Опорная конструкция хордальной стенки для перекрестноточных тарелок в массообменной колонне и связанный с ней способ
Изобретение относится к перекрестноточным тарелкам в массообменных колоннах, где происходят процессы массообмена и/или теплообмена, и, в частности, к аппарату и способам изготовления опорной конструкции для таких перекрестноточных тарелок. Предлагается опорная конструкция (28) для крепления перекрестноточных тарелок (26), вертикально разнесенных на определенное расстояние относительно друг друга в массообменной колонне (10). Опорная конструкция (28) включает хордальную стенку (64), которая содержит вертикально проходящие противоположные концы, которые крепятся на внешней царге (12) массообменной колонны (10). Каждая перекрестноточная тарелка (26) включает полотно (30) тарелки колонны с проемами (60) для потока текучей среды и по меньшей мере одним хордальным сливным стаканом (32). Хордальные сливные стаканы (32) вертикально совмещаются на каждой перекрестноточной тарелке (26) и включают протоки (42) сливных стаканов, образованные разнесенными на определенное расстояние стенками (38, 40) сливных стаканов. Хордальная стенка (64) проходит вертикально через протоки (42) сливных стаканов на перекрестноточных тарелках (26), и стенки (38, 40) сливных стаканов соединяются с хордальной стенкой (64) для переноса нагрузки от полотен (30) тарелки колонны и стенок (38, 40) сливных стаканов на хордальную стенку (64). Технический результат: повышение надежности устройства. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США за номером 62/296,979, озаглавленной «CHORDAL WALL SUPPORT SYSTEM FOR CROSS FLOW TRAYS IN A MASS TRANSFER COLUMN AND METHOD INVOLVING SAME», поданной 18 февраля 2016 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение по существу относится к перекрестноточным тарелкам в массообменных колоннах, где происходят процессы массообмена и/или теплообмена, и, в частности, к аппарату и способам изготовления опорной конструкции для таких перекрестноточных тарелок.
Перекрестноточные тарелки используются в массообменных колоннах, чтобы обеспечивать взаимодействие между потоками текучих сред, поступающих в противотоке относительно друг друга внутри колонны. Используемый в настоящем документе термин «массообменная колонна» не предполагает ограничения колоннами, в которых массообмен является основной целью обработки потоков текущих сред внутри колонны, но также призван включать колонны, в которых основной целью обработки является теплообмен, а не массообмен. Потоки текучей среды, как правило, включают восходящий поток пара и нисходящий жидкости, и в этом случае перекрестноточные тарелки обычно называют перекрестноточными тарелками «пар-жидкость». В некоторых приложениях оба потока текучей среды представляют собой потоки жидкости, и перекрестноточные тарелки обычно называют перекрестноточными тарелками «жидкость-жидкость». В других приложения восходящий поток текучей среды представляет собой поток газа, а нисходящий поток текучей среды представляет собой поток жидкости, и в этом случае перекрестноточные тарелки называют перекрестноточными тарелками «газ-жидкость».
Перекрестноточные тарелки располагаются внутри колонны вертикально с разнесением на определенное расстояние относительно друг друга, при этом полотно тарелки колонны проходит в горизонтальном направлении для заполнения внутреннего сечения колонны. Каждая из перекрестноточных тарелок включает плоское полотно тарелки колонны, на поверхности которого и над ним происходит взаимодействие восходящего потока текучей среды и нисходящего потока текучей среды, множество отверстий, обеспечивающих прохождение восходящего потока текучей среды через полотно тарелки колонны и в нисходящий поток текучей среды, создавая пену или смесь, где происходят желаемый массообмен и/или теплообмен, и по меньшей мере один сливной стакан, который направляет нисходящий поток текучей среды от соответствующего полотна тарелки колонны на полотно тарелки колонны на нижней перекрестноточной тарелке. Часть полотна тарелки колонны, на которую попадает нисходящий поток текучей среды из сливного стакана верхней перекрестноточной тарелки, обычно включает приемную панель, которая либо не перфорирована, либо содержит активаторы барботажа, либо другие конструкции, которые обеспечивают прохождение вверх восходящего потока текучей среды, но препятствуют просачиванию нисходящей текучей среды через приемную панель.
Перекрестноточные тарелки с одним боковым сливным стаканом на одном конце полотна тарелки колонны называют однопроходными тарелками. В других приложениях, как правило, в которых используются более высокие скорости нисходящего потока жидкости, на некоторых или всех перекрестноточных тарелках может использоваться множество сливных стаканов. Например, в конфигурациях с двумя проходами два боковых сливных стакана располагаются на противоположных концах одной перекрестноточной тарелки, а один центральный сливной стакан располагается в центре соседних перекрестноточных тарелок. В конфигурациях с четырьмя проходами одна перекрестноточная тарелка включает два боковых сливных стакана и центральный сливной стакан, а соседние контактные тарелки включают два смещенных от центра сливных стакана.
