專利名稱：：隨機填料構(gòu)件和含有填料構(gòu)件的圓筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總地涉及用于化學(xué)過程的質(zhì)量傳遞裝置和質(zhì)量傳遞反應(yīng)器和圓筒，具體來說，涉及用于這種反應(yīng)器和圓筒的隨機填料。本發(fā)明還涉及制造和使用這種隨機填料構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
：隨機或傾注的填料構(gòu)件通常用于氣-液或液-液接觸塔或圓筒內(nèi)，以在向下流動的流體(通常為液體流)和向上流動的流體(通常為氣體或蒸氣流或其它液體流)之間提供質(zhì)量傳遞表面。隨機填料構(gòu)件可用于各種化學(xué)和處理過程中，例如，精餾、汽提、分餾、吸收、分離、清洗、萃取，或任何其它的化學(xué)、熱交換或處理型的過程。一般來說，離散的隨機填料構(gòu)件具有特殊的幾何形，并設(shè)計成對于給定的質(zhì)量傳遞表面面積的性能最大。因為隨機填料構(gòu)件通常是傾注或隨機地裝填在任意定向的填料床內(nèi)的筒體殼內(nèi)，當(dāng)填料構(gòu)件定位在填料床內(nèi)的多個轉(zhuǎn)動定向中時，要求個別的隨機填料構(gòu)件具有高的質(zhì)量傳遞效率和良好的水力能力?，F(xiàn)有技術(shù)的隨機填料構(gòu)件呈現(xiàn)各種形狀和材料。一般地，隨機填料構(gòu)件用金屬、陶瓷型材料、塑料、玻璃等制成。通常，隨機填料構(gòu)件是圓筒形、拱形或"鞍座形"，或具有其它非拱形的形狀，例如，球形、螺線管形等。現(xiàn)有技術(shù)的隨機填料構(gòu)件一個缺點在于，構(gòu)件性能常常高度依賴于其構(gòu)造和其相對于流體流通過填料床內(nèi)構(gòu)件的流動方向的定向。例如，Pall環(huán)是一種眾所周知的圓柱形填料，其具有多個開槽壁和內(nèi)部舌或突出。當(dāng)沿著環(huán)的縱向軸線觀看時，4Pall環(huán)呈現(xiàn)用于質(zhì)量傳遞的非常小的表面面積，但當(dāng)垂直于環(huán)縱向軸線觀看時，該構(gòu)件就呈現(xiàn)非常大的表面面積。因為該種差別，可供給蒸氣/液體或液體-液體接觸的表面面積隨構(gòu)件的定向而變化，這最終影響構(gòu)件的特性。此外，沿垂直于Pall環(huán)的縱向軸線方向的較大表面面積的缺點在于，其傾向于"遮擋"或阻擋沿下游流動方向流過緊密相鄰的環(huán)的流體。美國專利No，5，112，536(本文也稱其為'536專利)公開了一種隨機填料構(gòu)件，其在全部體積內(nèi)具有更加均勻的表面面積分布。這里揭示的鞍座形隨機填料構(gòu)件包括交替的拱形內(nèi)部和外部肋構(gòu)件，它們形成內(nèi)部空間。盡管'536專利中揭示的填料構(gòu)件對現(xiàn)有技術(shù)的其它隨機填料構(gòu)件提供了改進，但它也包括有可阻礙其特性的局限性。例如，'536專利中公開的填料構(gòu)件的曲率致使內(nèi)部肋構(gòu)件緊密地一起定位在相同的曲面內(nèi)，由此，限制了流體流通過構(gòu)件的流動路徑。此外，因為，536專利的填料構(gòu)件的各肋大致中心地縱向?qū)R，所以，流體流遇到的第一肋構(gòu)件通常遮擋其后的肋構(gòu)件與流體接觸。該遮擋效應(yīng)可降低質(zhì)量傳輸效率，因其減小了構(gòu)件用于質(zhì)量傳遞和/或傳熱的有效表面面積。此外，盡管'536專利揭示了能夠切割一個或多個肋構(gòu)件和將不連續(xù)的端部彎曲到內(nèi)部體積內(nèi)，但'536專利的隨機填料構(gòu)件的表面面積量仍保持在其內(nèi)部體積之外。美國專利第5,882,772號中披露了另一類型的隨機填料構(gòu)件。在該專利中，設(shè)有多個單獨的條，且每根條在平面外部網(wǎng)附連區(qū)域之間以大致正弦曲線方式延伸。