阅读说明：本技术 特别用于液相在重力下在其中流动的设备中的液体双分配装置 (Liquid double dispensing device, in particular for an apparatus in which a liquid phase flows under gravity ) 是由 B·迪帕克 B·罗迪尔 鲍里斯·波罗西尔 于 2018-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种液体双分配装置(1),其特别用在包括上部收集器盘(2)的分馏塔或洗涤塔(10)中,所述上收集器盘通过至少两个纵向液体下管道(5,6)连接到管线组支撑件(7),所述管线组支撑件(7)支撑至少两个横向管状管线组(8,8a-8b),并且允许通过第一纵向下管道(5)向第一管线组(8a)供给液体以及允许通过第二纵向下管道(6)向第二管线组(8b)供给液体,每个管线组(8,8a-8b)在其下侧包括分配孔(8c),分配孔能够在填料床(9)的上表面上方分配液体,其特征在于,两个纵向液体下管道(5,6)通过装配有受控的打开的阀(12)的连通装置(11)在底部(5b,6b)中彼此连接,所述阀能够允许液体在两个纵向下管道之间的受控转移。(The invention relates to a liquid double distribution device (1), particularly for use in a fractionating or washing column (10) comprising an upper collector tray (2) connected to a line set support (7) by at least two longitudinal liquid lower ducts (5, 6), said line set support (7) supporting at least two transverse tubular line sets (8, 8a-8b) and allowing the supply of liquid to a first line set (8a) through a first longitudinal lower duct (5) and to a second line set (8b) through a second longitudinal lower duct (6), each line set (8, 8a-8b) comprising on its lower side a distribution aperture (8c) capable of distributing liquid above the upper surface of a packed bed (9), characterized in that the two longitudinal liquid lower ducts (5, 6) are connected at the bottom (5 b) by a connection device (11) fitted with a controlled opening valve (12), 6b) can allow a controlled transfer of liquid between the two longitudinal lower ducts.)

特别用于液相在重力下在其中流动的设备中的液体双分配 装置

背景技术

本发明涉及液体分配器的一般领域，该液体分配器船载在浮动支撑件上，并且包括在分馏塔中或包括在溶剂洗涤塔或“洗涤器”中，并且还包括在相关的再生塔中或包括在用于液化天然气的竖直盘管热交换器中，并且以更一般的方式，包括在任何类型的竖直设备中，所述竖直设备是需要以均匀方式分配在布置于液体分配设备下方且在重力流设备的水平截面上延伸的区域中的液相的重力流的位置(seat，所在地，基座)，重力流设备船载地安装在浮动支撑件上，诸如浮式生产储油卸油单元(FPSO)或浮动液化天然气单元(FLNG)。

图1中示出的分馏塔或洗涤塔10是在由于重力导致的加速作用下在向上移动的气相和向下移动的液相之间传递材料和能量的位置。这些传递发生在液相的表面处。为了使液相和气相之间的界面的面积最大化，塔10填充有占据了塔的整个圆形截面的“滴流床”或填料床9。这些填料床由提供与液体大接触面积的多孔固体介质构成。在其表面张力的作用下，液体在固体周围扩散以使其湿润，从而形成薄膜，其转而提供了与蒸气的大接触面积。

塔10具有圆柱形式的壁，该壁具有一轴线，在浮动支撑件静止时该轴线为竖直的，并且该轴线可能相对于竖直位置经受倾斜运动。这些塔包含多个液体分配器1，每个分配器与布置在该分配器下方的填料床9配合。因此，使这两相处于接触状态需要由液体分配器喷射液体，并尽可能均匀地散布在填料床的顶部上，并且还需要在液体流流动时以及在浮动支撑件移动的情况下保持液体流的均匀性，直到液体从填料床的基部排出，而蒸气通过填料床和分配器上升。

盘管热交换器提供的构造几乎与图1的分馏塔的构造相同，应理解的是，取代(代替)填料床，安装了以竖直轴线盘管形式缠绕的管束。

本发明的液体分配器的功能是使液体流尽可能均匀地散布在所述区域上，具体地散布在塔中的填料床上，或散布在热交换器中以盘管形式缠绕的管束上，或散布在竖直设备的任何水平截面上，特别是当重力流塔、热交换器或竖直设备的分配器经受运动时，该运动干扰液体的散布，导致液体流在重力流塔、热交换器或竖直设备的截面上的不均匀性。

安装在FPSO或FLNG上的经受运动的这些重力流竖直设备特有的问题是，液体流所经受的加速度矢量不再与塔的轴线共线，从而导致流在重力流设备的截面上的分配的不均匀性。为了限制这些不均匀性的幅度，所述重力流设备设置有多个分配器和多个所述区域，特别是多个填料床，以便能够在两个所述区域之间重新分配液体，从而防止分配不均匀性由于流过太大的高度而传播和放大。当设计人员不希望增加(塔中的)填料床或(热交换器中的)盘绕管束的数量时，所提出的液体分配设备仍然能够实现比传统类型的重力液体分配器更好的液体分配。这些分配器的高度可能非常大(高达4米(m))，应理解的是，单个塔可以包括多达三个分配器，并且单个盘管热交换器可以包括多达三个管束。

专利EP 0 878 221描述了用于塔的这种类型的分配器的示例，所述塔经受船载浮动支撑件上的运动。该专利中描述的分配器的构造在下面的本描述中以术语“单分配器”进行描述。