Полотно тарелки колонны перекрестноточных тарелок обычно фиксируются зажимами к опорным кольцам, приваренным ко внутренней поверхности царги колонны. Стенки сливного стакана также обычно крепятся болтами на своих противоположных концах к анкерным кронштейнам, которые приварены ко внутренней поверхности царги колонны. В некоторых приложениях, например, в колоннах большого диаметра и в колоннах, где особой проблемой являются силы вибрации, принято дополнительно усиливать крепление компонентов полотна тарелки колонны за счет использования распорок, которые проходят вверх от опорных балок, раскосов каркаса или системы проушин для соединения полотна тарелки колонны перекрестноточной тарелки со стенками сливного стакана расположенной непосредственно ниже или выше аналогичной тарелки. При использовании проушин стенки сливного стакана выполняют функцию балок, несущих часть нагрузки связанной тарелки, тем самым снижая провисание и удерживая от подъема полотно тарелки колонны. Вместе с тем такие проушины и другие элементы увеличивают сложность конструкции и повышают стоимость изготовления и установки перекрестноточных тарелок.
В других приложениях приемная панель на полотне тарелки колонны выполняется в виде конструкционной балки, чтобы обеспечивать дополнительную опору для полотна тарелки колонны. Затем приемная панель должна соединяться со смежными элементами на полотне тарелки колонны с помощью различного рода крепежа, тем самым увеличивая сложность конструкции и установки полотна тарелки колонны. Таким образом, появилась потребность предложить способ формирования конструкции опоры и поддержки полотна тарелки колонны, одновременно уменьшая недостатки, связанные с традиционными способами обеспечения дополнительной опоры в колоннах большого диаметра и в колоннах с силами вибрации.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте настоящее изобретение относится к сборке тарелок для применения в массообменной колонне. Сборка тарелок включает множество перекрестноточных тарелок, вертикально отстоящих друг от друга, при этом каждая перекрестноточная тарелка содержит планарное полотно тарелки колонны с проемами для потока текучей среды, распределенными по полотну тарелки колонны, и по меньшей мере чередующиеся перекрестноточные тарелки с по меньшей мере одним хордальным сливным стаканом в нисходящем направлении от полотна тарелки колонны для удаления жидкости с указанного полотна тарелки колонны. По меньшей мере один из хордальных сливных стаканов на по меньшей мере одной из перекрестноточных тарелок вертикально совмещается с хордальными сливными стаканами на других перекрестноточных тарелках. Каждый из по меньшей мере одного из хордальных сливных стаканов располагается у отверстия соответствующего полотна тарелки колонны и включает пару разнесенных на определенное расстояние стенок сливного стакана, проходящих вниз от соответствующего полотна тарелки колонны у отверстия, чтобы образовать проток сливного стакана для подачи текучей среды, входящей в отверстие, на полотно тарелки колонны одной из нижележащих перекрестноточных тарелок. Сборка тарелок дополнительно включает опорную систему для удерживания перекрестноточных тарелок и содержащую хордальную стенку, соединенную с перекрестноточными тарелками и проходящую вертикально через перекрестноточные тарелки и внутри протоков сливного стакана совмещенных хордальных сливных стаканов.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к массообменной колонне, содержащей внешнюю царгу колонны, определяющую открытый внутренний объем, и к сборке тарелок, как описано выше, которые размещаются во внутреннем объеме царги.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к способу формирования опоры множества перекрестноточных тарелок внутри открытой внутренней области внешней царги массообменной колонны. Такой способ включает стадии сборки хордальной стенки внутри открытой внутренней области посредством соединения отдельных панелей внутри открытой внутренней области, крепление проходящих вертикально противоположных концов хордальной стенки к внутренней поверхности внешней царги колонны, крепление пар разнесенных на определенное расстояние стенок сливного стакана на противоположных сторонах хордальной стенки в заранее выбранных вертикально разнесенных положениях вдоль хордальной стенки, чтобы сформировать проток сливного стакана между каждой парой разнесенных на определенное расстояние стенок сливного стакана вместе с хордальной стенкой, проходящей вертикально через протоки сливного стакана, крепление проходящих вертикально противоположных концов стенок сливного стакана к внутренней поверхности внешней царги колонны и формирование опоры полотен тарелки колонны с проемами для потока текучей среды, распределенными по полотну тарелки колонны, на стенках сливного стакана снаружи каждого из протоков сливных стаканов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На ФИГ. 1 представлен вид сбоку в вертикальной проекции массообменной колонны, в которой предполагается проводить массо- и/или теплообмен, и на которой часть царги колонны представлена в разрезе, чтобы показать перекрестноточные тарелки с опорной конструкцией хордальной стенки настоящего изобретения;
на ФИГ. 2 представлен частичный увеличенный вид в перспективе сверху массообменной колонны, показанной на ФИГ. 1, при этом части царги колонны представлены в разрезе, чтобы показать перекрестноточные тарелки и опорную конструкцию хордальной стенки;
