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本发明涉及接触器(3)，其包括若干个隔间内的随机填料布置(A)。隔间可由打孔板(P)或规整填料壁界限。本发明还涉及热交换柱，涉及浮动结构和装备有如此接触器的柱的使用。

权利要求书
1.  一种用于在两种流体之间进行热和/或材料交换的柱的接触器，所述接触器(3)包括随机填料(A)，其特征在于，所述随机填料(A)在由至少一个壁界限的若干个隔间中分布，所述壁沿接触器(3)的轴向方向使所述随机填料分离。

2.  如权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述接触器基本上是平行六面体、柱体、棱柱体，并且/或者它们具有柱形部分的形状。

3.  如上述权利要求中任一项所述的接触器，其特征在于，所述至少一个壁由规整填料(B)组成。

4.  如权利要求3所述的接触器，其特征在于，所述规整填料的特定几何表面面积范围在125至750m2/m3，且较佳地大致等于250m2/m3。

5.  如上述权利要求中任一项所述的接触器，其特征在于，所述至少一个壁可以是打孔板。

6.  如上述权利要求中任一项所述的接触器，其特征在于，所述隔间基本上是平行六面体，所述壁在水平平面中形成基本上垂直的带子。

7.  如上述权利要求中任一项所述的接触器，其特征在于，所述隔间基本上是柱形的，所述壁在水平平面中形成基本上同心圆。

8.  如上述权利要求中任一项所述的接触器，其特征在于，所述接触器(3)的外围由规整填料壁(B)形成。

9.  一种用于在气体和液体之间进行热和/或材料交换的柱，其特征在于，两种流体借助于如上述权利要求中任一项所述的至少一个接触器(3)接触。

10.  一种浮动结构，尤其是，用于碳氢化合物的回收，其特征在于，它包括用来在气体和液体之间进行热和/或材料交换的如权利要求9所述的至少一个柱(1)。

11.  如权利要求9所述的柱用于气体处理、CO2擒获和蒸馏或空气转换过程的应用。

说明书由随机填料隔间组成的交换柱接触器
技术领域
本发明涉及离岸气体/液体接触柱的领域，具体来说，涉及离岸气体处理、CO2擒获、脱水或蒸馏单元。
背景技术
离岸气体处理和/或CO2擒获单元使用胺清洗工艺过程，该种单元包括液态或气态流体吸收和再生柱。这些柱在逆向流或同向流的气体/液体流动状态下运行，且例如，它们安装在PFSO(浮动生产、储存和卸载)型或FLNG(浮动的液化天然气)型的船舶、浮动驳船或离岸平台上。浮动的驳船还包括蒸馏塔或脱水塔。
使用在这些离岸气体处理和/或CO2擒获和/或蒸馏和/或脱水的单元中的柱，一般地基于在柱内循环的气体和流体之间的材料和/或热交换的原理。接触柱一般地由设置有内部接触元件的柱形容器组成，内部接触元件促进流体之间的交换。增加接触表面面积的接触元件(接触器)可以是规整的填料、随机的填料或圆盘。图1示出气体处理柱的特殊情形，该柱(l)在柱顶部装备有分配器圆盘。在该实例中，气体(G)和液体(L)在逆向流动中循环。传统上，该气体处理柱(l)包括多个填充有接触器的部分3，分配器圆盘2布置在每个接触器3上方。气体/液体接触器带有液体L的气体G，以便进行交换。
所述的气体/液体接触柱放置在船舶、平台或驳船的浮动结构上，这些类型的设备敏感于波浪运动。安装在这些单元上的设备，特别是，气体/液体分配器圆盘和接触器，因此经受高达六个自由度(侧滑、前后颠簸、滚动、举起、摆动、前推)的波浪运动。
借助于指明的信息，与侧滑和滚动振荡的组合相关的角度在15至20s的时间内达到±5°的量级。纵向的、横向的和垂直的加速度幅值量级，在布置有柱的甲板上方6m处，柱内相应地遭遇到0.24/0.76/0.25/m/s2之间范围的加速度， 而在甲板50m上方遭遇到0.33/1.28/0.33m/s2的加速度。在如此的条件下，传统的接触塔的运行可大大地受到扰乱。的确，在波浪运动的作用下，柱的倾斜使柱部分内相变分布的均匀性变劣。
如果不加控制的话，填料床内该种差的分布可大大地变劣接触柱的特性。为了避免该类型的问题，已经开发了各种合适的规整填料堆。
