專利名稱：兩相分離單元和包含該單元的分離裝置、反應(yīng)器與吸附設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保與化工設(shè)備，特別是一種兩相分離單元筒和包含該單元筒的兩相分離裝置，用于氣體與固體、氣體與液體、氣體與液體固體混合物、液體與固體兩相混合介質(zhì)的物理分離，以及一種用于催化反應(yīng)的包含該單元筒結(jié)構(gòu)的固定床反應(yīng)器；一種用于氣體吸收或吸附的包含該單元筒結(jié)構(gòu)的設(shè)備；一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對氣體與固體、氣體與液體或液體與固體兩相混合介質(zhì)的物理分離技術(shù)常常采用的一種是布袋式過濾器或金屬絲網(wǎng)過濾器，相應(yīng)的過濾介質(zhì)為纖維袋或金屬絲網(wǎng)。雖然各種纖維袋品種繁多，由于再生及纖維自身特點，基本僅用于氣固分離。纖維袋由于其材質(zhì)的特性，耐溫性差，工作溫度一般在220℃以下，最高不超過350℃；工作時還要求氣體相對含濕量較低，而且要求被過濾掉的一相物質(zhì)粘結(jié)性低和分散性好，否則堵塞纖維袋濾布；濾布往往不容易清理和再生，也不容易徹底，纖維袋更換也不方便，而且更換還只能在停車下進(jìn)行。金屬絲網(wǎng)也存在的問題，因為材料、構(gòu)造及受熱膨脹的原因，工作溫度也同樣受到限制，而且容易堵塞，清垢再生更新具有不便、更新度不高等缺點，更換也不便、費用高，而且必須在停車下進(jìn)行，不可能在線、在開車狀況下進(jìn)行。
現(xiàn)有技術(shù)中用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器，僅僅具有催化反應(yīng)的單一功能，而且要求介質(zhì)清潔度較高，盡量避免雜質(zhì)附著在催化劑表面，影響其活性。因此不作為兩相分離功能設(shè)備使用。另外催化固定床中的催化劑粒度要求粗大，以減少漏失及保持流體通道，但是活性受影響。失效的催化劑更換也不便，無法實現(xiàn)在線更換。
現(xiàn)有技術(shù)中用于氣體吸收或吸附的設(shè)備，其中的吸收劑或吸附劑粒度要求粗大，吸收劑或吸附劑更換不便，且無法實現(xiàn)在線更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷或不足，提供一種有利于適應(yīng)多種工作條件與環(huán)境的兩相分離單元筒。
本發(fā)明還提供一種包含有上述兩相分離單元筒的兩相分離裝置。
本發(fā)明還提供一種采用上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)的用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器。
本發(fā)明還提供一種采用上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)的用于氣體吸收或吸附的設(shè)備。
本發(fā)明還提供一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元。
本發(fā)明技術(shù)方案如下兩相分離單元筒，其特征在于包括兩個或兩個以上的多孔筒體，所述兩個或兩個以上的多孔筒體相應(yīng)地形成一個或一個以上的環(huán)形腔，所述環(huán)形腔內(nèi)均填充有固體粒狀物，所述固體粒狀物之間形成密集的不規(guī)則空隙通道。
所述環(huán)形腔為一個，其形狀為喇叭形。
所述環(huán)形腔為多個，所述多個環(huán)形腔分別填充粒徑范圍不同或相同的固體粒狀物，所述不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，即使得需要分離的兩相物質(zhì)中的一相沉降或粘結(jié)于所述固體粒狀物上，而另一個相即凈組分或輕組分逸出。
所述環(huán)形腔為三個，從外至里分別呈粗粒層、細(xì)粒層和中粒層分布，或呈粗粒層、細(xì)粒層和粗粒層分布，或呈粗粒層、中粒層和細(xì)粒層分布、或呈細(xì)粒層、中粒層和粗粒層分布，粒徑大小或粒徑范圍不同或相同。
所述環(huán)形腔的上端設(shè)置有匹配的凈固體粒狀物送料器；送料器由板或網(wǎng)狀或開有孔洞的板制成，上端有進(jìn)料口，中部有連通外部的與干凈或輕組分通道相通的通道，下端有下料口；所述環(huán)形腔的下端設(shè)置有固體粒狀物出料控制器。