на ФИГ. 3 представлен частичный увеличенный вид в перспективе снизу одной из перекрестноточных тарелок и опорной конструкции хордальной стенки, показанной на ФИГ. 2;
на ФИГ. 4 представлен частичный увеличенный вид в перспективе снизу нескольких перекрестноточных тарелок и опорной конструкции хордальной стенки, показанных на ФИГ. 2, в еще большем масштабе увеличения;
на ФИГ. 5 представлен частичный увеличенный вид в перспективе снизу пары перекрестноточных тарелок и опорной конструкции хордальной стенки, подобно виду, показанному на ФИГ. 4, но в еще большем масштабе увеличения;
на ФИГ. 6 представлен частичный увеличенный вид в вертикальной проекции сбоку перекрестноточных тарелок и опорной конструкции хордальной стенки, показанных на ФИГ. 2, представленных в еще большем масштабе увеличения;
на ФИГ. 7 представлен частичный увеличенный вид в вертикальной проекции сбоку, где показана опорная конструкция хордальной стенки;
на ФИГ. 8 представлен частичный увеличенный вид в вертикальной проекции сбоку, где показана опорная конструкция хордальной стенки и перекрестноточные тарелки; и
на ФИГ. 9 представлен частичный вид в перспективе сверху пары перекрестноточных тарелок и показан другой вариант осуществления опорной конструкции хордальной стенки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Как более подробно представлено в графических материалах и, в первую очередь, на ФИГ. 1, массообменная колонна, пригодная для использования в процессах, где должны происходить массо- и/или теплообмен между поступающими в противотоке потоками текучей среды, обозначена по существу номером 10. Массообменная колонна 10 включает вертикальную внешнюю царгу 12, которая по существу имеет цилиндрическую конфигурацию, хотя возможны и другие ориентации, например горизонтальные, и конфигурации, в том числе многоугольные, и они входят в объем настоящего изобретения. Царга 12 имеет любые подходящие диаметр и высоту и изготовлена из одного или более жестких материалов, которые желательно являются инертными или иным образом совместимыми с текучими средами и условиями при работе массообменной колонны 10.
Массообменная колонна 10 относится к типу, применяемому для обработки потоков текучих сред, как правило, потоков жидкости и пара, для получения продуктов фракционирования и/или для осуществления массообмена и/или теплообмена между потоками текучих сред иным образом. Например, массообменная колонна 10 может быть такой, в которой протекают такие процессы, как атмосферная перегонка, вакуумная перегонка масляного профиля, вакуумная перегонка, фракционирование продуктов флюидизированного или термического крекинга, коксования или висбрекинга, газовая закалка, дезодорирование пищевых масел, отмывка и очистка от загрязнений и другие процессы.
Царга 12 массообменной колонны 10 задает открытую внутреннюю область 14, в которой происходит требуемый массообмен и/или теплообмен между потоками текучих сред. Обычно потоки текучих сред содержат один или более восходящих потоков пара и один или более нисходящих потоков жидкости. В альтернативном варианте осуществления потоки текучей среды могут включать восходящие и нисходящие потоки жидкости или восходящий поток газа и нисходящий поток жидкости.
Потоки текучей среды направляются в массообменную колонну 10 по любому числу питающих линий 16, расположенных в соответствующих местах по высоте массообменной колонны 10. Один или более потоков пара могут также формироваться внутри массообменной колонны 10, вместо того чтобы вводиться в массообменную колонну 10 через питающие линии 16. Массообменная колонна 10 будет также, как правило, включать линию верхнего продукта 18 для удаления парообразного продукта или побочного продукта, и нижнюю отводную линию потока 20 для удаления жидкого продукта или побочного продукта из массообменной колонны 10. Предусмотрен лаз 22, позволяющий специалисту входить в массообменную колонну 10, а также для размещения внутренних компонентов внутри и их удаления из массообменной колонны 10 в период установки, технического обслуживания и процедур реконструкции. Другие компоненты колонны, которые обычно присутствуют, такие как линии потока флегмы, ребойлеры, конденсаторы, паровые горны и т.п., не проиллюстрированы на чертежах, так как они являются обычными по своей сути, и мы считаем, что иллюстрация этих компонентов не обязательна для понимания настоящего изобретения.
Как дополнительно показано на ФИГ. 2-8, сборка тарелок 24 находится внутри открытой внутренней области 14 массообменной колонны 10 и содержит множество проходящих горизонтально перекрестноточных тарелок 26, закрепленных и фиксированных вертикально с разнесением на определенное расстояние относительно друг друга с помощью опорной конструкции 28. Каждая из перекрестноточных тарелок 26 содержит по существу планарное полотно 30 тарелки колонны и один или более хордальных сливных стаканов 32, расположенных в промежуточном (-ых) положении (-ях) между концами полотна 30 тарелки колонны, и/или два боковых сливных стакана 34 и 36, расположенных на противоположных концах полотна 30 тарелки колонны. Концы полотна 30 тарелки колонны определены относительно общих направлений потока текучей среды на верхней поверхности полотна 30 тарелки колонны. Хордальные сливные стаканы 32 и боковые сливные стаканы 34 и 36 находятся в отверстиях в полотне 30 тарелки колонны и проходят вниз для удаления жидкости из соответствующего полотна 30 тарелки колонны и ее подачи на нижележащее полотно 30 тарелки колонны, которая обычно представляет собой непосредственно нижележащее полотно 30 тарелки колонны.
