分離柱區段、分離柱以及操作方法

2023-11-05 13:10:47 1

專利名稱：分離柱區段、分離柱以及操作方法
技術領域：
本發明涉及分離柱，特別地涉及蒸餾柱，其中進料為氣體、液體或氣體/液體混合物。這樣的柱包含柱的區段，進料流從ー個或更多入口被引導至該區段內。更特定而言，本發明有關於改進這樣的區段中的進料流的分配。
背景技術：
在蒸餾柱中，其中進料流中的至少ー個包含氣體/液體混合物，氣體的較大部分由在蒸餾柱上遊的汽化裝置產生，有必要將氣體引導至進料流位置上方的分離區段。通常期望大致完全地將液體與氣體分離。此外，期望改變混合物的氣體部分的流動方向。最常見地，氣相的流動方向需要從水平流動變為豎直或向上流動。當氣體橫過分離區段的整個 截面區域均勻地分配時，接收氣體流的分離區段也最佳地運行。在於真空壓カ下運行的氣體/液體混合物接觸裝置中，進入該接觸裝置的混合物常常具有高速度。這種高速度使得流動方向上的任何突然變化都是困難的。混合物的氣體部分到進料流位置上方的截面的非理想分配與當進入接觸區段時具有高的局部豎直速度分量峰值的氣體流有夫。這些流的高速度對氣體/液體接觸裝置的設計產生了挑戰。在進料入口和其上方的分離區段之間的豎直距離應保持最小，以便保持接觸裝置的製造成本是合理的。此外，在此點/部分的増加的接觸裝置高度還產生了諸如泵的輔助設備的額外成本，因為它們必須被設計成用於增加的容量參數(諸如泵頭)。受增加的接觸裝置高度影響的另外的成本項目包括結構鋼、布線、地基等。其中上述條件普遍的氣體/液體接觸裝置的ー個區域是在煉油廠中；具體而言，在常壓原油蒸餾單元中，在用於常壓原油底部的真空蒸餾單元中以及在各種其它蒸餾柱中。其它蒸餾機構中的具體位置為到該柱的再沸器返回布置，其中氣體/液體混合物常常作為閃蒸進料(flashing feed)從用作氣化裝置的再沸器被引入該柱。本領域普通技術人員將認識到，上文所述的條件至少以某種程度存在於所有接觸裝置中，其中進料被引入該裝置。WO 2007/089888和美國專利No. 5，972，171通過更改進料入口的位置和布置而解決了夾帶物的単獨問題，在其中來自進料的上升蒸汽夾帶著雜質或汙染物的條件下。除此之外，它們在進料入口區域中引入了夾帶物去除裝置，其由串行排列的一個或更多板構成，以徑向方式類似於靜止風扇布置，並且具有位於徑向板的中心的管道。這些裝置的目的，與本發明的目的不同，是為了將板相對於進料入口布置成基本平面的，使得進料沿著板的表面流動而產生更純的蒸汽流。本發明改進了現有技術，至少是由於以下原因進料分配裝置本身在不需要重新布置進料入口的輸入柱區段內產生了作為結果的進料流分配，產生了很小的壓降，並且在設計上顯著更簡單，使得該系統的進料流動態特性能被容易地計算並建摸。

發明內容
本發明的目的是為了便於在進料被引入到接觸裝置柱時分配該進料。該目的通過提供一種帶有如本文所描述且主張的進料分配裝置的柱區段來實現。更具體而言，ー個目的是為了提供一種進料分配裝置，與在無進料分配裝置的情況下進行分配相比，其可用於沿著進料位置上方的分離區段的截面區域更均勻地分配進料的氣體或蒸汽部分。ー個額外的目的是為了単獨地或者結合更均勻地分配進料來使用進料分配裝置以在進料被引入到進料位置上方的分離區段時減少進料的至少一部分的最大局部速度的大小。本發明的另一目的是為了提供用於分配進料而不導致系統中的顯著壓降的解決方案。
