專利名稱：用于分配兩種不能夠相互混合的液體的裝置和方法
用于分配兩種不能夠相互混合的液體的裝置和方法本發(fā)明涉及一種用于分配兩種不能夠相互混合的用于物質(zhì)傳遞和 熱交換柱的液體的裝置，包括至少一個分配器通道或一種分配器通道裝 置，其中從一個優(yōu)選布置在其上方的收集裝置經(jīng)至少一個流入將一種或配液體的溢流口和/或流出口 。此外本發(fā)明涉及一種在固體填充上或在柱的結(jié)構(gòu)化的內(nèi)裝構(gòu)件上 用于分配兩種不能夠相互混合的液體的方法。液體在固體填充或結(jié)構(gòu)化的內(nèi)裝構(gòu)件上的分配是在許多方法工藝 過程中的一項重要的任務(wù)。除了在固定床反應(yīng)堆(管式反應(yīng)堆，噴淋床反 應(yīng)堆...)中的液體分配以外，液體分配還應(yīng)用于分離柱(i荅板柱，填料柱 和填充柱)。尤其是在被填充的柱中的(由不規(guī)則的填料填充或結(jié)構(gòu)化的 填充內(nèi)裝構(gòu)件構(gòu)成的填充)用于混合物的熱物質(zhì)分離的分離結(jié)果主要是 由均勻的液體分配決定的。為此通常使用開頭所述類型的裝置。這種裝 置通常包括分配器槽，液體可以從該槽中通過在整個橫截面分布的開口 流出。這些開口可以布置在分配器槽的下側(cè)、側(cè)板上或者布置在設(shè)于分 配器槽中的流出管的側(cè)面上。 一方面通過設(shè)定流出口的尺寸和數(shù)量和另 一方面通過選擇液體的下沉水平高度來影響液體流出速度，由此實現(xiàn)均 勻的流出特性。液體的流出速度與液體的水平高度的方根成正比。為了 在非常大的要噴灑的面上實現(xiàn)足夠的液體分布質(zhì)量，已知有多級的分配 器結(jié)構(gòu)。它們基本上適用于液相或具有一定的物理特性的液體的均勻的 分配。如果要分配多種液體或處于不同的相的液體，則常常產(chǎn)生隨時間 和/或隨地點變化的不適當(dāng)?shù)姆植假|(zhì)量。這種不均勻的液體分配(分布不 均)例如在分離柱中造成分離效率的下降。一種開頭所述類型的裝置例如由US6,189,566B1公開。其中描述了 一種用于填充柱的液體分配器，它應(yīng)該特別適用于分配由不同材料的混 合物構(gòu)成的液體介質(zhì)，該混合物具有形成不均勻性的趨勢，例如是偏析 或聚合的結(jié)果。通過專門的內(nèi)裝構(gòu)件應(yīng)該將兩個不能夠相互混合的液體 相在分配器裝置內(nèi)部強烈地混合。為此建議在分配器槽中插入形式為偏 轉(zhuǎn)板的內(nèi)裝構(gòu)件，它具有較小的開口通道。由此在內(nèi)裝構(gòu)件的區(qū)域中的流動一黃截面變窄和導(dǎo)致流動加速，其應(yīng)該可以保證相的強烈混合。這些 內(nèi)裝構(gòu)件表現(xiàn)為相應(yīng)地消耗流動能量的流動阻力，其在設(shè)計分配器槽的 溢流水平高度時必須加以考慮。為此要求相應(yīng)地增大整個分配器槽裝置 或整個分配器結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)高度。此外，液體的混合不是穩(wěn)定的。在流動死區(qū)的區(qū)域中液體產(chǎn)生部分的偏析，從而采用在US6,189,566中描述的 結(jié)構(gòu)最終不能夠保證均勻的液體分配。因此本發(fā)明的任務(wù)是進(jìn)一步改進(jìn)開頭所述類型的裝置以及方法。 按照本發(fā)明的裝置的特征在于，分配器通道或分配器通道裝置具有 至少一個用于液體的相分離的內(nèi)裝構(gòu)件和為每個要分離的相設(shè)置單獨 的流出口和/或溢流口 ，其橫截面和/或水平高度依據(jù)液體的物理特性這 樣地設(shè)置，以便按照預(yù)定的相比例達(dá)到液體的均勻分配。