分離塔的進(jìn)料段的制作方法
【專利摘要】本領(lǐng)域涉及分離塔中的進(jìn)料分配裝置和操作方法。特別是其涉及蒸餾塔，其中進(jìn)料流為基本上液相、或在該塔的上游是氣和液混合物，但當(dāng)進(jìn)料進(jìn)入塔中之前或之時(shí)它汽化或更汽化。更特別的是，進(jìn)料分配裝置含有多個(gè)開口，允許進(jìn)料在其進(jìn)入塔之前或之時(shí)汽化并且所述開口在操作期間保持在臨界狀態(tài)。通過實(shí)現(xiàn)和使用本發(fā)明進(jìn)料分配裝置達(dá)到顯著優(yōu)勢(shì)。
【專利說明】分離塔的進(jìn)料段
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體上涉及分離塔。特別是其涉及蒸餾塔，其中進(jìn)料流是液相，或在該塔的上游是氣和液混合物，但其中當(dāng)進(jìn)料進(jìn)入塔中之前它汽化或更汽化。這樣的塔包含一塔段，從一個(gè)或多個(gè)入口將進(jìn)料流引入到該塔段中。在該領(lǐng)域需要改進(jìn)進(jìn)料流引入到這樣的塔中和改進(jìn)進(jìn)料分配到這樣的段中。
[0002]本領(lǐng)域的一般描述
閃蒸是蒸餾塔內(nèi)的普遍現(xiàn)象，其中當(dāng)降低到該塔的主壓時(shí)至少部分進(jìn)料流發(fā)生相變化。于是得到的進(jìn)入塔的進(jìn)料流是氣/液混合物?；诩庸ひ笠呀?jīng)證明在應(yīng)用中很難有效率地和有效益地將這樣的進(jìn)料引入到塔中。
[0003]當(dāng)有上分離段時(shí)，在進(jìn)料輸入位置上面的至少一段，標(biāo)準(zhǔn)要求是應(yīng)該將進(jìn)料流的氣相部分均勻地分配到上分離段。相關(guān)的要求是理想地是沒有氣流的局部速度峰值。當(dāng)有下分離段時(shí)，在進(jìn)料輸入位置下面的至少一段，標(biāo)準(zhǔn)要求是應(yīng)該將進(jìn)料流的任何液相部分匯集并引入到下分離段。下分離段可含有特定位置諸如到液體分配器的入口。
[0004]一種工業(yè)實(shí)踐是通過塔上游的裝置降低進(jìn)料流的壓力而避免在塔內(nèi)大量的閃蒸，所述裝置將進(jìn)料流的壓力降低到塔本身所需的值。通常通過管子離開上游裝置并行進(jìn)到塔的進(jìn)料流是具有顯著分?jǐn)?shù)的氣體的氣/液混合物。大量的氣體意味著或者該管子必須有相對(duì)大的直徑以便保持管內(nèi)氣/液混合物的流速低，或者在管子的直徑小的情況下在管內(nèi)產(chǎn)生的流速具有不希望的高速度。
[0005]具有大的管子是不希望的，因?yàn)檫@需要塔的進(jìn)料流段的高度更大。這就增加該塔所需的總高度，這不利地影響著設(shè)計(jì)成本、建造成本、操作成本和維修成本。大管子的路徑選擇也更難，占據(jù)更大量的空間并且更昂貴。具有小管子的缺點(diǎn)是由氣/液混合物的高流速和其他特性引起的腐蝕問題的風(fēng)險(xiǎn)增加。
[0006]通常，上游裝置是控制閥形式的流量控制設(shè)備。控制閥促進(jìn)主要部分的壓力下降。由這種壓力下降步驟產(chǎn)生的顯著分?jǐn)?shù)的氣體在這種閥的設(shè)計(jì)和確定尺寸上強(qiáng)加附加的問題。這是由于出口狀態(tài)與入口狀態(tài)非常不同。由于兩相流(氣/液混合物)必須仔細(xì)小心地設(shè)計(jì)閥在塔上游的位置和閥下游的管道以便避免流動(dòng)不穩(wěn)定和腐蝕產(chǎn)生的問題。
[0007]當(dāng)前工業(yè)實(shí)踐的實(shí)例和討論參見H.Kister的“蒸懼操作(DistillationOperation) ” (由 McGraw-Hill 出版的書，ISBN 0-07-034910-X)，特別是圖 2.2j，它解釋用切向進(jìn)口進(jìn)塔以便滿足上述加工的要求。
[0008]R.F.Strigle.Jr.的“填料塔設(shè)計(jì)和應(yīng)用(Packed Tower Design andApplications)，，(由 Gulf 出版公司在 1994 年出版[第二版]，書號(hào) ISBN 0-88415-179-4)在圖10-15和10-16中對(duì)進(jìn)料流壓力降低到塔壓時(shí)產(chǎn)生氣/液混合物的進(jìn)料流給予某些實(shí)例。一個(gè)實(shí)例使用其中發(fā)生閃蒸的室。在第二實(shí)例中已經(jīng)沿著塔壁提供環(huán)形的溝槽并將進(jìn)料引導(dǎo)在該溝槽的上面和進(jìn)入溝槽。兩個(gè)實(shí)例都被應(yīng)用到具有小直徑的塔。
