風(fēng)引起的波浪形成可能典型為5度到10度之間的擺動(dòng)幅度的情況下滿意地運(yùn)行。因此，最主要的特點(diǎn)是分布于蒸餾塔頂部的液體應(yīng)該不管上述傾斜度如何而能或多或少均勻地濕潤(rùn)塔的整個(gè)橫截面上的填料。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種采油平臺(tái)或駁船這樣的海上漂浮結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)角i的預(yù)定值i0一般最多在大約5度到10度之間，其特征在于所述的漂浮結(jié)構(gòu)承載了一個(gè)至少在其長(zhǎng)度的一部分裝有交叉波紋狀填料的蒸餾塔，所述的填料包含疊加的多個(gè)填料單元，各填料單元都包含一組垂直的波紋狀帶，波紋狀帶的波紋交替地向相反方向傾斜，至少一段填料單元的帶的波紋構(gòu)形設(shè)成使得對(duì)于這一段中每對(duì)相鄰的帶來(lái)說(shuō)，當(dāng)這兩條帶在其母面內(nèi)傾斜所述角i時(shí)，從這兩條帶的上邊沿的任一點(diǎn)測(cè)量，在這一邊沿的所述點(diǎn)的垂直線的各邊，這兩條帶的平均波紋側(cè)邊的最大坡度的中線，限定一個(gè)扁錐形，其軸線與所述垂線形成角d，使兩角之比(d/i)為小于0.6，最好小于0.5。
如此限定的海上漂浮結(jié)構(gòu)，可以具有以下特征的一個(gè)或數(shù)個(gè)從正面看時(shí)，波紋的平均開(kāi)角γ和所述層的各條帶產(chǎn)生波紋的母點(diǎn)的傾斜角δ滿足下列關(guān)系式1-2sin2δcos2γ2B-sin2γ22BB-A2<0.6,]]>優(yōu)選地＜0.5，式中，A=1-cos2δ·cos2γ2]]>B=A(1+sin2γ2)-sin2γ2;]]>γ=40°，而δ在大約30°和大約60°之間，最好在大約40°和大約60°之間；γ=50°，而δ在大約40°和大約60°之間，最好在大約50°和大約60°之間；γ=60°，而δ在大約40°和大約60°之間，最好在大約50°和大約60°之間；γ=70°，而δ在大約50°和大約60°之間，最好接近60°；γ=80°，而δ=60°(大致)；所述塔為雙常壓蒸餾塔。
現(xiàn)在參照


本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的海上漂浮結(jié)構(gòu)的示意圖，部分以軸向斷面圖示出；圖2和圖3分別為沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線和Ⅲ-Ⅲ線切開(kāi)的斷面圖；圖4是一段交叉波紋狀填料的部分透視圖；圖5顯示的是從正面看的所述的波紋狀填料帶；圖6顯示的是圖5的交叉波紋狀填料帶沿Ⅵ-Ⅵ線切開(kāi)后的斷面上的波紋形狀；圖7顯示的是低溫液體在波紋狀帶上流動(dòng)的情況，所述帶處于非傾斜位置；圖8顯示的是波紋狀帶在其母面傾斜時(shí)液體流動(dòng)的情況。
圖1示意地顯示安裝于錨定在海床上的駁船或采油平臺(tái)2的常壓蒸餾塔。此駁船在波浪的影響下沿雙箭頭F所示的瞬時(shí)擺動(dòng)方向上擺動(dòng)并保持于圖的平面內(nèi)。與蒸餾塔的軸線X-X的垂直線形成的傾斜角i的最大預(yù)定值i0可能達(dá)到至少等于5°、通常在大約5°和10°之間。蒸餾塔在這一范圍的擺動(dòng)情況下必須能滿意地進(jìn)行蒸餾。
圖1到圖4示意地顯示蒸餾塔1上部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這個(gè)上部包括疊加的多個(gè)交叉波紋狀填料單元或段3，各單元具有占據(jù)蒸餾塔的整個(gè)橫斷面的圓餅形。
每個(gè)單元3(圖2到圖4)都包含一組具有斜波紋5的波紋帶4，這些帶可能在其整個(gè)表面穿孔。各帶4有一個(gè)垂直的母面，所有帶的高度H都相同，波紋從一條帶到下一條帶在兩個(gè)方向上交替傾斜。因此，相鄰帶的波紋在許多相交點(diǎn)上接觸。
單元3有兩類(lèi)單元3A(圖2)，其波紋帶4A的方向平行于擺動(dòng)的優(yōu)勢(shì)方向F，也就是說(shuō)平行于圖1的平面；單元3B(圖3)，單元3B的波紋帶4B的方向與波紋帶4A成直角。各單元例如由焊接于蒸餾塔外殼7的圓截面件6支承。