一種兩相分離裝置，包括帶有兩相混合介質(zhì)輸入口和凈組分或輕組分輸出口的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有一個或一個以上的上述兩相分離單元筒，所述兩相分離單元筒的筒內(nèi)空腔與所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)的凈組分或輕組分輸出口連通。
一種用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器，包括通道式反應(yīng)固定床和催化劑，其特征在于所述通道式反應(yīng)固定床為上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，所述催化劑部分或全部為所述兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物。
一種用于氣體吸收或吸附的設(shè)備，包括通道式吸收床或吸附床，以及相應(yīng)的吸收劑或吸附劑，其特征在于所述通道式吸收床或吸附床具有上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，所述吸收劑或吸附劑部分或全部為所述兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物。
一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元，其特征在于包括隔斷型兩相分離體，所述隔斷型兩相分離體由網(wǎng)狀物或多孔板隔離成一層或一層以上的空腔，所述空腔內(nèi)均填充有固體粒狀物，所述固體粒狀物之間形成密集的不規(guī)則空隙通道。
所述隔斷型兩相分離體由網(wǎng)狀物或多孔板隔離成三層空腔，每層空腔分別填充粒徑大小或粒徑范圍不同或相同的固體粒狀物，所述不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，即使得需要分離的兩相物質(zhì)中的一相沉降或粘結(jié)于所述固體粒狀物上，而另一個相即凈組分或輕組分選出，所述隔斷型兩相分離體的橫截面呈矩形或弧形或多邊形。
本發(fā)明技術(shù)效果如下由于本發(fā)明兩相分離單元筒，采用固體粒狀物作為過濾層，通過堆積的固體粒狀物之間形成的密集的不規(guī)則空隙通道來實現(xiàn)兩相分離，固體粒狀物填充在帶多孔的筒體與筒體之間的環(huán)形腔中，相對內(nèi)外兩個筒體對堆積的固體粒狀物主要起到支撐和成型的作用，網(wǎng)狀物或多孔板筒體本身幾乎并不產(chǎn)生過濾或兩相分離的效果；由于固體粒狀物，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，容易選擇得到不同的材質(zhì)以適應(yīng)對兩相混合介質(zhì)進(jìn)行分離的相應(yīng)工況條件，如溫度條件、濕度條件、硬度強(qiáng)度條件、腐蝕性條件和沖擊作用等，因此，本發(fā)明兩相分離單元筒有利于適應(yīng)各種工作條件與環(huán)境，同時由于固體粒狀物在重力或其它外力下具有足夠的流動性或者說易于流動，這就為過濾層的更換或再生帶來了方便，甚至有利于實現(xiàn)在線更換。當(dāng)然也可以采用反吹、振打、變形等方式進(jìn)行表面清理、再生。
本發(fā)明兩相分離單元筒實現(xiàn)兩相分離的機(jī)理如下當(dāng)兩相混合介質(zhì)從單元筒外部穿過固體粒狀物環(huán)狀層，通過過濾掉相對較重或相對較粗的一相物質(zhì)而實現(xiàn)兩相分離如果是氣體與固體混合的兩相混合介質(zhì)，則氣體會在曲折多變的微小空隙通道中逸出至筒內(nèi)空腔，而固體如塵粒之類部分被阻擋在已撲捉塵粒層之外表面，部分沉降或粘結(jié)于在固體粒狀物層固體粒狀物上。同樣的機(jī)理，也能實現(xiàn)氣體與液體或液體與固體兩相混合介質(zhì)的物理分離。
由于環(huán)形腔的形狀為喇叭形，這就使得固體粒狀物之間不易產(chǎn)生阻礙流動性的架橋現(xiàn)象，有利于實現(xiàn)固體粒狀物更換，尤其是在線更換。
由于一個以上的環(huán)形腔可以分別填充粒徑大小或粒徑范圍不同或相同的固體粒狀物；這就能夠更好地形成密集的不規(guī)則空隙通道，更加有效地進(jìn)行兩相分離，即相對較輕的一相物質(zhì)會在曲折多變的微小空隙通道中逸出至筒內(nèi)空腔，而相對較重的一相物質(zhì)則部分被阻擋在已撲捉較重的一相物質(zhì)層之外表面，部分會沉降或粘結(jié)于在固體粒狀物層上。這樣就能夠適應(yīng)各種狀況的兩相分離，充分達(dá)到兩相分離的目的或者說凈化效果，并且由于可以不必為凈化目的使被處理的物料降溫，所以可以在兩相分離前后盡量減少能量或熱量損失，有利于實現(xiàn)能量或熱量的繼續(xù)利用。由于不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，這就使得本發(fā)明有利于適應(yīng)多種如氣體與固體、氣體與液體或液體與固體、氣體與液體固體混合物的兩相混合介質(zhì)的物理分離。不規(guī)則空隙通道的過濾狀況可以通過對固體粒狀物的形狀、尺寸和大小組合等選擇進(jìn)行控制。