[0009]在煉油廠和石油化工廠中；特別是在常壓和加壓蒸餾塔中，和尤其是在真空蒸餾塔中有某些具體的例子，其中與閃蒸進(jìn)料流有關(guān)的上述條件是很普遍的。在某些真空蒸餾塔中一個(gè)特定位置是再沸器回到塔的地方，在那里將氣/液混合物從再沸器引入到塔中，其中再沸器用作汽化設(shè)備。
[0010]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到上述狀態(tài)和相關(guān)問題至少在某種程度上存在于所有接觸裝置中，其中閃蒸進(jìn)料存在于系統(tǒng)中。
[0011]發(fā)明概述
本領(lǐng)域的一個(gè)目的是促進(jìn)將閃蒸進(jìn)料流引入和分配到接觸裝置塔。
[0012]一個(gè)目的是提供一種進(jìn)料分配裝置，其基本上實(shí)現(xiàn)進(jìn)料流在進(jìn)料分配裝置內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)所需的位置的閃蒸。
[0013]在本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施方案中，所需的閃蒸位置在進(jìn)料分配裝置內(nèi)和在接觸裝置塔的外壁之外。在某些實(shí)施方案中，這通過使進(jìn)料流壓力保持在足夠高的壓力直到所述位置來部分完成。在某些實(shí)施方案中通過將有足夠壓力下降(pressure drop)的開口安排到進(jìn)料分配裝置內(nèi)來達(dá)到該壓力的保持，閃蒸或汽化發(fā)生在進(jìn)料分配裝置內(nèi)。更特別的是，進(jìn)料流的閃蒸基本上發(fā)生在當(dāng)流流過開口并且通過開口的流呈節(jié)流(或臨界)狀態(tài)時(shí)發(fā)生。
[0014]另外，本領(lǐng)域的某些實(shí)施方案的一個(gè)目的是提供一種進(jìn)料分配裝置，與沒有進(jìn)料分配裝置或其他進(jìn)料分配裝置的分配比較可以用該裝置將由進(jìn)料閃蒸產(chǎn)生的氣體沿著進(jìn)料位置上面的分離段的橫截面更加均勻地分布。
[0015]本領(lǐng)域的某些實(shí)施方案的另一目的是，當(dāng)進(jìn)料被引入到進(jìn)料位置上面的分離段時(shí)，單獨(dú)地或與更加均勻地分配進(jìn)料結(jié)合地使用進(jìn)料分配裝置最大幅度地降低來自進(jìn)料閃蒸的氣體的至少一部分的局部速度。
[0016]本領(lǐng)域的某些實(shí)施方案的又一目的是，促進(jìn)由進(jìn)料閃蒸產(chǎn)生的氣體均勻地與來自進(jìn)料入口段下面的分離段的氣體理想的混合。
[0017]附圖簡(jiǎn)述
圖1是蒸餾塔的示意圖。
[0018]圖2A是具有開放圓錐形進(jìn)料分配裝置的塔的一段的俯視圖(top-down view)。
[0019]圖2B是圖2A中的段的側(cè)視圖表示。
[0020]圖3A是具有分割的圓錐形進(jìn)料分配裝置的塔的一段的俯視圖。
[0021]圖3B是圖3B中的段的側(cè)視圖表示。
[0022]圖4是具有圓錐形進(jìn)料分配裝置的段的側(cè)視圖表示。
[0023]圖5是具有開放圓錐形進(jìn)料分配裝置的塔的下段的側(cè)視圖表示。
[0024]圖6A是具有外壁50的塔的一段和具有圍繞該塔外壁的室52的進(jìn)料分配裝置的實(shí)施方案的俯視圖。
[0025]圖6B是具有外壁50的塔的一段和具有圍繞該塔外壁的輪胎狀室5的進(jìn)料分配裝置的實(shí)施方案的俯視圖。
[0026]圖6C是圖6B的塔和進(jìn)料分配裝置的剖面圖A-A的側(cè)視圖表示。
[0027]示例性實(shí)施方案的詳述
有許多類型和變型的接觸裝置塔。某些標(biāo)準(zhǔn)的接觸裝置塔是蒸餾塔、汽提塔和吸收塔。除了具有單一目的的塔之外，一些接觸塔是兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過程(即蒸餾和吸收)的組合。還有如填料塔和板式塔這樣的類型。除了沒有特別列舉但工業(yè)上承認(rèn)的那些之外(其中這樣的閃蒸的進(jìn)料狀態(tài)至少有可能存在)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可應(yīng)用到上面列舉的接觸裝置的所有類型和變型。
