液体混合收集器及其使用方法技术领域
本发明涉及一种用于俘获并混合从质量转移或热交换塔中的重叠区下降的液体的液体混合收集器。本发明还涉及包括所述收集器的质量转移或热交换塔、所述收集器在质量转移或热交换塔中的使用、和收集并混合质量转移或热交换塔中的下降液体的方法。
背景技术
包括热交换塔的质量转移塔典型地包括外壳和在外壳内的多个区，其中，使用填料和/或托盘，以有助于在塔内流动的流体流之间的质量或热传递。流体流通常是一个或多个向下流动的液体流和一个或多个上升的蒸气流，但流体流的其他组合也是可能的。离开区的底部的液体在横跨区的水平横截面的不同位置处可具有不同的浓度和成分。为了减少这些浓度和成分分配不匀，液体常常在其然后被分配至在下面的区之前被收集并混合。为了避免有害的分配不匀的效果，填料可在被分开在许多床中，并且下降液体于是可在两个床之间的每部分中在塔的横截面上被收集并重新分配。常常使用单独的收集、混合和分配部件，以便当液体从一个区下降到另一个区的时候实现对其的期望的收集、混合和分配。
例如，重新分配传统地是借助于混合鼓来实现。然而，由于被单独部件中的每个部件占据的竖直空间减小了塔内用于流体流的其他处理（诸如质量或热传递）的可用区域，并且可能需要使用更高并且因而更昂贵的塔来提供实现期望的处理操作所需的空间，所以这些部件的使用可能是不合需要的。
尤其地，为了实现最好的效率，结构化填料的床应当不超过某一高度。增加床的高度或增加理论级的数量，使得床有分配不匀效应的倾向。如前所述，分配不匀对分离效率和在塔的顶部取出的馏出流的可达到的纯度有负面影响。该方面在具有非常接近的沸腾组分的混合物的蒸馏中具有非常高的重要性，因为这样的任务只能通过大量的阶段来实现。这样的蒸馏的示例包括苯乙烯单体与乙苯的分离。
烟囱托盘是安置在上述类型的塔中的填料床下方的众所周知类型的液体收集器。它们用于收集从填料床排泄的液体，并将所述液体进一步输送至下一填料床。这样的烟囱托盘由平坦的水平部分组成，以容纳液体。液体被收集在将其引导到管中的下降管中。水平部分包括允许蒸气通过其上升的烟囱形状的开口。烟囱以收集下降液体并将液体引导到托盘的水平部分上的“盖”或“顶”为特征。
存在替代类型的液体收集器、即叶片收集器。叶片收集器具有比烟囱托盘简单得多的结构，但其仅对低的液体载荷有用。对于具有高载荷(典型地，高于25至30m3/m2h)的应用，烟囱托盘由于其更灵活的设置，所以是优选的。例如，增加烟囱的高度允许托盘上更高的液体水平，并且烟囱之间的灵活空间允许该空间增大，以便给予然后可被托盘上的液体占据的更大区域。
因而，烟囱托盘能被灵活地工程化，以处理各种类型的液体和蒸气载荷。然而，该灵活性具有增加结构的复杂性的缺点。例如，托盘必须紧密，使得没有液体穿过烟囱与托盘的水平部分之间的缝。结果，烟囱被构建成然后还焊接到烟囱托盘的水平部分上的焊接零件。因而，烟囱托盘是所构造的相当昂贵的液体收集器设计。
如前所述，烟囱和叶片类型的液体收集器可与混合鼓一起使用；然而，这些单独的液体收集和混合部件的使用于是需要不利地占用床之间的许多附加空间并且增加了塔的高度的复杂结构。替代性地，代替利用单独的混合鼓，从EP0879626A2已知与安装在烟囱托盘顶上的混合箱组合的烟囱托盘。然而，混合箱的使用仍然要求在层间部段中的相当大的竖直空间，其缺点前面已讨论。应指出的是，从US7,114,709B2已知其中将液体收集与混合功能组合在一起的特殊的叶片收集器；然而，该特殊的叶片收集器在例如具有高载荷的应用中，仍然经受叶片收集器的缺点。
总之，希望具有一种具有组合的液体收集和混合功能的烟囱托盘，尤其地一种构成不太昂贵并且需要较少的焊接的烟囱托盘，并且特别是一种用于具有高载荷的应用的烟囱托盘。
发明内容
从本领域的该状态开始，本发明的目的是提供一种组合的液体混合收集器，其不具有先前提到的缺陷，尤其是复杂并且昂贵的结构，要求相当大的竖直空间，和在高的液体载荷下缺乏有用性。本发明的另外的目的包括：提供一种包括所述液体混合收集器的质量转移或热交换塔，所述收集器在质量转移或热交换塔中的使用，以及收集并混合质量转移或热交换塔中的下降液体的方法。
根据本发明，这些目的通过一种用于俘获并混合从质量转移或热交换塔中的重叠区下降的液体的液体混合收集器来达到，该收集器包括：
至少第一和第二槽区；至少一个排出出口，其位于所述第一和第二槽区的每一个中，当液体存在于所述第一和第二槽区中时，所述液体能通过所述至少一个排出出口排泄；