本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識，即兩種不能夠相互混合的相的均勻化一般 是不穩(wěn)定的，從而尤其是在流動死區(qū)中的隨時間發(fā)生的偏析幾乎是不可 避免的，因此在整體上看起來較為有利的是將各相分開地從分配器裝置 中帶出來，并且是按照這樣的方式，即按照預(yù)定的相比例實現(xiàn)一致的和 均勻的流出。為了解決前述任務(wù)，因此提出一種方法，其借助于至少一個分配器 通道或一種分配器通道裝置用于在固體填充上或在結(jié)構(gòu)化的柱上分配 兩種不能夠相互混合的液體，其中從在安裝位置處優(yōu)選布置在上方的收 集容器經(jīng)至少 一個公共的流入向分配器通道供給液體，和其中不同的相 開始時被不均勻地分布。該方法的特征在于，在分配器通道內(nèi)部或在分 配器通道裝置內(nèi)部實施相分離和將各單個的相分開地排出。在按照本發(fā)明的裝置中，有利的是，作為內(nèi)裝構(gòu)件設(shè)置至少一個在流 動方向上延伸的通道分隔件，該通道分隔件將分配器通道分隔成至少兩個 按照連通管的原理相互連接的流動路徑，其中每個流動路徑具有流出口和 /或溢流口。通過流動路徑的縱向分隔減小了流動阻力。不同的流動路徑按 照連通管的方式相互連接，從而可以按照液體的不同的比重進(jìn)行相分離。 這通過在分配器通道中的盡可能的層流引導(dǎo)進(jìn)行支持。脫離混合的液體此 時可以分開地通過各裝置的流動路徑流出口和/或溢流口4非出。通過溢流口 的大小，幾何形狀和結(jié)構(gòu)高度確定要排出的相比例。優(yōu)選排出口和/或溢流 口這樣地確定和布置，使得要排出的相比例大約是相同的。在按照本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選的變型中規(guī)定，分配器通道配有兩個通道分隔件，它們形成相互連通的內(nèi)部和外部流動路徑。優(yōu)選地，分配器通道構(gòu)造成在安裝位置上向上敞開的槽，該槽沿著 縱向被分成至少兩個流動路徑，其中作為通道分隔件設(shè)置至少 一 個中間 壁，該中間壁在其面對槽底部的 一側(cè)沒有或僅僅部分地連接到槽底部上 從而留出溢流間隙或該中間壁在其面對槽底部的末端上設(shè)有溢流孔。流動分隔借助于這種通道分隔件實現(xiàn)，其中其功能與通常意義下的 堰堤的功能相反，溢流是在液體液面之下發(fā)生的。在按照本發(fā)明的裝置的 一個變型中規(guī)定，內(nèi)流動路徑通過具有第一 預(yù)定的水平高度的第一溢流口與大約沿著分配器通道縱向中央地布置 的出口連通，該出口優(yōu)選為流出管的形式。相反，外流動路徑設(shè)有第二 外溢流口，其布置在第二預(yù)定的水平高度上。第一和第二水平高度也可 以是相同的。有利的是，第二溢流口分別設(shè)置在分配器通道的兩個外側(cè)上。 在按照本發(fā)明的裝置一種變型中規(guī)定，在分配器通道的外側(cè)上分別設(shè)有擋板，其與分配器通道的外側(cè)一起分別形成用于從第二溢流口出來的液體的流出間隙。本發(fā)明以下依據(jù)在附圖中示出的實施例進(jìn)行說明。附圖中所示