[0028]圖1顯示作為真空蒸餾塔的接觸裝置塔I，其具有一個(gè)主進(jìn)料入口 2和兩個(gè)出口 3和4。為通過主進(jìn)料入口位置上面提供的分離段5和下面提供的分離段6從進(jìn)料中分離的每種產(chǎn)品提供一個(gè)出口。除了主進(jìn)料2之外，還有返回進(jìn)料入口 7 (回流)位于主進(jìn)料入口上面和再沸器回流進(jìn)料入口 8位于該塔下段中。為了簡(jiǎn)化，已經(jīng)省略了產(chǎn)生真空的系統(tǒng)。
[0029]在圖2A和2B中更詳細(xì)地表示進(jìn)料入口段。圖2A顯示包圍接觸裝置塔內(nèi)部的接觸裝置塔10的側(cè)壁。進(jìn)料分配裝置14固定至塔10的外面。進(jìn)料分配裝置通過來自管線12的進(jìn)料15來進(jìn)料。
[0030]形成進(jìn)料分配裝置以使進(jìn)料流在進(jìn)料分配裝置內(nèi)的某些點(diǎn)處流動(dòng)，并且在進(jìn)入該塔之前呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)料壓力下降(其諸如至少部分由于流動(dòng)阻力和管線12中液塔的高度降低)時(shí)，進(jìn)料流汽化明顯。進(jìn)料分配裝置14具有選擇成允許形成兩相混合物通過的橫截面積。橫截面積相對(duì)小且因而導(dǎo)致該流節(jié)流。這種節(jié)流設(shè)定可通過進(jìn)料分配裝置達(dá)到的最大流速。
[0031]實(shí)際上，在正常操作期間進(jìn)料15在質(zhì)量流速和第一壓力下流過管線12。接觸塔保持在低于第一壓力的第二壓力。當(dāng)進(jìn)料離開進(jìn)料分配裝置時(shí)，基于壓力差，進(jìn)料的液相部分將膨脹，汽化并且進(jìn)料將從任何開口中的每一個(gè)(單個(gè)開口示于圖2、4和5中而多個(gè)開口示于圖3和6中)進(jìn)入塔并且在進(jìn)料分配裝置14內(nèi)部某個(gè)點(diǎn)處的進(jìn)料流呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)。
[0032]根據(jù)進(jìn)料入口中的質(zhì)量流速，存在這樣的點(diǎn)，在該點(diǎn)塔中的第一壓力與第二壓力之差不再影響進(jìn)入接觸塔的進(jìn)料量。這是因?yàn)檫@樣的事實(shí):由于節(jié)流現(xiàn)象不可能有更多的進(jìn)料通過進(jìn)料分配裝置14。降低第二壓力不對(duì)通過進(jìn)料分配裝置進(jìn)入塔的進(jìn)料的量產(chǎn)生影響的點(diǎn)被定義為臨界點(diǎn)。對(duì)于從臨界點(diǎn)至低于臨界點(diǎn)的所有壓力的所有第二壓力，通過進(jìn)料分配裝置14的流動(dòng)被認(rèn)為是呈臨界或節(jié)流狀態(tài)。
[0033]因此，進(jìn)料分配裝置的總橫截面積應(yīng)該是這樣的，使通過該裝置的流動(dòng)達(dá)到臨界狀態(tài)?？倷M截面積從一個(gè)裝置(installation)至另一個(gè)裝置將是變化的并且選擇面積使之與每個(gè)裝置的操作條件(例如操作質(zhì)量流速、操作溫度范圍、操作壓力范圍、流動(dòng)組成等)一起特定地工作。通過標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算或借助工具諸如計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational FluidDynamics)軟件可以選擇總橫截面積。
[0034]當(dāng)進(jìn)料流呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)時(shí)，增加最大流速的唯一措施是增加總橫截面積或增加第一壓力。
[0035]進(jìn)料流15進(jìn)入接觸塔的壁10外面的進(jìn)料分配裝置14。在圖2A和2B的本實(shí)例中，進(jìn)料分配裝置14 一般具有圓錐形或梯形的形狀。進(jìn)料分配裝置14含有進(jìn)料管線15與塔10之間的膨脹室。膨脹室具有大于進(jìn)料管線12橫截面積的橫截面積。盡管該形狀通常以圓錐形或梯形顯示，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到多種規(guī)則的和不規(guī)則的形狀，這并不偏離本發(fā)明的范圍。