由于環(huán)形腔為三個，從外至里分別呈粗粒層、細(xì)粒層和中粒層分布，或呈粗粒層、細(xì)粒層和粗粒層分布，或呈粗粒層、中粒層和細(xì)粒層分布，或呈細(xì)粒層、中粒層和粗粒層分布；由于所述環(huán)形腔的上端設(shè)置有匹配的凈固體粒狀物送料器，所述環(huán)形腔的下端設(shè)置有固體粒狀物出料控制器；這就不僅能夠充分保證過濾質(zhì)量，而且有利于直接用于在線連續(xù)作業(yè)，并且給固體粒狀物的增加、減少、更換、再生提供了充分的便利，特別是有利于實現(xiàn)在線更換，同時，用于袋式過濾器的反吹、振打、變形的清灰方法也同樣適合采用。
由于本發(fā)明一種兩相分離裝置，在具有兩相混合介質(zhì)輸入口和凈組分或輕組分輸出口的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有上述兩相分離單元筒，有利于在相應(yīng)的壓力下作業(yè)，通過兩相分離單元筒的數(shù)量、規(guī)格及陣列分布，能夠適用各種工業(yè)生產(chǎn)線的兩相分離處理量。
由于本發(fā)明一種用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器，采用上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，這就是說為該兩相分離單元筒找到了一種新用途，將催化劑部分或全部作為兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物，使得固定床反應(yīng)器不僅具有進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的功能，而且還具有兩相分離功能，做到合二為一，同時有利于必要時解決在線更換催化劑，維持連續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)。
由于本發(fā)明一種用于氣體吸收或吸附的設(shè)備，采用上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)作為通道式吸收床或吸附床，這就是說為該兩相分離單元筒找到了一種新用途，將吸收劑或吸附劑部分或全部作為兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物，用于吸收吸附時，氣體或液體與固體粒狀物多次接觸后，有些成分就會被吸收或吸附。
由于本發(fā)明一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元，采用隔斷型結(jié)構(gòu)形式，使得兩相分離單元的結(jié)構(gòu)更為簡單，同時由于具備固體粒狀物之間形成的密集的不規(guī)則空隙通道，也能夠使得兩相分離效果得到保證。隔斷型兩相分離體由網(wǎng)狀物或多孔板隔離成三層空腔，每層空腔分別填充粒徑大小或粒徑范圍不同或相同的固體粒狀物，所述不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，即使得需要分離的兩相物質(zhì)中的一相沉降或粘結(jié)于所述固體粒狀物上，而另一個相即凈組分或輕組分逸出，所述隔斷型兩相分離體的橫截面呈矩形或弧形或多邊形。


圖1為本發(fā)明兩相分離單元筒直筒狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖1a為圖1的俯視圖；
圖2.1為本發(fā)明兩相分離單元筒內(nèi)喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖2.1a為圖2.1的俯視圖；圖2.2為本發(fā)明兩相分離單元筒內(nèi)外喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖2.2a為圖2.2的俯視圖；圖2.3為本發(fā)明兩相分離單元筒外喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖2.3a為圖2.3的俯視圖；圖3.1為本發(fā)明帶凈固體粒狀物送料器和板式擋料的一種狀態(tài)舉例示意圖