至少第一液体收集区域，以及可选择地，第二液体收集区域，各自至少部分地由所述第一和第二槽区中的一个界定；
至少第一和第二组间隔开的液体收集通道，其位于至少第一液体收集区域中；所述第一组液体收集通道被实施成，使得所述液体收集通道(80)大致与第一液体收集区域中的所述第二组液体收集通道平行并点缀以所述第二组液体收集通道；排泄口，其位于所述液体收集通道中，以当其中存在液体时，允许所述液体从所述液体收集通道排泄到所述第一和第二槽区中；
第一液体收集区域中的所述第一组液体收集通道与所述第一槽区相关联，使得液体当存在于所述第一组液体收集通道中时，优选通过第一组液体收集通道的排泄口流入所述第一槽区；
第一液体收集区域中的所述第二组液体收集通道与所述第二槽区相关联，使得液体当存在于所述第二组液体收集通道中时，优选地通过第二组液体收集通道的排泄口流入所述第二槽区；
上升蒸气流动通道，其位于液体收集区域中的液体收集通道之间的空间中；
其中，第一和第二组液体收集通道的相邻液体收集通道相对于彼此竖直移位在至少两个至四个平行的水平平面的一个中。
发明人已惊讶地发现，由于在本发明的液体混合收集器的结构中需要相对少的焊接，所以所述液体混合收集器相对于传统的烟囱托盘可相对简单并且便宜地构成。由于液体收集通道和将通道安装在其上的位于下面的相关联的引导板和/或安装板和/或支撑板和/或支撑栅格和/或支撑壁的使用，所以不需要大量的焊接。在该系统中，通道可简单地放置于在下面的板、支撑、栅格和/或壁上，并通过夹具或螺钉固定在它们期望的位置中。利用这样的夹具或螺钉安装的系统，于是使对焊接的需求最小。
此外，利用有色示踪剂的试验证明的是，本发明的液体混合收集器在混合中与结合混合鼓或混合箱的传统托盘一样有效。非常重要的是，本发明的液体混合收集器更紧凑，并且与收集和混合部件的单独组合相比，在塔的层间部段中需要小得多的竖直空间。
与US7,114,709B2中公开的基于叶片的液体混合收集器相比，由于本发明的液体混合收集器仅需要一个单个的液体收集区域，而US'709的液体混合收集器需要至少两个液体收集区域，所以本发明的液体混合收集器设计和构成更简单。此外，US'709的液体混合收集器需要多个复杂构成的向上延伸的偏转器，用于将下降液体引导到液体收集通道中。相比之下，本发明的液体混合收集器及其液体收集通道不需要为了具有进入通道的定向液体流动的该特征，因而它们的构成更简单并且不太昂贵。当然，如前所述，本发明的烟囱类型的托盘设计可被灵活地设计成用于涉及高的液体载荷的应用，而US'709的叶片类型的托盘不能。
根据本发明，这些另外的目的首先通过包括本发明的一个或多个液体混合收集器的质量转移或热交换塔来达到，并且其次通过本发明的液体混合收集器在用于高于10m3/m2h、优选高于15m3/m2h、更优选高于20m3/m2h的液体流动速率的质量转移或热交换塔中的使用来达到。
第三个另外的目的是通过收集并混合质量转移或热交换塔中的下降液体的方法来达到，所述方法包括步骤：
将下降液体收集在位于至少第一液体收集区域和可选择的第二液体收集区域中的每一个内的至少第一和第二组液体收集通道中，所述第一组液体收集通道实施成，使得所述液体收集通道(80)大致与至少所述第一液体收集区域中，以及如果存在的话，所述第二液体收集区域中的所述第二组液体收集通道平行并点缀以所述第二组液体收集通道，其中，第一和第二组液体收集通道的相邻的液体收集通道相对于彼此被竖直移位在至少两个至四个平行的水平平面中的一个中；
优选从所述第一液体收集区域中，以及如果存在的话，还从所述第二液体收集区域中的所述第一组液体收集通道将第一量的液体引导到第一槽区中，并且优选从至少所述第一液体收集区域和所述第二液体收集区域中的所述第二组所述液体收集通道将第二量的液体引导到第二槽区中；
从所述第一和第二槽区排泄所述液体。
本发明的这些另外的目的共享了通过本发明的液体混合收集器获得的优点，即：具有组合的液体收集和混合功能并因而需要更少的竖直空间的烟囱托盘，特别是不太昂贵并且需要更少的焊接来构成的烟囱托盘，以及尤其是用于具有高载荷的应用的液体混合收集器。
在液体混合收集器的一个实施例中并且在本发明的方法的一个实施例中，存在第二液体收集区域。在又一实施例中，可存在另外的附加液体收集区域。