美國專利第5,543,088號中披露了類似的隨機填料構(gòu)件，其中多根條在平坦端部附連區(qū)域之間延伸。在這兩個專利中，各個條沿其中點連接在一起，由此提供條擠在一起且氣體通道被阻礙的區(qū)域。此外，填料構(gòu)件必須由足夠厚且強度足夠大的材料制成以抵抗平面外部網(wǎng)或附連區(qū)域的變形。如果使用相對較薄規(guī)格的材料使隨機填料材料具有抵抗變形的構(gòu)造則是較為理想的。因此，需要有一種隨機填料構(gòu)件，當(dāng)其定位在填料床內(nèi)的多個不同轉(zhuǎn)動位置時，該填料構(gòu)件保持高的質(zhì)量傳遞效率和良好的水力能力。有利地是，該填料構(gòu)件應(yīng)容易地進行制造而沒有或很少浪費材料并具有更易于抵抗上述類型變形的構(gòu)造。
發(fā)明內(nèi)容在一個方面，本發(fā)明提供一鞍座形的隨機填料構(gòu)件，當(dāng)其定位在相對于與填料構(gòu)件相遇的流體的流動方向為多個轉(zhuǎn)動定向時，該隨機填料構(gòu)件具有基本上均勻的敞開流動體積。本發(fā)明鞍座形填料構(gòu)件包括一對側(cè)向間隔開、縱向細(xì)長的拱形側(cè)構(gòu)件，它們可包括徑向向上的凸緣構(gòu)件。側(cè)構(gòu)件共同地限定本發(fā)明填料構(gòu)件的縱向軸線。此外，該填料構(gòu)件包括多個內(nèi)部和外部拱形的肋構(gòu)件，它們從側(cè)構(gòu)件并在側(cè)構(gòu)件之間延伸，共同地在填料構(gòu)件內(nèi)限定內(nèi)部體積。內(nèi)部和/或外部肋構(gòu)件可與填料構(gòu)件的縱向軸線對齊，或交替地與填料構(gòu)件的縱向軸線偏離。外部肋構(gòu)件可具有的寬度等于內(nèi)肋構(gòu)件寬度的兩倍，或接近于或超過該值。內(nèi)部和外部肋構(gòu)件的總數(shù)可在約3個至20個的范圍內(nèi)。在描述肋構(gòu)件時使用術(shù)語"拱形"是為了包括各種形狀的肋構(gòu)件，它們具有彎曲的形狀以及由多個直線形成的形狀，例如，具有"V"形狀的或彎曲和直線相組合的肋構(gòu)件。本發(fā)明鞍座形的隨機填料構(gòu)件還包括至少一個小的肋構(gòu)件，其高度低于內(nèi)部和外部肋構(gòu)件并縱向地設(shè)置在連續(xù)的內(nèi)部和/或外部肋構(gòu)件之間。該較小的肋構(gòu)件包括至少-個液滴點并至少部分地設(shè)置在填料構(gòu)件內(nèi)部體積內(nèi)。該較小的肋構(gòu)件可以至少部分地連續(xù)，或至少一個肋構(gòu)件可做成不連續(xù)的，由此形成兩個各具有自由端的較短的肋段。肋段可獨立地定位，例如，沿徑向相反方向或同樣的徑向方向彎曲。根據(jù)本發(fā)明一實施例，隨機填料構(gòu)件的總表面面積的至少約20%限定在內(nèi)部體積內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)的隨機填料構(gòu)件相比，當(dāng)填料構(gòu)件以多個不同轉(zhuǎn)動定向定位在反應(yīng)器或圓筒內(nèi)的填料床中時，通過提供更加均勻的表面面積分布和較少限制的流體流動路徑，由此本發(fā)明構(gòu)件的形狀和構(gòu)造增加了質(zhì)量傳遞效率。在另一方面，本發(fā)明針對一種質(zhì)量傳遞床和含有該傳遞床的反應(yīng)器或圓筒，其中，多個上述的隨機填料構(gòu)件以基本上隨機的定向定位來提供一個區(qū)域，在該區(qū)域在流體流之間或其中可發(fā)生質(zhì)量傳遞和/或熱傳遞。6附圖構(gòu)成本說明書的一部分，它們將結(jié)合說明書一起閱讀，在附圖中，相同的標(biāo)號在各種視圖中用來表示相同的部件圖1是本發(fā)明隨機填料構(gòu)件的一實施例的側(cè)視圖2是圖1所示隨機填料構(gòu)件的俯視圖，顯示為比圖1稍大的比例；圖3至13是圖1和2所示隨機填料構(gòu)件的各種立體圖14至26是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的隨機填料構(gòu)件的另一實施例的各種立體以及圖27是含有由本發(fā)明隨機填料構(gòu)件形成的填料床的圓筒或反應(yīng)器的局部示意圖。