Хордальные сливные стаканы 32 вертикально совмещены на по меньшей мере некоторых перекрестноточных тарелках 26. Положение хордальных сливных стаканов 32 на перекрестноточных тарелках 26 определяется желательным режимом многопроходного потока текучей среды на полотна 30 тарелки колонны. В режиме потока с двумя проходами один хордальный сливной стакан 32 обычно находится в центре полотна 30 тарелки колонны на чередующихся перекрестноточных тарелках 26, а боковые сливные стаканы 34 и 36 используются на других перекрестноточных тарелках 26. В приведенном примере потока с четырьмя проходами чередующиеся перекрестноточные тарелки 26 содержат хордальный сливной стакан 32 с центральным расположением и боковые сливные стаканы 34 и 36, а остальные перекрестноточные тарелки 26 содержат два хордальных сливных стакана 32 в смещенном от центра положении, обычно посередине между центральным хордальным сливным стаканом 32 и боковым сливным стаканом 34 или 36 на соседних перекрестноточных тарелках 26. Другие многопроходные режимы потока входят в объем настоящего изобретения при условии, что хордальные сливные стаканы 32 вертикально совмещены на некоторых перекрестноточных тарелках 26, в том числе в приведенном примере варианта осуществления на чередующихся перекрестноточных тарелках 26.
Каждый хордальный сливной стакан 32 содержит пару разнесенных на определенное расстояние параллельных стенок 38 и 40 сливного стакана, которые проходят хордально через открытую внутреннюю область 14 внутри массообменной колонны 10. Расстояние между стенками 38 и 40 сливного стакана образует проток 42 сливного стакана для поступления текучей среды, которая входит в соответствующее отверстие в полотне 30 тарелки колонны, и ее подачи на нижележащее полотно 30 тарелки колонны. Противоположные концы стенок 38 и 40 сливного стакана соединены с внутренней поверхностью царги 12, например болтовым соединением к анкерным кронштейнам 44 и 46, которые приварены к царге 12. В альтернативном варианте осуществления, как показано на ФИГ. 9, противоположные концы стенок 38 и 40 сливного стакана могут быть соединены с концевыми кронштейнами 43, которые находятся у противоположных концов протока 42 сливного стакана. Каждая стенка 38 и 40 может включать проходящий вертикально сегмент верхней стенки 48 и сегмент нижней стенки 50, который наклонен по направлению к сегменту нижней стенки противоположной стенки 38 или 40. Наклон сегментов 50 нижней стенки ограничивает проток 42 сливного стакана и вынуждает текучую среду заполнять ограничиваемую область протока 42 сливного стакана, чтобы препятствовать подъему пара или более легкой текучей среды через проток 42 сливного стакана. Нижний конец каждой стенки 38 и 40 хордальных сливных стаканов 32 находится на заранее заданном расстоянии над нижележащим полотном 30 тарелки колонны, чтобы сформировать область просвета для жидкости, выходящей из сливного стакана 32 на обычно не перфорированную область нижележащего полотна 30 тарелки колонны.
Конструкция боковых сливных стаканов 34 и 36 отличается от хордальных сливных стаканов 32, так что проток сливных стаканов 52 для текучей среды формируется за счет комбинации стенки одного хордального сливного стакана 52 и царги 12 массообменной колонны 10, а не двумя стенками хордальных сливных стаканов.
Полотно 30 тарелки колонны выполнено из отдельных панелей 56, которые соединены друг с другом с помощью различных стандартных способов. Панели 56 проходят продольно в направлении от одного конца к другому концу полотна 30 тарелки колонны. Некоторые или все панели 56 включают упрочняющие фланцы 58, которые проходят перпендикулярно вниз от панелей 56, как правило, вдоль одной из продольных кромок каждой из панелей 56. Для простоты и наглядности примера на ФИГ. 2 не приводятся линии, отображающие кромки панелей 56.
Большинство областей на полотнах тарелки колонны 30 включают отверстия 60, чтобы позволить восходящему пару, газу или потоку жидкости проходить через полотно 30 тарелки колонны для взаимодействия с потоком жидкости, перемещающимся вдоль верхней поверхности полотна 30 тарелки колонны. Для простоты и наглядности примера графические материалы содержат лишь некоторые из отверстий 60. Отверстия 60 могут представлять собой простые ситовые ячейки или направляющие створки, или они могут содержать такие элементы как фиксированные или подвижные клапаны. Часть полотна 30 тарелки колонны, включающую отверстия 60, называют активной областью перекрестноточной тарелки 26.
Части полотна 26 тарелки колонны, которые находятся под стоками хордальных сливных стаканов 32 и боковых сливных стаканов 34 и 36, обычно не перфорированы и выполняют функции впускных областей 62 для поступления жидкости, направляющейся вниз от вышележащих хордального сливного стакана 32 или боковых сливных стаканов 34 или 36, и переориентации ее в горизонтальном направлении вдоль полотна 30 тарелки колонны. Впускные области 62 могут включать активаторы барботажа или другие элементы, позволяющие восходящему потоку текучей среды проходить вверх через впускные области 62, одновременно задерживая или предотвращая просачивание текучей среды вниз через впускные области 62.