；圖3.1a為圖3.1中凈固體粒狀物送料器截面圖；圖3.2為本發(fā)明帶凈固體粒狀物送料器和板式擋料的另一種狀態(tài)舉例示意圖；圖3.2a為圖3.2中凈固體粒狀物送料器截面圖；圖3.3為圖3.1和圖3.2中凈組分或輕組分通道三種斷面形狀舉例示意圖；圖4為本發(fā)明帶凈固體粒狀物送料器和利用固體粒狀物休止角擋料結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖5.1為粗粒-細(xì)粒-中粒的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖5.1a為圖5.1的俯視圖；圖5.2為相近粒度或粒度范圍的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖5.2a為圖5.2的俯視圖；圖5.3為粗粒-中粒-細(xì)粒的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖5.3a為圖5.3的俯視圖；圖5.4為粗粒-細(xì)粒-粗粒的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖5.4a為圖5.4的俯視圖；圖6.1為多層環(huán)形腔單元筒外層喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖6.1a為圖6.1的俯視圖；圖6.2為多層環(huán)形腔單元筒外-中層喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖6.2a為圖6.2的俯視圖；圖6.3為多層環(huán)形腔單元筒外-中層-內(nèi)層(同向)喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖6.3a為圖6.3的俯視圖；圖6.4為多層環(huán)形腔單元筒外-中層(同向)-內(nèi)層(反向)喇叭狀結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖6.4a為圖6.4的俯視圖；圖7為帶凈固體粒狀物送料器和帶固體粒狀物出料器的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)舉例示意圖；
圖8.1為多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)和板式擋料的一種狀態(tài)舉例示意圖；圖8.2為多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)和板式擋料的另一種狀態(tài)舉例示意圖；圖9為多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)組合形式和利用固體粒狀物休止角擋料結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖10為帶拱頂(或圓錐頂、橢園形封頭頂、球形頂)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的單層環(huán)形腔單元筒陣列的結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖11為帶平頂或敞口、部分敞口的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的單層環(huán)形腔單元筒陣列的結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖12為圖10或圖11的斷面圖；圖13為圖11的另一種形式斷面圖；圖14為帶拱頂(或圓錐頂、橢園形封頭頂、球形頂)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的多層環(huán)形腔單元筒陣列及分層斜溜槽出料方式的結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖15為帶拱頂(或圓錐頂、橢園形封頭頂、球形頂)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的多層環(huán)形腔單元筒陣列及另一種分層擋板出料方式(左為不放料狀態(tài)，右為放料狀態(tài)。)