TWI701074B - 具有交叉接觸的蒸汽液體接觸設備及方法 - Google Patents

具有交叉接觸的蒸汽液體接觸設備及方法 Download PDF

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Abstract

一種高容量及高效率的同向流及交叉流蒸汽液體接觸設備及方法可用於蒸餾塔及其他蒸汽液體接觸方法。該設備的特徵在於水平級中的接觸模組及穿孔接收盤之一配置。該等模組界定一同向流接觸體積，並且在一例示性組態中，該等模組包括一液體分配器及一除濕器。從該等模組分配至一穿孔接收盤上的液體係通過其中穿孔而與上流蒸汽接觸。

Description

具有交叉接觸的蒸汽液體接觸設備及方法
本領域係用於質量及/或熱轉移的蒸汽液體接觸。本領域具體而言關於提供可用於分餾塔之高容量分餾以分離諸如烴之揮發性化學物的方法及設備。
蒸汽液體接觸裝置(諸如分餾托盤(tray)及填充物(packing))係用於在石油及石化工業中進行千變萬化的分離。例如，分餾托盤係用於許多不同的烴(諸如石蠟、芳族、及烯烴)的分離。托盤係用以分離特定化合物，諸如不同的醇、醚、烷基芳族、單體、溶劑、無機化合物、大氣氣體等，並且用於諸如石油衍生之部分(包括粗製的油狀物、石腦油、及LPG)的廣沸點混合物(broad boiling mixture)的分離中。蒸汽液體接觸托盤亦用以進行氣體處理、純化、及吸收。已開發出具有不同優點及缺點的廣泛各式的托盤及其他接觸裝置。
分餾托盤及填充物係習知分餾設備的主要形式。其等廣泛用於化學、石化、及石油精煉工業中以促進分餾塔中進行的蒸汽液體接觸。分餾塔的正常構形包括10至250個個別的托盤。通常塔中各托盤的結構係類似，但亦已知結構可在垂直相鄰的托盤上交替。托盤係水平地安裝，一般在稱為該塔 之托盤間距的均勻垂直距離處。此距離可在塔的不同段內變化。托盤通常由焊接至塔之內表面的環來支撐。
在使用習知之托盤的分餾方法期間，塔中較低位置處所產生的蒸汽上升穿過在托盤之平臺(decking)區域上方鋪展的液體。蒸汽穿過液體的傳遞產生稱為泡沫的一層氣泡。泡沫的高表面區域有助於快速建立托盤上汽相與液相之間的組成平衡。然後使泡沫分離成蒸汽及液體。質量轉移期間，隨著蒸汽向上通行穿過各托盤，蒸汽失去較低揮發性之材料給液體並因此變得具有稍微較高的揮發性。同時，液體中較低揮發性之化合物的濃度隨著液體依托盤向下移動而上升。液體自泡沫分離並向下行進至下一個較低之托盤。此持續的泡沫形成及蒸汽液體分離係在各托盤上進行。因此蒸汽液體接觸器進行使上升蒸汽與液體接觸及接著使二相分離並以不同方向流動的兩種功能。當步驟在不同托盤上進行合適數量之次數時，該方法導致基於化學化合物之相對揮發性的化學化合物之分離。
由於期望改善石油精煉、化學、及石化工業中具有此效用的設備，已開發出許多不同類型的蒸汽液體接觸裝置，包括填充物及托盤。不同的設備傾向於具有不同的優點。例如，多個降液管(downcomer)托盤具有高蒸汽及液體容量以及在顯著之操作速率範圍內有效率運作的能力。結構化填充物傾向於具有低壓降，使其可用於低壓或真空操作。總是尋求改善的蒸汽液體接觸設備的兩個非常重要的特性係容量及效率。
傳統上分餾係在具有整體向下之液體流及向上之蒸汽流的交叉流動(cross flow)或逆向流(counter current)接觸裝置中進行。在設備的某個點 處，使汽相及液相接觸，以使汽相及液相彼此交換組分並接***衡。接著蒸汽及液體係分離，以適當方向移動，並再次與另一數量之適當流體接觸。在許多蒸汽液體接觸裝置中，蒸汽及液體可在各級(stage)的交叉流動配置中接觸。替代設備與傳統多級式接觸系統不同之處在於，當設備中的整體流動持續是逆向流時，汽相與液相之間的各級實際接觸係在同向流(co-current)質量轉移區中進行。同向流接觸裝置亦可通過微小液體微滴與蒸汽之同向流接觸來達到高質量轉移效率。同向流蒸汽液體接觸設備可具有接觸通道，該等接觸通道將蒸汽及液體排出至模組中的分離室中。蒸汽從分離室向上流動至下一個較高模組的接觸通道，且液體通過液體分配器向下流動至下一個較低接觸通道。