在其单分配器版本中，传统的分配器包括：

在其上部中，水平的液体收集器盘2(用于收集从更高处的填料床9或从塔的进料器滴下的液体)；

在其下部中，水平地且彼此平行地布置的一系列直线管状分配歧管8，在其下表面穿透有孔，并用于将液体流以均匀的方式喷射并分配到下面的填料床9上；以及

在收集器盘2和分配歧管8之间，向分配歧管8供料的竖直的中心液体下流式管道5。

通过分配歧管8中的孔8c的液体的流速是在孔的入口处的液体的静压力的函数，该静压力与孔上方的液体的高度成比例，因此与竖直管道5中的液体的高度成比例。

中心管道5中的液体的高度确定通过所述孔的流速，这些孔位于歧管8中并且从分配器的歧管8的中心到两个端部沿着它们分布。实际上，根据中心管道5的高度和直径以及歧管8及其孔8c的数量和尺寸来构造分配器，以便对于从最小高度Hmin至最大高度Hmax的范围内的高度获得从最小流速Qmin至最大流速Qmax的范围内的流速，从而保证在各个孔之间共享的在均匀度方面令人满意的液体分配。对于单个管道5，必须具有与流速Qmax/Qmin的平方成比例的比率Hmax/Hmin。

在浮动支撑件移动的情况下，位于分配器的歧管中心处的孔和位于歧管端部处的孔的液体高度将是不同的。为了保证各个孔之间液体的良好分配均匀度，必须将分配器(也称为“液压校准”分配器)构造成使得分配器中心处的参考液位相对于分别通过位于分配器歧管的中心处的孔观察的液体高度与通过位于端部处的孔观察的液体高度之间的差足够高。该校准需要考虑分配器的最小操作流速，因为在浮动支撑件倾斜的情况下，在最小流速Qmin下各个孔之间分配的不均匀度最大。

如图2A-图2C和图3A-图3C所示，已经提出了“具有溢流的双分配器”，以便改善经受移动和在其整个操作流速范围内的塔10中的分配的质量。更精确地，具有双液体分配的这些分配器1具有两个中心管道5和6，每个管道对特定系列的歧管8a、8b进行供给，其中第二管道6a突出于收集器盘2上方，使得仅当第一管道5溢流并且多余的液体流经由其顶部开口6a进入第二管道6时，第二管道才开始填充以液体。因此，如果在第一歧管8a的孔8c之间共享的液体的总流速超过用于均匀流动的最大值Q₁max，则第一管道5中的液体高度H₁达到最大值Hmax，并且多余的流溢流到第二管道6中，使得第二歧管8b开始操作。

这种双系统(在这里被称为具有“双液体分配”的分配器)用于增加液压分配能力。例如，如果允许第一分配器Q₁在最小流速Q₁min与最大流速Q₁max之间具有比率为1比5的流速范围，则意味着对于仅具有一个管道的分配器来说，H₁min与H₁max的比率的需要为1比25，而由于第二管道增加了液压分配能力，因此双分配器可以减小第一管道所需的最大高度H₁max。

然而，如下面参照图5A所解释的，那种已知的具有溢流的双系统并不令人满意。具体地，只要经由第二管道的过量流保持低于某个最小流速Q₂min，因而第二管道6中的液体高度保持小于确保第二歧管8b中的孔8c之间的良好分配均匀度所需的高度H₂min，包括第二管道6和第二歧管8b的组件在过渡区域(即，从仅使用第一分配器的操作模式转变为两个分配器都起作用的双操作模式)中时的操作方式就不能令人满意。当以仅略大于最大均匀流速Q₁max的速度操作以使包括第一管道5和第一歧管8a的第一分配器饱和时，包括第二管道6和第二歧管8b的第二分配器在恶劣条件下操作，即，流速太低且小于Q₂min，因此液体高度小于确保通过第二分配器的均匀流速所需的液体高度。

发明人执行的深入技术分析已经使“具有溢流的双系统”的该缺陷清楚。具体地，当流速开始超过第一分配器(第一管道和第一歧管)被校准的流速时，这种“具有溢流的双系统”提供了显著超出一部分操作流速(大约10％)的“不合规格”的质量分布。例如，当第一分配器的最大均匀流速(Q₁max)被校准为标称最大流速(Q₁max+Q₂max)的65％时，并且当第二分配器(第二管道和第二歧管)被校准为采用在65％和100％之间的最大均匀流速(Q₂max)的平衡时，第二分配器的分配质量为“不合规格”，而分配的流速基本上在最大流速的65％至75％范围内。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种双液体分配装置，其适合用在分馏塔或洗涤塔中，或用在盘管热交换器中，或用在任何类型的竖直设备中，所述竖直设备是需要以均匀方式分配在设备的水平截面上的位于所述液体分配装置下方的区域中的液相的重力流的位置，所述液体分配装置克服了具有溢流的双液体分配装置的缺点，特别是保证了液体在塔的整个截面上的均匀分配，即使在塔经受移动的情况下，也要在足够的流速范围内，并且流速分配在整个操作流速范围内均符合预期标准，当具有溢流的现有系统处于过渡区域中时这不适用于它们。

