專利名稱：蒸餾塔的液體分配器及相應的蒸餾塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蒸餾塔的液體分配器。本發(fā)明特別用于裝在一個浮動結構、如浮動石油平臺或駁船上的空氣蒸餾塔。
在下文中涉及的壓力為絕對壓力。
浮動石油平臺產(chǎn)生殘余氣。由于經(jīng)濟和環(huán)境的原因，越來越有必要回收這些氣體。一種方法是通過Fischer-Tropsch方法把這些氣體轉化為更重的液態(tài)烴類，因而更容易運輸，這種方法消耗大量氧氣。
因此，能夠在平臺或駁船上裝一個空氣蒸餾塔是很有意義的，但是這種設備的良好運行碰到了嚴重的困難。例如，第一迫切需要的是盡管塔軸由于海浪而擺動，液體必須從塔頂均勻分配到塔的整個截面上。
本發(fā)明的目的是提供一種液體分配器，它的運行對這種擺動非常不敏感。
因此，本發(fā)明的主題是一種用于蒸餾塔的液體分配器，其特征在于它包括-一個主分配器，它形成一個具有通向塔內的液體預分配開口的封閉體積；-主分配器的供液的裝置，其壓力明顯高于塔內的壓力；-一個基本占據(jù)塔的整個截面的次分配器，該分配器包括一個與塔的內部空間連通的氣體頂，并且被隔板分為多個室，每個室至少接受來自所述主分配器一個開口的液體，次分配器包括一個底，該底帶有一些開口，這些開口把液體精細分配在塔的幾乎整個截面上，開口的數(shù)量大大高于主分配器開口的數(shù)量。
本發(fā)明所述的分配器可以包括以下特征中的一個或幾個-每個室只接受主分配器一個開口的液體；-所有室的面積和鉆孔率基本相同；-主分配器包括一個鉆孔的管網(wǎng)；
-鉆孔管網(wǎng)包括一系列平行的鉆孔管，每個管與次分配器一個直槽垂直；-所述供液裝置包括一個相分離器和一個壓縮和供液管，該管的上游與該分離器的下部連接；-供液裝置穿過一個低溫冷卻器。
本發(fā)明還有一個主題是包括上面定義的分配器的蒸餾塔。
在這種蒸餾塔的一個實施例中，所述液體分配器位于塔的第一層，特別是塔的頭部，并且蒸餾塔至少在第二層包括一個進入上面定義的第二液體分配器液體的收集裝置，塔的主分配器與收集液體的第二壓縮裝置連接。
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例，附圖中-

圖1為沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖，示意性地示出一個本發(fā)明的液體分配器；-圖2為該分配器的平面圖；-圖3為與圖1類似的局部放大圖；-圖4示意性地示出裝在一個浮動結構上的本發(fā)明的空氣蒸餾塔。
圖1和圖2所示的分配器1用于安裝在空氣蒸餾塔2的頭部，圖4所示的空氣蒸餾塔2是一個空氣蒸餾雙塔的低壓塔。
分配器1由兩部分組成，即主分配器3和位于下面的次分配器4。
主分配器3由一個成為供液收集器的管子5組成，其一端6封閉，從該端垂直伸出幾個互相平行的水平鉆孔管7，管7與收集器相反的端點封閉。每個管7的內母線上有多個內徑相同的開口8，開口的直徑在2-5毫米之間。
在所示的例子中，有七個管7，對于端部的兩個管子，開口8的數(shù)量為四，中心管的開口數(shù)為十二，其它四個管子的開口數(shù)為十。在各種情況下，管7的開口總數(shù)n大大低于保證液體在塔2的截面上分配足夠均勻所需的液體分配孔的數(shù)量N，對于一個直徑為4米的塔，N的數(shù)量一般為1000到3000。另外，開口8的直徑足以避免被要分配的液體中含有的雜質所堵塞。
次分配器4包括一個向上開放的盆槽，該盆槽有一個水平的底9和一個從該底向上的柱形圓周壁10。底9有六個與管7平行的長孔11，使一個圓形環(huán)和與所述方向平行的五個帶空出。這些環(huán)和帶上鉆有N個上述的孔12，和開口8一樣，這些孔的直徑足夠大，避免被堵塞。