具體實施例方式現(xiàn)詳細(xì)地參照附圖，首先看圖1-13，根據(jù)本發(fā)明的大致呈鞍性的隨機填料構(gòu)件的一實施例用附圖標(biāo)記IO來表示。該填料構(gòu)件IO包括形成為部分環(huán)面形狀的拱形體11。該拱形體11可以是環(huán)面體積的約5至約50%或10至25%的范圍內(nèi)。在特別示出的實施例中，填料構(gòu)件10的拱形體11是全部環(huán)面體積的約25%。填料構(gòu)件IO包括一對側(cè)向間距、縱向細(xì)長、大致平行的拱形側(cè)構(gòu)件12和14。諸側(cè)構(gòu)件可選地(但最好是)具有徑向向上的凸緣構(gòu)件16和18，由此形成兩個槽20和22，它們用來沿著填料構(gòu)件10的表面沿填料構(gòu)件10的弓形體11的縱向端的方向引導(dǎo)液體。側(cè)構(gòu)件12和14和凸緣構(gòu)件16和18的拱形構(gòu)造提供能夠抵抗變形的構(gòu)造，由此能夠使用與某些現(xiàn)有技術(shù)隨機填料構(gòu)件相比較廉價和輕質(zhì)規(guī)格的材料。作為凸緣構(gòu)件16和18的附加或替代方式，側(cè)構(gòu)件12和14可由形成正弦曲線或其它波形的壓紋或通過其它方法加固。隨機的填料構(gòu)件IO還包括多個內(nèi)部和外部拱形肋構(gòu)件，它們分別用附圖標(biāo)記24和26表示。肋構(gòu)件24和26大致沿填料構(gòu)件10的拱形體11長度從側(cè)構(gòu)件12和14并在側(cè)構(gòu)件12和14之間延伸。肋構(gòu)件24和26的相對端一體地或其它方式分別連接到側(cè)構(gòu)件12和14。如本文中使用的，術(shù)語"外部肋構(gòu)件"是指這樣的肋構(gòu)件，其遠(yuǎn)離填料構(gòu)件的拱形體11的半徑軌跡沿大致向外的方向延伸。還如本文中使用的，術(shù)語"內(nèi)部肋構(gòu)件"是指這樣的肋構(gòu)件，其朝向填料構(gòu)件的拱形體ll的半徑軌跡沿大致向內(nèi)的方向延伸。每個外部和/或內(nèi)部肋構(gòu)件24和26可分別沿填料構(gòu)件10的拱形體11的半徑大致向外和/或向內(nèi)延伸。或者，某些或全部的內(nèi)部和/或外部肋構(gòu)件24和26可以圓心角延伸。箭頭27a和27b分別表示圖1中填料構(gòu)件10的徑向向內(nèi)和徑向向外的方向。內(nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26的總數(shù)一般地可在約3至20或5至17的范圍內(nèi)。填料構(gòu)件10的所示實施例中呈現(xiàn)四個內(nèi)部肋構(gòu)件24和五個外部肋構(gòu)件26。如圖1-13所示，內(nèi)部和外部拱形肋構(gòu)件24和26在側(cè)構(gòu)件12和14之間、之上和之下形成一位于拱形體11內(nèi)的大致拱形的內(nèi)部體積28。內(nèi)部和外部拱形肋構(gòu)件24和26的大小、形狀和定向可部分地提高蒸氣和/或液體通道的通達程度。在一實施例中，內(nèi)部和外部拱形肋構(gòu)件24和26各大致徑向地延伸并基本上在相同的高度上。肋構(gòu)件24和26可在中心縱向地對齊，或較佳地，可交替地與拱形體的中心縱向軸線30偏移，如圖2清楚地所示。該偏移形成了蒸氣/液體的點接觸，而不是中心對齊的肋構(gòu)件所形成的流體的平面接觸。此外，由于最大程度地減小了連續(xù)的、中心對齊肋構(gòu)件引起的遮擋效應(yīng)，該種偏移起到打開流體通過填料構(gòu)件10的拱形體11內(nèi)部體積28的縱向流動路徑作用。此外，縱向的偏移可減小一個隨機填料構(gòu)件10中的一個或多個肋在隨機填料床內(nèi)變得插入到另一隨機填料構(gòu)件10的一個或多個肋構(gòu)件內(nèi)的傾向，這種現(xiàn)象有時稱作為"嵌套"。