根据发明，该目的通过提供一种双液体分配装置实现，所述双液体分配装置适合于用在任何类型的竖直设备中，所述竖直设备是需要以均匀方式分配在位于所述双液体分配装置下方的至少一个区域上的液相的重力流的位置，所述区域在正交于所述重力流设备的竖直轴线的至少一个截面上延伸，所述液体分配装置包括经由至少两个纵向液体下流式管道连接到歧管支撑件的上部收集器盘，所述歧管支撑件支撑至少两个系列的横向管状歧管，并且用于经由第一纵向管道将液体供给到第一系列歧管以及经由第二纵向管道将液体供给到第二系列歧管，每个歧管在其下表面中具有适用于在位于双液体分配装置的所述歧管下方的所述区域上分配液体的分配孔，收集器盘的形状适合于将收集器盘上的液体引向第一纵向管道的顶部开口，并且第二管道的顶部开口达到位于所述收集器盘上方的高度；双液体分配装置的特征为，所述两个纵向液体下流式管道在下部中通过装配有阀的连通装置连接在一起，所述阀具有适合于使液体以受控方式在两个纵向管道之间转移的受控的打开，所述阀的打开和关闭仅基于测量所述第一管道和第二管道中的液位来触发。

具体地，所述重力流设备是包含至少一个填料床的分馏塔或洗涤塔，所述填料床在所述塔的垂直于所述塔的轴向纵向方向ZZ'的横截面上在所述区域中延伸。

以已知的方式，填料床是一种多孔固体介质，组成它的固体元件在其中提供了与流动流体的非常大的接触面积，填料床的功能是使气相和液相之间的接触面积最大化，以便尽可能接近这两相之间的热化学平衡。该固体介质的结构可以被组织(称为“结构化填料”)，通常由模块化金属结构构成，该模块化金属结构使得能够获得相对大的表面积，同时为流体的流动提供大的孔隙率。填料的结构也可以是随机的(称为“随机填料”)，随机填料由特殊形状的小固体元件(例如，在1厘米(cm)至2cm的范围内)构成，并且用于以随机构造填充填料体积。

术语“横向方向”在这里用来表示垂直于纵向轴向方向ZZ'的方向，该纵向轴向方向对于例如装置和重力流竖直设备(诸如塔或盘管热交换器)是共同的。

可以理解的是：

两个管道被称为“纵向”，因为它们平行于共同的纵向方向延伸，该共同的纵向方向平行于装置的轴向纵向方向ZZ'；

上部收集器盘在所述重力流设备(具体地，所述塔)的横截面上延伸；

只要上部收集器盘上的液位保持低于第二管道的顶部开口的液位，上部收集器盘就用于仅向第一管道供给液体而不向第二管道供给液体；

分配孔的布局和所述歧管的布置用于将液体以规则且均匀的方式分配在所述区域中的装置的横截面的整个表面上，因此特别是分配在填充床的顶部表面上；

第一管道和第一歧管形成第一分配器，第二管道和第二歧管形成第二分配器。

本发明的液体分配装置能够使得分别通过分配歧管的两个沿直径相对的点看到的液压负载的相对差受到限制，通过确保两个负载的平均值与该差相比足够大来获得负载之间的相对差的该限制。因此，液体分配的均匀性取决于最小化静态负载差的原理。此外，如果装置具有两个系列的歧管，则每个系列都覆盖竖直设备(塔或热交换器)的整个横截面。

更具体地，对于分配器的一系列歧管中的一系列孔，可以通过均匀度因子k＝(Q'-Q")/(Q'+Q")的值来量化均匀度方面的公差，其中k小于或等于给定的极限值k₀，其中k₀通常优选在4％至10％的范围内，k₀的值取决于通过塔提供的服务，其中Q'是通过分配器的传递最多的那一半歧管的孔(因为它们经受的液体高度大于位于分配器的中心的孔的液体高度)的组合流速，其中Q"是通过分配器的传递最少的那一半歧管的孔(因为它们经受的液体高度小于位于分配器中心的孔的液体高度)的组合流速。

在本发明中，并且与传统的“溢流”装置不同，当第一管道被填充到最大值时液体从第一管道溢流并进入第二管道的顶部开口仅被提供为在阀的受控的打开故障的情况下的紧急装置。

更具体地，在发明的分配装置中，具有受控的打开的阀的所述连通装置通向分别在低于Hmin的高度下操作的第一管道和第二管道各自的下部中，其中Hmin是为了在所述第一系列和第二系列歧管的各个孔之间获得均匀的液体分配而在经由所述阀连通的所述第一管道和第二管道中的液体所需的最小高度，所述连通装置具有阀，所述阀具有受控的打开，优选地分别向第一管道和第二管道的底端敞开。

在实施例中，所述连通装置在所述第一管道和第二管道的底端处向所述第一管道和第二管道敞开。

更具体地，所述阀的打开或关闭的触发仅基于测量所述第一管道和第二管道中的液位(并且不基于测量流速)，使得：

a)仅随着所述第一管道中的流速增加，当第一管道中的液位达到最大阈值Hmax时，所述阀自动打开；

b)随着所述第一管道和第二管道的流速降低，当经由打开的阀连通的第一管道和第二管道中的相同液位下降到大于或等于如上定义的所述最小高度Hmin的最小阈值时，阀自动关闭。

可以理解的是，Hmax小于第二管道的高度，以避免液体从第一管道溢流到第二管道的顶部开口的任何风险。

这些参数Hmin和Hmax是分配器的尺寸特征，它们由设计人员根据规格(尤其是所需的液体分配均匀度或可以容忍的分配变化量)、根据移动的强度(即，可能移动的幅度)、和/或要覆盖的流速范围的大小计算。此后，在操作中，它们成为用于触发所述阀的阈值。