一種高容量及高效率的同向流及交叉流蒸汽液體接觸設備及方法可用於蒸餾塔及其他蒸汽液體接觸方法。該設備的特徵在於水平級(stage)中的接觸模組及穿孔接收盤之一配置。該等模組界定一同向流接觸體積，並且在一例示性組態中，該等模組包括一液體分配器及一除濕器。從該等模組分配至一穿孔接收盤上的液體係通過其中穿孔而與上流蒸汽接觸。
10:容器
11:殼體
12:接觸級/級
12a:接觸級/上級接觸級
12b:接觸級/下級接觸級
14:收集器/分配器
16:收集器/分配器
20:接觸模組/模組
22:液體分配器
24:除濕器/除濕器列
26:接收盤/盤
27:唇部
28:管道/液體分配器
30:液體分配器壁/壁
32:入口
34:出口/穿孔
36:入口板
38:唇部
40:除濕器/除濕器單元/模組化單元
41:分離結構
42:穿孔表面/穿孔入口板/入口表面/穿孔板
44:穿孔出口板/出口表面
45:無孔頂板
46:公端板
48:母端板
50:基座/穿孔基座
52:支撐軌
54:穿孔
55:平靜區域
56:接觸體積
58:轉移體積
60:堰
70:管路分配器
72:槽分配器
74:管道
140:感測器
〔圖1〕係利用本發明之接觸模組的蒸汽液體接觸塔的橫截面示意圖。
〔圖2〕係圖3中之區段2-2處所取的圖1之模組的橫截面示意圖。
〔圖3〕係3-3處所取的圖1之塔的一級的俯視截面圖，其顯示接收盤及液體分配器。
〔圖4〕係通過圖3中之區段4-4處之管道28所取的模組的截面圖。
〔圖5A及圖5B〕分別係圖1之除濕器的立視圖及截面圖。
參考圖1，其顯示容器10內的蒸汽液體接觸設備的實施例。容器10可係例如蒸餾塔、吸收器、直接接觸式熱交換器、分離器、或其他用以進行蒸汽液體接觸的容器。容器10含有至少一段的接觸級12及可選的位於該段上方及下方的收集器/分配器。該段的上部可含有頂部收集器/分配器14，且該段的下部可含有底部收集器/分配器16。為簡單起見，僅顯示五個接觸級12a、12b。如本技術領域所熟知，蒸餾塔可含有數個段。各段可含有許多接觸級，且在段之間及/或段之內可存在複數個流體饋送(feed)及/或撤出(withdraw)。此外，不同接觸裝置可在相同塔的相同及/或不同段中混合。諸如煙囪式托盤(chimney tray)及液體分配器之裝置可用於段之間的空間以用於饋送、撤出、及流體收集、及再分配。容器10包括一般呈圓柱形式(或替代地，任何其他形狀)的殼體11。圖1中以向上定向之箭頭表示蒸汽行進，並以向下定向之箭頭表示液體行進。
在本實施例中，如圖1所示，各接觸級12a、12b以相對於直接上級及下級之級的90°旋轉來定向。因此，各接觸級12以正交於緊接之下級之級的方向來分配液體，其降低橫跨塔之橫截面的液體不良分配。在其他實施例中，垂直相鄰的接觸級可以介於0°與90°之間的旋轉來定向。在進一步的實施例 中，接觸級在9°與90°之間旋轉。接觸級之間的旋轉角度可在各級處相同，或其可變化。亦即，垂直相鄰的接觸級12a、12b之間的旋轉角度可變化。在所繪示的實施例中，各接觸級12包含複數個接觸模組20及接收盤26。在圖1中，上級接觸級12a包含每隔一級之接觸級12並且經定向成正交於下級接觸級12b。
如圖2所示，各接觸模組20包括經定位相鄰於除濕器24且較佳地介於一對除濕器24之間的液體分配器22。同向流流體接觸體積56係提供在各液體分配器22與相鄰除濕器24之間。除了接觸模組20，各接觸級12亦包括在各別除濕器24下方的複數個接收盤26。各接收盤26可具備複數個管道28。接收盤26具有基座50，該基座包括穿孔54以允許蒸汽穿過其中上升並接觸盤26上的液體。
圖3繪示圖1之區段3-3的截面圖，其清楚地顯示接觸模組20的接收盤26、管道28、及液體分配器22的配置。圖3中最顯著地顯示上級接觸級12a的接收盤26、管道28、及液體分配器22。亦可在上級接觸級之下方觀察到下級接觸級12b的除濕器24及接收盤26，雖然其等係由下降至圖1之區段3-3中的上級接觸級的液體分配器22的底部遮蔽。接觸模組20包含沿著液體分配器22之長度(也許在該液體分配器之任一側上)延行成列的除濕器24。