例如，专利申请US-5,984,282披露了带有填料部分分隔的接触器实施例。在第一实施例中，填料部分被打孔壁分隔。柱因此由若干个装备有规整填料的隔间组成。在第二实施例中，每个填料部分垂直于邻近于另一部分，因此，柱的总体部分由多个规整填料部分组成。
此外，专利申请US-5,984,282披露了接触器实施例，其中，在柱的轴向方向上，规整的填料元件布置成让每个填料部分组件包围中心的填料部分本体。然而，该种实施方式很复杂。
此外，专利申请US-7,559,539和US-7,559,540披露了接触器实施例，其中，填料床由具有不同几何面积的两种填料类型组成。根据该专利，具有不同区域的填料床可沿柱的轴向方向或径向方向重叠。在专利申请US-7,559,539和US-7,559,540中，柱部分不分离为若干个填料部分，因此，在三维波浪运动的作用下，这些实施例不允许阻止液体沿所有方向的侧向位移。这些实施例因此在离岸环境中不提供对液态和蒸汽态的良好扰动。
这些方案一般地借助于规整填料来实施，这些规整填料提供比随机填料较少敏感于海洋环境的优点。目前，随机填料也在传输效率、低的压降和安装容易性方面涉及到感兴趣的质量。
本发明允许克服涉及离岸接触柱中随机填料使用的缺点。根据本发明的接触器包括布置在若干个隔间内的随机填料，这允许在接触柱中提供良好扰动均匀性，并因此从海洋环境中随机填料提供的优点中获益。隔间被打孔板或规整填料组成的壁界限。本发明然后允许确保柱顺利地运行，尤其是在柱倾斜的情况下，不管柱倾斜方向如何均能顺利地运行。
发明内容
本发明涉及用于在两种流体之间进行热和/或材料交换的柱的接触器，所述 接触器包括随机填料。所述随机填料在由至少一个壁界限的若干个隔间中分布。
根据本发明，所述隔间基本上是平行六面体、柱体、棱柱体，和/或它们具有柱形部分的形状。
有利地是，至少一个壁由规整填料组成。
较佳地，所述规整填料的几何表面面积范围在125至750m2/m3，且较佳地大致等于250m2/m3。
此外，至少一个壁可以是打孔板。
根据本发明的一个实施例，所述隔间基本上是平行六面体，所述壁在水平平面中形成基本上垂直的带子。
替代地，所述隔间基本上是柱形的，所述壁在水平平面中形成基本上同心圆。
有利地，所述接触器的外围由规整填料壁形成。
此外，本发明涉及用来在气体和液体之间进行热和/或材料交换的柱，其中，两种流体借助于根据本发明的至少一个接触器接触。
本发明还涉及浮动结构，尤其是，用于碳氢化合物的回收。它包括用来在气体和液体之间进行热和/或材料交换的根据本发明的至少一个柱。
此外，本发明涉及根据本发明柱的应用，该柱用于气体处理、CO2擒获和蒸馏或空气转换过程。
附图说明
参照附图，阅读以下对借助于非限制性实例给出的实施例的描述，将会清楚根据本发明方法的其它的特征和优点，附图中：
-图1如已经描述地示出在柱顶部装备有分配器圆盘的气体处理或CO2擒获柱的特殊情形，
-图2至4示出了用于根据本发明的接触器的由打孔板界限的隔间的布置的不同的变体实施例，
-图5至10示出了用于根据本发明的接触器的由规整填料界限的隔间的布置的不同的变体实施例。
具体实施方式
本发明涉及用于在两种流体之间进行热和/或材料交换的柱的接触器。接触器是一种元件，其允许两种流体接触，以促进两种流体之间进行热和/或材料交换。根据本发明的接触器包括若干个隔间，隔间各含有随机的填料。
所谓的随机填料是由杂乱和随机的带有特殊形状的单元元件堆构成，特殊形状例如是环形、螺旋形等。热和/或材料交换发生在这些单元元件内。元件可由金属、陶瓷、塑料或类似材料制成。专利申请EP-1,478,457和WO-2008/067,031描述了随机填料单元元件的两个实例。随机填料涉及到感兴趣的质量，即，传送效率、低的压降和安装的方便性。