上文所述的目的通過將已知為進料分配裝置的至少一系列板基本上布置在ー個或更多進料入口前方來實現，在板之間有空隙。系列板以一定位置和構造布置以便充分改變入口進料的流動，使得其沿著進料位置上方的分離區段的截面區域更均勻地分配並且進入分離區段的進料流的最大局部速度減小。根據本發明用於將進料產物分成為其組分的柱的區段包括到柱區段內部的至少一個進料入口和基本上位於至少一個進料入口前方的至少ー個進料分配裝置。優選的進料分配裝置的尺寸使得每個板的豎直尺寸至少為進料入口的豎直尺寸且系列板和板之間的空隙的水平尺寸至少為進料入口的水平尺寸。但是，每個板的豎直尺寸無需至少為進料入ロ的豎直尺寸，只要豎直尺寸足以實現設計目的。這同樣應用於系列板和空隙的水平尺寸。在運行期間，至少一個進料分配裝置的板使得從所述第一進料入口引入到該區段的進料流的至少一部分從其原始的由所述進料入口限定的方向偏轉到另一方向，通常接近基本上平行於柱壁的方向，即，豎直。進料流的另一部分不偏轉或以較低偏轉角被引導通過空隙。因此，與在進料入口前方無進料分配裝置的情形相比，實現了到進料入口上方的分離區段的流的更均勻分配。根據ー個實施例，分離柱包括來自再沸器的至少ー個進料入口，其將閃蒸進料引入到柱的下部或底部區段且具有位於閃蒸進料的流動路徑中的至少ー個進料分配裝置。根據本發明用於改變到分離柱或氣體/液體接觸柱的輸入進料的流動性質的方法包括將帶有蒸汽部分的進料引入到具有基本上位於進料流路徑中的進料分配裝置的分離柱的區段，使得至少進料流的被引導至進料入口上方的分離區段的部分具有減小的其最大局部速度的大小且進料流動的所述部分基本上更均勻地分配至所述分離區段的截面區域。與在上文參考的WO 2007/089888和US 5，972，171中所公開的布置相比，本發明的流分配裝置被布置成以便偏轉、擴散及分配該流。優選地，可為非閃蒸進料流或閃蒸進料流的流以一定角度偏轉而遠離原始進料流且並不基本平行於原始流，如帶有夾帶物去除裝置的情況那樣。更具體而言，本發明的特徵在於在權利要求I和3的特徵部分中陳述的內容。利用本發明實現了顯著的優點。通過在進料引入到該系統的點處添加一個或更多進料分配裝置，能減輕對該系統的內部有害的進料流動性質(主要為高速度)。此外，通過轉移流的方向使得它均勻地分配到所述進料分配裝置上方的分離區段的截面區域，増加了所述分離區段的效率且同時允許減小柱區段的豎直尺寸。通過減小柱區段的豎直尺寸，允許更具有成本效益的柱設計和維護。本發明的額外優點是，如果維護和設計目的需要，則它允許多個進料入口更靠近地定位在一起，同時維持被引導至位於所述柱區段上方的分離區段的進料部分的基本上均勻的分配，以及減小柱的所述區段中的壓カ損失。進料分配裝置通常包含定向成沿著柱的縱向軸線細長板和空隙。
該柱優選地為蒸餾柱、真空蒸餾柱、氣提柱、吸收柱、提取柱、洗滌柱之一或其組
ム
ロ o根據ー個實施例，進料分配裝置的板或在多個裝置串行排列的情況下進料分配裝置中的每ー個布置為線性構造，即，沿著直線。作為備選，該構造可為交錯線、規則弧形、不規則弧形，或者例如V形構造。根據模擬和測試，特別有利的構造為具有遠離進料入ロ的曲率中心的弧形。根據ー個實施例，除了第一進料分配裝置之外，還存在至少ー個第二進料分配裝置，該第二進料分配裝置與第一進料分配裝置分開且布置成與第一進料分配裝置串行、平行或者同心。與第一進料分配裝置串行排列的一個或更多第二進料分配裝置的板優選地布置成至少部分地與第一進料分配裝置的空隙成直線。即，該裝置具有當從進料入口觀看時與進料流的方向成直線的至少ー個空隙。根據ー個實施例，在一個或更多進料分配裝置的上方和/或下方有分離區段。分離區段可為用於分離、蒸餾、傳熱、提取、洗滌操作或吸收中的ー個。根據ー個實施例，該區段具有兩個進料入ロ，其入口方向並不精確地在柱的相對偵U。因此，它們以小於180度分開。在兩個進料入口前方，布置有根據本發明的進料分配裝置。作為備選，根據本發明的單個進料分配裝置以充分的水平尺寸使用以基本上位於兩個進料入口前方。根據ー優選實施例，進料入ロ連接到裝置的輸出，諸如再沸器，其產生到柱的閃蒸進料。至少ー個進料分配裝置的板布置成使得閃蒸進料的至少一部分偏轉並減小其速度的大小。本發明特別有益於閃蒸進料的情況，閃蒸進料將如此產生到進料入口上方的分離區段內的不均勻的流分配，從而降低了分離效率。接下來，將參考附圖更密切地描述本發明的實施例。