圖1是按照本發(fā)明的第 一 實施例的分配器通道以橫截面視圖示出的 一個示意視圖，圖2是在圖1中示出的分配器通道的一個俯視圖，圖3是通過按照本發(fā)明的分配器通道的一個備選實施例的橫截面視圖和圖4是在圖3中示出的分配器通道的一個俯視圖。 在附圖中為了簡化起見只示出了分配器通道和它的功能原理。 液體通過收集容器的流入以及分配器通道的精確分布在附圖中沒 有示出。應(yīng)該這樣地理解本發(fā)明，液體分配裝置包括分配器通道的一種 設(shè)置，這些分配器通道相應(yīng)于示出的分配器通道地形成，其中這些通道 盡可能地覆蓋例如一個填充柱的整個橫截面。這些細(xì)節(jié)對于技術(shù)人員來 說是已知的，因此不需要做進(jìn)一步的解釋。按照下面所述的實施例的裝置在最簡單的情況下包括(圖l)一個用 1表示的分配器通道，它構(gòu)造成延伸進(jìn)入圖面中的、在橫截面上大約為U形的槽。分配器通道1借助于堰提形式的中間壁2被分隔成第一流動 路徑3a和第二流動路徑3b。中間壁2在與分配器通道1的底部4相距 一定的距離處延伸，因此在流動^各徑3a, 3b之間形成溢流5。也可以在 中間壁2中在分配器通道1的底部4的區(qū)域中設(shè)置單個的相互相隔一定 距離地布置的孔來替代連續(xù)的溢流間隙。通過用6表示的、僅僅用箭頭形式示意示出的流入將不同相的具有 不均勻分布狀態(tài)的兩種液體供入流動路徑3b。該流入6可以通過在前端 橫向延伸的、在上方設(shè)置的流入槽進(jìn)行或以其它合適的方式和方法進(jìn) 行。由于液體混合物的兩個相的不同的比密度，由于流動路徑3a, 3b 按照連通管的原理相互連接，因此在兩個流動路徑3a和3b中分別形成 不同的相分布，如在圖1中示意示出的那樣。比密度較大的液體12a流 過中間壁2的溢流間隙5并且在中間壁2的背離流入6的 一側(cè)在流動路 徑3a中堆積起來，高過比密度較大的液體12a的剩余部分。比密度較小 的液體12b留在流動路徑3b中。用7表示大約在分配器通道1的縱向 中央地相互以 一定間距布置的流出管，它們通過僅僅暗示地示出的溢流 口 8a, b連接到流動路徑3a, 3b上。用12a表示比密度較大的液體，用 12b表示比密度較小的液體。在圖1示出的實施例的情況下，流動路徑 3a, 3b例如可以分別連接到不同的流出管7上，其中根據(jù)要分配的液體 的物理特性以及才艮據(jù)分配液體所應(yīng)該采用的預(yù)定的相比例，溢流口可以 布置在不同的高度上。在示出的實施例中，第一流動路徑3a通過第一 溢流口連接到溢流管7,第二流動路徑3b通過第二溢流口 8b在大約相 同的高度在相對的一側(cè)上連接到同一個溢流管。在圖3中示出的分配器通道1的實施例中設(shè)置了兩個中間壁2,它 們將分配器通道1分隔成一個內(nèi)流動路徑3a和兩個外流動路徑3b。外 流動路徑3b各具有在分配器通道的外壁9中的第二溢流口 8b。內(nèi)流動 路徑3a通過第一溢流口 8a連接到流出管7。在圖3中示出的分配器通 道1的變型情況下，比密度較大的液體12a聚集在內(nèi)流動路徑3a中。該 液體通過溢流口 8a進(jìn)入流出管7,比密度較小的液體12b留在外流動路 徑3b中和通過溢流口 8b流出。為了使在分配器通道l的外壁9上出去的液體的分布更加均勻，從 外部在分配器通道1上分別設(shè)置形式為板或類似物的擋板10,它們分別 與分配器通道l的外壁9形成液體的流出間隙11。附圖標(biāo)記表 1分配器通道2中間壁3a, b流動路徑4底部5溢流間隙6流入7流出管8, 8a, 8b溢流口9分配器通道的外壁10擋板11流出間隙12a, b液體
權(quán)利要求
1.用于分配兩種不能夠相互混合的用于物質(zhì)傳遞和熱交換柱的液體的裝置，包括至少一個分配器通道(1)或一種分配器通道裝置，其中從一個收集裝置經(jīng)至少一個流入將一種或多種液體在不同的相下供入分配器通道(1)和其中分配器通道(1)具有用于分配液體的溢流口和/或流出口，其特征在于，分配器通道(1)或分配器通道裝置具有至少一個用于液體的相分離的內(nèi)裝構(gòu)件和為每個要分離的相設(shè)置單獨的流出口和/或溢流口，其橫截面和/或水平高度依據(jù)液體的物理特性這樣地設(shè)置，以便按照預(yù)定的相比例達(dá)到液體的均勻分配。