嵌套降低了質(zhì)量傳遞效率并可促使液體和蒸氣在填料床內(nèi)流動?？梢詫μ厥鈶?yīng)用中要求的性能進行獨立地選擇每個內(nèi)部肋構(gòu)件24和每個外部肋構(gòu)件26的寬度。例如，外部肋構(gòu)件26的寬度可以大致等于內(nèi)部肋構(gòu)件24寬度的兩倍，或接近于或超過該值。因為填料構(gòu)件10的拱形體的彎曲，當(dāng)拱形內(nèi)部肋構(gòu)件24徑向地向內(nèi)延伸時，它們定位成更加靠近在一起，如圖l清晰地所示。因此，較窄的拱形內(nèi)部肋構(gòu)件24使得流體流沿如箭頭27b所示徑向向外方向流過填料構(gòu)件IO所經(jīng)受的流動路徑限制降到最小。如圖1清晰地所示，進一步遠(yuǎn)離拱形體11端部定位的內(nèi)部肋構(gòu)件24的寬度可小于更靠近端部定位的內(nèi)部肋構(gòu)件24的寬度，于是，在諸內(nèi)部肋構(gòu)件24之間形成更加敞開的空間。附加地或替代地，可減少內(nèi)部肋構(gòu)件的數(shù)量和/或內(nèi)部肋構(gòu)件可從徑向方向向外彎曲以在相鄰的內(nèi)部肋構(gòu)件24之間形成較大的空間。8例如，拱形的內(nèi)部肋構(gòu)件24的寬度可獨立地大于約1毫米(mm)，大于約1.5mm，或大于2mm。拱形的外部肋構(gòu)件26的寬度可獨立地小于約5mm，小于約4.5mm或小于4mm，以避免形成停滯的、低質(zhì)量傳遞的拖尾區(qū)域，拖尾區(qū)域形成在過寬的肋構(gòu)件的外側(cè)或下游側(cè)上。通常不希望有這些拖尾區(qū)域，因為它們降低了隨機填料構(gòu)件10的質(zhì)量傳遞效率。填料構(gòu)件10還包括一個或多個較小的構(gòu)件32，其高度小于內(nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26。較小的肋構(gòu)件32，縱向地設(shè)置在連續(xù)交替的內(nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26之間，且在一實施例中，在兩個相反端連接到側(cè)構(gòu)件12和14。在另一實施例中，一個或多個較小肋構(gòu)件32的一端或兩端可與相鄰的肋構(gòu)件32、24或26連結(jié)，而不是與側(cè)構(gòu)件12和14連結(jié)。較小的肋構(gòu)件32至少部分地位于填料構(gòu)件10的拱形體11內(nèi)部體積28內(nèi)，以在填料構(gòu)件10的全部體積內(nèi)更均勻地分配質(zhì)量傳遞表面。一般而言，隨機填料構(gòu)件10的總表面面積的至少約20%，至少約40%，或至少約50%位于填料構(gòu)件10的拱形體11內(nèi)部體積28內(nèi)。在所示實施例中，隨機填料構(gòu)件10的總表面面積的約38%位于內(nèi)部體積28內(nèi)。較小的肋構(gòu)件32可以獨立地是連續(xù)的、不連續(xù)的，或兩種的任何組合，以及任何方式的彎曲形或成形。在一實施例中，一個或多個較小的肋構(gòu)件可以是連續(xù)和彎曲的，例如，呈帶有一個或多個峰和谷的正弦波的形式，它們在內(nèi)部拱形空間28內(nèi)提供多個液滴點。如這里所提到的，術(shù)語"液滴點"是指任何連續(xù)的或不連續(xù)的邊緣或點，液體可從這樣的邊緣或點下落或滴落。液滴點致使液體下落而形成小的液滴，小液滴便于提高蒸氣接觸，由此，提高質(zhì)量傳遞效率。在另一實施例中，一個或多個較小的肋構(gòu)件32可被切割和制成不連續(xù)的，由此形成兩個肋段34a和34b，它們可獨立地定向在填料構(gòu)件10的內(nèi)部體積26內(nèi)。例如，肋段34a和34b可基本上保持呈正弦波的形狀，但它們的自由端互相偏離而形成間距開的液滴點。在另一實例中，肋段34a和34b可沿相同的徑向方向彎曲而彼此形成鏡面對稱，關(guān)于通過兩個肋段之間的徑向平面呈對稱。