[0036]進(jìn)料分配裝置可與升氣管塔板和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的接觸塔中所用的其它一種或多種裝置結(jié)合使用。這樣的已知裝置可以是環(huán)形溝槽，幾個(gè)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置的閃蒸箱，或者能夠使來自分離段下面的氣體26通過進(jìn)料段和/或聚集從進(jìn)料分配裝置和/或從分離段上面(如果存在這樣的段)產(chǎn)生的液體的其它幾何結(jié)構(gòu)。[0037]盡管本實(shí)例顯示單個(gè)進(jìn)料分配裝置14與單個(gè)進(jìn)料管線12連接用于引入進(jìn)料到塔內(nèi)，但是可以有將一種或多種其它進(jìn)料引入到該塔段中的一個(gè)或多個(gè)其它進(jìn)料分配裝置和管線組件。另外，單個(gè)進(jìn)料分配裝置可通過多于一個(gè)進(jìn)料管線來進(jìn)料。
[0038]可以用這樣的方式選擇進(jìn)料分配裝置的開口的大小和數(shù)目以及膨脹室的大小和形狀，使進(jìn)料分配裝置14內(nèi)的進(jìn)料基本上保持在液相直至進(jìn)料達(dá)到明顯汽化發(fā)生的點(diǎn)。也可設(shè)計(jì)并選擇進(jìn)料分配裝置的所述特征以使進(jìn)入分配裝置14的進(jìn)料可以具有氣體/蒸汽的分?jǐn)?shù)。
[0039]為了使操作和維修成本最小化，希望在進(jìn)料管線12中保持基本上為液體的流。保持基本上為液相的流的條件是至少部分根據(jù)諸如進(jìn)料本身以及在接觸塔的上游已發(fā)生的任何過程。選擇進(jìn)料分配裝置14的總橫截面積的適合的尺寸和位置允許進(jìn)料的汽化在該裝置內(nèi)以及在接觸塔段前的所需位置上發(fā)生。
[0040]圖2A和2B顯示在接觸塔的中心部分中進(jìn)料分配裝置的實(shí)施方案。在圖2B中，在進(jìn)料分配裝置14下面顯示具有液體分配器21和分離設(shè)備22例如填充床的下分離段。顯示該下分離段發(fā)出氣體流26。當(dāng)如所示設(shè)置接觸塔的進(jìn)料入口時(shí)，添加升氣管塔板和升氣管(未示出)可以是有利的。氣體流26將流過升氣管，且最終流向上分離段。在進(jìn)料入口段上面顯示存在分離設(shè)備20例如填充床的上分離段。
[0041]在圖3A和3B中更詳細(xì)地顯示根據(jù)本領(lǐng)域的實(shí)施方案的進(jìn)料入口段。圖3A顯示接觸裝置塔10的側(cè)壁，其圍住接觸裝置塔的內(nèi)部。具有多個(gè)開口 18A、18B和24 (示出)的進(jìn)料分配裝置14固定至塔10的外面。進(jìn)料分配裝置通過管線12對(duì)進(jìn)料15進(jìn)料。
[0042]進(jìn)料分配裝置的關(guān)鍵特征是流過孔例如16A和16B進(jìn)入塔內(nèi)的進(jìn)料流呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)。該流在孔18A、18B和24節(jié)流并且該節(jié)流設(shè)定可通過孔達(dá)到的最大流速。
[0043]進(jìn)料15在某質(zhì)量流速和第一壓力下流過管線12。接觸塔保持在低于第一壓力的第二壓力。當(dāng)進(jìn)料離開進(jìn)料分配裝置時(shí)，進(jìn)料的液相部分根據(jù)壓力差將膨脹，汽化并且進(jìn)料將從每一個(gè)開口進(jìn)入塔并且通過孔的進(jìn)料流呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)。
[0044]根據(jù)進(jìn)料入口中的質(zhì)量流速，存在這樣的點(diǎn)，在該點(diǎn)塔中的第一壓力與第二壓力之間的差不再影響進(jìn)入接觸塔的進(jìn)料量。這是因?yàn)橛捎诠?jié)流現(xiàn)象不可能有更多的進(jìn)料離開進(jìn)料流路裝置開口。降低第二壓力不對(duì)通過孔進(jìn)入塔的進(jìn)料的量產(chǎn)生影響的點(diǎn)被定義為臨界點(diǎn)。對(duì)于從臨界點(diǎn)至低于臨界點(diǎn)的所有壓力的所有第二壓力，通過孔的流被認(rèn)為是呈臨界或節(jié)流狀態(tài)。