优选地，在发明的装置中，所述第一分配器和第二分配器以如下方式构造：

a)Q₂min小于或等于Q₁max-Q₁min；

第一分配器和第二分配器被定义为由如下组成：

第一管道和第一系列歧管的孔用于第一分配器；

第二管道和第二系列歧管的孔用于第二分配器；

Q₁min和Q₂min分别被定义为分别通过第一系列歧管的孔和第二系列歧管的孔的组合最小流速，其使液体能够由所述第一系列歧管和第二系列歧管均匀分配；且

Q₁max被定义为当第一管道中的液体高度为最大值Hmax时第一分配器的最大流速；并且

b)当所述阀被打开并且使两个纵向管道处于彼此连通的状态时，第一管道中的处于最大值Hmax的液位下降到第二管道中的液位H₀(其与第一管道的液位相同)，H₀大于或等于Hmin，Hmin是为了在所述第一系列歧管和第二系列歧管的各个孔之间获得均匀的液体分配而在经由所述阀连通的所述第一管道和第二管道中的液体所需的共同最小高度。

与对应的液体高度相关的这些流速参数Q_xmin和Q_xmax是导致制造期间要在液体分配歧管中特别地针对每种应用制造的孔的数量和大小的特征，并且由设计者根据规格(所需的液体分配均匀度或可接受的分配变化程度、可能的移动强度/幅度、要覆盖的流速范围等)计算。

另外，优选地，第一分配器和第二分配器以如下方式构造，即，使得与为了从仅第一分配器起作用的操作模式转变成第一分配器和第二分配器都起作用的双分配操作模式而在流速增加时触发所述阀打开的阈值Hmax对应的流速(优选地，如上定义的Q₁max)大于与为了从第一分配器和第二分配器都起作用的双分配操作模式转变成仅第一分配器起作用的操作模式而在流速减小时触发所述阀关闭的阈值Hmin对应的流速(优选地，如上定义的Q₁min+Q₂min)。在该实施例中，特别是由于两个歧管的流速被校准的方式的结果，装置具有滞后操作，其特征在于以下事实：与分别用于打开阀的Hmax和用于关闭阀的Hmin的两个控制触发阈值对应的流速的是不同的，以避免在“单分配器”操作模式和“双分配器”操作模式之间出现不合时宜的振荡现象，如下面解释的。

更具体地，为了获得这样的滞后，第一分配器和第二分配器以如下方式构造，即，使得：

a)Q₂min小于Q₁max-Q₁min；

b)H₀大于Hmin但小于Hmax。

更具体地，收集器盘包括用于将液体朝向第一竖直管道的顶部开口引导的通道。

更具体地，横向管状歧管在垂直于双分配装置的轴向纵向方向ZZ'的横向方向上平行延伸。然而，歧管可以以一些其它方式布置，例如，歧管以同心环的形式布置。

更具体地，两个系列的歧管都布置在双分配装置的纵向方向(ZZ')上的相同高度处，第一系列歧管平行***在第二系列歧管之间。

本发明适用于分馏塔、洗涤塔、盘管式垂直热交换器，或者船载在船或浮动支撑件上并且包括至少一个本发明的双液体分配装置的任何类型的竖直设备，所述双液体分配装置同轴地布置在所述设备的圆柱形壁内部，在所述设备的横截面上方并且相对于所述圆柱形壁的轴向纵向方向(ZZ')垂直。

更具体地，所述收集器盘相对于所述设备的所述圆柱形壁横向且同轴地布置。可以理解的是，收集器盘的轮廓遵循所述圆柱形壁的横截面的轮廓。

更具体地，所述设备可以包括对液相执行若干次分配(在多个高度上)的需求，这尤其适用于具有多个填料床的塔，所述填料床横跨所述塔的横截面延伸并且在所述塔的轴向纵向方向(ZZ')上彼此间隔开，多个所述双液体分配装置***在填料床之间，每个所述双液体分配装置***在两个填料床之间；以相同的方式，对于具有多个束的盘管热交换器，在每个束上方可以存在多个双分配装置。

本发明还提供了一种使用本发明的双液体分配装置分配液体的方法，所述双液体分配装置在所述上部收集器盘上接收液体，所述方法的特征在于执行以下步骤：

e.1)用液体填充第一纵向管道；

e.2)当第一管道中的液位达到最大阈值时，打开所述阀，并使两个纵向管道处于彼此连通的状态，从而将第二管道填充到与第一管道相同的液位；

e.3)如果所述第一管道和所述第二管道的所述相同液位降低到最小阈值以下，则重新关闭所述阀。

这些液位阈值是由设计者根据规格(所需和/或容忍的液体分配的均匀度和/或变化程度、移动的强度和/或幅度、要覆盖的流速范围)计算的分配器的尺寸特征。

更具体地，以如下方式根据测量所述第一管道和所述第二管道中的液位自动触发所述阀的打开或关闭，所述方式为：

a)在步骤e.2)，随着仅所述第一管道中的流速增加，当第一管道中的液位达到最大阈值Hmax时，所述阀自动打开；

b)在步骤e.3)，随着所述第一管道和所述第二管道中的流速降低，当经由打开的阀连通的第一管道和第二管道中的相同液位下降到大于或等于Hmin的最小阈值时，所述阀自动关闭，Hmin是当所述第一管道和所述第二管道经由所述阀彼此连通时为了在所述第一系列歧管和所述第二系列歧管的各个孔之间获得均匀的液体分配而在所述第一管道和第二管道中的液体所需的最小公共高度。