В соответствии с настоящим изобретением опорная конструкция 28 включает одну или более пленарных хордальных стенок 64, которые соединены и проходят вертикально через множество перекрестноточных тарелок 26. Каждая хордальная стенка 64 включает противоположные концы, которые крепятся к царге колонны, например болтовым соединением к анкерным кронштейнам 65, которые приварены к царге 12 массообменной колонны 10. Нижний конец каждой из хордальных стенок 64 может опираться на каркасную опору, опорное кольцо и/или другие опорные конструкции. Каждая хордальная стенка 64, как правило, выполнена из отдельных панелей 66, размеры которых выбираются таким образом, чтобы они проходили через лаз 22. Затем отдельные панели 66 собирают вместе в пределах открытой внутренней области 14, чтобы построить хордальную стенку 64 желаемой высоты. Края соседних панелей 66 соединяются друг с другом любыми из множества различных подходящих средств, например болтами, сваркой или с использованием такого рода соединителей, которые раскрываются в принадлежащем одному и тому же правообладателю патенте США №8,485,504, описание которого полностью включается в настоящий документ путем настоящей ссылки.
Каждая хордальная стенка 64 располагается таким образом, чтобы проходить через протоки 42 сливных стаканов одного набора совмещенных вертикально хордальных сливных стаканов 32 на некоторых перекрестноточных тарелках 26 и полотнах 30 тарелок колонны других перекрестноточных тарелок 26. Опорная конструкция 28 включает опорные кронштейны сливных стаканов в форме проушин 68, которые крепятся на противоположных сторонах каждой хордальной стенки 64 и проходят до стенки сливных стаканов 38 или 40 и крепятся к ней. Опорные кронштейны сливных стаканов 68 на одной стороне хордальной стенки 64 обычно устанавливаются на одном уровне с опорными кронштейнами сливных стаканов 68 на противоположной стороне хордальной стенки 64, но в других вариантах осуществления они могут быть смещены относительно друг друга. Ряд опорных кронштейнов сливных стаканов 68 расположены с горизонтальным разнесением вдоль хордальной стенки 64 и выполняют функцию стабилизации хордальных сливных стаканов 32 и полотен 30 тарелки колонны, также распределяют нагрузку, перенося ее со стенок сливных стаканов 38 и 40 и полотен 30 тарелок колонны на хордальные стенки 64. Уголки 69 (ФИГ. 7) проходят горизонтально по длине и соединяются со стенками 38 и 40 сливных стаканов, и образуют поверхность для стабилизации фланцев 58.
Опорные кронштейны сливных стаканов 68 также служат для того, чтобы разделять проток 42 сливного стакана на отдельные протоки, что может способствовать формированию желаемого потока текучей среды через проток 42 сливного стакана. Часть каждой хордальной стенки 64, расположенной внутри каждого протока 42 сливного стакана, включает первый набор протоков 70 текучей среды, который позволяет текучей среде, находящейся в пределах протока 42 сливных стаканов проходить через первый набор протоков 70 текучей среды от одной стороны хордальной стенки 64 до противоположной стороны хордальной стенки 64. По меньшей мере один из протоков 70 текучей среды располагается между каждыми соседствующими опорными кронштейнами сливных стаканов 68, так что текучая среда в пределах каждого отдельного протока в состоянии проходить через хордальную стенку 64 для смешения и уравновешивания потока. Протоки 70 текучей среды в одном из вариантов осуществления проходят внизу под нижним концом соседних стенок 38 и 40 сливного стакана, так что жидкость, которая поступает во впускную область 62 полотна 30 тарелки колонны, также в состоянии протекать через хордальную стенку 64 для смешения и уравновешивания потока. За счет изменения площади протоков 70 текучей среды в различных областях по длине хордальной стенки можно желаемым образом регулировать распределение потока текучей среды на полотне 30 тарелки колонны.
Верхний конец протоков 70 текучей среды обычно находится ниже уровня полотна 30 тарелки колонны, откуда текучая среда попадает в хордальные сливные стаканы 32, так что хордальная стенка 64 не имеет перфорации в области выше уровня полотна 30 тарелки колонны. В результате такая не имеющая перфорации область хордальной стенки 64 выполняет функции брызгоотражателя, препятствующего проскоку текучей среды на полотне 30 тарелки колонны через отверстие в полотне 30 тарелки колонны, от которого проходит вниз хордальный сливной стакан 32.
Хордальная стенка 64 включает второй набор протоков 72 текучей среды, которые располагаются ниже впускной области 62 полотна 30 тарелки колонны, с тем чтобы позволить восходящей текучей среде проходить через протоки 72 текучей среды от одной стороны хордальной стенки 64 до противоположной стороны хордальной стенки 64 для уравновешивания давления и потока.
Опорная конструкция 28 включает удлиненные стабилизаторы 74, которые в одном из вариантов осуществления проходят через протоки 72 текучей среды от одной стороны хордальной стенки 64 до ее противоположной стороны. Удлиненные стабилизаторы 74 крепятся к полотну 30 тарелки колонны, как правило, посредством фланцев 58 панелей 56 полотна 30 тарелки колонны на противоположных сторонах хордальной стенки 64 для соединения и стабилизации сегментов полотна 30 тарелки колонны, разделенных хордальной стенкой 64.
