包括稳定处理塔的近海结构制造技术

本发明专利技术涉及一种近海结构，其具有承载着加工设备（５）的浮动支承（４）和支撑在浮动支承上的处理塔（６）。处理塔（６）通过铰接连接件（１２）而被连接着，从而可在浮动支承（４）的低频倾斜动作下保持直立位置。这样，可以在海洋动态条件下维持塔（６）中的气液接触效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种近海结构，其包括承载着碳氢化合物加工设备的浮动支承以及具有竖直中心线和上下端的竖直处理塔，处理塔具有用于使包含碳氢化合物的液态和气态制品相互接触的内部分布元件。
技术介绍
将天然气用作原料的甲醇生产设备是众所周知的。这种设备包括进气预处理设备、天然气蒸气转化器、通常与转化器的排口组合在一起的蒸气制品废热回收系统、合成反应器、蒸馏段。目前许多甲醇生产设备采用了英国皇家化工公司研制的通常称作ICI低压甲醇加工工艺的基本制造工艺。该工艺描述于1975年1月出版的那一期“Hydrocarbon Processing”中。利用ICI制造工艺的设备目前市场上有售，因而将天然气转化为甲醇的基本方法不构成本专利技术的一部分。带有散装或随机填料、叠置填料或规整填料的处理塔被广泛应用在化工、石油、天然气及其它加工领域中，用于实施分离处理(例如吸附、解吸附、精馏、分馏和蒸馏)，并且被用作反应器，其中填料用于使气体和液体直接接触，以传输热量或从一种相态转变成另一种。填料塔的两项重要优点是低成本和填料接触面积大。填料塔的缺点是，即使它们被竖直设置，液体和气体之间仍会有沟流现象，这种沟流会导致塔效率下降；另一方面，用在承载浮动平台和加工船上的填料塔可能会因倾斜而导致液体和气体之间的沟流更为严重。即使仅倾斜少量几度，沟流也可能会导致性能急剧下降。天然气的远程液化、液化天然气(LNG)向人口中心的输送、为地区消费而储存和蒸发LNG已经在世界范围内成功地实践了很多年了。LNG生产场所通常位于陆地上的具有船舶运载设施的远程位置，这种船舶运载设施具有用于将LNG运送到终端用户处的大型LNG罐。最近，人们对近海天然气储备的潜在开发产生了越来越强烈的商业兴趣。这些天然气储备的开发要求使用更多的能够通过改造而安装在船只、驳船、浮动平台上的天然气液化系统。最近，用于天然气液化、乙烯生产、氨合成及其它工艺的近海设备，即构造在浮动近海结构上的大型化工设备，已经投入实际使用。通常，流经处理容器的液体或气体包括液体、气体或它们的混合物。为了实现混合物的近海分离或提纯、去除微量杂质或其它加工目的，需要采用气液接触装置例如用于蒸馏、精馏和吸附处理的处理塔。这种装置通常被构造为竖直圆柱体，圆柱体中具有保持在其内部的一定数量的填料或塔板，以强制蒸气与保持在塔板上的液体接触，从而实现气液接触。报告显示，陆地上使用的非常高的填料塔可能会因遭受大风或是因自重作用或热效应而导致(永久性)倾斜，或者会因其地基下沉而倾斜，这会导致性能下降，这一点与承载浮动加工平台或船只上采用的近海填料塔因倾斜而导致的性能下降类似。浮动平台和加工船允许一定程度的水平和竖直运动和倾斜。这种运动和倾斜可能导致严重的气液沟流现象，从而造成填料塔的性能急剧下降。不论处理工艺是蒸馏、吸附、解吸附、分馏还是化学反应，倾斜填料塔的性能下降的主要原因都是严重的气液沟流现象，其中液体趋向于沟流通过塔的一侧，气体趋向于沟流通过塔的另一侧，从而导致液态和气态物质之间的总接触面积减小，因而降低了塔中两种相态物质的接触度。永久性倾斜被认为是分离塔的最严重问题。一些作者曾论述过填料塔在倾斜位置的效率下降问题。对于蒸馏塔，Weedman J.A.和Dodge B.F.于1947年在“Ind and Engng Chem”29 732中指出，从倾斜大约1度开始，效率急剧下降，直至倾斜2.5度时下降大约50％。目前，有流体再分布装置被设计出来，用于在处理容器的长度方向上的离散位置上校正沟流现象(见于现有技术中)。然而，这些再分布装置被这样设计，即流体在填料塔的特定平面中被再分布，从而导致在较高流体流率时出现严重瓶颈现象，并且这种装置会占据塔的相当大的空间并增加塔的重量。由于一些流体再分布装置被设计成有助于将液体从塔中的位于相同轴向位置的其它部位快速传输到塔的较低倾斜部位，因此在倾斜的塔中，这些流体再分布装置可能会增大气液沟流现象或加快这种现象的出现。