較小肋構(gòu)件32的寬度可與沿相同徑向延伸的內(nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26的寬度相同或不同。在所示填料構(gòu)件10中，每個較小肋構(gòu)件32具有與從拱形體11的端部向內(nèi)定位的兩個內(nèi)部肋構(gòu)件24大約相同的寬度?？梢愿淖儍?nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26以及較小的肋構(gòu)件32沿著填料構(gòu)件10縱向長度的數(shù)量和布置來適應(yīng)特殊的應(yīng)用。較佳的是，肋構(gòu)件24、26和32除了在其相應(yīng)端部處沿其整個長度與相鄰的肋構(gòu)件24、26和32間隔開，從而使填料構(gòu)件10具有更敞開的構(gòu)造，該構(gòu)造降低阻塞流體流過填料構(gòu)件10的所要求的流量的幾率。為了減少一個填料構(gòu)件10中的肋段34a和34b鉤住另一填料構(gòu)件10中的肋構(gòu)件24、26、32、34a或34b的機會，通常要求肋段34a和34b不定位在填料構(gòu)件10的兩縱向端上。因此，肋段34a和34b較佳地定位在填料構(gòu)件縱向端的內(nèi)部，以使它們被定位在填料構(gòu)件10端部處的肋構(gòu)件24、26或32遮擋。在所示的填料構(gòu)件10的實施例中，每個較小的肋構(gòu)件32定位在一對內(nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26之間。當(dāng)然，也可能將每個較小的肋構(gòu)件32獨立地定位在成對的外部肋構(gòu)件26之間，成對的內(nèi)部肋構(gòu)件24之間，或肋構(gòu)件32、內(nèi)部肋構(gòu)件24和外部肋構(gòu)件26任何成對的組合之間。在所示的填料構(gòu)件10的實施例中，內(nèi)部肋構(gòu)件24位于填料構(gòu)件10的端部，四個較小的肋構(gòu)件32分布在交替的內(nèi)部和外部肋構(gòu)件24和26之間，使兩個中心定位的較小的肋構(gòu)件32用來形成等長度的肋段34a和34b?？梢愿淖兏鞣N肋構(gòu)件24、26、32、34a和34b的數(shù)量和布置來適應(yīng)特殊的應(yīng)用。本發(fā)明填料構(gòu)件的另一實施例顯示在圖14-26中，并籠統(tǒng)地用附圖標(biāo)記110表示。填料構(gòu)件IIO類似于填料構(gòu)件10，在同樣附圖標(biāo)記前添加前綴"1"來表示類似的構(gòu)件。填料構(gòu)件IIO包括形成為部分環(huán)面形狀的拱形體111。該拱形體111形成環(huán)面體積的約15%。填料構(gòu)件IIO包括彎曲的側(cè)構(gòu)件112和114，它們分別包括凸緣構(gòu)件116和118，凸緣構(gòu)件形成兩個槽120和122，它們用來引導(dǎo)液體通向拱形體111的縱向端。拱形的內(nèi)部肋構(gòu)件124定位在拱形體111的兩個縱向端，而拱形的外部肋構(gòu)件126沿側(cè)構(gòu)件112和114定位在中間位置。內(nèi)部肋構(gòu)件124大致沿箭頭127a所示徑向向內(nèi)方向延伸，而外部肋構(gòu)件126沿箭頭127b所示徑向向外方向延伸。內(nèi)部和外部肋構(gòu)件124和126—起形成具有中心縱向軸線130的大致拱形的內(nèi)部體積128。-四個較小的肋構(gòu)件132定位在相鄰成對的內(nèi)部和外部肋構(gòu)件124和126之間。兩個最內(nèi)的較小的肋構(gòu)件132中的每個是不連續(xù)的并形成肋段134a和134b。肋段134a和134b和肋構(gòu)件124、126和132可如上述填料構(gòu)件10中對應(yīng)構(gòu)件那樣構(gòu)造、定位和定向。