的結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖16為帶拱頂(或圓錐頂、橢園形封頭頂、球形頂)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的多層環(huán)形腔單元筒陣列及利用固體粒狀物休止角擋料結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖17為帶平頂或敞口、部分敞口的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的多層環(huán)形腔單元筒陣列及利用固體粒狀物休止角擋料結(jié)構(gòu)舉例示意圖；圖18a為圖14的斷面圖；圖18b為圖15的斷面圖；圖18c為圖16的斷面圖；圖19a為圖17的斷面圖；圖19b為圖17的另一種形式斷面圖；圖20.1為非環(huán)形腔單層平板式兩相分離單元舉例立面圖；圖20.1a為圖20.1的俯視截面圖；圖20.2為非環(huán)形腔單層弧形式兩相分離單元舉例立面圖；圖20.2a為圖20.2的俯視截面圖；圖20.3為非環(huán)形腔單層多邊形式兩相分離單元舉例立面圖；圖20.3a為圖20.3的俯視截面圖；圖21a為圖20.1、20.2、20.3的剖視圖(單層舉例內(nèi)外壁平行式)；圖21b為圖20.1、20.2、20.3的剖視圖(單層喇叭形舉例內(nèi)壁直，外壁斜式)；
圖21c為圖20.1、20.2、20.3的剖視圖(單層喇叭形舉例內(nèi)壁斜，外壁直式)；圖21d為圖20.1、20.2、20.3的剖視圖(單層喇叭形舉例內(nèi)壁斜，外壁斜式)；圖22.1為非環(huán)形腔多層平板式兩相分離單元舉例立面圖；圖22.1a為圖22.1的俯視截面圖；圖22.2為非環(huán)形腔多層弧形式兩相分離單元舉例立面圖；圖22.2a為圖22.2的俯視截面圖；圖22.3為非環(huán)形腔多層多邊形式兩相分離單元舉例立面圖；圖22.3a為圖22.3的俯視截面圖；圖23a為圖22.1、22.2、22.3的剖視圖(多層舉例內(nèi)中外壁平行式)；圖23b為圖22.1、22.2、22.3的剖視圖(多層喇叭形舉例內(nèi)壁直，中壁直，外壁外斜式)；圖23c為圖22.1、22.2、22.3的剖視圖(多層喇叭形舉例內(nèi)壁內(nèi)斜，中壁直，外壁直式)；圖23d為圖22.1、22.2、22.3的剖視圖(多層喇叭形舉例內(nèi)壁內(nèi)斜，中壁直，外壁外斜式)；圖23e為圖22.1、22.2、22.3的剖視圖(多層喇叭形舉例內(nèi)壁內(nèi)斜，中壁內(nèi)外斜，外壁外斜式)；圖中標(biāo)記列示如下1.凈組分或輕組分通道；2.固體粒狀物；3.多孔筒體，即網(wǎng)狀或開有空洞的板組成的筒體；4.凈固體粒狀物送料器；5.凈固體粒狀物送料器中的凈組分或輕組分通道封頭；6.凈固體粒狀物送料器中的凈固體粒狀物進(jìn)料口；7.凈固體粒狀物送料器中的凈組分或輕組分通道；8.凈固體粒狀物送料器中的凈固體粒狀物出料口；9.單元筒內(nèi)固體粒狀物出口擋料板出料孔；10.多層單元筒固體粒狀物出料器中的凈組分或輕組分通道；15.凈固體粒狀物送料器網(wǎng)狀筒體；16.固體粒狀物出口擋料板；17.圍護(hù)結(jié)構(gòu)待處理混合介質(zhì)進(jìn)口；18.圍護(hù)結(jié)構(gòu)凈組分或輕組分出口；19.圍護(hù)結(jié)構(gòu)凈固體粒狀物輸入口；20.圍護(hù)結(jié)構(gòu)固體粒狀物輸出口。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖1和圖1a所示，圖中示出了本發(fā)明兩相分離單元筒直筒狀結(jié)構(gòu)，包括筒內(nèi)空間形成的凈組分或輕組分通道1和由直徑不同的兩個網(wǎng)狀或開有空洞的筒體3套裝成的環(huán)形腔中填充的固體粒狀物2，從圖中可以看出，固體粒狀物之間形成密集的不規(guī)則空隙通道。固體粒狀物可以是球狀的或類球狀的，還可以是形狀不規(guī)則的固體粒狀物；石英砂，鵝卵石，金屬的或者非金屬的固體粒狀物，還可以是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)本身產(chǎn)生或使用的顆粒，如團(tuán)粒法生產(chǎn)肥料時產(chǎn)生的肥料顆粒，如篩煤生產(chǎn)中篩選出的煤顆粒。對于高溫狀態(tài)下的工作環(huán)境，可以采用耐火材料燒制的顆粒或者陶瓷顆粒。固體粒狀物的粒徑范圍可以根據(jù)具體情況確定，一般可以選擇1-7毫米，用于吸收或吸附的固體粒狀物還可以更細(xì)小，如1毫米以下，甚至0.5毫米以下。