每個長孔11的邊緣是一個向上的垂直壁13，它與圓周壁10一起形成五個與上述帶垂直的直槽14和一個與所有直槽14連通的圓形環(huán)槽15。
另外，直槽14和環(huán)槽15都被一組垂直壁17分隔為一些室16，垂直壁延伸在壁13之間和壁13與圓周壁10之間。
室16的面積和鉆孔率相同，并且它們中的每一個都位于一個開口8之下，并且只位于一個開口之下。
塔2固定在圖4所示的浮動結構S上，雙蒸餾塔(未示出)的中壓塔也是一樣。從圖4可以看出對了解本發(fā)明有用的元件，但是雙塔當然包括該技術中的所有傳統(tǒng)元件。
更特別的是，塔2分為上蒸餾部分18和下蒸餾部分19，兩個部分都由交叉波紋充填物組成。正如已經(jīng)知道的，這種充填物包括交叉波紋充填段或充填塊20的重疊，每個充填塊為柱形餅狀，占據(jù)塔的整個截面。
每個充填塊20由一堆具有傾斜波紋22的波紋帶21組成。每個波紋有一個總的垂直面，所有波紋帶的高度相同，從一個波紋帶到另一個波紋帶，交替改變波紋的傾斜方向。因此，鄰近帶的波紋互相接觸，形成許多交點。另外，從一個充填塊20到下一個充填塊相對于塔的總軸相錯90°。在塔的上部分18以上有一個前面描述的分配器，這就是塔的頭部分配器1A。在塔的上部18以下有一個來自該蒸餾部分液體的收集裝置23。在收集裝置23以下和蒸餾部分19以上有一個前面描述的次分配器，構成中間分配器1B。
使用時，通過一條供液管線24到達的“貧液”(從中壓塔的頭部排出的幾乎純凈的氮)通過泵5壓縮到大約3巴的壓力，然后進入分配器1A的供液收集器5A。該液體穿過開口8膨脹到1．2巴左右的壓力，并分別落入室16中。液體從室16又穿過整個孔12落到蒸餾部分18的上充填塊20上。
從部分18流出的富含氧的液體被裝置23收集，通過管線26流出蒸餾塔，送往相分離器27。接受到相分離器27中的液體與通過管線28來自中壓塔的同樣組分的“富液”(中壓塔的槽中收集的富含氧的空氣)混合。然后，該液體通過泵29壓縮到所述的大約3巴的壓力，并進入分配器1B的供液收集器5B。該液體從這兒減壓并按前面所述的兩個階段進行分配，以提供下蒸餾部分19的回流。
當然，下到塔2中的液體與通過液態(tài)氧的加熱得到的氣態(tài)氧進行物質交換和熱交換，這些液態(tài)氧是通過中壓塔頭部的氣態(tài)氮收集到塔2的槽中的。這些氣體在上升進入塔2時逐漸富含氮。
為了清楚起見，氣體的循環(huán)沒有表示在圖4上。但是，眾所周知，上升的氣體經(jīng)過長孔11穿過分配器1A和1B是沒有困難的。同樣，收集裝置23包括一些可以自由上升的通道。實際上收集裝置23由一系列的直槽30所組成，其中每個都有一個向上傾斜延長的側壁31，以覆蓋把該直槽與鄰近直槽分開的間隔，把通道32完全留給氣體。
當結構3在海上時，塔2的軸圍繞它的正常垂直位置擺動。前面描述分配器1使用的詞匯“水平”和“垂直”應理解為對于塔的該中間位置，但是，當塔傾斜時，管7的水平面、底9、壁10、13和17都傾斜同樣角度，如圖1和圖3所示。
由于給主分配器3中的液體加壓，就好像開口8上升了大約20米的液體高度，當然外形尺寸沒有相應的高度。因此，端部開口8之間的高度變化對這些開口提供的流量的影響非常小。
另外，在每個室16中，孔12之間的距離很小(圖3)使得進入孔中的液體高度從一個孔到另一個孔幾乎沒有變化。人們還注意到，在任一時刻，供液強的孔12A靠近鄰近一個室供液弱的孔12B，使得直接在下方的蒸餾部分的上充填塊20的同一部分的這兩個流量容易補償。
總之，甚至在塔的傾斜比較大的情況下，也可在塔的整個截面上得到均勻度令人滿意的液體分配。
為了避免液體在開口8中減壓時的閃蒸(形成蒸汽)現(xiàn)象，最好用一切適當?shù)姆椒?，特別是通過與蒸餾裝置中具備的最冷的流體進行熱交換來低溫冷卻壓縮液體。這種最冷的流體可以是來自塔的頭部的純氮，和／或壓力低于所考慮流體的液氮。
