組合式收集器和分送器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種具有收集下降液體的收集器部分和分送下降液體的分送器部分的用于收集和分送下降液體的組合式收集器和分送器。更具體而言，本發明涉及此類組合式收集器和分送器，其中分送器部分為通道狀分送器，且收集器部分具有成排的收集元件，其將下降液體給送到矩形槽中，矩形槽繼而又將液體給送到分送器部分，且覆蓋分送器部分的分送通道，且敞開的錯開布置的分送通道之間的空間來允許上升蒸氣通過。
【背景技術】
[0002]各種物質的混合物通過在蒸餾塔內進行蒸餾過程來分離。分離通過使混合物的上升蒸氣相與下降液相接觸來進行。由于此接觸，上升蒸氣相隨其上升變為更富有更大揮發性或輕的組分，且下降液相隨其下降變為更富有揮發性較小或重的組分。
[0003]填料可用于促進在蒸餾塔內液體和蒸氣的混合相的接觸，其可為非規則類型或規整類型的填料。在非規則填料中，獨立的填料元件位于填料床中。在規整填料中，填料的波紋板提供成波紋彼此交叉地布置。在兩種類型的填料中，下降液相形成下降膜，下降膜的外表面由上升蒸氣相所接觸。在規整填料中，波紋的交錯有助于將該接觸沿橫向方向分配至塔通路。通常，規整填料配置成波紋板的上覆層定向成與波紋板的下覆層成直角地布置。
[0004]填料床的數目當然將取決于所進行的蒸餾的類型和待分離的物質。然而，當在填料床之間時，下降液體通過液體收集器從上覆的填料床收集，且收集的液體然后通過連接到液體收集器上的液體分送器來分送至下覆的支持床。液體收集器和液體分配器設計成允許上升蒸氣相從下覆的填料床穿至上覆的填料床。當下降液體流出填料床時，液體可具有如沿橫向方向看的變化的物質濃度。然而，期望的是，物質的濃度盡可能一致，以便蒸餾塔可在與其設計一致的水平下起作用。因此，期望的是在將其引入下覆的填料床之前徹底地混合液體。此外，還期望液體收集器和液體分送器設計成使得其在蒸氣穿過此塔內部時造成上升蒸氣的低壓降，以便不阻止向上的蒸氣流。
[0005]收集器的典型形式為煙道托盤收集器，其中夾板狀板設有位于敞開的矩形槽的任一側上的成排的煙道，以允許上升蒸氣流過夾板狀板。煙道由帽蓋住，使得帽收集下降液體的一部分和將其引導到敞開的矩形槽中。液體的另一部分收集在煙道之間的夾板狀板上，且引導到敞開的矩形槽中。敞開的矩形槽具有底部開口，其由導管連接到液體分送器上。液體分送器的已知形式為具有連接到中心集管上的開口的分送通道的通道型分送器。敞開的預分送箱位于集管內，以從液體收集器接收液體且將液體分送至中心集管。分送通道和中心集管設有穿孔的下壁，以使液體穿過蒸餾塔分送至下覆的填料床。分送通道之間的敞開空間允許蒸氣流至液體收集器中的煙道。
[0006]如可認識到的那樣，液體分送器和收集器(如上文所述)占據蒸餾塔內的空間，且代表所需塔高度的一部分。如可由本領域的技術人員認識到那樣，較高的蒸餾塔比更緊湊的塔制造更昂貴。此外，較高的塔需要更昂貴的支承結構和設備如用于低溫蒸餾的冷箱和較長的管路延伸等。為了降低由單獨的收集器和分送器所造成的高度需求，已經制造出了組合式液體收集器和分送器。US 5，645，770中公開了此類裝置的實例，其中帽置于安裝在托盤上的一系列煙道上。帽定向成將下降液體引導至板的相對側。液體從位于托盤的底部處的分送通道或從托盤底部中的開口排出。在該專利的組合式收集器和分送器中，由于上升蒸氣被迫穿過一排煙道，上升蒸氣流多少將受阻。此外，由于收集的液體由帽分送到蒸餾塔殼的相對側，則液體混合發生的程度限于位于裝置的分送器部分的底部中的中心。
[0007]如所述，本發明提供了一種組合式液體收集器和分送器，其具有低于現有技術的對上升蒸氣的向上流的阻力，且提供了比利用類似的現有技術裝置所可能達到的更大的混合程度。
【發明內容】