在本发明的液体混合收集器的一个实施例中，其包括环形槽，以及优选地，一个或多个弦槽。环形槽可有利地单独用于小直径收集器中的液体收集，并且环形槽帮助在单个液压连通的系统中收集和分配液体。此外，环形槽可有利地被焊接到收集器中，从而使泄漏的风险最小。然而，在较大直径的收集器中需要弦槽用于液体的传送与分配。弦槽有利地使得能够使用将槽分隔成槽区的合理尺寸的板。可使用挡板或端板，以阻止液体流动，并且可使用孔板、网格、线网或堰，以允许受控的液体流动。因而，以这种方式，能够将槽分成多个部分，并且允许形成槽区和分开的槽。
根据具有偶数个弦槽的液体混合收集器的特定实施例，第一槽区包括环形槽的至少一部分和一个或多个弦槽的一部分，并且优选每个弦槽的至少一部分，更优选是所有偶数个弦槽，并且第二槽区包括环形槽的至少一部分和一个或多个弦槽的一部分，优选每个弦槽的至少一部分，或者更优选是所有奇数个弦槽。本领域的技术人员应理解的是，在对弦槽进行的编号中从哪个外边缘开始以便确定它们是偶数还是奇数的选择取决于哪个槽区已经被任意地标记为第一槽区以及哪个槽区已经被任意地标记为第二槽区。对槽和槽区进行标记，使得任何未分隔的偶数弦槽主要与标记为第一的槽区相关联，并且任何未分隔的奇数弦槽主要与标记为第二的槽区相关联。具有偶数个弦槽的更优选的设计没有被分隔的弦槽(其中一部分是一个槽区的一部分并且另一部分是另一槽区的一部分的槽)。这样的没有分隔的弦槽的设计，由于它们需要更少的材料、工程设计和焊接等，所以构成更容易、更简单并且更便宜。
根据具有奇数个弦槽的液体混合收集器的特定实施例，第一槽区包括环形槽的至少一部分和一个弦槽的至少一部分，优选仅一个分隔的弦槽的至少一部分和剩余的未分隔的弦槽的一半，其中，第二槽区包括环形槽的至少一部分和一个弦槽的至少一部分，优选仅一个分隔的弦槽的至少一部分和剩余的未分隔的弦槽的一半，并且其中，跟第一槽区相关联的弦槽优选与跟第二槽区相关联的弦槽交替。如前所述，这样的设计使分隔的弦槽的数量最小，因而允许更简单并且不太昂贵的结构。
在具有弦槽的液体混合收集器的一个特定实施例中，收集器适合收集借助于每槽区一个至四个排出出口排出的液体，并且收集器包括两个至十个弦槽。在这样的实施例中，有利的是，使弦槽的数量最少，以便在不负面地影响收集器的期望应用以及期望的混合和收集特性的情况下简化结构。
在具有弦槽的液体混合收集器的另一特定实施例中，收集器适合收集被分配至塔的位于收集器下方的部段的液体，并且收集器包括在与弦槽垂直的取向的收集器的直径上测量的每米一个至二十个弦槽、优选五个至十个弦槽。在该特定的实施例中，有利的是，增加弦槽的数量，以便在不负面地影响收集器的期望应用的情况下优化分配密度。在该情况下，弦槽用作再分配器。在该实施例以及其他实施例中，一个或多个槽区域或者所有的槽区域可具有多个排出出口。
在另一实施例中，收集器没有环形槽，并且其包括至少一个分隔的弦槽或两个弦槽，其中，第一液体收集区域和当存在时的第二液体收集区域以及第一和第二组液体收集通道优选实施成，使得弦槽中的每一个从第一和第二收集区域中的每一个接收大致相同量的收集液体。环形槽通常被焊接到收集器，然而，弦槽可借助于通过夹持或螺栓连接安装的竖直挡板来构成；因此，在该实施例的结构中可有利地使焊接最少。
在具有与前述实施例相似的优点的另一实施例中，第一槽区和第二槽区借助于竖直挡板被彼此分开。竖直挡板的使用是构成单独的槽区的简单并且低成本的方法。
在又一实施例中，收集器的高度（h）小于2米、优选小于1.5米、更优选小于1米。本发明的收集器设计允许紧凑的结构，所述紧凑的结构于是具有下述益处，即：用于具有可得到的有限高度或竖直空间的塔中的应用。
在收集器的又一实施例中，在两个至四个平行的水平平面的每一个中的液体收集通道被实施成，以便在水平平面的每一个中收集大致相同量的液体。“大致相同的量”意指所述量在质量基础上彼此在大约10%内，优选地，当考虑到测量方法的测量误差时，所述量相同。当液体被均质地分配(“倾泻”)在收集器1的横截面上并且把每个水平平面的通道的液体流动速率的和加起来时，液体的量可以基于通过收集器1的排泄口82的液体流动速率来测量。在基于图8B的实施例的情况下，每水平平面的液体量常常可便利地通过将用于每个槽区的所有排出出口(30)的流动速率加到一起来测量。该实施例具有改善通过收集器获得的混合品质的优点。