该高度Hmin由分别通过第一系列歧管的孔和通过第二系列歧管的孔的组合最大均匀流速Q₁min和Q₂min确定。

优选地，在步骤e.2)，所述阀被打开并且这两个纵向管道处于彼此连通的状态，使得第一管道中的原先处于最大值Hmax的液位下降到第二管道中的液位H₀(与第一管道的液位相同)，H₀大于或等于Hmin并且与第二分配器的大于或等于Q₂min的流速对应；第一分配器和第二分配器以如下方式构造，以使得：

a)Q₂min小于或等于Q₁max-Q₁min；

第一分配器和第二分配器被定义为由如下组成：

第一管道(5)和第一系列歧管的孔(8c)用于第一分配器；

第二管道(6)和第二系列歧管的孔(8c)用于第二分配器；

Q₁min和Q₂min分别定义为分别通过第一系列歧管的孔和第二系列歧管的孔的组合最小流速，其使液体能够由所述第一系列歧管和第二系列歧管均匀分配；且

Q₁max被定义为当第一管道中的液体高度为最大值Hmax时第一分配器的最大流速；并且

b)当所述阀被打开并且使两个纵向管道处于彼此连通的状态时，第一管道中的原先处于最大值Hmax的液位下降到第二管道中的液位H₀(其与第一管道的液位相同)，H₀大于或等于如上定义的Hmin。

另外，优选地，在步骤e.2)，所述阀被打开并且使两个纵向管道处于彼此连通的状态，使得第一管道中的原先处于最大值Hmax的液位H₁下降到第二管道中的液位H₀(其与第一管道的液位相同)，H₀大于Hmin并且与第二分配器的大于Q₂min的流速对应；第一分配器和第二分配器以如下方式构造，以使得：

a)Q₂min小于Q₁max-Q₁min；

b)当所述阀打开并且使两个纵向管道处于彼此连通的状态时，第一管道中的原先处于最大值H₁max的液位下降到第二管道中的液位H₀(其与第一管道的液位相同)，H₀大于或等于Hmin。

如果H₀大于Hmin，则可以有利地使装置滞后操作，其特征在于用于触发连通阀的打开和关闭的两个不同液位阈值，以便避免“单分配器”操作模式和“双分配器”操作模式之间的不合时宜的振荡现象，如下面解释的。

优选地，为了从仅第一分配器起作用的操作模式转变成第一分配器和第二分配器都起作用的双分配操作模式而在流速增加时用于触发所述阀的打开的阈值下的流速大于为从第一分配器和第二分配器都起作用的双分配操作模式转变成仅第一分配器起作用的操作模式而在流速减小时用于触发所述阀的关闭的阈值下的流速。

在这样的情况下，本发明的方法可以包括以下步骤：

1)仅增加第一管道中的液位；

2)当第一管道中的液位达到对应于第一分配器的最大均匀流速Q₁max的最大高度阈值Hmax时，打开所述阀并使两个纵向管道处于连通的状态，使得第一管道中的原先处于最大值Hmax的液位下降到第二管道中的液位H₀(与第一管道的液位相同)，H₀大于所述值Hmin；

3)第一管道和第二管道中的液位均从H₀增加，所述装置现在处于第一分配器和第二分配器均起作用的双分配操作模式，两个分配器的组合流速从Q₁max增大到Q₁max+Q₂max，Q₂max被定义为当第一管道和第二管道中的相同液体高度为最大Hmax时第二分配器的最大流速；

4)当装置处于第一分配器和第二分配器均起作用的双分配操作模式时，流速在Q₁max至Q₁max+Q₂max的范围内，如果流速减小，则仅当流速达到Q₁min至Q₁max范围内的最小阈值Q₀且两个管道中具有液位Hmin时关闭所述阀，Q₀大于或等于Q₁min+Q₂min，并且优选地等于Q₁min+Q₂min；以及

5)在关闭所述阀之后，第一管道中的液位上升到大于Hmin但小于Hmax的值H₁，且流速在Q₁min和Q₁max的范围内，只要第一管道中的液位不超过Hmax，则装置保持在仅第一分配器起作用的单分配操作模式中。

在本说明书中，并且如附图所示，第一管道和第二管道中的液体高度H₁、H₂、Hmin和Hmax应该被理解为相对于分配器基部的高度，所述分配器基部由穿过管道和歧管的底部的水平面定义。

Hmax和Hmin是分配器的尺寸特征，其是对于由规格限定的在给定的移动强度条件和流速范围内，为了实现液体分配的均匀性方面达到一定程度的性能而计算出来的。

在操作中，测量分配器的竖直管道中的液位，以控制阀；然而，用于阀的触发阈值Hmin和Hmax是装备固有的特性。

因此，本发明的流速和液体高度参数是装备的校准特征。具体地，本领域技术人员知道，这种类型的装置必须具有这样的结构，该结构的特征在于满足与确保均匀液体分配的流速范围Qmin和Qmax的定义相关联的特性，尤其是根据分配歧管中要制造的孔的数量和大小或者分配歧管的直径而定。用于确定这些特征的技术是本领域技术人员已知的，并且它们不是本发明的主题。

附图说明

从以下参照附图的描述中，将明白本发明的其他特征和优点，附图示出了不具有限制特征的实施例。在附图中：

图1是分馏塔10的视图，该分馏塔10具有与多个填料床9配合的多个液体分配器1；在图1中，填料床9从顶部分配器下方的顶部虚线延伸至位于下方(在下部分配器的烟囱式塔盘上方)的一对虚线；

图2A、图2B和图2C是具有溢流的现有技术双液体分配器装置的视图，其具有两个竖直管道5和6，这两个竖直管道并排布置在中心轴线ZZ'附近并且相对于该中心轴线对称，分别以透视图(图2A)、侧视图(图2B)和平面图(图2C)示出；

