具有分隔壁的传质组件和塔及所涉及的方法技术

本发明专利技术提供了一种传质组件，传质组件具有至少一个分隔壁、在分隔壁的相对侧上的传质结构的区，以及蒸气限流器，蒸气限流器能够操作以改变上升通过分隔壁的相对侧上的传质结构的区的蒸气的分流。

Mass transfer components and towers with partition walls and related methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有分隔壁的传质组件和塔及所涉及的方法
技术介绍
本专利技术整体涉及传质塔，更具体地涉及被称为分隔壁塔的传质塔及其使用方法，诸如用于分离三种或更多种组分混合物的方法。传质塔被配置为使至少两个流体流接触，以便提供具有特定组成和/或温度的产物流。如本文所用，术语“传质塔”旨在涵盖其中以传质和/或传热为主要目标的塔。一些传质塔，诸如用于多组分蒸馏和吸收应用的传质塔，使气相流与液相流接触，而其他传质塔，诸如提取塔，可设计为促进两个不同密度的液相之间的接触。通常，传质塔被配置为使上升的蒸气料流或液体料流与下降的液体料流接触，通常沿放置在塔的内部区域中的传质结构的表面或在其上方，以促进两个液相之间的紧密接触。这些传质结构提高了两相之间传质和传热的速率和/或程度，这些传质结构可以采用各种类型的塔盘、规整填料、无规填料或格栅填料的形式。在一种类型的传质塔中，有时也被称为分隔壁塔，一个或多个竖直延伸的分隔壁被定位在传质塔内开放的内部区域内，以允许在传质塔内分离三种或更多种组分进料流。例如，当分离三种组分进料流时，单个分隔壁通常定位在传质塔的中间段的中央，并且以弦形式从传质塔的相对侧延伸。进料流在分隔壁的一侧上通过壳体被引入，并且侧出料部在分隔壁的相对侧延伸穿过壳体。进料流在分隔壁的进料侧被分离为低沸点馏分和高沸点重质馏分，其中一些中沸点馏分随低沸点馏分进入传质塔的上段，并且中沸点馏分的其余部分随高沸点重质馏分下降到传质塔的下段。低沸点馏分在传质塔的上段中与中沸点馏分分离，并且在较小程度上在分隔壁的出料侧作为壳体顶部的塔顶产物回收。高沸点馏分在传质塔的下段中与中沸点馏分分离，并且在较小程度上在分隔壁的热耦合出料侧作为贮槽中的底部产物回收。分离的中沸点馏分从传质塔的上段和下段被递送至传质塔的中间段中的分隔壁的出料侧，并且通过侧出料部回收。因此，分隔壁允许将三种组分进料流蒸馏分离成三种高纯度馏分。附加的分隔壁可以用于分离四种或更多种组分进料流。分隔壁还可以在其中发生共沸、萃取和反应蒸馏过程的传质塔中使用。在传质塔中使用分隔壁是有利的，因为分隔壁可以消除需要附加的传质塔来实现与分隔壁允许在单个传质塔中发生的相同处理的需求，从而节省投资和操作成本。然而，在传质塔中使用分隔壁带来了许多设计和操作上的挑战。这些挑战中的一个涉及控制从传质塔的下段上升至进料侧并且至分隔壁的出料侧的蒸气的分流。已经提出了各种设计方法来操纵在分隔壁的进料侧和出料侧之间的蒸气分流，但是需要进一步改善控制和调节蒸气分流的能力，以提供更高的操作灵活性和对传质塔内发生的蒸馏过程的控制。附图说明在形成本说明书的一部分并且在各个视图中使用类似的附图标号来指示类似的部件的附图中：图1a是传质塔的示意性侧正视图，示出了分隔壁和定位在传质塔内的开放内部区域内的示意性表示的部件；图1b是类似于图1a所示传质塔的传质塔的示意性侧正视图，但是示出了定位在传质塔内的开放内部区域内的两个分隔壁；图2是图1a所示的传质塔的侧面透视图，其中传质塔的壳体的一部分被剖开，以示出结合分隔壁和蒸气限流器的传质组件的一个实施方案；图3是图2的传质塔和传质组件的局部顶视透视图，并且与图2相比以放大的比例示出；图4是图3所示的传质塔和传质组件的一部分的侧正视图；图5是图4所示的传质组件的局部透视图，但是其中蒸气限流器被示出为在与图4所示的取向不同的取向中；图6是从与图4所示的相反侧截取的传质组件的局部透视图，并且与图4相比以放大的比例示出；图7是从与图6所示的相反侧截取的传质组件的局部透视图，并且示出蒸气限流器在与图6所示的取向不同的取向中；图8是传质组件的局部透视图，示出了蒸气限流器的另选实施方案；图9是传质组件的局部透视图，示出了蒸气限流器的另一个实施方案；图10是图9所示的传递组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器的取向与图9所示的取向不同；图11是传质塔的局部侧正视图，示出了传质组件的另选实施方案；图12是图11的传质塔和传质组件的局部侧正视图，但是示出了蒸气限流器的另选实施方案；图13是图11所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图；图14是图13所示的传质塔和传质组件的放大的局部底部透视图；图15是类似于图13所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图13所示的取向不同的取向；图16是图15所示的传质塔和传质组件的局部底部平面图；图17是沿图16中的线段17-17截取的图16所示的传质塔和传质组件的局部侧正视图；图18是图17所示的传质塔和传质组件的局部侧正视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图17所示的取向不同的取向；图19是传质塔的局部侧正视图，示出了传质组件和蒸气限流器的另外的实施方案；图20是图19所示的传质组件的局部底部透视图；图21是类似于图20所示的视图的传质组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图20所示的取向不同的取向；图22是传质塔的局部侧面透视图，其中还有传质组件和蒸气限流器的另外的实施方案；图23是图22所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图；图24是图23所示的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是其中蒸气限流器被重新定位到与图23所示的取向不同的取向；图25是图22至图24的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是具有塔盘板中的圆形的蒸气流动孔和限流板中的圆形的开口；图26是图22至图24的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是具有塔盘板中的正方形的蒸气流动孔和限流板中的正方形的开口；图27是图22至图24的传质塔和传质组件的局部底部透视图，但是具有塔盘板上的具有圆形横截面的升气管、塔盘板中的圆形的蒸气流动孔、限流板中的圆形的开口；并且图28是类似于图3所示的传质塔和传质组件的一部分的底部透视图，但是使用了图22至图24所示类型的蒸气限流器。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及一种用于传质塔内的开放内部区域中的传质组件，该传质组件包括分隔壁，定位在该分隔壁的相对的第一侧和第二侧上的传质结构的一个或多个区，以及定位在第一子区域中的蒸气限流器。蒸气限流器能够在引起通过第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过子区域的大于第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以允许当蒸气上升通过分隔壁的相对侧上的第一子区域和第二子区域时调节蒸气的体积分流。在一个实施方案中，通过第一子区域的第一蒸气流动阻力小于或等于通过分隔壁的相对侧上的第二子区域的蒸气流动阻力，并且第二蒸气流动阻力大于通过分隔壁的相对侧上的第二子区域的蒸气流动阻力。在另一方面，本专利技术涉及一种传质塔，该传质塔包括壳体、由所述壳体限定的开放的内部区域，以及如上所述的定位在所述开放的内部区域内的传质组件。在另外的方面，本专利技术涉及一种上述传质塔的方法。该方法包括以下步骤：操作致动器以使定位在第一子区域中的蒸气限流器在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在传质塔内的开放的内部区域中使用的传质组件，所述传质组件包括：/n分隔壁，所述分隔壁形成所述分隔壁的相对侧上的第一子区域和第二子区域；/n传质结构的一个或多个区，所述传质结构的一个或多个区被定位在所述分隔壁的所述相对侧上的所述子区域中；和/n蒸气限流器，所述蒸气限流器被定位在所述第一子区域中，并且能够在引起通过所述第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过所述子区域的大于所述第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以在蒸气上升通过所述分隔壁的所述相对侧上的所述第一子区域和所述第二子区域时允许调节蒸气的体积分流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171114 US 62/585,8511.一种用于在传质塔内的开放的内部区域中使用的传质组件，所述传质组件包括：
分隔壁，所述分隔壁形成所述分隔壁的相对侧上的第一子区域和第二子区域；
传质结构的一个或多个区，所述传质结构的一个或多个区被定位在所述分隔壁的所述相对侧上的所述子区域中；和
蒸气限流器，所述蒸气限流器被定位在所述第一子区域中，并且能够在引起通过所述第一子区域的第一蒸气流动阻力的第一取向和引起通过所述子区域的大于所述第一蒸气流动阻力的第二蒸气流动阻力的第二取向之间移动，以在蒸气上升通过所述分隔壁的所述相对侧上的所述第一子区域和所述第二子区域时允许调节蒸气的体积分流。