根据本发明，接触器包括多个各含有随机填料的多个隔间。本发明的基本原理是沿柱的轴向方向(即，接触器的轴向方向)将随机填料床划分为若干个随机填料的隔间。由打孔板和/或规整填料构成的壁界限出这些隔间。诸壁基本上平行于接触器的轴线，基本上对应于柱的轴线和随机填料床的轴线。在柱倾斜的影响下，尤其是由于与膨胀相关的运动，则将随机填料部分分离为若干个由壁(打孔板和/或规整的填料)界限出的床(隔间)，这允许阻止大量液体侧向位移或对填料中液体形成优选的路径。的确，壁(打孔板和/或规整的填料)允许减缓/减慢液态和蒸汽态的惯性和侧向位移，因此，在填料床内提供良好的相态分布的均质性和均匀性。此外，由于柱的倾斜性也可造成随机填料的位移，所以，隔间允许该随机填料的位移受到限制。
有利地，隔间基本上是平行六面体、圆柱体、棱柱体，或它们具有柱形部分的形状。有利地，各隔间被壁(打孔板和/或规整的填料)包围。当隔间布置在接触器的外围上时，隔间被打孔板和/或由规整填料组成的壁和柱(柱形壳)包围。呈隔间形式的接触器的设计允许减缓/减慢流体沿所有方向的惯性和位移。
根据第一实施例，隔间仅由打孔板界限。对于带有由打孔板界限的随机填料部分的该实施例，诸打孔允许平衡壁各侧上以及各种隔间之间的压力。例如，打孔板由金属制成。
图2至4示出了本发明第一实施例的不同变体(带有打孔板)。这些图对应于规整填料布置的水平面中的视图。在这些图中，随机填料用A表示，而 打孔板用P表示。
对于图2和3的变体实施例，隔间基本上是平行六面体。如图所示，打孔板沿着两个方向布置在水平平面内。这两个方向基本上彼此垂直。对于这些变体实施例，随机填料A的每个隔间被打孔板包围，可供选择地是，被圆柱φ的轮廓包围。图3的实例包括比图2的实例多的方块，因此，该变体更适合于大直径的柱或经受较大倾斜的柱。根据这些变体实施例的一个方面，圆柱φ的直径范围在0.5和10m之间，而随机填料A、LA1和LA2的隔间直径范围在0.2和5m之间。
对于图4的变体，隔间基本上是圆柱形。如图所示，打孔板在水平平面内形成同心圆。两个连续壁之间的间距可以大致上相同。对于该变体，每个随机填料隔间A基本上形成王冠状，其被打孔板包围，以及可供选择地被圆柱φ的轮廓包围。根据该变体实施例的一个方面，圆柱φ的直径范围在0.5和10m之间，而随机填料A、LA3的隔间直径范围在0.2和5m之间，LA5的范围在0.1和2.5m之间。
根据本发明的第二实施例，隔间由规整填料壁界限。该构造允许组合专用于各个填料(随机的和规整的)的优点，并允许在热和/或材料交换柱中提供良好的扰动均质性和均匀性。
所谓的规整填料是指波纹板或折叠板片的堆叠，它们以专利申请FR-2,913,353(US-2010/0,213,625)、US-3,679,537和US-4,296,050中所描述的大块的形式，以有组织的方式布置排列。组成规整填料的板包括在横向平面内的主方向。该主方向因此是垂直于垂直轴线的方向，该垂直轴线由板的结构限定。规整填料提供如下的优点：对给定的代表的直径，提供大的几何面积。
根据本发明，包括规整填料的接触器包括若干个一个堆叠在另一个之上的规整填料层。为了促进流体之间的交换，接触器的各层具有不同的主方向，它们较佳地彼此基本上垂直。各层的高度范围可在0.1和0.3m之间，且较佳地等于0.21m。
规整填料的特定几何表面面积对应于填料形成的总面积，该表面面积可表达为每单位体积可供的填料的几何表面面积。传统上，规整填料可形成范围在100至750m2/m3之间的几何表面比面积。对于相同的液压容量来说，由于它 们的几何设计，规整填料形成比随机填料的特定表面面积大的表面面积。对于本发明的该实施例，规整填料的几何表面面积范围在125至750m2/m3之间，且较佳地等于250m2/m3。
由于规整填料的特定表面面积大于随机填料的表面面积，所以，界限了随机填料隔间的规整填料壁减缓/减慢液态和蒸汽态的惯性和侧向位移，因此，在填料床内提供良好的相态分布均质性和均匀性。
图5至10示出了本发明第二实施例的(带有规整填料壁的)不同变体。这些图对应于规整填料布置的水平平面内的视图。在这些图中，随机填料用A表示，而规整填料用B表示。