图3A和图3B-图3C是双液体分配器的示意图，示出了对于两个系列歧管8a和8b相对于彼此具有两种不同布置的两个分配系统之间的配合；

图4A和图4B是本发明的双液体分配器的视图，其具有用于两个管道5和6之间的受控连通的装置11，分别以侧视图(图4A)和平面图(图4B)示出；

图5A和图5B是示出在现有技术双分配器(图5A)和本发明双分配器(图5B)中，均匀度参数k如何根据第一管道中的流速而变化的曲线图；

图6示出了测绘根据流速而变的液面高度变化的曲线图，示出了本发明装置的操作，既具有单个的阀打开或关闭阈值(无滞后：曲线A、B和C)，又具有分别用于打开和用于关闭的两个不同的阀阈值(具有滞后：曲线A'、B'1/B'2和C')。

具体实施方式

图1示出了分馏塔或相分离塔10，其具有圆柱形壁10a并且包含轴向布置在三个相应的填料床9上方的三个液体分配装置1，每个填料床占据塔的整个圆形截面。这些床的填料可以是“结构化”类型的填料，诸如来自供应商SULZER(CH)的“Mellapak^TM”结构化填料，或者来自供应商KOCHGLITSCH(USA)的填料，或者来自供应商KOCH GLITSCH(USA)的或随机填料。

图2A-图2C以及图3A-图3C和图4A-图4B示出了一种双液体分配装置1，其适合于用在分馏塔或洗涤塔10中，该塔包含至少一个填料床9，所述填料床垂直于所述塔的轴向纵向方向ZZ'在所述塔的横截面上延伸。从底部到顶部，液体分配装置1包括：

上部收集器盘2，其为圆形轮廓的且直径等于圆柱形壁10a的直径，盘2具有水平面表面(垂直于ZZ')，包括具有倾斜底部的两个通道3a和3b，这两个通道以交叉构造直径地布置以捕获液体并将液体向下引导到第一液体下流式管道5，盘还支撑使气相上升的烟囱4(烟囱具有在图中未示出的帽部)；

两个平行的纵向液体下流式管道5和6，对称地布置在盘2和塔10的轴线ZZ'附近，将所述盘2连接到歧管支撑件7，第一纵向管道5的顶部开口5a与通道3a-3b的底部齐平，而第二管道的顶部开口6a达到在所述收集器盘2上方的高度h0处的水平；

所述歧管支撑件7，直径地布置并支撑垂直于轴线ZZ'(水平地)且彼此平行地布置的两个系列横向管状歧管8，8a-8b；

第一系列歧管8a仅由第一纵向管道5供给，而第二系列歧管8b专门分别由第二纵向管道6供给，每个歧管8，8a-8b具有布置在其下表面中且适用于将液体8d喷射到双液体分配装置下方的填料床9的顶面上的分配孔8c；

在图3A中，在优选实施例中，第一管道5的歧管8a在一共同高度上***于第二管道6的空歧管8b之间，所述第二管道延伸到比第一管道更大的高度。

图3B和图3C示出了第一管道5的歧管8a以交错的方式***在第二管道6的歧管8b之间并且布置在略高于歧管8b的高度处，以便更清楚地示出操作两个系列的歧管的原理，以及以便更好地确定哪个歧管与哪个管道对应，每种歧管仅经由竖直管道中的一个被专门地供料。然而，实际上，双分配器的歧管都处于相同的高度处。

在图3B中，该装置以单个或“单分配器”模式操作，其中仅第一管道5和第一歧管8a充满液体8d以用于通过孔8c喷射。在图3C中，该装置以双模式操作，其中管道5和6以及两个系列的歧管8a和8b都被示出为完全充满液体并且具有最大流速。

图4A和图4B示出了与图2和图3所示的相同的本发明的双液体分配器，但是还装配有连通装置11，该连通装置在两个管道5和6之间提供连通，并且包括具有受控的打开和关闭的阀12。连通装置11包括具有多个弯曲部的两个成角度的管道13和14，以及阀12。两个成角度的管道13和14提供在位于壁10a外部的阀12与第一管道5和第二管道6各自的底部之间的连接。两个成角度的管道13和14相对于阀12对称地布置，其中与管道5和6连接的部分13a和14a布置在壁10a的内部，并且与阀12连接的部分13b和14b布置在壁10a的外部。

出于实际维护的原因，阀12位于壁10a的外部。然而，完全有可能设想所述阀保留在壁10a内部。此外，在不改变本发明原理的情况下，管道13和14可以具有一些其他形状。相反，阀12必须定位在较低点，沿管道13和14的元件所遵循的路径没有任何“袋状部”，以确保在分配器与低温液体一起使用的情况下，在死臂中蒸发的液体产生的气泡可以朝向塔内部被自然地排出。此外，为了避免冒着使流体无法注入的风险，假设液体处于其起泡点，则管道13和14的元件必须保持在低于Hmin的高度，即，在该示例中，部分13a和14a必须遵循保持在低于与液位Hmin对应的高度的高度下的路径。

第二管道的高度H3等于第一管道的高度H2+h0，其中h0是第二管道的额外高度并且实际上等于H2的大约10％。

在两个管道5和6中用于给两个系列的歧管8a和8b中的所有孔供料所需的最小液体高度Hmin取决于倾斜的幅度(实际上为大约5°至20°)，取决于歧管的尺寸(长度和直径)，以及取决于所需的最小流速Qmin和最大流速Qmax之间的范围或比率。因此，确定孔8c的数量和尺寸以及第一管道5和第二管道6的高度，以便在所述最小液体高度Hmin下传递期望的最小均匀流速Q₁min、Q₂min，以及在最大液体高度Hmax下传递期望的最大均匀流速Q₁max、Q₂max。