Опорная конструкция 28 дополнительно включает фланцевые опоры 76, которые крепятся к противоположным сторонам хордальной стенки 64 и проходят горизонтально вдоль хордальной стенки 64 ниже и в контакте со впускной областью 62 полотна 30 тарелки колонны. Опоры 76 включают верхний фланец 78, на который крепится и опирается впускная область 62 полотна 30 тарелки колонны, и нижний фланец 80, образующий поверхность, на которой могут крепиться стабилизаторы 74.; Опоры 76 призваны перераспределять нагрузку, перенося ее с полотна 30 тарелки колонны на хордальную стенку 64, с тем чтобы хордальная стенка 64 обеспечивала стабилизацию, опору для полотна 30 тарелки колонны и удерживала бы его в желаемом положении и на горизонтальном уровне даже под нагрузкой текучей среды. Хордальная стенка 64 обеспечивает стабилизацию, опору хордальных сливных стаканов 32 и других полотен 30 тарелки колонны и удерживает их в желаемом положении и на горизонтальном уровне, поскольку опорные кронштейны сливных стаканов 68 выполняют функцию перераспределения нагрузки, перенося ее от указанных хордальных сливных стаканов 32 и полотен 30 тарелки колонны на хордальную стенку 64. За счет этого хордальная стенка 64 обеспечивает преимущественную альтернативу использованию конструкционных балок и других традиционных опорных конструкций, в особенности в массообменных колоннах 10 большего диаметра.
Опорное кольцо 82, приваренное к царге 12 массообменной колонны 10, может использоваться традиционным образом в качестве опоры внешнего периметра полотен 30 тарелки колонны на некоторых или всех перекрестноточных тарелках 26.
Настоящее изобретение также включает способ формирования опоры перекрестноточных тарелок 26 внутри открытой внутренней области 14 внешней царги 12 массообменной колонны 10. Такой способ включает стадии сборки хордальной стенки 64 внутри открытой внутренней области 14 за счет соединения отдельных панелей 66 внутри открытой внутренней области 14. Проходящие вертикально противоположные концы хордальной стенки 64 закреплены на внутренней поверхности внешней царги 12, например болтами к анкерным кронштейнам 65. Пары разнесенных на определенное расстояние стенок 38 и 40 сливных стаканов крепятся на противоположных сторонах хордальной стенки 64 в заранее выбранных вертикально разнесенных положениях вдоль хордальной стенки 64, чтобы сформировать протоки 42 сливного стакана между каждой парой разнесенных на определенное расстояние стенок 38 и 40 сливного стакана вместе с хордальной стенкой 63, проходящей вертикально через протоки 42 сливного стакана. Проходящие вертикально противоположные концы стенок 38 и 40 сливного стакана крепятся ко внутренней поверхности внешней царги 12, например болтами к анкерным кронштейнам 44 и 46, как показано на ФИГ. 9, за счет использования концевых кронштейнов 43, которые крепятся к анкерным кронштейнам 65, на которые опирается хордальная стенка 64. Полотна 30 тарелки колонны опираются на стенки 38 и 40 сливного стакана вне каждого из указанных протоков 42 сливного стакана, так что нагрузка на полотна 30 тарелки колонны и хордальные сливные стаканы 32 переносится на хордальную стенку 64. Другие полотна 30 тарелки колонны опираются на фланцевые опоры 76, так что нагрузка на них также переносится на хордальную стенку. Периметр полотен 30 тарелок колонны может опираться на опорное кольцо 82.
Из вышесказанного следует, что настоящее изобретение является единственным хорошо приспособленным для решения всех задач и достижения целей, указанных выше в настоящем документе, а также обладает другими преимуществами, присущими структуре.
Следует понимать, что некоторые признаки и подкомбинации являются полезными и могут использоваться без ссылки на другие признаки и подкомбинации. Это предполагается объемом изобретения и входит в него.
Так как в рамках объема изобретения могут быть выполнены многочисленные возможные варианты осуществления, следует понимать, что все объекты, описанные в настоящем документе или показанные на сопроводительных чертежах, следует понимать как приведенные для иллюстрации, а не как имеющие ограничительный смысл.