[0045]因此，進(jìn)入塔的進(jìn)料分配裝置的每個(gè)開口的尺寸、和進(jìn)料分配裝置的開口的總面積必須是這樣的，使通過該開口的進(jìn)料流達(dá)到臨界狀態(tài)。這些尺寸從一個(gè)裝置至另一個(gè)裝置將是變化的并且選擇該尺寸使之與每個(gè)裝置中的操作條件一起特定地工作。通過標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算或借助工具諸如計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件可以選擇每個(gè)開口的尺寸、開口的總數(shù)和總的開口面積。
[0046]當(dāng)進(jìn)料流呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)時(shí)，增加最大流速的唯一方法是增加總的孔面積或增加第一壓力。
[0047]進(jìn)料流15進(jìn)入接觸塔的壁10外面的進(jìn)料分配裝置14。在圖3A和3B的實(shí)例中，進(jìn)料分配裝置14 一般具有圓錐形或梯形的形狀。進(jìn)料分配裝置14含有進(jìn)料管線15與塔10之間的膨脹室。膨脹室具有大于進(jìn)料管線12橫截面積的橫截面積。膨脹室與塔內(nèi)部之間的隔板17可以是塔壁10的一部分和/或其可以是進(jìn)料分配裝置14的組成部分。
[0048]在本實(shí)例中，隔板17包含多個(gè)開口。如圖中所示，有兩個(gè)開口 18A和18B朝向進(jìn)料分配裝置14的頂部。另外，顯示在進(jìn)料分配裝置14的底部有開口 24。隔板17上的開口的數(shù)目、其各自尺寸和位置可根據(jù)塔的特定操作條件而變化。朝向進(jìn)料分配裝置的底部的一個(gè)或多個(gè)開口例如24可允許任何液體蓄積在室的底部以離開膨脹室。但是，開口的尺寸應(yīng)該是這樣的，使通過開口的進(jìn)料流例如16A和16B以及24呈節(jié)流狀態(tài)。
[0049]進(jìn)料分配裝置可與升氣管塔板結(jié)合使用或可選地，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它裝置。這樣的已知裝置可以是環(huán)形溝槽，幾個(gè)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置的閃蒸箱，或者能夠使來自分離段下面的氣體26通過進(jìn)料段和匯集從進(jìn)料分配裝置和從分離段上面(如果存在這樣的段)產(chǎn)生的液體的其它幾何結(jié)構(gòu)。
[0050]盡管本發(fā)明實(shí)例顯示單個(gè)進(jìn)料分配裝置14與單個(gè)進(jìn)料管線12連接用于將進(jìn)料引入至塔，但是可存在將一種或多種其它進(jìn)料引入到該塔段中的一個(gè)或多個(gè)其它進(jìn)料分配裝置和管線組件。另外，單個(gè)進(jìn)料分配裝置可通過多于一個(gè)進(jìn)料管線來進(jìn)料。
[0051]可以用這樣的方式選擇進(jìn)料分配裝置的開口的大小和數(shù)目以及膨脹室的大小和形狀，使進(jìn)料分配裝置14內(nèi)的進(jìn)料基本上保持在液相直至進(jìn)料進(jìn)入塔段。也可設(shè)計(jì)并選擇進(jìn)料分配裝置的所述特征以使膨脹室內(nèi)的進(jìn)料可以具有氣體/蒸汽的分?jǐn)?shù)。入口流當(dāng)其流過開口進(jìn)入塔的進(jìn)料入口段時(shí)，然后汽化或更汽化并且同時(shí)呈節(jié)流狀態(tài)。
[0052]隔板17中的開口可以是從塔的壁10上切出的孔，從隔板17切出的孔或連接到塔壁、分隔材料和/或進(jìn)料分配裝置的噴嘴。在它們是從塔壁或其它分隔材料的表面切出的孔的情況下，它們可通過任何熟知的設(shè)備如等離子切割機(jī)、機(jī)械切割機(jī)、機(jī)械沖壓或激光切割而成。在孔是噴嘴的情況下，噴嘴可以是簡(jiǎn)單或復(fù)雜的設(shè)計(jì)并且可與進(jìn)料分配裝置、隔板或塔壁一起整體制造。可選地，噴嘴可以永久地或可拆卸地連接/結(jié)合到進(jìn)料分配裝置、隔板或塔壁。用于連接噴嘴的方法的實(shí)例是焊接、粘接或在支撐表面中提供帶螺紋的開口，其螺紋與噴嘴上的螺紋相對(duì)應(yīng)。
[0053]根據(jù)進(jìn)料輸入特性、接觸塔入口段內(nèi)的環(huán)境特性、所需的進(jìn)料分配或其組合，選擇開口的尺寸、類型和位置。為了使操作和維修成本最小化，希望在進(jìn)料管線12中保持基本上為液體的流。保持流基本上為液相的條件是根據(jù)進(jìn)料本身以及在接觸塔的上游已發(fā)生的任何過程。選擇開口的適合的尺寸和位置以及膨脹室的尺寸允許進(jìn)料在針對(duì)接觸塔段的所