在所示實施例中，隨機填料構(gòu)件110的總表面面積的約36%位于內(nèi)部體積128內(nèi)。較佳的是，肋構(gòu)件124、126和132除了在其相應(yīng)端部處沿其整個長度與相鄰的肋構(gòu)件124、126和132間隔開，從而使填料構(gòu)件110具有更敞開的構(gòu)造，該構(gòu)造降低阻塞流體流過填料構(gòu)件110的所要求的流動的幾率。本發(fā)明的隨機填料構(gòu)件10和110可用各種材料制造，例如，包括陶瓷、塑料或金屬。隨機填料構(gòu)件10和110可用工件硬化來加固，例如，在構(gòu)件表面的至少一部分上進行紋理處理，在構(gòu)件至少一部分的一側(cè)或兩側(cè)上模壓成有波形的構(gòu)件表面的至少一部分，和/或如填料構(gòu)件IIO所示，對各種肋構(gòu)件124、126和130模壓彎曲的橫截面。彎曲的橫截面較佳地延伸足夠遠(yuǎn)進入側(cè)構(gòu)件112和114內(nèi)以提供這樣一種結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)用于中斷流體沿槽120和122的流動并將流體重新引導(dǎo)到肋構(gòu)件124、126和132上而不是使其流到填料構(gòu)件110的端部。可在槽120和122內(nèi)設(shè)置波形或其它流動中斷結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)同樣的目的。相同的構(gòu)造可與填料構(gòu)件10結(jié)合使用。隨機填料構(gòu)件10和IIO可用各種技術(shù)進行制造。在一實施例中，本發(fā)明的隨機填料構(gòu)件可用美國專利No.5,112，536所述的程序進行制造，本文援引其以供參考，其中，填料構(gòu)件各由單一、平的材料板形成，內(nèi)部、外部和較小的肋構(gòu)件連同側(cè)構(gòu)件一起基本上包括了板材的全部表面面積。轉(zhuǎn)向圖27，在反應(yīng)器和/或蒸氣/液體或液體/液體接觸塔36內(nèi)，可用多個隨機填料構(gòu)件10和110來提供質(zhì)量和/或熱傳遞的表面面積。隨機填料構(gòu)件10和/或110可傾倒到圓筒或反應(yīng)器36內(nèi)合適的支承件上而形成填料床38，或在放置到圓筒或反應(yīng)器36之前，隨機填料構(gòu)件可以基本上隨機的定向預(yù)先布置在填料床結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明填料構(gòu)件的上述形狀和構(gòu)造形成敞開的、容易進入的流體流動路徑并呈現(xiàn)從多個角度觀看時都為相當(dāng)均勻的表面面積分布，這導(dǎo)致基本上與定向無關(guān)的構(gòu)件性能。以下的實例說明本發(fā)明隨機填料構(gòu)件的與定向無關(guān)的特性，該實例決并不限制本發(fā)明的范圍。實例1對三種不同的隨機填料構(gòu)件計算質(zhì)量傳遞系數(shù)對比構(gòu)件1是如美國專利No.4,303，599所示類型的鞍座形隨機填料構(gòu)件；對比構(gòu)件2是如美國專利No.5,882,772所示類型的鞍座形隨機填料構(gòu)件；以及本發(fā)明的構(gòu)件3是如圖1-13所示的填料構(gòu)件10。對每一填料構(gòu)件各計算IO種不同填料定向的質(zhì)量傳遞系數(shù)，下表1中列為標(biāo)號A至I。定向A至I對應(yīng)于對三個笛卡爾坐標(biāo)軸的每個軸定位在從底部位置以0°、45°和90°定位的構(gòu)件。對每個填料構(gòu)件，從A至I的每個位置中的最大質(zhì)量傳遞系數(shù)中減去最小值，由此確定質(zhì)量傳遞系數(shù)范圍。然后，取A至I的每個定向計算的個別質(zhì)量傳遞系數(shù)的平均值，來確定每個填料構(gòu)件的平均質(zhì)量傳遞系數(shù)。一般而言，較高的質(zhì)量傳遞系數(shù)表示構(gòu)件具有較高的質(zhì)量傳遞效率，而較窄的質(zhì)量傳遞系數(shù)范圍表示隨著定向的改變而得到的構(gòu)件特性較少。