在收集器的又一实施例中，液体收集通道被细分成液体收集通道的子组，其中，每个子组包括水平平面的每一个中的一个液体收集通道，其中，相邻的子组与第一和第二槽区交替地相关联。该实施例的设计减轻了逆流的蒸气流动对混合品质的影响，并且补偿由每个平面收集的液体量的不相等。
在收集器的另一实施例中，存在第二液体收集区域，并且第一和第二液体收集区域被实施成，以便在每个区域中收集大致相同量的液体。可通过改变液体收集区域的尺寸和液体收集区域中的液体收集通道的密度、布置和特性、以及下降管的数量和位置来收集大致相同量的液体。该实施例的设计有助于均质混合。
在收集器的又一实施例中，所述收集器没有多个向上延伸的偏转器，所述多个向上延伸的偏转器具有当液体从重叠区下降到所述液体收集通道中时用于引导所述液体的表面。如前所述，这样的现有技术的偏转器增加了收集器的复杂性和成本，并且因而如在本发明中可实现的那样消除它们将会是有利的。此外，这样的向上延伸的偏转器不利地增加了雾沫风险，尤其是对于较高的流动速率而言。由于向上上升的气体被迫穿过从向上延伸的偏转器落到在下方的通道的液体的“淋浴”，所以该雾沫风险将增高。另外，由于气体当其穿过围绕向上延伸的偏转器的弯曲通路的时候将被加速，所以未有效地利用气体开口的全部横截面。
在收集器的又一实施例中，至少一部分、优选所有液体，当存在于所述第一组液体收集通道中时，通过所述第一组液体收集通道的排泄口流入所述第一槽区。该实施例的设计使得能够使用传统的烟囱托盘结构，在所述传统的烟囱托盘结构中，烟囱“盖”被实施成使得它们将收集的液体引导或分开到特定的槽区中。
在收集器的又一实施例中，至少一部分、优选所有液体，当存在于所述第二组液体收集通道中时，通过所述第二组液体收集通道的排泄口流入所述第二槽区。该实施例的设计使得能够使用具有倾斜台的传统的烟囱托盘结构，在所述传统的烟囱托盘结构中，烟囱“盖”被实施成使得它们将收集的液体引导或分开到特定的槽区中。在其中所有液体这样流动的特定实施例中，应指出的是，收集器由于其现在主要是一系列布置的通道，所以不再是传统的烟囱托盘类型。
本领域的技术人员应理解的是，本发明的各个权利要求和实施例的主题的组合都是可能的，而不会局限于本发明，只要这样的组合在技术上是可行的。在该组合中，任何一个权利要求的主题可与一个或多个其他的权利要求的主题结合。在主题的该组合中，任何一个液体混合收集器权利要求的主题可以与一个或多个其他的液体混合收集器权利要求的主题、或者一个或多个方法权利要求的主题、或者一个或多个液体混合收集器权利要求与方法权利要求的混合的主题结合。类似地，任何一个方法权利要求的主题可以与一个或多个其他的液体混合收集器权利要求的主题、或者一个或多个方法权利要求的主题、或者一个或多个液体混合收集器权利要求与方法权利要求的混合的主题结合。作为示例，任何一个权利要求的主题可与任何数量的其他权利要求的主题结合，而不会有任何限制，只要这样的组合在技术上是可行的。
本领域的技术人员应理解的是，本发明的各种实施例的主题的组合都是可能的，而不会局限于本发明。例如，上述液体混合收集器实施例中的一个的主题可与其他的上述方法、使用或塔的实施例中的一个或多个的主题结合，或者反之亦然，而不会有任何限制，只要技术上可行。
附图说明
在下文中将参考本发明的各种实施例以及参考附图更详细地说明本发明。示意图示出了：
图1示出了仅具有第一液体收集区域的液体收集构造类型A的液体混合收集器的两个实施例的示意图。
图2示出了具有第一和第二液体收集区域的构造类型A的液体混合收集器的实施例的两个示意性旋转视图。
图3示出了具有第一和第二液体收集区域的液体构造类型B的液体混合收集器的实施例的示意图。
图4示出了与类型A或B的液体收集构造结合的环形槽和分隔的弦槽的实施例的示意图。
图5示出了环形槽和两个弦槽并且与类型B的液体收集构造结合的实施例的示意图，其中：a.不存在分隔的弦槽，b.弦槽均为分隔的弦槽。
图6示出了与类型B的液体收集构造结合的环形槽和三个弦槽的实施例的示意图，其中，a.仅存在分隔的弦槽，b和c.存在一个分隔的弦槽。
图7示出了与类型B的液体收集构造结合的环形槽和四个弦槽的实施例的示意图，其中，a.不存在分隔的弦槽，b.存在两个分隔的弦槽。
图8示出了液体收集构造的四个实施例的示意图，其中，第一和第二组液体收集通道相对于彼此被竖直移位在：A和B.两个平行的水平平面的一个中，C和D.三个平行的水平平面的一个中。