圖IA為帶有單個進料入口和單個進料分配裝置的柱的一區段的俯視圖。圖IB為圖IA中的區段的3D表示。圖2A為帶有單個進料入口和兩個平行的進料分配裝置的柱的一區段的俯視圖。圖2B為圖2B中的區段的3D表示。圖3為帶有單個進料入口和兩個同心的進料分配裝置的柱的一區段的俯視圖。圖4為帶有布置為不規則弧形的單個進料分配裝置的柱的一區段的3D表示。圖5為帶有兩個進料入口和兩個同心的進料分配裝置的柱的一區段的俯視圖。圖6A為進料分配裝置的正視圖。圖6B為具有水平部分的進料分配裝置的正視圖。圖7A至圖7E示出了進料分配裝置的各種構造和布置。
圖8A至圖SG示出了在帶有多於ー個進料入口的柱區段中的進料分配裝置的各種構造和布置。圖9為蒸餾柱的示意圖。圖10為帶有兩個進料入口的蒸餾柱的底部的示意圖。
具體實施例方式存在著接觸裝置柱的眾多類型和變型。其中一些標準的接觸裝置柱為蒸餾柱、汽提柱、吸收柱、提取柱以及洗滌柱。除了帶有單個目的的柱之外，許多接觸柱為兩種或更多標準過程(即，蒸餾和吸收)的組合。另外，存在著諸如填充柱和真空柱的類別。本領域普通技術人員將認識到，本發明適用於上文所列舉的接觸裝置的所有類型和變型，以及未明確列舉但本領域認識到的那些。根據ー個實施例，接觸裝置柱具有至少ー個進料入口和至少兩個出ロ，ー個出ロ 用於將在柱中分離的進料的每個部分。在許多情況下，存在著流動環路，其中流從該柱取得，流被加熱，並且該流然後再次被引回柱中。這種再引入的流也認為是進料。在其中存在著將進料引入系統的進料入口的接觸裝置柱中的任何區段，存在著向進料入口上方的區段供給的進料的氣體部分的不均勻分配以及對於所述上方的區段有損壞性或不理想的進料的氣體部分的局部速度的可能。這樣的進料入口區段中的進料分配裝置的放置允許接觸裝置柱更高效地運行且允許更具成本效益的接觸裝置柱設計。圖IA示出了圍住接觸裝置柱的內部的接觸裝置柱的側壁10、進料入口 12以及基本上位於進料入口前方的進料分配裝置14，該進料分配裝置包括如暗線所示的六個板和在布置成直線的板之間的五個空隙。圖IB示出了相同的區段，並且進料分配裝置14的板豎直延伸，其豎直尺寸大於進料入口 12的直徑的尺寸。此外，進料分配裝置的水平尺寸大於管的直徑的尺寸。實際上，進料分配裝置的豎直尺寸和水平尺寸無需大於管的直徑的尺寸。基本上在進料入口前方的進料分配裝置的位置意欲表示該裝置定位成使得離開進料入口的流將接觸進料分配裝置的至少一部分，即，板和/或板之間的空隙。設想到該裝置可直接位於進料入口前方，或者放置於離進料入口一定距離處同時保持基本上在圖IA和圖IB所示的進料入ロ前方。此外，優選地，但並非必需地，進料分配裝置在進料入ロ前方基本上定向成使得具有一系列板和空隙的進料分配裝置的面呈現給進料入口，如圖IA和圖IB所示的那樣。基於進料的流動參數，具有基本上位於進料入口前方的多個進料分配裝置可能是有利的。圖2A示出了圍住接觸裝置柱的內部的接觸裝置柱側壁20、進料入口 22以及兩個進料分配裝置24A和24B。類似於圖1A，每個進料分配裝置基本上位於進料入口前方，並且各自包括六個板和五個空隙。此外，兩個進料分配裝置都彼此平行地串行排列，第二進料分配裝置24B的板與第一進料分配裝置24A的板對準。圖2B示出了同一系統的另一視圖。類似於圖2，圖3示出了圍住接觸裝置柱內部的接觸裝置柱的側壁30、進料入ロ 32以及兩個進料分配裝置34A和34B。與圖2不同，進料分配裝置34A和34B各自布置成不規則弧形的構造，使得弧的半徑並不是恆定的，且一起呈一系列同心的不規則弧形。圖4示出了單個進料分配裝置44，其布置成與34A和34B的構造類似的不規則弧形的構造，基本上位於進料入口 42前方且在由接觸裝置柱40限定的接觸裝置柱的內部中。