2.根据权利要求1所述的传质组件，其中通过所述第一子区域的所述第一蒸气流动阻力小于或等于通过所述分隔壁的相对侧上的所述第二子区域的蒸气流动阻力，并且所述第二蒸气流动阻力大于通过在所述分隔壁的相对侧上的所述第二子区域的所述蒸气流动阻力。


3.根据权利要求2所述的传质组件，其中所述蒸气限流器包括错流塔盘，所述错流塔盘具有塔盘板、在所述塔盘板中的蒸气流动孔以及出口堰，并且其中，当所述错流塔盘在所述第一取向时，所述出口堰延伸至所述塔盘板上方的第一高度，并且当所述错流塔盘在所述第二取向时，所述出口堰延伸至所述塔盘板上方的大于所述第一高度的第二高度。


4.根据权利要求3所述的传质组件，其中所述蒸气限流器还包括与所述出口堰相关联的用于使所述出口堰在所述第一高度和所述第二高度之间移动的致动器。


5.根据权利要求4所述的传质组件，其中所述出口堰能够枢转地安装，并且所述致动器能够操作地与所述出口堰联接，以使所述出口堰在所述塔盘板上方的所述第一高度和所述第二高度之间枢转。


6.根据权利要求2所述的传质组件，其中所述蒸气限流器包括塔盘，所述塔盘具有塔盘板和在所述塔盘板中的蒸气流动孔，并且其中，当所述塔盘在所述第一取向时，所述蒸气流动孔的总开口面积小于所述塔盘在所述第二取向时所述蒸气流动孔的总开口面积。


7.根据权利要求6所述的传质组件，其中所述蒸气限流器还包括能够移动以改变所述蒸气流动孔的所述总开口面积的限流板，以及与所述限流板相关联的用于控制所述限流板的移动的致动器。


8.根据权利要求7所述的传质组件，其中所述限流板能够滑动地安装在所述塔盘的所述塔盘板下方，并且所述致动器与所述限流板能够操作地联接以引起所述限流板的滑动移动。


9.根据权利要求8所述的传质组件，其中所述塔盘为错流塔盘。


10.根据权利要求8所述的传质组件，其中所述塔盘为烟囱式塔盘，并且在所述分隔壁的所述第一侧上的传质结构的所述区中的至少一个包括填料。


11.根据权利要求1所述的传质组件，包括所述分隔壁中的另一个，其中所述分隔壁以彼此水平间隔开且平行的关系定位。


12.一种传质塔，包括：
壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊扎克·尼乌沃特，
申请(专利权)人：科氏格利奇有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国;US