图9示出了仅具有第一液体收集区域和两个弦槽但没有环形槽的液体混合收集器的实施例的示意图。
图10示出了液体收集区域的示意图，从而图示了下述特征：相邻的液体收集通道之间的间隙和城齿形液体收集通道支撑系统。
具体实施方式
定义
如在本申请的说明书和权利要求书中所使用地，应适用以下定义：
除非上下文另有指示，否则作为先行词的“一”和“该”、“所述”可以指单个或者多个。
如在表述“液体当存在于所述第一组液体收集通道中时，优选通过所述第一组液体收集通道的排泄口流入所述第一槽区”中，术语“优选……流入”表示该流动模式是优选的。在本发明的一个实施例中，所指的流动主要以优选的方式(流动体积的大部分)进行。在另一实施例中，流动大致完全以优选的方式(即，按体积超过90%)进行，并且在另一实施例中，所有的流动都以优选的方式进行。
如在表述“优选将第一量的液体从所述第一液体收集区域中，以及如果存在的话，还从所述第二液体收集区域中的所述第一组液体收集通道引导到第一槽区中”中，术语“优选……引导”表示液体的该引导是优选的。在本发明的一个实施例中，所指的引导主要以优选的方式(流动体积的大部分)进行。在另一实施例中，液体的引导大致完全以优选的方式(即，按体积超过90%)进行，并且在另一实施例中，所有液体都以优选的方式引导。
本申请中的数字值涉及平均值。此外，除非相反地指示，否则数字值应理解为包括：当减少至相同数量的有效数字时相同的数字值，以及与所陈述的值的差异要比本申请中描述的用于确定所述值的常规测量技术类型的实验误差小的数字值。
图1示出了用于俘获并混合从质量转移或热交换塔中的重叠区下降的液体的液体混合收集器1的两个实施例的示意图。这些特定的实施例仅包括第一液体收集区域40，并且没有可选择的第二液体收集区域50。另外，图1的a中的实施例包括环形槽110，并且图1的b上的实施例包括环形槽110和一个弦槽120。此外，图1的实施例具有如图4的A中一样的类型A的液体收集构造，其中，成对的相邻收集通道80与相同组(60或70)的通道80和槽区(10或20)相关联。能看到的是，成对的相邻通道80由于它们的排泄口82在图的相同侧上(即，左或右)，所以与相同的组和槽区相关联。在图8的A中图示了该特定的液体收集构造。
如图1的两个实施例中所看到地，存在下组通道80和上组通道80。下组通道80根据类型A的液体收集构造，在两个平行的水平平面100中间置在上组通道之间(参见图8的A)，以在通道中具有流动方向的相邻成对方式交替的图案。上平面100中的通道80形成烟囱的“盖”或“顶”，而下平面100中的通道80在烟囱之间提供了水平的液体收集部分。两组通道将收集的液体引导到图1的a中的环形槽110中，以及引导到图1的b中的环形槽110和弦槽120中。图1的a中的环形槽110以及图1的b中的环形槽110和弦槽120被分隔成多个部分，这些部分借助于用于液体交换的流体连通被关联到一起，以便提供第一和第二槽区(10、20)。被收集在槽区(10、20)中的液体可借助于槽排出出口(30)从槽区(10、20)排出，并通过诸如一根或多根管道的常规装置向下输送至下一部段的分配器。
通道80的横截面的形式并不专门受限，并且例如，其在形状上可以是矩形的、曲线的或三角形的。本领域的技术人员应理解的是，通道80的几何形状和数量取决于要被收集的液体的量。例如，大量的液体可能需要带有更高的壁的通道。通道80的最佳形状可基于诸如机械稳定性、结构的简单性、使气体流动阻力最小和成本的考虑来选择。通道80可在一侧封闭，以迫使液体流向另一侧。在一些实施例中，通道80可相对于水平平面倾斜，以便在优选方向上引导收集的液体。这些特征能够被使用，以便通过朝着第一或第二槽区(10、20)对特定通道80的液体施力，从而实现液体的混合。获得良好混合的容易方法是在下平面和上平面100中选择成对的通道80，并让这些对在交替侧上封闭，例如图1的液体混合收集器1的左边或右边，从而具有图8的A中那样的构造。
在至少第一液体收集区域40内，以及可选择地，第二液体收集区域50内，第一组液体收集通道60相对于第二组液体收集通道70的几何布置使得它们大致相互平行。在一个实施例中，每个单独的液体收集区域(例如，40、50)内的所有液体收集通道70大致相互平行布置；然而，在一些实施例中，不同的收集区域可具有的液体收集通道70的相对取向是相互不同的。如图1至图7中那样，第一和第二组液体收集通道(60、70)大致相互平行布置；这样的布置被发现简化了结构，并因而降低了液体混合收集器1的成本。