在接觸裝置柱中通常有兩個或更多進料入口用於將多個進料流引入接觸裝置柱的單個區段內。在這樣的情形下，可放大單個進料入口系統的所陳述的問題。舉例而言，圖5示出了圍住接觸裝置柱內部的接觸裝置柱的側壁50、兩個進料入口 52A和52B以及布置成一系列同心的不規則弧形的兩個進料分配裝置54A和54B。兩個進料入口可不對稱地布置，有小於180度的分離角，如圖所示。在這些情況下，自進料入口 52A和52B進入該區段的流動並不那麼理想地進行，並且這造成進料入口上方的分離區段的截面區域上的不太均勻的分配。在本示例中，進料分配裝置54A和54B具有足夠的水平尺寸以基本上同時定位於兩個進料入口的前方。在6A中表示了示範性進料分配裝置62。每個進料分配裝置由一系列板68A-68F構成。在系列板之間是一系列空隙66A-66E。在本不例中，系列空隙在數量上比系列板少一個。可由設計者基於接觸裝置柱的設計參數、進料的組成、進料的流動參數、運行成本等來選擇板的材料，並且在單個進料分配裝置中對於所有板可以一致或者在板之間可不同。板可為實心的或者它們可包含開ロ。板也可具有平面或者它們可在一面或兩面上具有紋理或 設計。每個個別板的水平的、豎直的以及厚度尺寸在進料分配裝置內以及在若干進料分配裝置之間可不同，取決於由進入柱區段並最終碰撞所述進料分配裝置的板的高速進料流引起的機械應力。圖6B示出了添加了連接豎直板並將每個空隙分成兩個區段66A』_66E』和66A〃-66E〃的水平件64A-64E的相同進料分配裝置。這些水平件可以是為了進料分配裝置的穩定性，或者用於更好地擴散和分配進料。雖然此處描述為多個水平件，但是可僅僅存在連接進料分配裝置中的所有或一部分板的ー個水平件。此外，在各個豎直位置，可存在連接到單個板的多個水平件。由於接觸柱裝置呈各種類型且設計用於各種類型的進料，因而基於系統需要而將每個進料分配裝置中的板布置成不同構造是有利的。圖7A至圖7E示出了帶有ー個進料入ロ且帶有單個或多個進料分配裝置布置的示範性構造的若干區段。圖7A示出了串行地布置成彼此平行的三個進料分配裝置，每個進料分配裝置的板布置成直線。可看出中間進料分配裝置的板被布置成使得它們與前進料分配裝置和後進料分配裝置的空隙對準。將ー個進料分配裝置的板布置成當從進料入口觀察時與第二進料分配裝置的空隙的至少一部分對齊常常有益於特定進料流的擴散和分配。如果存在，則對於串行的多個進料分配裝置上的水平區段而言同樣如此。此外，進料分配裝置中的每ー個之間的、第一進料分配裝置與進料入口之間的以及最後的進料分配裝置與壁的相對部分之間的間距可不同且並由系統的設計參數來決定。在附圖中還可看出，每個分配裝置的遠端與相鄰的壁部分之間的間距可不同。圖7B示出了單個進料分配裝置，其板被布置在交錯線上。圖7C示出了單個進料分配裝置，其板被布置為指向進料入口的V形構造。雖然描述為單個V形構造，但是還設想到兩個不同的進料分配裝置可布置成在它們之間成一定角度使得它們將形成大致V形。圖7D示出了各自布置成具有恆定半徑的規則弧形的構造的兩個同心進料分配裝置。圖7E示出了包含兩個進料分配裝置的區段，第一進料分配裝置布置為V形構造且第二進料分配裝置布置為直線構造。雖然在此陳列了若干示例，它們並不意圖在本質上是限制性的。本領域普通技術人員將認識到存在著進料分配裝置的眾多其它布置、構造和組合，其可成功地將特定的和一般的進料流擴散及分配到區段中，並由此合併於本發明的範圍中。圖8A至圖8F示出了具有多於ー個進料入口且帶有單個和多個進料分配裝置布置的示範性構造的接觸分配柱的若干區段。