在各接觸級12處，接收盤26係實質上平行並跨容器10之橫截面區域間隔開。接收盤26的基座50配備諸如篩孔、閥、或泡罩的穿孔54，以允許蒸汽冒泡通過盤中的液體。液體分配器22係位於一對相鄰接收盤26之間，導致接收盤26及模組20的交替型態。接收盤26中緊鄰管道28的可選的平靜區域55可係無孔的以最小化經挾帶至管道中的蒸汽。
回到圖2，本實施例的液體分配器22具有在上部中之入口32及在下部中之複數個出口34。圖2中，下級液體分配器22經顯示為延伸平行於頁面以說明該下級液體分配器相對於上級液體分配器22(其經顯示為延伸正交於頁面)轉向九十度。兩個傾斜的液體分配器壁30使液體分配器22以向下方向往內漸縮。實質上V形之液體分配器的底部可係尖狀或彎曲，或可係如圖2所示的平坦。可設想具有各種不同形狀(諸如階梯式或傾斜階梯式)之液體分配器的替代實施例。然而，本實施例中使用V形之液體分配器來提供各級12之下部中在除濕器24與液體分配器壁30之間大的伸長接觸體積以及液體分配器22之上部中用於容納擴大之管道28的大液體分配器入口32的組合，以增加液體處理能力。液體分配器入口32經組態以接收管道28。經設想，管道28可單純是接收盤26中的開口，並且液體分配器28可向上延伸至管道，只要開口經成型以允許蒸汽逸出液體分配器之頂部
可選的入口板36係位於垂直相鄰的液體分配器22之間。液體分配器入口板36覆蓋在上級液體分配器22的液體分配器出口34下方的液體分配器入口。各入口板36上的兩個唇部38阻礙液體進入下級液體分配器22中，並將液體導引離開朝向開放的接觸體積56，在該接觸體積中液體係藉由自下級之級上升之蒸氣向上挾帶。藉由防止液體直接從上級液體分配器的出口34進入液體分配器22來確保更高的效率，其將表現旁通(by-pass)蒸汽接觸機會。
液體分配器出口34藉由配置於鄰近液體分配器22底部之一或多個列中的複數個槽縫或其他類型之穿孔來形成。液體分配器出口34的形成亦可藉由衝壓分配器壁30而不移除經衝壓之材料以形成定向槽縫或百葉板，以用 於將出口液體向上導引至接觸體積中，以最小化不傳遞經過接觸體積56及除濕器40而滲出至下級液體分配器的液體。出口34可位於壁30及/或液體分配器22的底部中。操作中，液體分配器22中的液位提供密封以防止上升蒸汽通過出口34進入液體分配器。穿孔34較佳地沿著液體分配器22之長度分布，且其等可經配置使得該等穿孔在大小或數量上有所變化，或其等在液體分配器22之直接於正交或成角度之下級液體分配器上方的部分中消除。因此，液體分配器出口的配置可係用作另一構件以防止液體從一液體分配器直接流動至下級分配器中。
除濕器24可由圖5A及圖5B所示的複數個除濕器單元40組裝。圖5A繪示除濕器單元40的穿孔表面42。除濕器單元40可進一步包括公端板46及母端板48，其等之各者與相鄰除濕器單元40的互補端板協作以形成實質上防止流體滲漏通過連接部的密封。此種公端板及母端板表示用以從模組化除濕器單元40建構除濕器24的互鎖機構的一種類型。可使用任何已知的互鎖機構。在其他實施例中，模組化單元40可藉由其他已知的手段(諸如使用螺栓、扣夾、銷、夾具、帶、或焊接、或膠黏)來緊固在一起。諸如公母舌片(tab)及槽縫之組合的機構可提供快速組裝及拆解的優點。除濕器24的模組化構形允許製造者產生待組裝成不同長度之除濕器24中的一或少數個標準大小的除濕器單元40。可能需要一些定製大小的除濕器單元40以用於特別短的除濕器24或根據設備之尺寸及可用的各種標準大小之除濕器單元40來匹配液體分配器22的長度。模組化設計具有減輕接觸模組20之組裝的進一步優點，此係因為除濕器單元40係輕於單一單元所形成的除濕器列。然而，在其他實施例中，單一除濕器單元40界定完整的除濕器24。
除濕器單元40包含蒸汽液體分離結構41。各種設計係用以自蒸汽流中收集(de-entrain)液體微滴。一實例是霧氣消除器，諸如具有各種通道及百葉板的扇型除濕器，使得傳遞經過除濕器的流體流必須經歷數個方向性改變，其等造成所挾帶之液體微滴碰撞分離結構41的部分並向下流動到除濕器的底部。已知的蒸汽液體分離裝置的另一實例是網孔墊(mesh pad)或編織線(woven thread)。亦可使用這些霧氣消除器技術的組合。US 7,424,999中提供合適的除濕器單元40的實例。