所有單元3都有相同數(shù)量的波紋帶4，如圖1所示單元3B與單元3A相間。當(dāng)然，可以在蒸餾塔的整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)重復(fù)，當(dāng)像本實(shí)例那樣，蒸餾塔是雙常壓蒸餾塔時(shí)，即在低壓蒸餾塔和中壓蒸餾塔的整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)重復(fù)。
在使用中，沿塔下降的液體，被分布器8在塔的頂部分布于其整個(gè)橫截面，流過(guò)順序的單元。圓截面件6以及單元3A和3B的交替方向使所述液體能以一定間隔在蒸餾塔的整個(gè)橫截面上重新分布。
當(dāng)蒸餾塔的軸線以角i傾斜時(shí)，液體在單元3B內(nèi)的分布實(shí)際上不受影響，因?yàn)椴y帶4B與方向F成直角，有效地防止液體沿傾斜方向偏轉(zhuǎn)。
與此形成對(duì)照，在單元3A內(nèi)，在波紋條4A平面內(nèi)的傾斜角i趨向于使液體偏向于其垂直邊，因而破壞液體分布穿過(guò)這些單元的均勻性，妨礙蒸餾性能?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5至圖8詳細(xì)說(shuō)明這種現(xiàn)象。
在橫斷面上(圖6)各個(gè)波紋5總的呈三角形，具有對(duì)稱(chēng)于垂直方向D和在波峰有倒圓的部分10的直的側(cè)邊9。使用點(diǎn)劃線描繪把順序的波峰連接起來(lái)的平均波紋側(cè)邊11。所述波紋為被平行于方向D測(cè)量的總高度h、平均側(cè)邊11頂部的張角γ和倒圓的部分10的半徑r所限定。
從正面看(圖5)，每條帶都是長(zhǎng)方形，其波紋5以與水平線(即帶的上邊12和下邊13)構(gòu)成的δ角傾斜。
波紋帶4用適當(dāng)?shù)墓ぞ咭越嵌圈恼郫B或沖壓或折疊加沖壓的原料平金屬板制成，可能加以穿孔。
在圖5和圖6的實(shí)例中，γ=60°，δ=45°；在圖7和圖8的實(shí)例中也是這樣。
蒸餾塔1的軸線X-X處于鉛垂位置(i=0)時(shí)，波紋帶4A的邊12和13是水平的(如圖7所示)。到達(dá)某波紋帶的上邊12的任一點(diǎn)A的液體沿其一邊為邊12和邊13上點(diǎn)A的鉛垂線14，其另一邊為所述波紋帶的最大坡度的中線15所限定的扁平半錐形內(nèi)的帶的兩面流動(dòng)。
“最大坡度的中線”一語(yǔ)應(yīng)理解為指的是一方面為連續(xù)的平滑波紋側(cè)邊9的最大坡度線，另一方面為液體流過(guò)倒圓的部分10時(shí)的短的基本上垂直的部分所限定的虛線表示的中線。
關(guān)于交叉波紋狀結(jié)構(gòu)，到達(dá)單元的A點(diǎn)的液體在為線15和位于處在鉛垂位置的法線14對(duì)側(cè)的對(duì)稱(chēng)線17限定的扁錐形16之內(nèi)散開(kāi)。在波紋帶平面內(nèi)的錐頂半角以α表示。在γ=60°和δ=45°的情形下，角α的值接近于30°。
當(dāng)波紋帶4A以角度i在其平面(圖8)內(nèi)傾斜時(shí)，可以看到液體在其內(nèi)散開(kāi)的錐形的軸線18以稱(chēng)作液體偏離角的角度d相對(duì)于直線14向鉛垂線偏離，角度d小于角i。此外，還可以看到，錐頂半角15基本保持不變，等于前面說(shuō)到的值α。
因此，在考慮的實(shí)例中，近似地i=10°，d=5°，在i≤10°時(shí)，d和i基本上成正比例。
已經(jīng)看到，在下列條件同時(shí)得到滿足時(shí)，i大致在0≤i≤10°的范圍內(nèi)，蒸餾塔的蒸餾性能仍然驚人地令人滿意，這些條件是(1)40°≤γ≤80°(2)30°≤δ≤60°(3)d/i＜0.6很方便地，使用下面的關(guān)系式可以確定滿足關(guān)系式(3)的角γ和δ的多對(duì)值(4)1-2sin2δcos2γ2B-sin2γ22BB-A2<0·6,]]>優(yōu)選地，＜0.5，式中，A=1-cos2δ·cos2γ2]]>B=A(1+sin2γ2)-sin2γ2]]>因此可以確定以下各對(duì)導(dǎo)致滿意結(jié)果的值。在下表中，格子內(nèi)顯示的是用上面的關(guān)系式(4)計(jì)算出的d/i的比值。 可以明白，如果單元3A的蒸餾性能，即其在沿F方向傾斜的位置抗器壁效應(yīng)的性能，是令人滿意的，那么根據(jù)推理那些其中波紋帶與擺動(dòng)平面形成小于90度正角的單元的蒸餾性能也是令人滿意的。因此蒸餾塔1可以用任何要求的方式圍繞其X-X軸線定向。