圖8A示出了具有進料入口和單個進料分配裝置的區段，兩個入口之間有小於180度的角度，單個進料分配裝置布置為規則弧形構造。單個進料分配裝置的水平尺寸或弧長足以在兩個進料入ロ前延伸。圖SB示出了帶有兩個進料入口但具有兩個單獨的進料分配裝置的類似區段，每個進料分配裝置布置為規則弧形構造且各自基本上位於它們相應的進料入口前方。圖SC示出了帶有兩個進料入ロ的區段，每個進料入口具有其自己成組的、布置成平行直線的兩個進料分配裝置。其可為這樣的情況對於兩個或更多進料入口而言，每ー個的進料流性質有差異。在這樣的情況下，具有各自在每個相應進料入口前方的一個或更多進料分配裝置的兩種不同設計和布置可能是有利的。圖8D示出了布置為V形使得V的每ー側基本上位於不同進料入ロ的前方的單個進料分配裝置。圖SE示出了帶有各自布置成直線且在它們之間有一定角度的兩個單獨的進料分配裝置的區段。還可看出每個進料分配裝置至少部分地位於柱區段的兩個半球中。最後，圖8F示出了帶有三個進料入ロ的區段，每個進料入口具有位於其前方的進料分配裝置的至少一部分。本領域技術人員將認識到，存在著進料分配裝置的眾多其它布置、構造和組合，其可成功地將特定的和一般的進料流擴散及分配到帶有多於ー個進料入口的區段中，並由此合併於本發明的範圍中。圖8G示出了帶有以0度和180度定向即彼此相対的兩個進料入口以及基本上布置在每個進料入口前方的一系列進料分配裝置的區段。每個系列中的第一進料分配裝置優選地定位成比到柱區段的中心更靠近進料入口以提供進料的最佳分配。雖然四個進料分配裝置顯示在彼此呈鏡像的兩個等同系列中，但是可實施許多其它布置。此外，所示的不同系列也可連接到彼此，以形成圍繞柱區段的中心的兩個基本上圓形或卵形的環。圖7A至圖SG示出了進料分配裝置布置的眾多示例。每個布置僅僅佔據接觸柱的截面積的小部分。而且，雖然進料分配裝置的板被布置成以便自進料入口流來的進料的一部分偏轉，但是通過允許進料流的一部分通過無阻礙的或至少基本上無阻礙的進料分配裝置，減小了進入柱區段的進料流的總體限制。通過不使進入柱區段的整個進料流改變方向或漏過，進料流的速度大小在遇到進料分配裝置及進入柱區段時減小。由於壓降為速度大小的平方，因而如圖所示和如上所述的進料分配裝置的布置能夠導致微小的或者甚至可忽略的壓降，這對於眾多分離柱操作是有利的。圖9示出了帶有外壁91的真空蒸餾柱90的一般結構，該外壁限定了用於將進料分成兩個流的內部，這些流中的每ー個具有與進料的組成不同以及彼此不同的組成。柱具有兩個主進料入口 92A和92B，這兩個主進料入口供給柱的單個區段並在二者之間具有角度92』。兩個主進料入ロ可在柱上處於相同的豎直高度或者處於不同高度，但將它們相應的、進料引入相同區段。雖然角度92』可為180度，但是，基於柱的設計參數及其周圍條件，它常常小於180度。進料輸入引入進料的柱區段由柱的外壁91與上分離區段93和下分離區段93』限定，上下分離區段均由緊鄰進料入口上方和下方的一個或更多填充床或一些託盤構成。由盒狀矩形表示的每個分離區段93或93』能由若干分離區段組成或包括若干分離區段，所述若干分離區段可為用於分離、蒸餾、傳熱、提取、洗滌操作或吸收的分離區段，取決於柱的設計。此外，基於進料輸入在柱的豎直長度上的位置，頂分離區段和底分離區段可為柱內部的終端。在柱的底部為用於一個流的出口 94，在此，輸出流的一部分離開該系統，並且輸出流的第二部分輸入到再沸器94』且在充分加熱之後該流由進料入口 94〃再引入到柱。來自柱的輸出流在再沸器中被加熱且然後通常在低於主進料入口的豎直位置處被再引入到該系統，提供分離所需的熱。另外，來自再沸器的再引入進料的組成及其在該點的流動性質通常不同於主進料的組成和流動性質，這歸因於由柱實現的分離。