应指出的是，图1的b所示的液体混合收集器1的实施例利用了竖直挡板130，以物理地分开并产生第一和第二槽区(10、20)。相比之下，图1的a所示的实施例不需要使用竖直挡板来产生槽区。在该实施例中，槽的排出出口30位于环形槽110的相对侧上(注意：在图1的a和图1的b的每一个中，仅看到一个槽排出出口30)，因而环形槽110中的收集液体通常流入最近的槽排出出口30。
在图2中示出了通道80的交替成对方式构造的另一示例，其用于液体收集构造类型A的液体混合收集器1的实施例，具有第一和第二液体收集区域(40、50)以及环形槽和弦槽120。在通道80和它们的排泄口82的该构造中，如图4的A的液体收集和流动构造中示意性显示的那样，这些对交替地排泄到环形槽110或弦槽120中。
应指出的是，图2所示的两个实施例具有第一和第二液体收集区域(40、50)。在这些实施例中，应指出的是，弦槽120通常通过使液体收集通道80中断来产生两个单独的液体收集区域，使得它们通过排泄口82或通过竖直挡板130终止于弦槽120的边缘，所述排泄口82允许它们排泄到弦槽120中，所述竖直挡板防止它们排泄到弦槽120中。换句话说，这些实施例没有桥接弦槽120的任何液体收集通道。
在本发明的液体混合收集器1的多个实施例中，可通过弦槽120的存在来产生附加的另外的液体收集区域，弦槽120能够用于使所有的液体收集通道80在弦槽120上中断。如前所述，弦槽120需要在更大直径的液体混合收集器1中的液体传送和分配，因此，更大直径的液体混合收集器1常常具有多个液体收集区域。在其中没有液体收集通道80桥接在弦槽120上的实施例中，液体收集区域的数量通常等于弦槽120的数量加一。
在图2实施例的替代实施例中，如图3示意性地所示，具有第一和第二液体收集区域(40、50)以及环形槽和弦槽120的液体混合收集器1可构造有类型B的液体收集构造(图8的B)。在该示例性实施例中，下平面100中的通道80在环形槽的外侧封闭，以便允许液体流入中心的弦槽120。相比之下，上平面的通道80在中心弦槽的内侧封闭，因而允许液体流入环形槽110。在图4的B中示意性地示出了该特定的液体收集和流动构造。然而，应指出的是，通过该布置，存在的风险是，下平面100中的通道80尽管具有与上平面100中的通道相等的通道宽度，但接收较少的液体。例如，从通道80之间的侧向开口出现的蒸气可迫使液体排泄到上平面100的通道80中。该效应能通过选择较宽的下通道80缓和(例如1.1至2倍上通道80的宽度)。然而，可能难以确定最佳尺寸；并且此外，它们可能取决于蒸气的流动速率。因此，如图1和图2中那样，较容易的方法是选择排泄到交替的槽区域中的交替的通道80对。
图5图示了用于本发明的液体混合收集器1的实施例的第一和第二槽区(10和20)的两个示例实施例，其具有环形槽110、两个弦槽120和类型B的液体收集和流动构造(图8的B)。在示例性实施例a中，不存在分隔的弦槽126，并且仅存在未分隔的弦槽128。在示例性实施例b中，两个弦槽120都是分隔的弦槽126。对于具有偶数个弦槽120的液体混合收集器1，应指出的是，同样优选的是具有偶数个分隔的弦槽126，最优选的是没有分隔的弦槽126而只有未分隔的弦槽128。
应指出的是，分隔的弦槽126以及第一和第二槽区(10和20)可通过借助于竖直挡板130在特定的位置处封闭槽和它们的连接来产生。这样的竖直挡板130还可用于在特定的方向上对环形槽和弦槽(110和120)中的流施力，以在液体混合收集器1中产生更有效的混合。
图6图示了用于本发明的液体混合收集器1的实施例的第一和第二槽区(10和20)的三个示例性实施例，其具有环形槽110、三个弦槽120和类型B的液体收集和流动构造(图8的B)。在示例性实施例a中，仅存在分隔的弦槽126。在示例性实施例b中，下弦槽120是分隔的弦槽126，而其他两个是未分隔的弦槽128。对于具有奇数个弦槽120的液体混合收集器1，应指出的是，同样优选的是具有奇数个分隔的弦槽126，最优选的是仅一个分隔的弦槽126并且其余的只有未分隔的弦槽128。如前所述，通过三个弦槽120的存在，使所有液体收集通道80中断。因此，图6所示的实施例各自具有总共四个液体收集区域。