對T對比構(gòu)件1和2及本發(fā)明的構(gòu)件3，定向A至l的質(zhì)量傳遞系數(shù)、質(zhì)量傳遞系數(shù)范圍，以及平均質(zhì)量傳遞系數(shù)呈現(xiàn)在表1中。表l:隨機填料構(gòu)件的質(zhì)量傳遞系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表1所示，本發(fā)明構(gòu)件3具有比對比構(gòu)件1和2低的質(zhì)量傳遞系數(shù)范圍，高的每個定向的質(zhì)量傳遞系數(shù)，以及高的平均質(zhì)量傳遞系數(shù)。因此，本發(fā)明構(gòu)件3具有比對比構(gòu)件1和2更有效的、定向依賴性低的性能。實例2為比較本發(fā)明構(gòu)件(圖14-26所示的填料構(gòu)件110)和四種類型市售的隨機填料構(gòu)件的性能，特進行了測試。輕碳?xì)浠衔锏幕旌衔镆匀媪鞣绞竭M行蒸餾。蒸餾塔在顯著高于大氣壓的壓力下運行，該壓力是工業(yè)界中處理這些混合物的非常典型的工況，是通常使用隨機填料構(gòu)件的非常典型情況。蒸餾塔直徑和床深度足夠大，以確保產(chǎn)生工業(yè)上相關(guān)的數(shù)據(jù)。分析來自于填料床上方和下方的液體試樣來測量填料效率。通過增加熱輸入直到壓降隨著任何添加的熱輸入而急陡地增大，且從床頂帶走的熱量(效率損失)很大，由此可確定填料的最大容量。比較測試的結(jié)果顯示在表2中。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>試驗結(jié)果表明，與對比的填料構(gòu)件相比，本發(fā)明構(gòu)件使用較小的相對表面面積比卻達到了同樣的或較高的相對容量和/或較高的相對效率。因此本發(fā)明構(gòu)件使用小的相對表面面積比達到了有利的相對容量和相對效率。從以上所述可知，本發(fā)明適于達到上述所有的目標(biāo)和目的，連同結(jié)構(gòu)內(nèi)在的諸多其它優(yōu)點。應(yīng)該理解到，某些特征和次組合都是有用的，并可無需參照其它的特征和次組合而采用。這些都可被構(gòu)思出并納入權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。由于不脫離本發(fā)明范圍而可作出本發(fā)明的任何可能的實施例，所以，應(yīng)該理解到，本文所闡述或附圖中所示的所有內(nèi)容都應(yīng)被看作為說明性的而無限制性的含義。權(quán)利要求1.一種鞍座形隨機填料構(gòu)件，包括一對側(cè)向間隔開、縱向細(xì)長的拱形側(cè)構(gòu)件，所述側(cè)構(gòu)件共同地限定介于所述側(cè)構(gòu)件之間的彎曲縱向軸線；多個相對地延伸的拱形內(nèi)部和外部肋構(gòu)件，所述肋構(gòu)件從所述側(cè)構(gòu)件并在所述側(cè)構(gòu)件之間延伸，以共同地在所述側(cè)構(gòu)件之間限定內(nèi)部體積；以及至少一個較小的肋構(gòu)件，所述較小的肋構(gòu)件在所述拱形的內(nèi)部和外部肋構(gòu)件之間縱向地設(shè)置，并至少部分地設(shè)置在所述內(nèi)部體積內(nèi)，其中，所述鞍座形隨機填料構(gòu)件的總表面面積的至少約20％限定在所述內(nèi)部體積內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)部和外部肋構(gòu)件的總數(shù)在約3個至約20個的范圍內(nèi)。3.如權(quán)利要求2所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)部和外部肋構(gòu)件的總數(shù)為5個。4.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，包括多個所述較小的肋構(gòu)件，且其中至少一個所述較小的肋構(gòu)件是不連續(xù)的，由此形成第一和第二肋段。