同樣，處於柱頂部的輸出流95是針對由於 柱中的分離效果所產生的氣體。輸出流在冷凝器95』中冷卻以便至少部分且同時地冷凝該流以移除通過分離而穿過該柱的級聯的熱。從冷凝器95』出來的流95〃』進入置頂鼓(overhead drum)96,在此,流95〃』的氣體部分和液體部分彼此分開。採取流95〃』的氣體部分作為產物流97。流95〃』的飽和的或過冷的液體部分由進料入口 95〃再引入到柱。對於當被帶到在柱中的進料入口位置處普遍的壓カ時至少部分地蒸發的進料入ロ流而言，存在著到上方的分離區段的進料流動和分配不太理想的可能。在某些情形下，向區段添加一個或更多進料分配裝置變得有利，在該區段中，存在進料入ロ以向上方和/或下方的區段更佳地擴散和/或分配進料。進料分配裝置98B和98C位於包含兩個主進料入ロ 92A和92B的區段中。這些進料分配裝置可具有系統設計者基於存在於區段中的參數以及其它設計標準所期望的任何布置和構造。取決於柱的設計和可用性要求，進料分配裝置可幾乎永久地附連或者它們可以可移除或可替換的方式聯接。進料分配裝置98B和98C顯示為位於上分離區段93與下分離區段93』之間。基於在進料92A、92B、94〃、95〃之間的不同進料組成和流動性質以及它們在柱中的相應位置，進料分配裝置98B-98D可具有相似或不同的構造和布置。進料分配裝置98D顯示為在最下部的分離區段93』下方。為了完整性起見，可注意到，雖然上述實施例中的進料並未在進料分配裝置98A的位置處閃蒸，但是自然地可能在該位置針對這樣的進料分配裝置而布置。在一些情況下，將閃蒸由進料92A和92B表示的來自初始進料入口的進料輸入。實際進料在它進入柱之前可為氣體、液體或其混合物，但是一旦處於柱中，就是氣體與液體的混合物。同樣，進料94〃可為氣體、液體或其混合物，但是實際上，它是閃蒸進料，並且因此一旦處於柱內則進料為氣體與液體的混合物。進料95〃通常為回流，並且因此在進入柱時僅為液體。然而，當進料95"為閃蒸進料而不是回流時，進料分配裝置98A是可用的。雖然圖9中的真空蒸餾柱僅具有兩個出ロ流，但是可能具有多於兩個出ロ流和多於所描繪數量的進料入口流。無論出口流和進ロ流的數量如何，設想到進料分配裝置可放置於具有進料輸入的任何區段中。
圖9描繪了一般的真空蒸餾柱，其具有朝向柱中部豎直定位的主進料入口或初始進料入ロ和處於每一端的環路，ー個環路用於再沸且第二環路用於冷凝。然而，在某些應用中，具體而言在潤滑油和其衍生物的精煉エ藝中，底部環路需要分成兩個平行的環路，每個環路具有其自身的回到柱底部的進料入口。每個進料入口將再沸器的輸出流運送到真空蒸餾柱。在圖10中描繪了柱101的這樣的底區段100，其中來自連接到兩個平行再沸器的環路的兩個進料入口 102和103的進料被引入到柱。優選地將兩個進料定位成彼此相対，180度分開，如所描繪的那樣，但也使用小於180度的角度。在無進料分配裝置的情況下，通常提供大的空置豎直高度，以便於接近到這些進料入口上方的分離區段的理想的氣體流分配。理想的氣體流是氣體流均勻地分配到面向該流的分離區段的截面區域109。但是，需要額外高度的這種布置不足以提供到這些進料入口上方的分離區段的均勻分配的組合氣體流。通過將兩個分配裝置108放置為如圖SG那樣布置於每個入口前方(入口在相對端)，從而能極大地改進氣體流的分配。