如圖2所示，各種可選的元件可與除濕器協作及/或經併入至除濕器中以進一步改善設備的性能及/或結構完整性。例如，顯示作為入口表面的穿孔入口板42、作為出口表面的穿孔出口板44、及無孔頂板45。穿孔板是可與除濕器協作的流動操縱器的一種類型。流動操縱器的其他非限制性實例包括膨脹金屬、多孔固體、網孔墊、篩網、網格、網、環圈絲篩網(profile wire screen)、及蜂巢。已發現流動操縱器的部分開放區域影響除濕器的分離效率及壓降二者。流動操縱器的部分開放區域可在除濕器的不同側上及相同側上變化以最佳化除濕器的分離效率及壓降。可在單一除濕器中使用各種類型的流動操縱器。在其他實施例中，流動操縱器不在除濕器的入口及出口表面之一些者或任一者上使用。
穿孔入口板42靠近液體分配器22。穿孔出口板44延伸相對於穿孔入口板42及沿著除濕器單元40之底部的除濕器側的大部分。無孔頂板45防止液體從單元頂部直接離開除濕器單元40，並且增加蒸汽液體分離效率。無孔頂板45在兩側上具有彎曲條帶，一者跟隨液體分配器壁30以用於與該壁附接， 而另一者遵循除濕器40的穿孔出口板44以用於與穿孔出口板44連接。已發現，自穿孔出口板44之頂部向下延伸一距離的無孔條帶亦改善蒸汽液體分離效率。在一實施例中，該條帶延伸以覆蓋除濕器出口之高度的10%。在另一實施例中，該條帶延伸至除濕器出口之高度的30%。在一進一步實施例中，該條帶延伸至除濕器出口之高度的50%。
接收盤26之各者包括平坦之穿孔基座50周圍的垂直延伸之唇部27。唇部27可以與基座50相同的板來形成，並且可經穿孔以允許蒸汽流動通過其中。藉由將形成的金屬板沿著接收盤26之縱向而附接至兩個唇部之各者來形成除濕器支撐軌52。終端接收盤26可僅包括一個除濕器支撐軌52。接收盤26中所收集的液體經導引至複數個管道28及液體分配器22。支撐軌52在特定的除濕器24中接合除濕器單元40的基座。將附接至各除濕器單元40之底部的支撐凸緣***至支撐軌52中，並且除濕器之頂部經緊固至鄰近液體分配器入口32的液體分配器壁30。即使在除濕器單元40已經緊固至液體分配器22之前，支撐軌52仍提供結構支撐給除濕器單元40。在此實施例中，各中央接收盤支撐兩個除濕器列24，一者來自兩個相鄰之接觸模組20的各者，而鄰近容器殼體11的終端接收盤支撐該級之終端模組的一個除濕器列。因此，單一接收盤26可由兩個接觸模組20共享。因此，如本發明之實施例所述，各級的建構可至少在塔之部分上相同，這簡化設備的製造及安裝。
如圖3所示，複數個管道28延伸通過接收盤26至液體分配器入口32中。延伸通過特定接收盤26的管道28的各者將液體導引至不同的下級液體 分配器22中。在一實施例中，管道28的頂部係與接收盤26之穿孔基座50齊平，使得液體可自由地從接收盤26流動到管道28中而沒有任何阻礙。
在圖2所示的另一實施例中，管道28之頂部周圍而延伸在穿孔接收盤26之基座50上方的堰60在該盤上保持所欲的液位。配備管道28周圍之堰60的接收盤26增加液體在盤上的滯留量(holdup)，並改善蒸汽液體接觸及提高質量轉移效率。
如圖2係通過圖3中之區段2-2處之接收盤26所取的截面圖，圖4係通過圖3中之區段4-4處之管道28所取的截面圖。管道28的頂口可經擴大並寬於液體分配器入口32，如圖2所示，以增加液體處理能力並降低管道入口處的阻塞傾向。管道28的側壁是傾斜的，使得管道28適配於液體分配器22內並且留下間隙以用於簡易安裝及蒸汽排出。當液體分配器出口34未被液體分配器22中之液體完全密封時，蒸汽可進入液體分配器22中伴隨來自上級之級或通過該等出口的液體流。若液體分配器22中之蒸汽未適當地從液體分配器入口32排出，則其將被強迫進入管道28中，這可阻塞通過管道的液體流並造成設備的嚴重挾帶(entrainment)及過早溢流。因此，本實施例的優點在於，液體分配器22中之蒸汽通過管道28與液體分配器22之間之間隙中的液體分配器入口32或管道28之間之液體分配器22之頂部處的開口排出。管道28的底部係開有複數個流出口(spout)或一連續槽縫或單一較大開口，以允許液體流至液體分配器22中。在正常操作條件下，動態地藉由管道28中之液體或靜態地藉由液體分配器22中之液體而使管道28針對蒸汽流密封。