5.如權(quán)利要求4所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述第一和第二肋段沿徑向相反方向彎曲。6.如權(quán)利要求4所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述第一和第二肋段沿相同徑向方向彎曲。7.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述填料構(gòu)件占據(jù)環(huán)面體積的約5至50%。8.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述填料構(gòu)件占據(jù)環(huán)面體積的約10至25%。9.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述外部和/或內(nèi)部肋構(gòu)件大致交替地與所述縱向軸線偏離。10.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述外部肋構(gòu)件中的至少一個的寬度等于所述內(nèi)部肋構(gòu)件中至少一個的寬度的兩倍，或接近于或超過該值。11.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述外部肋構(gòu)件的寬度小于約5毫米和/或所述內(nèi)部肋構(gòu)件的寬度大于約1毫米。12.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述較小的肋構(gòu)件中的至少一個是至少部分地連續(xù)的。13.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述填料構(gòu)件的所述總表面面積的至少一部分是有紋理的。14.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)部和外部肋構(gòu)件中的至少一些具有杯形的橫截面。15.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述填料構(gòu)件由金屬制成。16.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，所述填料構(gòu)件由塑料制成。17.如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件，其特征在于，包括設(shè)置在所述側(cè)構(gòu)件的一側(cè)或兩側(cè)內(nèi)的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)將來自所述一個或兩個側(cè)構(gòu)件的流體流弓I導(dǎo)到一個或更多個所述內(nèi)部和外部肋構(gòu)件和較小的肋構(gòu)件上。18.—種包含有填料床的圓筒或反應(yīng)器，所述填料床包括多個如權(quán)利要求1所述的填料構(gòu)件。全文摘要一種鞍座形隨機填料構(gòu)件，設(shè)有一對側(cè)向間隔開的、拱形側(cè)構(gòu)件和多個內(nèi)部和外部肋構(gòu)件，所述肋構(gòu)件從側(cè)構(gòu)件并在側(cè)構(gòu)件之間延伸而形成內(nèi)部體積。至少一個較小的肋構(gòu)件從側(cè)構(gòu)件延伸并至少部分地定位在內(nèi)部體積內(nèi)，以使填料構(gòu)件的表面面積的至少約20％定位在內(nèi)部體積內(nèi)。文檔編號B01J19/18GK101553307SQ200780037853公開日2009年10月7日申請日期2007年10月3日優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日發(fā)明者I·紐沃德特申請人:科氏-格利奇有限合伙公司