在用於精煉潤滑油的真空蒸餾柱的情況下，如圖10所示，柱101的底部區段100的直徑可大於五米。進料入口管102和103可具有大約ー米到兩米的直徑。在這樣的情形下，藉助於高度在兩米與三米之間的進料分配裝置108，在進料入口和第一分離區段下方的支承格柵109 (作為備選，109可為分離託盤)之間所必需的間隔可小至一米。這從從無進料分配裝置情況下的必需高度大大地改進了。有吋，由於物理限制或維護要求，並非總能將進料入口定位於180度的理想分開。當移動進料入口之一使得兩個進料入口之間的角度小於180度時，也就是說僅僅30-90度(例如60度的分離)，那麼流到進料入口上方的分離區段的兩個進料流的總進料分配小於最佳情況，並且整個真空蒸餾柱的效率降低。同樣，通過使用如圖5描繪的兩個進料分配裝置(兩個入口以60度分開，以及圖7D的進料分配裝置)，能極大地改進氣體流的分配。通過將進料分配裝置基本上放置於兩個進料入口前方，使得它們並不完全阻擋入ロ而是導致每個閃蒸進料的一部分撞擊它們，結果是進料的原始不均勻分配的氣體部分現在基本上更均勻地分配到上方分離區段的截面區域，提高了分離效率，減小了閃蒸進料流的至少一部分的局部最大速度的大小，降低了設計要求，即，位於包含進料入口的區段頂部的空置高度。源自這兩個閃蒸進料流的氣體流的方向從其原始的由進料入口限定的基本水平方向被顯著更快地引導至其優選的豎直方向，基本上垂直於原始方向且平行於柱壁的方向，從而減小了柱中最底部區段的必需高度。基於在這樣的柱中使用本發明的進料分配裝置的優點，允許具有更低壓降的更短的柱。這與生產、運行和維護更廉價的柱直接相關。這樣的進料分配裝置允許在無需使兩個進料輸入彼此180度相對定位的情況下建立柱。此外，這樣的進料分配裝置允許改造帶有不對稱進料入口的現有柱以增加效率並降低運行成本。本進料分配裝置的另ー優點是它的相對簡單性。不同於其它可能的進料分配裝置，如上文所述的板和空隙的簡單布置容易轉移到計算和建模軟體，以使用低至中等計算源來提供精確且詳細的流動態特性分析。在引入了一個或更多進料入口的分離柱區段中存在的條件是複雜的。添加額外的複雜結構給當前的計算和建模軟體以及計算機硬體帶來較大且常常難管理的負擔。因此，對複雜裝置容易且精確地建模以確定給定設計將如何有效常常是不可行的。但是，由於如本文所述的板和空隙的相對簡單性，對帶有這樣的裝置的柱的區段中的流動態特性和特徵精確地建模變得非常可行。通過能夠對預期的流動態特性精確地建模，在特定應用程式中容易且高效地確定特定設計的效果且優化可能的進料分配裝置和相關的柱的高度和特徵現在也變得可行。這允許建立更加高效且具成本效益的柱。此外，相同的計算和建模可應用於現有柱，以選擇允許最改進的高效運行的進料分配裝置布置。這種分離效率的增加導致降低了操作和維護成本。因此，在本文中描述了包含具體實施例的特定細節的本發明的示範性實施例。但 是本領域普通技術人員將認識到，在不偏離本發明的範圍和發明概念的情況下，可設想到在本文中並未明確地公開的進料分配裝置中的板的不同構造、布置、位置、組成以及聯接。
權利要求
1.ー種接觸柱區段，所述區段包括 到所述柱區段的內部的至少ー個進料入口； 位於所述柱的所述內部中的至少ー個進料分配裝置，以及 每個進料分配裝置由多個板形成，在所述板之間具有空隙；其特徵在幹， 第一進料分配裝置基本上布置在至少ー第一進料入口前方，使得所述板能夠使從所述第一進料入口引入的進料流的至少一部分偏轉，並且所述板之間的所述空隙能夠允許從所述第一進料入口通過所述進料分配裝置引入的所述進料流的另一部分不偏轉或以顯著更小的角度偏轉。
2.根據權利要求I所述的區段，其特徵在於，所述進料分配裝置中的每ー個的所述板具有足以在整個所述區段均勻地分散所述進料的尺寸且布置為選自下列組的構造直線、交錯線、規則弧形、不規則弧形以及V形。
3.根據權利要求I或2所述的區段，其特徵在於，在一系列這樣的裝置中，一個或更多第二進料分配裝置與所述第一進料分配裝置分開且布置成與所述第一進料分配裝置平行或同心。