1. Сборка тарелок колонны для использования в массообменной колонне, при этом указанная сборка тарелок колонны включает:
множество перекрестноточных тарелок, вертикально отстоящих друг от друга, при этом каждая перекрестноточная тарелка содержит планарное полотно тарелки колонны с проемами для потока текучей среды, распределенными по полотну тарелки колонны, и по меньшей мере чередующиеся перекрестноточные тарелки с по меньшей мере одним хордальным сливным стаканом в нисходящем направлении от полотна тарелки колонны для удаления жидкости с указанного полотна тарелки колонны,
при этом по меньшей мере один из хордальных сливных стаканов на одной из перекрестноточных тарелок вертикально совмещен с хордальными сливными стаканами на других перекрестноточных тарелках,
при этом каждый из указанных по меньшей мере одного из хордальных сливных стаканов располагается у отверстия соответствующего полотна тарелки колонны и включает пару разнесенных на определенное расстояние стенок сливного стакана, проходящих вниз от соответствующего полотна тарелки колонны у указанного отверстия с образованием протока сливного стакана для подачи текучей среды, входящей в отверстие, на полотно тарелки колонны одной из нижележащих перекрестноточных тарелок; и
опорную конструкцию для удерживания указанных перекрестноточных тарелок и содержащую хордальную стенку, соединенную с указанными перекрестноточными тарелками и проходящую вертикально через указанные перекрестноточные тарелки и внутри протоков сливного стакана совмещенных хордальных сливных стаканов,
при этом указанная хордальная стенка собрана из отдельных панелей, которые соединены вместе, а хордальные сливные стаканы на чередующихся тарелках колонны совмещены вертикально.
2. Сборка тарелок колонны по п. 1, которая включает первый набор протоков текучей среды, расположенный в указанной хордальной стенке в пределах протоков указанных хордальных сливных стаканов, который позволяет указанной текучей среде, находящейся в пределах указанных протоков сливных стаканов, проходить через первый набор протоков текучей среды от одной стороны хордальной стенки до противоположной стороны хордальной стенки.
3. Сборка тарелок колонны по п. 2, в которой указанный нижний конец каждой стенки сливных стаканов находится на заранее выбранном расстоянии над полотном тарелки колонны, на которую поступает текучая среда с формированием области просвета для текучей среды, выходящей из сливного стакана на впускную область указанного полотна тарелки колонны.
4. Сборка тарелок колонны по п. 3, в которой нижний конец протоков текучей среды в первом наборе протоков текучей среды проходит под нижним концом стенок сливного стакана, чтобы позволить текучей среде, поступающей на указанное полотно тарелки колонны, проходить через указанную хордальную стенку.
5. Сборка тарелок колонны по п. 4, в которой в каждом из хордальных стаканов верхний конец протоков текучей среды в первом наборе протоков текучей среды заканчивается ниже полотна тарелки колонны, от которого отходит вниз сливной стакан, и хордальная стенка не перфорирована в области над полотном тарелки колонны, чтобы препятствовать проскоку текучей среды на полотне тарелки колонны через отверстие, в котором располагается хордальный сливной стакан.
6. Сборка тарелок колонны по п. 3, которая включает второй набор протоков текучей среды, расположенный в указанной хордальной стенке ниже впускной области полотен тарелок колонны, что позволяет текучей среде проходить через второй набор протоков текучей среды от одной стороны хордальной стенки до противоположной стороны хордальной стенки.
7. Сборка тарелок колонны по п. 6, в которой указанная опорная конструкция включает удлиненные стабилизаторы, проходящие по меньшей мере через некоторые протоки текучей среды в указанном втором наборе протоков текучей среды и соединяющиеся с указанным полотном тарелки колонны на противоположных сторонах хордальной стенки.
8. Сборка тарелок колонны по п. 7, в которой указанная опорная конструкция включает опоры, которые крепятся к противоположным сторонам хордальной стенки и проходят горизонтально вдоль указанной хордальной стенки ниже впускных областей полотен тарелок колонны, при этом указанные опоры содержат верхний фланец, на котором крепится полотно тарелки колонны, и нижний фланец, на котором крепятся указанные стабилизаторы.
9. Сборка тарелок колонны по п. 2, в которой указанная опорная конструкция включает опорные кронштейны сливных стаканов, расположенные в пределах указанных протоков сливных стаканов на противоположных сторонах указанной хордальной стенки, при этом каждый опорный кронштейн сливного стакана проходит от указанной хордальной стенки до одной из стенок сливного стакана, чтобы обеспечивать перенос нагрузки от стенки сливного стакана и соответствующего полотна тарелки колонны на хордальную стенку.
10. Сборка тарелок колонны по п. 9, в которой указанные опорные кронштейны сливных стаканов на одной стороне хордальной стенки совмещены с указанными опорными кронштейнами сливных стаканов на другой стороне указанной хордальной стенки.
11. Массообменная колонна, включающая:
внешнюю царгу колонны, определяющую открытый внутренний объем; и
сборку тарелок колонны, расположенных внутри открытого внутреннего объема, при этом указанная сборка тарелок колонны включает:
множество перекрестноточных тарелок, вертикально отстоящих друг от друга, при этом каждая перекрестноточная тарелка содержит проходящее горизонтально относительно сечения открытого внутреннего объема планарное полотно тарелки колонны с проемами для потока текучей среды, распределенными по полотну тарелки колонны, и по меньшей мере чередующиеся перекрестноточные тарелки с по меньшей мере одним хордальным сливным стаканом в нисходящем направлении от полотна тарелки колонны для удаления жидкости с указанного полотна тарелки колонны, при этом по меньшей мере один из хордальных сливных стаканов на чередующихся перекрестноточных тарелках вертикально совмещается с по меньшей мере одним из хордальных сливных стаканов на других чередующихся перекрестноточных тарелках,
при этом каждый из указанных по меньшей мере одного из хордальных сливных стаканов располагается у отверстия соответствующего полотна тарелки колонны и включает пару разнесенных на определенное расстояние стенок сливного стакана, проходящих вниз от соответствующего полотна тарелки колонны у указанного отверстия с образованием протока сливного стакана для подачи текучей среды, входящей в отверстие, на полотно тарелки колонны одной из нижележащих перекрестноточных тарелок; и
опорную конструкцию для удерживания указанных перекрестноточных тарелок и содержащую хордальную стенку, соединенную с указанными перекрестноточными тарелками и проходящую вертикально через указанные перекрестноточные тарелки и внутри протоков сливного стакана совмещенных хордальных сливных стаканов, при этом указанная хордальная стенка включает проходящие вертикально противоположные концы, которые крепятся к царге колонны,
при этом указанная хордальная стенка собрана из отдельных панелей, которые соединены вместе.