除濕器24之入口表面42與液體分配器22之相鄰壁30之間的體積提供流體接觸體積56。在蒸汽及液體分離之前，流體接觸在除濕器單元40中繼續。除濕器入口處的穿孔板42或其他流動操縱器改善至除濕器的流體流分布，並改善蒸汽液體分離。入口流動操縱器亦可改善流體接觸及質量轉移。接收盤26上方及其支撐的除濕器列24之間的體積界定流體轉移體積58。除濕器24可經定向於如圖2所示的自垂直之一角度，以提供接觸體積56，在本實施例中，該接觸體積具有從底部往頂部減少的體積以與減少之流體流及流體轉移體積58匹配，而在本實施例中，該流體轉移體積具有從底部往頂部增加的體積以與增加之蒸汽流匹配。由於接收盤26中的穿孔，蒸汽液體交叉接觸發生在流體轉移體積58中。
液體分配器22及接收盤26可由支撐環(未圖示)支撐，該等支撐環諸如藉由焊接或其他習知手段而固定至塔殼體11之內表面。可能需要額外的樑以用於支撐盤26及除濕器24。液體分配器22及接收盤26可經螺栓連接、夾置、或其他方式以固定至支撐環，使得液體分配器22及接收盤26在操作期間保持定位。在特定實施例中，液體分配器22之端部包括焊接至液體分配器22之端部的端部密封，以從而密封液體分配器22之端部。除此之外，諸如凸條、支架、經增加之材料厚度、及額外支撐件的強化特徵可與液體分配器22及接收盤26一起使用。液體分配器22之端部可用各種方式組態以遵循容器殼體的輪廓。
在一些實施例中，可採用一或多個收集器/分配器。此類裝置並非必需，但其等藉由適當地導引蒸汽及/或液體流以最大化設備之各級中的蒸汽液體接觸及分離而提供優點。例如，頂部收集器/分配器14在圖1中顯示並包 括管路分配器70及槽分配器72。管路分配器70及槽分配器72將液體導引至頂部接觸級12的液體分配器22中。頂部收集器/分配器14亦回收從頂部級12之除濕器列24離開的蒸汽。所回收之蒸汽可傳遞至後續程序或冷凝器，以部分重新引入至塔中作為迴流液體。在沒有頂部收集器/分配器或其他等效手段的情況下，向下流動的液體可流至流體轉移體積58中，並因此經挾帶回頂部級上方或旁通頂部級蒸汽液體接觸體積，其取決於流體轉移體積58中的蒸汽速度。此類液體流亦可擾亂向上之蒸汽流並造成一或多個下級接觸級的效率低下。
底部級的管道74將液體排出至塔集槽。蒸汽可分布在管道74之間而非該等管道下方以減少蒸汽液體接觸及挾帶。塔集槽中所回收的液體可經傳遞至後續程序或再沸器以部分重新引入至塔中作為蒸汽。可與該等級其餘部分不同地設計底部級上的管道74。例如，一連續管道74可用於代替接收盤26下方的複數個管道74。替代地，管道係安裝在接收盤26之端部附近，而保留底部級12下方大部分的中間空間係空的以用於蒸汽流。接收盤26上的開口係相應地修改。底部級的管道74亦可連接至液體分配器22而非接收盤26，以用於將液體直接從液體分配器導引至塔集槽。在此情況下，底部級中沒有發生蒸汽液體接觸，並且底部級主要係使用於在來自上流蒸汽之挾帶為高的情形下的收集(de-entrainment)。除了上述討論的頂部及底部收集器/分配器，額外的收集器/分配器可在塔中流體流正被引入或撤出(諸如一或多個饋送流及/或諸如側餾分(side cut)的任何其他產物流)的任何點處提供益處。具有液體分配器及蒸汽上升管的煙囪式托盤可用在用於流體引入/分配/撤出的塔中，或者用在蒸汽液體接觸裝置之設計有顯著變化之處(諸如在兩個塔段之間)。
從一段轉換至另一段處的級12包括用以實現在非平行段之間的適當流體流的特徵。接觸模組20的端部(即面向封閉容器10之殼體11之內表面的模組20的終端部分)可經密封以預防接觸設備之非預期的蒸汽或液體旁通。在此實施例中，模組20的端部漸縮或彎曲以適形於封閉結構的曲率。替代地，模組20的端部係平坦，且水平無孔延伸板跨越從模組20至封閉容器壁的間隙。