需位置汽化。
[0054]圖3A和3B顯示在接觸塔的中心部分中進(jìn)料分配裝置的特定實(shí)施。在圖3B中，在進(jìn)料分配裝置14下面顯示存在具有液體分配器21和分離設(shè)備22即填充床的下分離段。該下分離段發(fā)出氣體流26。當(dāng)如所示設(shè)置接觸塔的進(jìn)料入口時(shí)，那么添加升氣管塔板和升氣管(未示出)可以是有利的。氣體流26將流過升氣管，并最終流向上分離段。在進(jìn)料入口段上面存在具有分離設(shè)備20例如填充床的上分離段。
[0055]圖4顯示進(jìn)料分配裝置23的另一實(shí)例。進(jìn)料分配裝置23使具有進(jìn)料流15 (優(yōu)選在液相中)的進(jìn)料管線12連接至與圖3A和3B類似的塔段。但是，進(jìn)料分配裝置23的膨脹室直接向塔內(nèi)部敞開，即在進(jìn)料分配裝置與針對(duì)進(jìn)料分配裝置23所述的塔內(nèi)部之間沒有或?qū)嵸|(zhì)上沒有隔離。
[0056]進(jìn)料分配裝置23在進(jìn)料管線12與塔內(nèi)部之間的點(diǎn)具有隔板28。在附圖中，在膨脹室與進(jìn)料管線12的連接點(diǎn)顯示隔板28的位置。但是，隔板28可略微位于進(jìn)料管線12內(nèi)或在進(jìn)料分配裝置23的膨脹室內(nèi)的且在塔壁10之前的另一位置。隔板28可具有一個(gè)或多個(gè)允許進(jìn)料32汽化、或更汽化且進(jìn)入塔段的開口 30。
[0057]一個(gè)或多個(gè)開口 30與關(guān)于圖3A和3B的實(shí)例所述的那些開口類似。選擇所述開口的尺寸和位置以及隔板位置以使進(jìn)入進(jìn)料分配裝置23的膨脹室的進(jìn)料32呈臨界(節(jié)流)狀態(tài)。
[0058]圖4還顯示板26，其是一旦進(jìn)入塔段就更均勻分配汽化的進(jìn)料流32的設(shè)備的舉例說明。該板可以是實(shí)心板、帶槽板、壓花板、碎板或者為了使汽化的進(jìn)料流32均勻地或更均勻地沿著上分離段20分配而形成/成形的板。
[0059]在某些實(shí)施方案中，有流動(dòng)的回路，其中從塔中取出流，將其加熱并且然后再引入塔中。在圖5中顯示將流再引入的段的實(shí)例。任何再引入的流也可以被看作是進(jìn)料。從塔中取出的流常常是在它的沸騰點(diǎn)，這意味著實(shí)質(zhì)上當(dāng)將流再引入到塔中時(shí)任何附加的加熱都將引起汽化發(fā)生(閃蒸)。
[0060]圖5顯示接觸裝置塔的側(cè)壁40，其圍住接觸裝置塔的內(nèi)部。塔段具有進(jìn)料管線46。進(jìn)料流45是在前述的回路或在諸如再沸器44中加熱后再引入至塔的進(jìn)料。如附圖中所示，從接觸塔的底部中通過管線42取出液體進(jìn)料43。然后管線取出進(jìn)料到再沸器44，其加熱進(jìn)料并將進(jìn)料45通過管線46送至塔。進(jìn)料分配裝置47具有與關(guān)于圖2A和2B的進(jìn)料分配裝置14所述的室類似的室并且再引入汽化的進(jìn)料48。但是，進(jìn)料分配裝置可以是依據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施方案的。顯示分離設(shè)備49例如填充床在進(jìn)料入口上面。
[0061]圖6A顯示具有進(jìn)料分配裝置56的本領(lǐng)域的實(shí)施方案，該進(jìn)料分配裝置具有與圖2和3的實(shí)施方案的具有進(jìn)料入口 54和進(jìn)料流55的膨脹室類似的膨脹室。但是，進(jìn)料分配裝置還包含輪胎狀室52，其圍住接觸塔的外壁50的外圍。一系列開口 58排列在輪胎狀室52與塔的內(nèi)部之間。該開口以與關(guān)于圖3A和3B所述的開口類似的方式起作用。
[0062]圖6B顯示與6A的實(shí)施方案類似的實(shí)施方案，其具有在進(jìn)料入口 54與輪胎狀室52之間的管狀連接。管狀連接可以是進(jìn)料入口 54的延續(xù)或其可以是圓柱形室，或與輪胎狀室52相同、類似或不同的直徑的圓柱狀室部分。
[0063]圖6A和6B中所示的開口 58可以是穿透接觸塔的外壁50的開口。該開口也可以是噴嘴或在允許進(jìn)料穿過室52進(jìn)入接觸塔的內(nèi)部的同時(shí)汽化、或更汽化并且進(jìn)料呈節(jié)流狀態(tài)的其它設(shè)備。根據(jù)圖6A的實(shí)例允許在進(jìn)料通過開口 58進(jìn)入接觸塔之前一些量的汽化在室56內(nèi)發(fā)生。在根據(jù)圖6B的實(shí)例中，當(dāng)進(jìn)料通過開口 58進(jìn)入接觸塔內(nèi)部時(shí)大部分汽化發(fā)生。在任一情況下，通過開口 58的流呈節(jié)流或臨界狀態(tài)。