2. 按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，作為內(nèi)裝構(gòu)件設(shè)置至 少一個在流動方向上延伸的通道分隔件，該通道分隔件將分配器通道(l) 分隔成至少兩個按照連通管的原理相互連接的流動路徑(3a， b),其中每 個流動路徑(3a, b)配有流出口和/或溢流口 。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，分配器通道(l)配 有兩個通道分隔件，它們形成相互連通的內(nèi)部和外部流動路徑(3a, 3b)。
4. 按照權(quán)利要求中1至3之一所述的裝置，其特征在于，分配器通 道(l)構(gòu)造成在安裝位置上向上敞開的槽，該槽沿著縱向被分成至少兩個 流動路徑(3a, 3b),其中作為通道分隔件設(shè)置至少一個中間壁(2)，該中 間壁在其面對槽底部(4)的一側(cè)沒有或僅僅部分地連接到槽底部(4)上從 而留出溢流間隙(5)或該中間壁在其面對槽底部(4)的末端上設(shè)有溢流孔。
5. 按照權(quán)利要求3或4中之一所述的裝置，其特征在于，內(nèi)流動路 徑(3b)通過具有第一預(yù)定的水平高度的第一溢流口(8b)與大約沿著分配 器通道(l)縱向中央地布置的出口連通，該出口優(yōu)選為流出管(7)的形式。
6. 按照權(quán)利要求3至5中之一所述的裝置，其特征在于，外流動路 徑(3a)設(shè)有第二外溢流口(8b),其布置在第二預(yù)定的水平高度上。
7. 按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，第二溢流口(8b)分別 設(shè)置在分配器通道(l)的兩個外側(cè)上。
8. 按照權(quán)利要求6或7中之一所述的裝置，其特征在于，在分配器 通道(1)的外側(cè)上分別設(shè)有擋板(10)，其與分配器通道(l)的外側(cè)一起分別 形成用于從第二溢流口 ( 8 b)出來的液體的流出間隙(11)。
9. 用于借助于至少一個分配器通道或一種分配器通道裝置在固體填 充上或在柱的結(jié)構(gòu)化的內(nèi)裝構(gòu)件上分配兩種不能夠相互混合的液體的方法，其中從在安裝位置處布置在上方的收集容器經(jīng)至少一個公共的流 入向分配器通道裝置供給液體，其中不同的相開始時被不均勻地分布， 其特征在于，在分配器通道內(nèi)部或在分配器通道裝置內(nèi)部實施相分離和 將各單個的相分開地排出。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，依據(jù)液體的物理特性 按照預(yù)定的相比例實施分配。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于分配兩種不能夠相互混合的用于物質(zhì)傳遞和熱交換柱的液體的裝置(1)和方法，包括至少一個分配器通道(4)或一種分配器通道裝置，其中從一個布置在其上方的收集裝置經(jīng)至少一個流入(6)將一種或多種液體在不同的相(12a，12b)下供入分配器通道和其中分配器通道具有用于分配液體的溢流口和/或流出口(8a，8b)。按照本發(fā)明的裝置的特征在于，分配器通道(4)具有至少一個用于液體的相分離的內(nèi)裝構(gòu)件(2)和為每個要分離的相設(shè)置單獨的流出口和/或溢流口(8a，8b)，其橫截面和/或水平高度依據(jù)液體的物理特性這樣地設(shè)置，以便按照預(yù)定的相成分達(dá)到液體的均勻分配。
文檔編號B01D3/26GK101267867SQ200680034582
公開日2008年9月17日 申請日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者J·萊斯特納, R·邁耶 申請人:贏創(chuàng)德固賽有限責(zé)任公司