參照圖1，下文將描述接觸級12的接觸模組20的流體流。來自上級之級12由數個上級接收盤26通過管道28或收集器/分配器14的液體經導引至液體分配器22中。液體通過液體分配器出口34離開液體分配器22並進入流體接觸體積56。流體接觸體積56之入口處的向上蒸汽速度非常高使得進入接觸體積56的液體係由蒸汽向上挾帶。如圖2所示，下級液體分配器22上的入口板36預防液體流從上級液體分配器至下級液體分配器而無蒸汽接觸的短路。所挾帶之液體由蒸汽向上承載至除濕器24的入口表面42中。如圖5B所示，在除濕器單元40內蒸汽及液體由分離結構41分離，且蒸汽通過出口表面44離開除濕器單元40而進入流體轉移體積58中。
參考圖1及圖2，出自除濕器24的蒸汽與轉移體積58中的蒸汽混合，然後持續向上至上級接觸模組20中之接觸體積56或上級接觸級12之接收盤26。如圖2最佳所示，液體通過出口表面44之底部離開除濕器單元40並流至接收盤26上。接收盤26將液體導引至複數個管道28中，管道28之各者將液體導引至不同的下級液體分配器22中。此外，接收盤26上之液體亦與上升通過該等接收盤中之穿孔54的蒸汽交叉接觸。
分餾塔的操作條件係由在該塔中進行分離之化合物的物理性質而限制。塔的操作溫度及壓力可在這些限制內變化，以最小化塔的操作成本並適應其他商業目的。操作溫度的範圍可從用於低溫分離的非常低之溫度至挑戰化合物之熱穩定性的溫度。因此，適用於標的方法的條件包括在-50℃至400℃之廣範圍中的溫度。塔在足以維持饋送化合物之至少一部分表現為液體的壓力下操作。接收盤之基座50中的穿孔54促進交叉流蒸汽液體接觸，其在仍達成蒸汽液體接觸的同時實現模組20之間的間距。因此，可在接觸級12上安裝較少的模組20，達到實質的成本節省。隨著模組20的數量減少及接收盤26上的額外蒸汽液體接觸，各級的質量轉移效率增加。
集合理解為處理設備的上述線、管、單元、裝置、容器、周圍環境、區、或類似設備的任一者可配備一或多個監測組件(其包括感測器、測量裝置、資料擷取裝置、或資料傳輸裝置)。圖1中顯示與容器10通訊的感測器140。感測器140感測諸如容器10中之狀況的參數，並且將諸如信號的資料傳輸至接收器(未圖示)。信號、程序或狀態測量、及來自監測組件的資料可用以監測處理設備中、處理設備周圍、及處理設備上的狀況。藉由監測組件所產生或所記錄的信號、測量、及/或資料可經收集、處理、及/或通過一或多個網路或連接來傳輸至接收器，該一或多個網路及連接可係私人或公用、通用或特定、直接或間接、有線或無線、加密或未加密、及/或其(多個)組合；本說明書非意欲在此方面加以限制。
藉由監測組件所產生或所記錄的信號、測量、及/或資料可經傳輸至可包含一或多個計算裝置或系統的接收器。計算裝置或系統可包括至少 一處理器及儲存電腦可執行指令的記憶體，該等電腦可執行指令包括可讀指令，當該等可讀指令由該至少一處理器執行時，造成該一或多個計算裝置進行可包括一或多個步驟之方法。例如，該一或多個計算裝置可經組態以從一或多個監測組件接收與該方法關聯之關於至少一處理設備的資料。該一或多個計算裝置或系統可經組態以分析該資料。基於分析該資料，該一或多個計算裝置或系統可經組態以判定對於本文中所述之一或多個方法之一或多個參數的一或多個建議調整。一或多個計算裝置或系統可經組態以傳輸加密或未加密的資料，其包括對於本文中所述之一或多個方法之一或多個參數的一或多個建議調整。
〔具體實施例〕
雖然以下是結合具體實施例描述的，但應當理解，本說明書旨在說明而非限制前述描述及所附申請專利範圍的範圍。
本發明之第一實施例係一種用於進行同向流及交叉流蒸汽液體接觸的設備，其包含：複數個級，其等各具有至少一個接觸模組及至少一個接收盤，該接觸模組包含；一液體分配器及一除濕器，該液體分配器具有鄰近一接觸體積的一出口，且該除濕器具有鄰近該接觸體積的一入口表面及於該接收盤上方的一出口表面；且該接收盤具有一穿孔基座，該接收盤於該除濕器的該出口表面下方。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含與該接收盤流體連通並與一下級液體分配器流體連通的至少一個管道。