[0064]圖6C顯示圖6B中所示的段的剖面圖。從剖面圖看，開口 58示為穿透接觸塔的外壁50的圓形開口。輪胎狀室的室沿著塔的左側(cè)和右側(cè)是可見的。顯示開口 58與進(jìn)料入口直接相對(duì)。另外，如在圖6B和6C中可見，沒有進(jìn)料從進(jìn)料入口流入塔內(nèi)的直接路徑。因此，塔壁用作隔板，并且進(jìn)料轉(zhuǎn)向環(huán)繞和通過室52。
[0065]在實(shí)例中，選擇每個(gè)開口的橫截面積和所有開口的總橫截面積以使通過所有開口的流呈節(jié)流狀態(tài)。每個(gè)開口的橫截面積可以是相同的或類似的。另外，開口的橫截面積可以在塔壁的外圍附近變化。
[0066]而且，盡管顯示室52完全圍住塔的外圍，但是該室可以未達(dá)到完整的360度，即進(jìn)料分配裝置可僅圍住塔段的外圍的一部分。另外，該室的形狀和/或尺寸可以是恒定的或可沿著進(jìn)料分配裝置所圍住的外圍變化。室大小、形狀和甚至取向的許多變化(例如輪胎狀室的后部相較于具有進(jìn)料入口的前部可垂直地升高或降低)可在不偏離本發(fā)明的范圍下實(shí)現(xiàn)。
[0067]如關(guān)于早些時(shí)間的附圖所討論的，在圖6C中顯示進(jìn)料流61來自塔的下部以及進(jìn)料分配裝置開口上面的分離段59。可在具有進(jìn)料入口的接觸塔的段的內(nèi)部和外圍利用一個(gè)或多個(gè)裝置以促進(jìn)所引入的進(jìn)料流和流61的均勻和/或均質(zhì)混合物，和/或沿著分離段59的表面平均分配進(jìn)料。
[0068]特別地，例如圖6A-C的實(shí)施方案和與之類似的實(shí)施方案非常適合于具有相對(duì)小直徑的塔，如具有大約I米直徑的塔。但是，舉例說明每個(gè)實(shí)施方案以顯示在塔上的位置的實(shí)例，但不應(yīng)限于特定位置、或塔類型。
[0069]關(guān)于前述實(shí)施方案，大部分汽化在所公開的室和/或開口中發(fā)生。但是，在圖2B、3B、4、5和6C中所示的進(jìn)料入口處的彎管內(nèi)常常存在少量、且偶爾相當(dāng)多的量的汽化。這種彎管可以是本文主要公開的進(jìn)料入口管子的一部分或其可以是進(jìn)料分配裝置的一部分以使進(jìn)料入口管子以基本上垂直的和非彎曲的取向連接進(jìn)料分配裝置。
[0070]能夠使進(jìn)料的閃蒸在進(jìn)料入口段內(nèi)部或在進(jìn)料分配裝置內(nèi)所需位置發(fā)生的進(jìn)料分配裝置的位置允許接觸裝置塔更有效率地操作。另外，盡管就接觸塔上和中的特定位置而言已描述數(shù)個(gè)實(shí)例和實(shí)施方案，但是每一個(gè)均可在關(guān)于其它實(shí)例所述的各個(gè)其它位置或在附加位置使用。多于一種進(jìn)料分配裝置可在任何給定塔段上使用并且無需與該段中所用的任何其它進(jìn)料分配裝置相同。
[0071]另外，設(shè)計(jì)依照本領(lǐng)域的進(jìn)料分配裝置允許進(jìn)料管線中的進(jìn)料在接觸塔段之前在進(jìn)料管線中保持液相或基本上液相。這減少了蒸餾系統(tǒng)的復(fù)雜性以及減輕在管子中和引導(dǎo)至接觸塔的入口中氣相、或高百分比的氣相流動(dòng)的有害影響。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到當(dāng)進(jìn)料具有更多的蒸汽在其中時(shí)時(shí)也可以使用本發(fā)明裝置，但是不會(huì)得到減小進(jìn)料(如當(dāng)進(jìn)料基本上是液體時(shí))的有害影響的全部好處。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明附加的各種優(yōu)點(diǎn)并且在本文沒有描述的進(jìn)料流路裝置、升氣管、塔板的各種幾何結(jié)構(gòu)和來自進(jìn)料流路裝置的開口和噴嘴的設(shè)計(jì)均不背偏離本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸塔段，包括進(jìn)料分配裝置，所述進(jìn)料分配裝置包括: 進(jìn)料管線入口，其用于將至少部分為液體的進(jìn)料引入所述進(jìn)料分配裝置， 在所述進(jìn)料管線入口與所述塔之間的室，所述室具有橫截面積，和 一種設(shè)備，其用于使所述流呈節(jié)流狀態(tài)以及在進(jìn)入所述塔段的內(nèi)部之前同時(shí)至少部分汽化。