位于浮动结构上的加工设备要承受波浪运动和气候条件引起的运动，并且一些特定类型的处理装置对运动的敏感程度大于另一些装置。特别地，高的蒸馏塔对运动极其敏感，即使塔相对于竖直方向偏离少量几度，塔的效率也会急剧下降。另一方面，将天然气用作原料的甲醇生产设备的其它段对运动不是特别敏感，并且即使是设在浮动结构上并且处在非常恶劣的气候条件下，也会在一定程度上正常操作。因此，在传统的甲醇生产设备因其蒸馏段对运动和倾斜敏感而不能有效地使用浮动结构，因此必须对这种设备进行改造，以提供出更高效的位于浮动结构上的设备。对于这些近海设备，它们的结构不可避免地因波浪、风、潮汐、水流等的外力作用而承受周期性的俯仰、滚转或其它摇摆运动或静态倾斜。因此，通常为50米或更高的气液接触装置可能会因轻微的摇摆或静态倾斜而受到严重影响，从而因塔板上的液体沟流而导致不适当的气液接触以及气体的非接触流动。还可能导致塔板上的液体保持量的变化，引起液位在各个塔板上不均匀分布，即有的部位深，有的部位浅或完全没有液体；在接触装置中沿倾斜方向靠近一侧内壁表面的液位大于靠近相反侧内壁表面的液位。结果，在靠近接触装置一侧内壁表面的位置上，溢流通过塔板的液体量较大。这会带来各种缺点，例如在塔板上逆流通过的气体和液体之间的接触效率低、设备的性能不良地分布不均等。美国专利No.4,603,022中描述了一种新式近海用气液接触装置，其具有位于处理容器中的新式塔板结构。美国专利No.5,632,962中也描述了一种新式近海结构，其使用了接触型处理塔再分布装置，用于有效地提高处理容器中的流体分布。美国专利No.4,134,732中描述了一种浮动甲醇生产设备，并且重点描述了柔性设备结构，其中设备的不同部分彼此独立操作，以使设备中的运动敏感部分，例如用于甲醇提纯的高蒸馏塔，可以只在良好气候条件下运行，设备中的其它运动不敏感部分可以在较为恶劣的气候条件下运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有竖直处理塔的近海结构，该处理塔在海洋动态条件下也具有良好的加工效率。为此，根据本专利技术的近海结构的处理塔在其长度方向上或在其一端通过回转连接件安装在浮动支承上，从而响应于浮动支承的竖直轴线的缓慢倾斜动作而使塔的竖直中心线绕着两条相互垂直的水平轴线转动。本专利技术基于这样的思想，即导致处理塔例如气液接触装置或分离装置低效的最大因素是因浮动支承的一定程度的静态横倾和纵倾造成的，所述静态横倾和纵倾是在风、波浪方向、水流、潮汐等的作用下产生的并且会造成一定程度的静态倾斜。这里使用的术语“缓慢倾斜”指的是倾斜动作的改变时间周期大于25秒，优选大于0.5小时，更优选大于几小时。“缓慢倾斜”还可以是静态或半静态倾斜。本专利技术旨在补偿这些倾斜动作，而动态倾斜可以通过处理塔的内部结构例如美国专利No.4,603,022和5,632,962中所描述的那些而得到解决。通过为缓慢倾斜提供补偿，可以将摇摆基座例如浮动近海装置用作碳氢化合物加工例如天然气液化所需的支承。补偿系统可以是被动补偿系统，其中处理塔通过例如球关节或万向支架而悬挂在构架结构上。阻尼元件例如液压缸、气缸或配重可以添加在处理塔上，以将塔的自然摆动周期设置在高频区之外。悬挂的处理塔上还可以组合主动补偿装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近海结构（１），包括：浮动支承（４），其承载着碳氢化合物加工设备（５）；竖直处理塔（６），其具有竖直中心线（１３）及上端和下端，所述处理塔具有用于使包含碳氢化合物的液态和气态制品相互接触的内部分布元件（８）；以及流体连接元件（７），其设在加工设备（５）与处理塔（６）之间，其中所述处理塔在其长度方向上或在其上下端之一处借助于回转连接件（１２，１６）通过构架（１０，１７）而安装在浮动支承（４）上，从而可以响应于浮动支承的竖直轴线的缓慢倾斜动作而使处理塔的竖直中心线绕着两条相互垂直的水平轴线转动。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克波拉克，威廉科内利斯范韦恩加德恩，
申请(专利权)人：近海能源发展公司，
类型：发明
国别省市：MC[摩纳哥]