最小高度Hmin可以从塔的直径D、从标准值E、以及从角度“动态α”计算得出，所述塔的直径决定歧管的长度，所述标准值是因浮动件的移动而引起的流速中的相对差，该流速差是歧管的中心孔与“极端”孔之间的差，所述角度“动态α”由在船的参考系中的加速度矢量和轴线ZZ'之间形成的角扇区限定。因此，Hmin＝D×0.5×tan(α)×(1/((1+E)²-1)。计算孔的数量和大小，以使得分配器可以在高度Hmin下传递流速Qmin，同时保证足够均匀度。因此，期望的均匀度(系数k₀)决定了所需的比率Hmin/D。

分配器中的最大液体高度Hmax产生于最小流速Qmin和比率Qmax/Qmin，即Hmax/D＝(Qmax/Qmin)²×Hmin/D)。通常，比率Qmax/Qmin为100/40。作为示例，对于最大差E为8.5％并且对于角度α为10°，Hmin为0.5×D。通常，Hmax/D在0.5至1.5的范围内。通常，D为4m至5m，E＝5％至15％。

预期的均匀度(系数k₀)决定了所需的比率Hmin/D。然而，有效比率Hmin/D随后取决于塔将要在其下操作的有效流速，仅对于在设计过程中考虑的大于或等于最小流速Qmin的流速，均匀度标准可以符合在所述设计期间考虑的倾斜角。

在图5A和图5B中，针对最大长度为4.15m且Q₁min/(Q₁max+Q₂max)＝40％的歧管来校准分配器，使得k₀为4.5％。

在图5A中，可以看到，在现有技术的具有溢流的双分配器中，当处于最大倾斜状态时，并且当第一管道中的液体高度增加时，发生以下各个连续阶段：

曲线A：当第一管道中的液位从Hmin变为Hmax时，第一分配器的流速从处于42％的Q₁min变为处于65％的Q₁max，由于k减小到小于k0，分配器的各个孔之间的分配均匀度增加；然后

曲线B和C：液体从第一管道溢流并进入第二管道，通过两个分配器的组合流速增加到从Q'＝66.58％至Q"＝75.7％的范围(曲线C)，在此范围内，第二管道中未达到所需的最小高度Hmin，并且因此分配不充分均匀，不均匀度增加，k超过k₀＝4.5％，最高达到7％；然后

曲线D：第二管道中的液体高度超过Hmin，并且组合流速增加，当组合最大流速达到(Q₁max+Q₂max)时，k减小至最小值1.5％。

在该现有技术实施例中，在处于Q₁min至Q₁max+Q₂max范围内的操作流速上，刚好在操作流速范围的中间存在位于Q'和Q"之间的几乎在10％(假设Q₁max+Q₂max＝100％)的流速带宽并且落在所需的均匀度公差之外。

在图5B和图6中(以细线画出的无滞后的曲线A、B和C)，示出了在本发明的具有连通装置11的双分配器中，连通装置具有受控的打开的阀12，并且在最大倾斜的情况下，当第一管道中的液体高度增加时，伴随第二分配器被液压校准以传递流速差Q₂min＝Q₁max-Q₁min，液体高度为Hmin，发生以下各个阶段：

曲线A：作为单分配器操作的第一分配器中的流速从0到Q₁max，液位从0到Hmax¹(对于Q₁min经过Hmin)，并且由于k减小到k₀以下，第一分配器的各个孔之间的分配的均匀度增加，然后处于点P1处；

曲线B：两个管道之间的下部连通阀12打开，液体通过该阀从第一管道流向第二管道，直到在点P2处，液体高度几乎瞬时变化为在两个管道中相同，H₀＝Hmin，其中第一分配器中的流速从Q₁max＝Q₁max¹变为Q₁min，第二分配器中的流速从0变为Q₂min＝Q₁max¹-Q₁min，这样，通过两个分配器的组合流速在P2处保持不变并且实际上等于Q₁max＝Q₁max¹；然后

曲线C：当通过两个分配器的组合流速从Q₁max¹增加到(Q₁max+Q₂max)时，两个管道中的液体高度从Hmin相同地且同时地增加到Hmax¹，当达到组合最大流速时k减小到最小值1.5％。

Hmax＝H2+h1，其中h1是收集器盘2上允许的最大液体高度，h1小于h0，以避免在阀12被打开之前液体不合时宜地溢流到第二管道中。

在根据本发明的该实施例中，分别用于增加和减小流速的打开和关闭阀的周期无滞后，为了在沿B1到C1方向上流速增加时在P1处打开阀，以及为了在沿C2到B2方向上流速减小时在P2处关闭阀，阀的触发阈值是相同的。

图6还示出了对于本发明的存在滞后的双分配器的变型校准的有利操作。在该有利的变型中，为了避免在用于打开/关闭阀以在“单分配器”模式和“双分配器”模式之间进行切换的流速附近存在任何操作不稳定的风险，装置被构造为能够执行滞后，以使得与在流速增加时用于打开阀的触发阈值Hmax²对应的流速Q₁max＝Q₁max²大于在流速减小时用于关闭阀的触发阈值Hmin对应的流速(Q₁min+Q₂min)。用于控制连通阀的这两个阈值Hmin和Hmax对应于两个不同的流速Q₁max和(Q₁min+Q₂min)这一事实用于避免在“单分配器”操作模式和“双分配器”操作模式之间出现不合时宜的振荡现象。