2.一種接觸塔的進(jìn)料分配裝置，其包括: 位于進(jìn)料管線入口與接觸塔之間的室，所述室具有橫截面積， 一種設(shè)備，其用于使來自所述進(jìn)料管線入口的流呈節(jié)流狀態(tài)以及在進(jìn)入所述塔段的內(nèi)部之前同時(shí)至少部分汽化，和 一種設(shè)備，其用于將所述進(jìn)料分配裝置固定至所述接觸塔的外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸塔段，其中所述節(jié)流設(shè)備是在所述室內(nèi)的所述進(jìn)料管線入口與所述塔段的內(nèi)部之間的點(diǎn)處的隔板，所述隔板具有一個(gè)或多個(gè)開口，每個(gè)所述開口具有開口面積，選擇所述開口面積以使通過所述開口的所述進(jìn)料流呈節(jié)流狀態(tài)以及同時(shí)至少部分汽化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的接觸塔段，其中所述隔板是所述接觸塔段的外壁的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸塔段，其中所述節(jié)流設(shè)備是通過液體的液壓頭或通過液體和蒸汽混合物的液壓頭使對(duì)所述進(jìn)料的壓力增加的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸塔段，其中所述裝置是管子配件如彎管、一個(gè)分支密封的T型接頭或使所述進(jìn)料管線入口處于比連接至所述塔的室的末端低的水平的類似裝置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的接觸塔段，其中所述室的橫截面積大于所述進(jìn)料入口的橫截面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的接觸塔段，其中所述室的至少部分圍繞所述接觸塔的外壁的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接觸塔段，其中所述室完全圍繞所述接觸塔段的圓周并且其中所述節(jié)流設(shè)備為在所述室與所述接觸塔的內(nèi)部之間排列的多個(gè)開口，每個(gè)所述開口具有開口面積，選擇所述開口面積以使通過所述開口的所述進(jìn)料流呈節(jié)流狀態(tài)以及同時(shí)至少部分汽化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的接觸塔段，其中所述接觸塔段的上面、下面或上面且下面有分離段并且所述分離段用于分離、蒸餾、傳熱、萃取、洗滌操作或吸收。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的接觸塔段，其中所述進(jìn)料分配裝置位于所述接觸塔段的內(nèi)部的外面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的接觸塔段，其中將所述進(jìn)料分配裝置固定至所述接觸塔段的外壁，所述外壁限定所述接觸塔段的內(nèi)部。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的接觸塔段，還包括至少一個(gè)附加進(jìn)料分配裝置。
14.一種操作接觸塔段的方法，其包括以下步驟: 使為液體或至少部分液體的進(jìn)料經(jīng)由進(jìn)料入口進(jìn)料至固定至所述接觸塔段的外壁的進(jìn)料分配裝置，和 當(dāng)所述進(jìn)料呈節(jié)流狀態(tài)通過所述進(jìn)料分配裝置的節(jié)流設(shè)備時(shí)，使其至少部分汽化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述進(jìn)料分配裝置是根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)的。
【文檔編號(hào)】B01D3/14GK103781524SQ201280032205
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】E.塔明恩 申請(qǐng)人:液化石油公司