網(wǎng)狀或開有孔洞的板組成的筒體即帶網(wǎng)孔的筒體或多孔筒體可以是金屬的或非金屬的，金屬的可以是碳鋼多孔板或碳鋼絲制成的網(wǎng)、不銹鋼多孔板或不銹鋼絲制成的網(wǎng)等，也可以采用有色金屬銅、鋁、鈦等材料；非金屬可以采用聚氯乙烯、尼龍絲、聚四氟乙烯、碳纖維、耐火材料包裹金屬芯等。對于由兩個筒體套裝成一個環(huán)形腔的結(jié)構(gòu)，可以將內(nèi)層筒體的網(wǎng)孔密度設(shè)計成大于或等于外層筒體的網(wǎng)孔密度，即外層筒體上單個網(wǎng)孔的面積大于或等于內(nèi)層筒體上單個網(wǎng)孔的面積。網(wǎng)孔形狀可以是圓形、矩形等任意形狀，筒體對堆積的固體粒狀物主要起到支撐和成型的作用，特別是固體粒狀物的粒徑從外至內(nèi)按照一定梯度逐層減小進(jìn)行分布的狀況，既有利于兩相混合介質(zhì)從外往里進(jìn)入和過濾后的凈組分或輕組分或者說純凈物料從筒內(nèi)空間或空腔輸出，又有利于減少固體粒狀物從網(wǎng)孔中漏出。
圖2.1和圖2.1a，示出了本發(fā)明兩相分離單元筒內(nèi)喇叭狀結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，筒內(nèi)空間形成的凈組分或輕組分通道上寬下窄，但這不會影響凈組分或輕組分的流動逸出；由此相應(yīng)形成的上窄下寬的環(huán)形腔顯然有利于固體粒狀物的向下流動，從而使得固體粒狀物之間不易產(chǎn)生阻礙流動性的架橋現(xiàn)象，便于實現(xiàn)更換。
圖2.2和圖2.2a，圖2.3和圖2.3a，分別示出了提高固體粒狀物在環(huán)形腔中的流動性這一技術(shù)構(gòu)思下的另外兩種結(jié)構(gòu)形狀其一為內(nèi)外喇叭狀結(jié)構(gòu)，其一為外喇叭狀結(jié)構(gòu)。
圖3.1和圖3.1a，示出了帶凈固體粒狀物送料器和板式擋料的單元筒結(jié)構(gòu)，凈固體粒狀物送料器4包括凈組分或輕組分通道封頭5，凈固體粒狀物進(jìn)料口6，凈固體粒狀物送料器網(wǎng)狀或開有空洞的板組成的筒體15，其中延伸的凈組分或輕組分通道7和凈固體粒狀物出料口8，凈固體粒狀物出料口8連通環(huán)形腔，網(wǎng)狀或開有空洞的板組成的筒體15也可以采用板筒結(jié)構(gòu)；板式擋料包括固體粒狀物出口擋料板16和能夠與環(huán)形腔下端口相應(yīng)的擋料板出料孔9，圖中顯示了環(huán)形腔下端口與相應(yīng)的擋料板出料孔9接通的狀態(tài)。圖3.2和圖3.2a顯示了環(huán)形腔下端口與相應(yīng)的擋料板出料孔9錯位封閉的狀態(tài)。通過對環(huán)形腔下端口的開通與封閉，實現(xiàn)對固體粒狀物的流出控制。圖3.3示出了延伸的凈組分或輕組分通道7可以選用的三種斷面幾何形狀，即方、圓或其結(jié)合均可。
圖4示出了利用固體粒狀物休止角擋料的結(jié)構(gòu)。
圖5.1和圖5.1a，圖5.2，圖5.3，圖5.4，示出了更為復(fù)雜多變的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)，分別通過粒徑大小或粒徑范圍不同或相同的多種層狀結(jié)構(gòu)的組合，如粗粒層、細(xì)粒層與中粒層的組合等等，獲得更加曲折多變的不規(guī)則空隙通道，適應(yīng)特性各異的兩相混合介質(zhì)，更好地實現(xiàn)兩相分離。圖6示出了多層環(huán)形腔單元筒喇叭狀結(jié)構(gòu)，環(huán)形腔中相應(yīng)的固體粒狀物分布為粗粒層、細(xì)粒層與粗粒層的組合。當(dāng)采用粒徑相同材質(zhì)也相同的若干層組合時，可以只更換靠近外層的固體粒狀物層，或者有選擇更換其中一層，達(dá)到減少固體粒狀物更換數(shù)量與頻率的目的。
圖7示出了帶凈固體粒狀物送料器和帶固體粒狀物出料器的多層環(huán)形腔單元筒結(jié)構(gòu)，其中凈固體粒狀物送料器4為相應(yīng)的分層送料機(jī)構(gòu)；其中固體粒狀物出料器中的出料孔9為相應(yīng)的分層出料孔，10為多層單元筒固體粒狀物出料器中的凈組分或輕組分通道。
圖8.1和圖8.2分別表示了多層板式擋料實現(xiàn)對固體粒狀物的流出控制的結(jié)構(gòu)，分別表明了接通與封閉兩種狀態(tài)。圖9示出了對多層環(huán)形腔單元筒陣列分布實施利用固體粒狀物休止角擋料的原理結(jié)構(gòu)，送料器上端采用分層喇叭口分層送料，環(huán)形腔下端采用混合出料。
圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18a、圖18b、圖18c、圖18d和圖19示出了帶圍護(hù)結(jié)構(gòu)的單元筒陣列結(jié)構(gòu)，包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)待處理混合介質(zhì)進(jìn)口17，圖中為兩個進(jìn)口，也可以為一個或更多個進(jìn)口，圍護(hù)結(jié)構(gòu)凈組分或輕組分出口18，圍護(hù)結(jié)構(gòu)凈固體粒狀物輸入口19和圍護(hù)結(jié)構(gòu)固體粒狀物輸出口20。圍護(hù)結(jié)構(gòu)送料器上面的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有拱頂?shù)?、圓錐頂、橢圓封頭頂、蝶形封頭頂、球形頂、平頂?shù)?，也可以是敞口，部分敞口的；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的斷面有圓形的、矩形的，相應(yīng)的單元筒陣列也為圓形的、矩形的；單元筒有單層環(huán)形腔的、多層環(huán)形腔的。具體設(shè)計根據(jù)具體工況條件和處理氣量而定。
圖20.1、圖20.1a、圖20.2、圖20.2a、圖20.3和圖20.3a，圖21a、圖21b、圖21c和圖21d，以及圖22.1、圖22.1a、圖22.2、圖22.2a、圖22.3、圖22.3a、圖23a、圖23b、圖23c、圖23d和圖23e，示出了非環(huán)形腔式兩相分離單元的結(jié)構(gòu)形式，采用隔斷型結(jié)構(gòu)形式，使得兩相分離單元的結(jié)構(gòu)更為簡單，同時由于具備固體粒狀物之間形成的密集的不規(guī)則空隙通道，也能夠使得兩相分離效果得到保證。使用時，待處理的兩相混合介質(zhì)從一面進(jìn)入，穿過固體粒狀物之間形成的密集的不規(guī)則空隙通道，凈組分或輕組分從另一面逸出，從而實現(xiàn)兩相分離。隔斷型兩相分離體由網(wǎng)狀物或多孔板隔離成三層空腔，每層空腔分別填充粒徑大小或粒徑范圍不同或相同固體粒狀物，所述不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，即使得需要分離的兩相物質(zhì)中的一相沉降或粘結(jié)于所述固體粒狀物上，而另一個相即凈組分或輕組分逸出，所述隔斷型兩相分離體的橫截面呈矩形或弧形或多邊形。
用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器，包括通道式反應(yīng)固定床和催化劑，所述通道式反應(yīng)固定床為上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，所述催化劑部分或全部為所述兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物。使得固定床反應(yīng)器不僅具有進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的功能，而且還具有兩相分離功能，做到合二為一，同時有利于解決再線更換催化劑，維持連續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)。例如，在化學(xué)工業(yè)中，二氧化硫與氧氣在釩催化劑作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成三氧化硫，將釩催化劑制作成固體粒狀物，采用本發(fā)明的兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，不僅能夠保證反應(yīng)的正常進(jìn)行，而且又能夠過濾掉粉塵的物質(zhì)。
用于氣體吸收或吸附的設(shè)備，包括通道式吸收床或吸附床，以及相應(yīng)的吸收劑或吸附劑，所述通道式吸收床或吸附床具有上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，所述吸收劑或吸附劑部分或全部為所述兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物。用于吸收吸附時，氣體或液體與固體粒狀物多次接觸后，有些成分就會被吸收或吸附。