[0008]本發明提供了一種用于在蒸餾塔內收集和分送下降液體的組合式收集器和分送器，其包括連接到分送器部分上的收集器部分。分送器部分包括通道狀分送器，其具有相對兩列的間隔開的平行分送通道、位于分送通道之間且將下降液體給送至分送通道的至少一個集管、位于分送通道之間以用于上升蒸氣通過的敞開空間，以及位于至少一個集管內的至少一個敞開預分送箱。分送通道和至少一個集管具有用于將下降液體遍布蒸餾塔分送的穿孔底壁以及敞開的頂部。收集器部分包括構造成在蒸餾塔內收集下降液體且覆蓋敞開空間和分送通道的敞開頂部以防止下降液體繞過收集器部分的兩排收集元件。收集元件錯開，以便收集元件分別在敞開空間和分送通道上方的位置處的較高位置與較低位置之間交錯。這形成了在較高位置處敞開空間內和收集元件下方的煙道狀區域，以允許上升蒸氣流穿過組合式收集器和分送器。兩排收集元件與彼此間隔開，且至少一個矩形區域位于兩排收集元件之間，且收集元件具有至少一個矩形區域附近的敞開端，收集元件中收集的下降液體從該敞開端從收集元件流出。至少一個矩形槽位于兩排收集元件之間的至少一個矩形區域內，以便接收從收集元件流出的下降液體，且至少一個矩形槽具有底部開口，以將下降液體排入到至少一個敞開的預分送箱中。
[0009]前述組合式收集器和分送器具有優于現有技術的兩個主要優點。由于分送器部分借助于通道狀分送器形成，故其比使用盤型分送元件和煙道的現有技術設計提供了用于上升蒸氣流動的更佳的敞開區域。此外，由于下降液體由給送至一個或多個槽的收集元件收集，故液體得以比現有技術的裝置更大程度地混合，在現有技術的裝置中，液體分送到盤狀分送器的側部。在此方面，本發明中的下降液體引入預分送箱中，且然后引入集管中，在從分送通道的穿孔底壁和中心集管分送之前提供了下降液體的更佳的混合。
[0010]在根據本發明的組合式收集器和分送器在很寬的塔中使用的情況下，通道狀分送器可設有連接到相對兩列間隔開的平行分送通道上的兩個平行矩形集管和位于兩個平行矩形集管內的兩個敞開的預分送箱。中心列的間隔開的平行分送通道連接兩個平行矩形集管，且具有穿孔底壁、額外的敞開頂部和位于中心列的分送通道之間的額外的敞開空間，以用于上升蒸氣通過。在此實施例中，至少一個矩形區域為兩個矩形區域，且至少一個矩形槽為并排位于兩個矩形區域內的兩個矩形槽。相對的兩排收集元件中的一個給送兩個矩形槽中的一個，且兩排相對的收集元件中的另一個給送兩個矩形槽中的另一個。中間排的收集元件覆蓋額外的敞開空間和中心列的分送通道的敞開頂部，且定位在兩排收集元件之間，以便形成兩個矩形區域。中間排的收集元件定向成其敞開端鄰近兩個矩形槽。結果，收集在中間排的收集元件中的下降液體離開其敞開端給送到兩個矩形槽中。中間排的收集元件為錯開的，以便收集元件分別在額外的敞開空間和中心列的分送通道的額外的敞開頂部上方的位置處的較高位置與較低位置之間交錯。這進一步形成了在較高位置處額外的敞開空間和中間排的收集元件內的煙道狀區域，以允許上升蒸氣在中間排的收集元件處流過組合式收集器和分送器。
[0011]在本發明的前述實施例中，兩排收集元件可為兩排帽狀元件，且中心排的收集元件可為中心排的帽狀元件。各個帽狀元件均具有長形的通道狀構造。較高位置處的帽狀元件連接到較低位置處的帽狀元件上。較低位置中的帽狀元件繼而又連接到相對兩列的分送通道的敞開頂部和中心列的分送通道的額外的敞開頂部上，且兩個矩形槽連接到相對兩列的分送通道和中心列的分送通道的側區域上，還位于敞開頂部附近。
[0012]作為備選，在更窄的蒸餾塔中，通道狀分送器具有一個敞開矩形集管和位于一個敞開矩形集管內的一個敞開預分送箱。收集器部分包括一個矩形槽。在此實施例中，兩排收集元件可由兩排帽狀元件形成，其中各個帽狀元件均具有長形的通道狀構造。較高位置中的帽狀元件連接到較低位置中的帽狀元件上，且較低位置中的帽狀元件連接到相對兩列間隔開的平行分送通道的敞開頂部上。矩形槽連接到相對兩列間隔開的平行分送通道的位于敞開頂部附近的側區域上。
[0013]在本發明的任何實施例中，相對兩列中的各個中的分送通道可具有不斷增大的長度，在各列的中點處達到最大長度且在各列的端部處達到最小長度，使得帽的外部區域遵循蒸餾塔的殼的內部曲形。同樣，兩排收集元件中的各個中的收集元件可具有不斷增大的長度，在各排的中點處達到最大長度且在兩排中的各個的端部處達到最小長度，使得收集元件的外部區域遵循蒸餾塔的殼的內部曲形。此外，本發明的任何實施例都可設有刮帶，其包括環形板狀元件，其在其外周處與蒸餾塔的殼相接觸以收集沿蒸餾塔的殼向下流動的下降液體，且在其內周處位于兩排收集元件處的較高位置和較低位置的收集元件之間。位于環形板狀元件的內周處且在較高位置中的收集元件下方的內凸片狀元件限定與位于較低位置處的收集元件對準的開口，以便收集在環形板狀元件上的下降液體僅引導至位于較低位置處的收集元件中，且防止流至位于較高位置處的收集元件下方。環形板狀元件具有在兩排收集元件的最外側的收集元件附近的兩個相對的弓形端部區