4.根據權利要求3所述的區段，其特徵在於，與所述第一進料分配裝置串行排列的所述ー個或更多第二進料分配裝置的所述板布置成至少部分地與所述第一進料分配裝置的所述空隙成直線。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在於，在所述ー個或更多進料分配裝置的上方和/或下方，有分離區段。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在幹，所述第一進料入ロ與每個進料分配裝置分開。
7.根據權利要求5所述的區段，其特徵在於，所述分離區段為用於分離、蒸餾、傳熱、提取、洗滌操作或者吸收的區段之一。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在於，所述區段具有以180度或小於180度分開的兩個進料入口，並且所述至少一個進料分配裝置布置為一定構造且具有足夠的水平尺寸以基本上位於兩個進料入ロ前方。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在於，所述至少一個進料分配裝置的所述板布置成使從所述第一進料入口引入到所述區段的進料流的至少一部分從其原始的由所述進料入口限定的方向偏轉到基本上垂直於所述原始方向且基本上平行於所述柱的壁的方向。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在於，所述區段在蒸餾柱、真空蒸餾柱、汽提柱、吸收柱、提取柱、洗滌柱或者為它們的組合的柱中的ー個中使用。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在於，所述區段在所述進料為閃蒸進料的柱中使用，並且所述至少一個進料分配裝置的所述板布置成減小進入所述進料入口上方的所述分離區段的所述閃蒸進料的至少一部分的局部速度的大小。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的區段，其特徵在於，所述進料分配裝置基本上布置在所述第一進料入口前方，使得所述進料將在比到所述柱區段的中心更靠近所述進料入口的位置處遇到所述進料分配裝置的至少一部分。
13.ー種操作接觸柱的方法，所述接觸柱具有壁、至少ー個分離區段以及到所述柱的區段的至少ー個進料入口，所述方法包括以下步驟 通過進料入口將進料流引入到所述柱的所述區段；以及 使用進料分配裝置，以導致所述進料流的接觸所述至少一個進料分配裝置的一部分偏轉，其特徵在幹，使用分配裝置，所述分配裝置包括多個板，在所述板之間具有空隙，所述分配裝置定向成使得所述板使所述進料流的至少一部分在與所述柱壁的方向基本平行的方向上偏轉並且所述板之間的所述空隙允許從所述第一進料入口通過所述進料分配裝置引入的所述進料流的另一部分不偏轉或以顯著更低的角度偏轉。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述進料分配裝置為權利要求I至12中的任一項所述的進料分配裝置。
全文摘要
一種諸如真空蒸餾柱的接觸柱(40)的區段和使用分配裝置操作接觸柱的方法，該區段包括進料分配裝置(44)，該進料分配裝置包括多個板，在板之間具有空隙。進料分配裝置(44)布置成基本上位於進料入口(42)前方並且能夠擴散和引導來自進料入口(42)的進料流，以便在柱(40)中的分離板的表面區域上基本均勻地分配進料，從而增加柱效率。包含進料分配裝置的接觸柱能夠具有比無進料分配裝置的接觸柱更低的高度、成本更低的設計以及更低的運行成本。
文檔編號B01D3/32GK102770192SQ201180004857
公開日2012年11月7日 申請日期2011年4月6日 優先權日2010年4月23日
發明者E.塔米南, J.蘇蒂南 申請人:液化石油公司