當(dāng)然，在前述關(guān)系式正確時(shí)，蒸餾塔的性能就會(huì)是令人滿意的，不管漂浮結(jié)構(gòu)是否有優(yōu)勢(shì)的擺動(dòng)方向。
權(quán)利要求
1．一種采油平臺(tái)或駁船這樣的海上漂浮結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)角i的預(yù)定值i0一般最多在大約5度到10度之間，其特征在于所述的漂浮結(jié)構(gòu)承載了一個(gè)至少在其長(zhǎng)度的一部分裝有交叉波紋狀填料(3)的蒸餾塔(1)，所述的填料包含疊加的多個(gè)填料單元(3A、3B)，各填料單元都包含一組垂直的波紋狀帶(4A、4B)，波紋狀帶的波紋(5)交替地向相反方向傾斜，至少一段填料單元(3A)的帶(4A)的波紋構(gòu)形設(shè)成使得對(duì)于這一段中每對(duì)相鄰的帶(4A)來(lái)說(shuō)，當(dāng)這兩條帶在其母面內(nèi)傾斜所述角i時(shí)，從這兩條帶的上邊沿(12)的任一點(diǎn)(A)測(cè)量，在這一邊沿的所述點(diǎn)的垂直線(14)的各邊，這兩條帶的平均波紋側(cè)邊(11)的最大坡度的中線(15、17)，限定一個(gè)扁錐形，其軸線(18)與所述垂線(14)形成角(d)，使兩角之比(d/i)為小于0.6，最好小于0.5。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，從正面看時(shí)，波紋的平均開(kāi)角γ和所述層的各條帶產(chǎn)生波紋的母點(diǎn)的傾斜角δ滿足下列關(guān)系式1-2sin2δcos2γ2B-sin2γ22BB-A2<0.6,]]>優(yōu)選地，＜0.5，式中，A=1-cos2δ·cos2γ2]]>B=A(1+sin2γ2)-sin2γ2]]>
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，γ=40°，而δ在大約30°和大約60°之間，最好在大約40°和大約60°之間；
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，γ=50°，而δ在大約40°和大約60°之間，最好在大約50°和大約60°之間；
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，γ=60°，而δ在大約40°和大約60°之間，最好在大約50°和大約60°之間；
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，γ=70°，而δ在大約50°和大約60°之間，最好接近60°；
7．根據(jù)權(quán)利要求1或2的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，γ=80°，而δ=60°；
8．根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的海上漂浮結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒸餾塔(1)為雙常壓蒸餾塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及擺動(dòng)角i不大于10°的漂浮結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)承載具有交叉波紋狀填料的常壓蒸餾塔。至少一組波紋帶(4A)的波紋結(jié)構(gòu)設(shè)成使d/i<0.6,其中,d是所述單元的各對(duì)相鄰的波紋帶在其母面以角i傾斜時(shí)使液體散開(kāi)的錐形的軸線(18)的偏離角。本發(fā)明可用于在采油裝置上以常壓蒸餾生產(chǎn)氧。
文檔編號(hào)B63B35/00GK1297373SQ9980510
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月17日
發(fā)明者菲利普·弗雷斯, 埃蒂安·韋爾朗 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司