另外，要分配的液體的壓縮可以根據(jù)情況用泵得到，或不用泵而用靜液壓高度得到，從而把液體提升到位于適當水平的相分離器中。為此，可以借助在足夠高的壓力下的驅動氣體、和／或通過在一個熱交換器使液體部分汽化的溫差散熱的作用。
正如人們所了解的，本發(fā)明還用于固定的、但軸不完全垂直的塔中回流液體的分配。
另外，文獻WO-A-90／10497描述了一個與上述的交叉波紋充填物類似的充填物，但鉆孔的方法不同。這里使用的“交叉波紋充填物”一詞也包括這種充填物和所有類似的充填物。
權利要求
1．用于蒸餾塔的液體分配器，其特征在于，它包括-一個主分配器(3)，它限定了一個帶開口(8)的封閉體積，用于對進入塔(2)的液體進行預分配；-主分配器(3)的供液裝置(5，5A，5B，25，9)，其液體壓力明顯高于塔的內壓；-一個基本占據(jù)塔的整個截面的次分配器(4)，它包括一個與塔內空間連通的氣體頂，并且被隔板(13，17)分為多個室(16)，其中每個室接受來自主分配器(3)至少一個所述開口(8)的液體，該次分配器(4)包括一個底(9)，底(9)有一些開口(12)，把液體精細地分配在塔的整個截面上，其數(shù)量大大高于主分配器開口(8)的數(shù)量。
2．根據(jù)權利要求1所述的分配器，其特征在于，每個室(16)接受主分配器(3)一個開口(8)的液體。
3．根據(jù)權利要求1或2所述的分配器，其特征在于，每個室(16)的面積和穿孔率基本相同。
4．根據(jù)權利要求1至3之一所述的分配器，其特征在于，主分配器(3)包括一個穿孔管網(wǎng)(7)。
5．根據(jù)權利要求4所述的分配器，其特征在于，穿孔管網(wǎng)(7)包括一系列平行的穿孔管，每個穿孔管與次分配器(4)的一個直槽(14)垂直。
6．根據(jù)權利要求1至5之一所述的分配器，其特征在于，所述供液裝置包括一個相分離器和一個壓縮和供液管線，管線的上游與該分離器的下部連接。
7．根據(jù)權利要求1至6之一所述的分配器，其特征在于，所述供液裝置穿過一個低溫冷卻器。
8．蒸餾塔，其特征在于，它包括一個根據(jù)權利要求1至7之一所述的液體分配器(1A，1B)。
9．根據(jù)權利要求8所述的蒸餾塔，其特征在于，所述液體分配器(14)位于塔的第一層，特別是塔的頭部，并且塔至少在第二層包括一個液體收集裝置(23)，收集上升到權利要求1至7之一所述的一個第二液體分配器(1B)的液體，并且塔的主分配器與收集液體的第二壓縮裝置(27，29)連接。
10．根據(jù)權利要求8或9所述的蒸餾塔，其特征在于，該蒸餾塔裝在一個浮動結構(18)上，如一個海上石油平臺或駁船上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體分配器(1),包括:一個主分配器(3),限定了一個帶有液體預分配開口(8)的封閉體積,用于對進入塔中的液體進行預分配;主分配器(3)的供液裝置(5,5A,5B,25,9),液體壓力明顯高于塔的內壓;和一個基本占據(jù)塔的整個截面的次分配器(14),該分配器包括一個與塔內空間連通的氣體頂,并且被隔板(13,17)分為多個室(16),其中每個室接受來自主分配器(13)至少一個所述開口(8)的液體,所述次分配器包括帶有開口(12)的底(9),開口(12)把液體精細地分配在塔的整個截面上,這些開口的數(shù)量大大高于主分配器開口(8)的數(shù)量。本發(fā)明用于海上浮動終端或鉆井平臺上的空氣蒸餾。
文檔編號F25J3/04GK1282265SQ98812339
公開日2001年1月31日 申請日期1998年11月9日 優(yōu)先權日1997年11月17日
發(fā)明者伯納德·達雷多, 讓－伊夫·萊曼 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司