图7图示了用于本发明的液体混合收集器1的实施例的第一和第二槽区(10和20)的两个示例性实施例，其具有环形槽110、四个弦槽120和类型B的液体收集和流动构造(图8的B)。在示例性实施例a中，不存在分隔的弦槽126，并且仅存在未分隔的弦槽128。在示例性实施例b中，两个上弦槽120是分隔的弦槽126，并且其他的两个下弦槽120是未分隔的弦槽128。图7的a中的实施例图示了弦槽120编成偶数弦槽122和奇数弦槽124的编号，其中，从1至4的编号从顶部弦槽120开始，并延续至底部弦槽120。在图7中通过四个弦槽120的存在，使所有液体收集通道80中断，因此这些实施例各自具有总共五个液体收集区域。
如可从图、尤其是图4至图7看到地，本发明的液体混合收集器的一个方面是被收集在每个单独的液体收集区域中（对于具有不止一个液体收集区域的实施例而言）的液体被分配至各槽区中的每个槽区。该特征的效果是改善了液体混合收集器中的混合，并避免了横跨水平横截面的有害的分配不匀效果。
图8示出了各种液体收集构造的四个实施例的示意图，其中，第一和第二组液体收集通道(60、70)相对于彼此被竖直地移位在各平行的水平平面100中。编号1和2指的是通道80与之相关联的槽区(第一槽区10或第二槽区20)。已详细讨论了基于两个平行的水平平面的构造A和B，然而，构造C和D是基于三个平行的水平平面。在构造C和D中，液体收集通道80被细分成液体收集通道80的子组84，其中，每个子组84包括三个水平平面100的每一个中的一个液体收集通道80，其中，相邻的子组84、84'与第一和第二槽区(10、20)交替相关。在构造C中，子组84和84'分别由三个相邻的通道80组成；然而，在构造D中，子组84和84'的通道80相对于彼此交替。应指出的是，构造C可能设计最简单，但构造D可提供更好的混合。
如能在图8中看到地，上升蒸气流动通道90是用于在位于两个至四个平行的水平平面100中的一个中的邻近液体收集通道80之间的蒸气流动的开口。相比之下，相邻液体收集通道80之间的间隙140是用于相对于彼此被竖直移位在至少两个至四个平行的水平平面100的一个中的相邻通道80之间的蒸气流动的开口。因而，蒸气穿过包括彼此蒸气连通的所述上升蒸气流动通道90和间隙140的通路而上升通过液体混合收集器。
在一些实施例中，上升蒸气流动通道90可被实施成，使得位于两个至四个平行的水平平面100的一个中的邻近液体收集通道80之间的体积基本上对蒸气的流动开放。在一些特定的实施例中，上升的蒸气流动通道90被实施成，使得在包含位于两个至四个平行的水平平面100的一个中的邻近液体收集通道80的相对纵向边缘的平面中，由所述邻近液体收集通道80的边缘限定的区域的至少50%、优选80%、更优选90%、最优选100%对蒸气的流动开放。
图9示出了具有两个弦槽120但没有环形槽110的液体混合收集器1的实施例。应指出的是，液体收集通道80中的多个液体收集通道具有横跨弦槽120的桥接段86和没横跨弦槽120的中断段88。如先前所限定地，单独的液体收集区域由于不通过任何液体收集通道80桥接的弦槽120的存在而产生，如图2中一样。因此，由于在存在的两个弦槽120每一个上存在桥接段，所以在图9中仅存在第一液体收集区域。在本发明的液体混合收集器1的一些实施例中，所有液体收集通道80仅具有中断段88，并因而它们具有两个或更多个液体收集区域。在其他实施例中，一些或所有液体收集通道80具有桥接段86，并因而存在较少数量的液体收集区域，甚至仅存在单个第一液体收集区域40。
图10示出了液体收集区域的示意图，以图示下述特征：相邻液体收集通道80之间的间隙140和城齿形液体收集通道支撑系统150。在一个实施例中，相邻液体收集通道80之间的间隙140在通道80的长度的至少50%、优选70%、更优选80%、最优选90%上延伸。在一些实施例中，间隙140被实施成，使得相对于彼此被竖直移位在两个至四个平行的水平平面100中的相邻通道80之间的体积基本上对蒸气的流动开放。在一些特定的实施例中，间隙140被实施成，使得在包含相邻的竖直移位的通道80的相对纵向边缘的平面，由所述相邻液体收集通道80的边缘限定的区域的至少50%、优选80%、更优选90%、最优选100%对蒸气的流动开放。如能从图10看到地，间隙140允许简单并且有成本效益的结构以及通道的利用较少材料的装配。另外，间隙140为气体通过收集器1提供了大的开放区域，因此在本发明的收集器1中使压降最小。在一些实施例中，利用城齿形液体收集通道支撑系统150，以便提供定位和紧固通道80的简单并且有成本效益的装置。尽管在图10中碰巧示出了间隙140和城齿形支撑系统150两者，但是它们不是必须都存在于相同的实施例中，然而，这样的实施例可能是优选的。例如，可使用搭扣型装配，以避免焊接或插头以及转动连接。