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中該管道 自該液體分配器分離，且該管道具有與該接收盤流體連通的一上端、及一下端，其中各管道的該下端與分開之一下級液體分配器流體連通。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含在該除濕器與該液體分配器之間的一接觸體積，該液體分配器具有與該接觸體積流體連通的一出口，且該除濕器的該入口表面與該接觸體積流體連通。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中蒸汽通過該基座中之穿孔進入該接收盤，且液體通過該管道離開該接收盤。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含相鄰於該管道之一堰，該堰延伸在該接收盤之該基座上方，以用於滯留液體在該接收盤上。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含在該接收盤內之管道周圍之一平靜區域，該平靜區域係無孔的。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含間隔開之一對除濕器，且該液體分配器位於該對除濕器之間。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中該接收盤位在用於一級上之液體流的該接觸模組的下游。本發明的一實施例係從本段落中的第一實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中該等級中之至少一者的該接觸模組係相對於該等級中之另一者的該接觸模組旋轉。
本發明之第二實施例係一種用於進行同向流及交叉流蒸汽液體接觸的設備，其包含：複數個級，其等具有至少一個接觸模組及一接收盤，該接觸模組包含一除濕器；一液體分配器，其經定位相鄰於該除濕器並於其間提供一接觸體積，且該液體分配器具有與該接觸體積流體連通的一出口；且該除濕器具有與該接觸體積流體連通的一入口表面及於該級之該接收盤上方的一出口表面；且該接收盤經定位相鄰於該接觸模組，該接收盤包含一穿孔基座並具有與一下級液體分配器流體連通的至少一個管道。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中該接收盤位在用於一級上之液體流的該接觸模組的下游。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中該液體分配器、該除濕器、及該接收盤各實質沿著該模組之長度延伸。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含在該除濕器與該液體分配器之間的一接觸體積，該液體分配器具有與該接觸體積流體連通的一出口，且該除濕器的該入口表面與該接觸體積流體連通。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其中蒸汽通過該基座中之穿孔進入該接收盤，且液體通過該管道離開該接收盤。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含相鄰於該管道的一堰，以將液體保持在該接收盤上。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含在該接收盤內之管道周圍之一平靜區域，該平靜區域係無孔 的。本發明的一實施例係從本段落中的第二實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含一處理器之至少一者；一記憶體，其儲存電腦可執行指令；一感測器，其經定位於一位置處以感測至少一個參數；及一接收器，其經組態以接收來自該感測器的資料。