为此，对第二分配器进行液压校准，以便确保液位Hmin不是针对流速Q₂min＝Q₁max-Q₁min，而是针对Q₁max-Q₁min的一部分，即，Q₂min＝r×(Q₁max-Q₁min)，其中r为小于1。

在图6中，发生以下阶段：

A'1方向上的曲线A'：在作为单分配器操作的第一分配器中，流速从0变为Q₁max²，液位从0变为Hmax²(对于Q₁min经过Hmin)，并且由于k降低到k₀以下，第一分配器的各个孔之间的分配均匀度增加，然后处于点P'1处；

曲线B'1：两个管道5和6之间的下部连通阀12被打开，液体通过阀从第一管道流到第二管道，直到两个管道中的液体高度几乎瞬间变得相同，为大于Hmin的H₀，在第一分配器中流速从Q₁max²变为Q₁(H₀)且Q₁(H₀)>Q₁min，并且在第二分配器中流速从0变为Q₂(H₀)＝(Q₁max²-Q₁(H₀))且(Q₁max²-Q₁(H₀))<(Q₁max²-Q₁min)，因此通过两个分配器的组合流速最初不变，并且基本上等于Q₁max＝Q₁max²，然后处于点P'2处；

方向C'1上的曲线C'：装置在具有两个分配器的双分配模式下操作。当通过两个分配器的组合流速从Q₁max²增加到(Q₁max+Q₂max)时，两个管道中的液体高度从H₀相同地且同时地增加到Hmax²，当达到组合最大流速时，k减小到最小值1.5％。

沿方向C'2然后B'2的曲线C'：当装置在第一分配器和第二分配器均起作用的双分配操作模式下操作时，流速在范围Q₁max²至Q₁max+Q₂max内，如果流速降低，则仅当在两个管道5和6中流速为Q₀的情况下液位达到Hmin时，所述阀12在P3处关闭；

曲线B'2：在阀12关闭时，装置在P'3处进入仅第一分配器起作用的单一分配操作模式，第一管道中的液位上升到小于Hmax²的值H₁，流速Q₀＝(Q₁min+Q₂min)在Q₁min至Q₁max²的范围内；

曲线A'和方向A'2：如果流速进一步从Q₀减小到0，或者只要流速保持小于Q₁max²，则第一分配器保持在单分配器模式下操作。

在图6所示的两个实施例中(有滞后和无滞后)，对于相同的最大饱和流速Q₁max¹+Q₂max¹(无滞后)＝Q₁max²+Q₂max²(有滞后)对装置进行了校准。此外，Q₁max²>Q₁max¹以及Q₂max²<Q₂max¹。

然而，当出现滞后时，必须在打开阀之前使第一分配器在更大的液体负载下操作(Hmax²大于Hmax¹)。另外，第二分配器也针对“无滞后”情况下的较低流速进行校准：假设将r选择为使得0<r<1，则有滞后情况下的Q₂min＝r×(Q₁max-Q₁min)<无滞后情况下的Q₂min＝Q₁max-Q₁min。具体地，当总流速从100％(即(Q₁max+Q₂max))开始下降时，P3处的流速阈值(对应于关闭阀(对于高度Hmin))必须小于P2处的“无滞后”情况。

在图6的两个实施例中(有滞后或无滞后)，分配的均匀度保持符合所需的均匀度公差，在从Q₁min至(Q₁max+Q₂max)的整个操作流速范围内，k均小于k0。对于相同的饱和流速(Q₁max+Q₂max)，高度Hmax略大于具有溢流的双分配器的同一高度。具体地，对于根据本发明并以这种方式校准的具有受控阀打开的双分配器，比率Hmax/Hmin等于流速比率Qmax/Qmin，而对于单分配器，同一比率Hmax/Hmin等于最大流速和最小流速之比的平方。

在图6中，对于“有”滞后然后“无”滞后的相应构造，在这两种构造之间改变的是管道5和6的长度，以及因此歧管8上方的收集器盘2的高度；然而，在这两种情况下，盘2上的液体层的厚度h1相同，例如为0.2m。在具有受控的打开的装置中，仅在阀故障的情况下，液体层上升到溢流口6a的顶部。在本发明中，溢流口6a是应急装置。

在所有情况下，仅基于测量液体的液位(而不是基于测量流速)来触发阀12的打开或关闭。当管道5中的液位达到阈值Hmax时，阀12打开，并且当两个管道5或6中的液位下降至阈值Hmin时，阀12关闭。

具有滞后的系统的特殊性质首先在于，管道5和6被延长，以增加第一分配器的最大液体高度，从而获得大于Q₁max¹的值Q₁max²，其次在于，如何校准第二分配器中的系列歧管：一旦阀打开，已将此系列校准为，使得在打开阀之前在第一分配器中自行达到的流速Q₁max²随后导致液体高度H₀(在管道5和6中相同)，液体高度H₀大于Hmin。在无滞后的系统中，在打开阀之后立即达到的高度H₀等于Hmin.

如果H₀大于Hmin，则该装置实际上在具有滞后的情况下操作，其特征在于事实是，与在高度Hmin用于重新关闭阀12的阈值对应的流速Q₁min+Q₂min相比，与用于打开同一阀12的阈值Hmax²对应的流速Q₁max²是不同的并且值更大，以避免在“单分配器”操作模式和“双分配器”操作模式之间出现不合时宜的振荡现象。