應(yīng)當(dāng)指出，以上所述實施方式可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.兩相分離單元筒，其特征在于包括兩個或兩個以上的多孔筒體，所述兩個或兩個以上的多孔筒體相應(yīng)地形成一個或一個以上的環(huán)形腔，所述環(huán)形腔內(nèi)均填充有固體粒狀物，所述固體粒狀物之間形成密集的不規(guī)則空隙通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相分離單元筒，其特征在于所述環(huán)形腔為一個，其形狀為喇叭形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相分離單元筒，其特征在于所述環(huán)形腔為多個，所述多個環(huán)形腔分別填充粒徑范圍不同或相同的固體粒狀物，所述不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，即使得需要分離的兩相物質(zhì)中的一相沉降或粘結(jié)于所述固體粒狀物上，而另一個相即凈組分或輕組分逸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩相分離單元筒，其特征在于所述環(huán)形腔為三個，從外至里分別呈粗粒層、細(xì)粒層和中粒層分布，或呈粗粒層、細(xì)粒層和粗粒層分布，或呈粗粒層、中粒層和細(xì)粒層分布、或呈細(xì)粒層、中粒層和粗粒層分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的兩相分離單元筒，其特征在于所述環(huán)形腔的上端設(shè)置有匹配的凈固體粒狀物送料器，所述環(huán)形腔的下端設(shè)置有固體粒狀物出料控制器。
6.一種兩相分離裝置，包括帶有兩相混合介質(zhì)輸入口和凈組分或輕組分輸出口的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有一個或一個以上的上述兩相分離單元筒，所述兩相分離單元筒的筒內(nèi)空腔與所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)的凈組分或輕組分輸出口連通。
7.一種用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器，包括通道式反應(yīng)固定床和催化劑，其特征在于所述通道式反應(yīng)固定床為上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，所述催化劑部分或全部為所述兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物。
8.一種用于氣體吸收或吸附的設(shè)備，包括通道式吸收床或吸附床，以及相應(yīng)的吸收劑或吸附劑，其特征在于所述通道式吸收床或吸附床具有上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)，所述吸收劑或吸附劑部分或全部為所述兩相分離單元筒環(huán)形腔內(nèi)填充的固體粒狀物。
9.一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元，其特征在于包括隔斷型兩相分離體，所述隔斷型兩相分離體由網(wǎng)狀物或多孔板隔離成一層或一層以上的空腔，所述空腔內(nèi)均填充有固體粒狀物，所述固體粒狀物之間形成密集的不規(guī)則空隙通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元，其特征在于所述隔斷型兩相分離體由網(wǎng)狀物或多孔板隔離成三層空腔，每層空腔分別填充粒徑范圍不同或相同、但每個空腔內(nèi)的顆粒大小相近的固體粒狀物，所述不規(guī)則空隙通道與需要分離的兩相物質(zhì)相適配，即使得需要分離的兩相物質(zhì)中的一相沉降或粘結(jié)于所述固體粒狀物上，而另一個相即凈組分或輕組分逸出，所述隔斷型兩相分離體的橫截面呈矩形或弧形或多邊形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有利于適應(yīng)多種工作條件與環(huán)境的兩相分離單元筒，其特征在于包括兩個或兩個以上的多孔筒體，所述兩個或兩個以上的多孔筒體相應(yīng)地形成一個或一個以上的環(huán)形腔，所述環(huán)形腔內(nèi)均填充有固體粒狀物，所述固體粒狀物之間形成密集的不規(guī)則空隙通道。本發(fā)明還提供一種包含有上述兩相分離單元筒的兩相分離裝置。本發(fā)明還提供一種采用上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)的用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器。本發(fā)明還提供一種采用上述兩相分離單元筒結(jié)構(gòu)的用于氣體吸收或吸附的設(shè)備。本發(fā)明還提供一種非環(huán)形腔式的兩相分離單元。
文檔編號B01D24/00GK1695769SQ200410009070
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者董安城 申請人:董安城