本發明之第三實施例係一種用於蒸汽液體接觸的方法，其包含以下步驟：將蒸汽向上傳遞至一接觸體積中；導引液體通過一第一液體分配器之一出口至該接觸體積中；將該液體挾帶於該蒸汽中以同向流至一除濕器中；在該除濕器中將該液體自該蒸汽分離；將離開該除濕器的經分離之液體流遞送至一穿孔接收盤；及將一第二蒸汽流傳遞向上通過該接收盤中之穿孔而與經分離之該液體流交叉接觸，將經分離之一蒸汽流從該除濕器及從該接收盤傳遞至一上級接觸體積及一上級接收盤之一穿孔基座。本發明的一實施例係從本段落中的第三實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含以向上傳遞通過穿孔之該蒸汽接觸該接收盤上之液體，且在蒸汽進入該上級接觸體積及一上級接收盤之一穿孔基座之前在該接收盤上方將該液體自該蒸汽分離。本發明的一實施例係從本段落中的第三實施例至本段落中的先前實施例中的一者、任何者或全部，其進一步包含將該液體從該接收盤傳遞通過將該液體導引至一下級液體分配器中的至少一個管道。
無需進一步闡述，據信利用前述說明，所屬技術領域中具有通常知識者可在不脫離本發明的精神及範疇的情況下充分地利用本發明並容易地確知本發明的基本特徵，以做出本發明的各種變化及修改，並使其適應於各種用途及條件。因此，前述較佳具體實施例應被理解為僅是例示性的，並且不 以任何方式限制本揭露的其餘部分，並且旨在涵蓋包括在所附申請專利範圍內的各種修改形式及等同的配置。
前文中，除非另有說明，否則所有溫度均以攝氏度陳述，且所有份及百分比都按重量計。
10:容器
11:殼體
12:接觸級/級
12a:接觸級/上級接觸級
12b:接觸級/下級接觸級
14:收集器/分配器
16:收集器/分配器
20:接觸模組/模組
22:液體分配器
24:除濕器/除濕器列
26:接收盤/盤
28:管道/液體分配器
34:出口/穿孔
56:接觸體積
58:轉移體積
70:管路分配器
72:槽分配器
74:管道
140:感測器

Claims (10)

  1. 一種用於執行同向流及交叉流蒸汽液體接觸的設備，其包含：複數個級，其等各自具有至少一個接觸模組及至少一個接收盤；該接觸模組包含一液體分配器及一除濕器，該液體分配器具有鄰近一接觸體積的一出口，該除濕器具有鄰近該接觸體積的一入口表面及在該接收盤上方的一出口表面；及該接收盤具有一穿孔基座，該接收盤在該除濕器的該出口表面下方。
  2. 如請求項1之設備，其進一步包含與該接收盤流體連通並與一下級液體分配器流體連通的至少一個管道。
  3. 如請求項2之設備，其中該管道自該液體分配器分離，且該管道具有與該接收盤流體連通的一上端、及一下端，其中各管道的該下端與分開之一下級液體分配器流體連通。
  4. 如請求項1之設備，其進一步包含在該除濕器與該液體分配器之間的一接觸體積，且該液體分配器具有與該接觸體積流體連通的一出口，且該除濕器的該入口表面與該接觸體積流體連通。
  5. 如請求項2之設備，其中蒸汽通過該基座中之穿孔進入該接收盤，且液體通過該管道離開該接收盤。
  6. 如請求項1之設備，其中該接收盤位於用於一級上之液體流的該接觸模組的下游。
  7. 如請求項1之設備，其中該等級中之至少一者的該接觸模組係相對於該等級中之另一者的該接觸模組旋轉。
  8. 一種用於蒸汽液體接觸的方法，其包含下列步驟：將蒸汽向上傳遞至一接觸體積中；導引液體通過一第一液體分配器之一出口至該接觸體積中；將該液體挾帶在該蒸汽中以同向流動至一除濕器中；在該除濕器中將該液體自該蒸汽分離；將離開該除濕器的經分離之一液體流遞送至一穿孔接收盤；將一第二蒸汽流向上傳遞通過該接收盤中之穿孔而與經分離之該液體流交叉接觸；及將經分離之一蒸汽流從該除濕器及從該接收盤傳遞至一上級接觸體積及一上級接收盤之一穿孔基座。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包含：以向上傳遞通過穿孔之該蒸汽接觸該接收盤上之液體，且在蒸汽進入該上級接觸體積及一上級接收盤之一穿孔基座之前在該接收盤上方將該液體自該蒸汽分離。
  10. 如請求項8之方法，其進一步包含：將該液體從該接收盤傳遞通過將該液體導引至一下級液體分配器中的至少一個管道。
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