例如，如2007年通过PHILearningInitiatives(ISBN978-8120329904)发行的B.K.Dutta的“PrinciplesOfMassTransferAndSeparationProcesses”和1975年通过Prentice-Hall(ISBN0-13-344390-6)发行的C.D.Holland的“Fundamentalsandmodelingofseparationprocesses:absorption,distillation,evaporationandextraction”所公开地，液体收集器及它们的结构和操作在本领域为大家所熟知。除非前面以另外的方式指示，否则常规的结构材料和装置以及部件和附件可用于液体混合收集器1，并且液体混合收集器1在质量转移或热交换的塔或过程中可以如本领域所知的常规方式操作。
例如，如2005年通过Elsevier(ISBN0750665386)发行的第四版的R.K.Sinnott,JohnMetcalfeCoulson和JohnFrancisRichardson的“Coulson&Richardson’sChemicalEngineeringSeries”的第六册的“ChemicalEngineeringDesign”所公开地，用于质量转移或热交换的塔及它们的结构和操作在本领域为大家所熟知。除非以另外的方式指示，否则常规的结构材料和装置以及部件和附件可用于质量转移或热交换塔，并且除非以另外的方式指示，否则所述质量转移或热交换塔以如本领域已知的常规方式（例如，在先前引用的教科书中）包括一个或多个液体混合收集器1。例如，塔附件可包括电源、冷却剂和加热流体供应和分配、水平控制器、泵、阀、管路和线路、贮存器、鼓、罐和用于测量诸如流量、温度、压力和水平之类的参数的传感器。本发明的塔和方法可便利地借助于配备有合适传感器的计算机接口来控制。
尽管为了简洁未示出，但本领域的技术人员应理解的是，可使用其他常规的分离装置内部部件，例如像供给管和/或槽那样的供给装置、热交换器、支撑板和栅格、分散器、分散器/支撑板、连续相分配器、支撑与固定板、挡板、偏转器、雾沫分离器和保持器/重新分配器，而不必局限于本发明的塔。诸如随机或结构化填料或托盘的质量转移内部部件可有利地用于本发明的塔、方法和使用。
因而，本发明的液体混合收集器1可用于其中流体流被处理以获得分馏产品和/或以另外的方式引起流体流之间的质量转移和热交换的塔类型。这样的塔包括具有圆柱形、多边形或其他合适构造的刚性直立外壳，并由与塔内的流体和状况相容的金属或其他材料构成。外壳具有为允许由所述外壳限定的开放的内部区域中的流体流的期望处理而选择的直径和高度。本发明的液体混合收集器1以大致水平的取向安装在塔的外壳内，并被定尺寸，以大致填满开放的内部区域的整个水平横截面，使得液体混合收集器1基本上俘获从重叠区下降的所有液体。重叠区包含通常在引起液体的侧向分配的质量转移或热交换塔内能够发现的各种装置中的任何装置。例如，重叠区能包含随机或结构化填料床。如前所述，本发明能够与不同布置和数量的槽以及不同数量和位置的下降管入口一起使用。
尽管为了说明的目的已经陈述了各种实施例，但前述描述不应被视为对本文范围的限制。因此，在不偏离本文的精神和范围的情况下，本领域的技术人员能想到各种变型、修改和替代。
附图标记
1液体混合收集器
10第一槽区
20第二槽区
30槽排出出口
40第一液体收集区域
50第二液体收集区域
60第一组液体收集通道
70第二组液体收集通道
80液体收集通道
82液体收集通道的排泄口
84液体收集通道的子组
86液体收集通道的桥接段
88液体收集通道的中断段
90上升蒸气流动通道
100水平平面
110环形槽
120弦槽
122偶数弦槽
124奇数弦槽
126分隔的弦槽
128未分隔的弦槽
130竖直挡板
140相邻液体收集通道之间的间隙
150城齿形液体收集通道支撑系统