12. Массообменная колонна по п. 11, которая включает первый набор протоков текучей среды, расположенный в указанной хордальной стенке в пределах протоков указанных хордальных сливных стаканов, который позволяет указанной текучей среде, находящейся в пределах указанных протоков сливных стаканов, проходить через первый набор протоков текучей среды от одной стороны хордальной стенки до противоположной стороны хордальной стенки.
13. Массообменная колонна по п. 12, в которой указанные стенки сливных стаканов включают проходящие вертикально противоположные концы, закрепленные на царге колонны, и в которой нижний конец каждой стенки сливных стаканов находится на заранее выбранном расстоянии над полотном тарелки колонны, на которую поступает текучая среда, чтобы сформировать область просвета для текучей среды, выходящей из сливного стакана на впускную область указанного полотна тарелки колонны.
14. Массообменная колонна по п. 13, в которой нижний конец протоков текучей среды в первом наборе протоков текучей среды проходит под нижним концом стенок сливного стакана, чтобы позволить текучей среде, поступающей на указанное полотно тарелки колонны, проходить через указанную хордальную стенку.
15. Массообменная колонна по п. 14, в которой в каждом из хордальных стаканов верхний конец протоков текучей среды в первом наборе протоков текучей среды заканчивается ниже полотна тарелки колонны, от которого отходит вниз сливной стакан, и хордальная стенка не перфорирована в области над полотном тарелки колонны, чтобы препятствовать проскоку текучей среды на полотне тарелки колонны через отверстие, в котором располагается хордальный сливной стакан.
16. Массообменная колонна по п. 13, которая включает второй набор протоков текучей среды, расположенный в указанной хордальной стенке ниже впускных областей полотен тарелок колонны, что позволяет текучей среде проходить через второй набор протоков текучей среды от одной стороны хордальной стенки до противоположной стороны хордальной стенки.
17. Массообменная колонна по п. 16, в которой указанная опорная конструкция включает удлиненные стабилизаторы, проходящие по меньшей мере через некоторые протоки текучей среды в указанном втором наборе протоков текучей среды и соединяющиеся с указанным полотном тарелки колонны на противоположных сторонах хордальной стенки.
18. Массообменная колонна по п. 17, в которой указанная опорная конструкция включает опоры, которые крепятся к противоположным сторонам хордальной стенки и проходят горизонтально вдоль указанной хордальной стенки ниже впускных областей полотен тарелок колонны, при этом указанные опоры содержат верхний фланец, на котором крепится полотно тарелки колонны, и нижний фланец, на котором крепятся указанные стабилизаторы.
19. Массообменная колонна по п. 12, в которой указанная опорная конструкция включает опорные кронштейны сливных стаканов, расположенные в пределах указанных протоков сливных стаканов на противоположных сторонах указанной хордальной стенки, при этом каждый опорный кронштейн сливного стакана проходит от указанной хордальной стенки до одной из стенок сливного стакана, чтобы обеспечивать перенос нагрузки от стенки сливного стакана и соответствующего полотна тарелки колонны на хордальную стенку.
20. Способ формирования опоры множества перекрестноточных тарелок внутри открытой внутренней области внешней царги массообменной колонны, при этом указанный способ включает этапы, на которых:
собирают хордальную стенку внутри открытой внутренней области за счет соединения отдельных панелей внутри открытой внутренней области;
крепят проходящие вертикально противоположные концы хордальной стенки на внутренней поверхности внешней царги колонны;
крепят пары разнесенных на определенное расстояние стенок сливных стаканов на противоположных сторонах хордальной стенки в заранее выбранных вертикально разнесенных положениях вдоль хордальной стенки с формированием протоков сливного стакана между каждой парой разнесенных на определенное расстояние стенок сливного стакана вместе с хордальной стенкой, проходящей вертикально через протоки сливного стакана;
крепят проходящие вертикально противоположные концы стенок сливного стакана на внутренней поверхности внешней царги колонны; и
крепят полотна тарелки колонны на стенках сливного стакана вне каждого из указанных протоков сливного стакана, при этом указанные полотна тарелок колонны содержат проемы для потока текучей среды, распределенные по поверхности полотна тарелки колонны.