对于图5和6的变体，隔间基本上是平行六面体。此外，由规整填料B组成的壁大体上具有带子的形状(即，带子宽度远小于水平平面内的长度)。如图所示，带子沿着水平平面内的两个方向布置。这两个方向基本上互相垂直。对于这些变体，每个随机填料隔间A被规整填料带子B包围，以及可供选择地，被圆柱φ的轮廓包围。图6实例包括比图5实例多的块体，因此，该变体实施例更适合于大直径的柱或经受较大斜度的柱。根据这些变体实施例的一个方面，圆柱φ的直径范围在0.5和10m之间，随机填料隔间A、LA1和LA2的尺寸直径范围在0.2和5m之间，规整填料带子B、LB1和LB2的尺寸范围在0.1和2.5m之间。例如，对于图6的实施例，诸尺寸可选择如下：圆柱φ的直径是4m，随机填料隔间A、LA1和LA2的尺寸是0.75m，规整填料带子B、LB1和LB2的尺寸是0.2m之间。
图7和8的变体实施例对应于图5和6的变体，其中，接触器的外围由规整填料B组成。将第二规整填料的块体布置在外围上显著地允许阻止液态积聚在柱壁上。由规整填料B组成的壁基本上具有带子的形状。如图所示，带子沿着水平平面内的两个方向布置。这两个方向基本上互相垂直。对于这些变体，每个随机填料隔间A仅被规整填料壁B包围。图8的实例包括比图7实例多的块体，因此，该变体实施例更适合于大直径的柱或经受较大斜度的柱。例如，圆柱φ的直径范围在0.5和10m之间，随机填料隔间A、LA1和LA2的尺寸直径范围在0.2和5m之间，规整填料带子B、LB1和LB2的尺寸范围在0.1和2.5m之间，外围壁LB3的尺寸范围在0.1和2.5m之间。
对于图9的变体，隔间在水平平面内基本上是柱形(管形)：随机和规整填料的布置形成了一组同心圆，其中，随机填料隔间A随规整填料壁B变化。对于该变体实施例，接触器的中心由规整填料B构成，且接触器包括由规整填料B组成的外围壁。每个随机填料隔间A因此被规整填料B包围。例如，圆柱φ的直径范围在0.5和10m之间，随机填料隔间A、LA3和LA4的尺寸直径范围在0.2和2.5m之间，规整填料壁B、LB4的尺寸范围在0.2和1m之间，LB5和LB6的尺寸范围在0.1和2.5m之间，外围块体LB3的尺寸范围在0.1和2.5m之间。
对于图10的变体实施例，大部分的随机填料隔间和由规整填料组成的壁基本上是柱形(管形)，或它们具有柱形(或管)部分的形状，大部分的隔间和壁在水平平面内基本上是矩形。随机和规整填料的布置形成了圆的一组同心的部分(例如，大体上四分之一圆)，其中，随机填料A随规整填料B变化。此外，该布置包括某些矩形。该布置形成了填料A和B的变化。对于该变体，接触器的中心由规整填料B构成，且接触器包括由规整填料B组成的外围壁。每个随机填料隔间A因此被规整填料B包围。图10的实例包括比图9的实施例多的隔间，因此，该变体实施例更适合于大直径的柱或经受较大斜度的柱。例如，圆柱φ的直径范围在0.5和10m之间，随机填料隔间A、LA3、LA4、LA6的尺寸直径范围在0.2和2.5m之间，规整填料壁B、LB4的尺寸范围在0.2和1m之间，LB5和LB6的尺寸范围在0.1和2.5m之间，外围壁LB3的尺寸范围在0.1和2.5m之间。
这些实施例允许提供简单的布置，在实践中，简单布置明显地能够简化填料元件在接触柱内的设置，同时对流体提供均质的分布。
此外，例如，通过借助于由填料B制成的壁和/或带子并相对于彼此定向成45°，或使用图9和10的布置结构，同时移去外围的规整填料壁，来形成大体三角形的块体，或通过组合打孔板和规整填料的使用来界限隔间，由此可考虑其它的实施例。
本发明还涉及用来在两种流体之间进行材料和/或热交换的柱1，其中，两种流体借助于至少一个气体/液体接触器3来接触，所述柱1包括至少一个用于液态流体的第一入口、至少一个用于气态流体的第二入口、至少一个用于气 态流体的第一出口以及至少一个用于液态流体的第二出口。根据本发明，该接触器如上所描述。此外，柱1可包括至少一个分配器圆盘2，其允许流体分配到接触器3上。
气体和液体可在柱内逆向流动或同向流动地循环。
此外，本发明涉及诸如平台、船舶、驳船那样的浮动结构，它们例如是FPSO或FLNG类型的，尤其是用于碳氢化合物回收。浮动结构包括至少一个碳氢化合物处理单元，其包括根据本发明的至少一个材料和/或热交换的柱。
根据本发明的柱可用于气体处理、CO2擒获(例如，胺冲洗)、蒸馏或空气转换过程。
此外，本发明可用于任何溶剂类型。