專利名稱：可使每級停留時間相等的多級塔中的新型分配和收集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多級塔內(nèi)部的新型分配和收集流體的裝置，所述多級塔使用上述流
體在被稱為顆粒介質(zhì)的固體微粒介質(zhì)中的流動。 人們把由按照基本垂直的軸布置的多個塔板(pateau)構(gòu)成的塔稱為多級塔，每 一個塔板(所謂"支持塔板")支持一個固體顆粒床，并且使在該塔中使用的一個或多個流 體串聯(lián)地穿過的所述連續(xù)的不同的床。穿過所述連續(xù)的床的流體被稱為主流體，以便區(qū)別 于其他流體，所謂"次要流體"，其可通過一般位于兩個連續(xù)床之間的并被稱為"分配塔板" 的塔板被加到主流體中。 每個床一般由位于所述床上游的分配塔板供料。 在下文中，當簡略地說到塔板時，指的是分配塔板(plateau distributeur)。
分配塔板典型地由流體引導或收集的網(wǎng)絡(luò)(所謂"分配網(wǎng)絡(luò)")和一個或幾個用于 使通過分配網(wǎng)絡(luò)注入或取出的流體與主流體混合的混合室組成。
背景技術(shù)：
在反應(yīng)器類型或分離塔類型的多級方法中，所使用的分配裝置可以有多種功能， 如在所述塔的任意一個水平面，在該反應(yīng)器或該塔中使流體流量注入或取出。 一般地期望 這種注入或取出功能在塔截面的不同扇形之間以均衡的方式來實現(xiàn)。 事實上，該塔的截面 一 般地被分成 一 定數(shù)目的扇形(secteur)或小板 (pa皿eaux)，每個扇形應(yīng)該以與其它扇區(qū)相比以均勻的方式進行灌溉。這需要利用特定幾 何形狀的分配器，能夠到達每個扇形，并在每個扇形上釋放(或提取)大致上相等的流量 (如果它們有相等的面積的話)。若這些扇形有不同的面積，被注入或提取的流量是大致上 與相關(guān)扇形的面積成比例的。 所述塔板還完成使在該塔中的主流和由所述網(wǎng)絡(luò)注入的一個或多個次流混合的 功能，以便用濃度均勻的流體向下游的塔板給料。關(guān)于通過多級塔吸附作用、色譜法類或 模擬移動床(LMS)的分離方法，專利WO 2006/027118Al， US2006/0108274A1， EP0074815， FR9309593提供了分配塔板的結(jié)構(gòu)示例。 在塔板上進行的分配網(wǎng)絡(luò)用有限數(shù)量的注入點向所述塔板給料。考慮到塔板被分 成小板，一般地采用每塊小板一個注入點，但是每塊小板兩個或三個點也是同樣可完美地 使用。 對這些小板一般地進行設(shè)計以便有利于來自上層床的主流和通過分配網(wǎng)絡(luò)注入 的次流之間的混合。為此，所述小板在其表面積的小部分開孔，這樣使得主流在該小板中的 網(wǎng)絡(luò)注入點附近流動。這樣，主要的和次要的兩個流在被再分配到小板的整個(或幾乎整 個)表面之前被混合。 收集從在所述塔板上游的床出來的流(flux)，接著把這個流再分配到該塔板的截 面上是應(yīng)該產(chǎn)生最小軸向分散的操作，以便保證流動盡可能接近活塞型流動。關(guān)于模擬移 動床(LMS)的分離方法，這是特別重要的。由該塔板引起的軸向分散大部分地是由于在收集和再分配區(qū)域中的停留時間的分布造成的。在塔板中的流體路線(ligne fluide)的停留 時間事實上主要地取決于該塔板上的所述路線的入口和出口位置，如下面所解釋的那樣。
與固定床中穩(wěn)定的流動相反，在固定床人們尋求穿過顆粒介質(zhì)的活塞型流動，不 必擔心在床入口的分配裝置或床出口的收集裝置中的流動性質(zhì)，在本發(fā)明中的所研究的流 動中，重要的是尋求在顆粒介中以及穿過分配和收集裝置時一樣好的活塞型流動。在LMS 的吸附方法中，物種通過其穿過顆粒床(或吸附劑)進行分離，但是任何在床外面的與活塞 型流動的偏離都往往重新混合這些物種，并因而損害分離性能。 —種限制由所述塔板造成的分散的方法是，利用分為大量扇形或小板，和因此在 所述塔板上具有的大量的網(wǎng)絡(luò)給料點。這能夠最小化從離開小板的開孔直至固體顆粒床的 不同的扇形流體所經(jīng)過的距離，因而使由所述塔板造成的分散最小化。這個解決方案造成 所述塔板的制造成本的提高。


圖1A，按照現(xiàn)有技術(shù)，表示塔板被分成為子午線型小板(panneauxm6ridiens)。
圖1B，按照現(xiàn)有技術(shù)，示意地表示分配塔板的子午線型小板。 圖2A，按照本發(fā)明，為配備了置于收集折流塔板下面的擋板的子午線型小板的剖 面表示。 圖2B，按照本發(fā)明，為配備了置于收集折流板上面的擋板的子午線型小板的剖面表示。 圖3A舉例說明當使用了按照現(xiàn)有技術(shù)的小板時流體在顆粒床中的流動。 圖3B為當使用了按照現(xiàn)有技術(shù)的小板時在顆粒床中與不同的流動路線相關(guān)的停
留時間的示意表示。 圖3C舉例說明當使用了按照本發(fā)明的小板時流體在顆粒床中的流動。 圖3D示意地表示當使用了按照本發(fā)明的小板時顆粒床中與不同的流動路線相關(guān)
的停留時間。 圖4A，按照現(xiàn)有技術(shù)，表示塔板被分成為徑向扇形。 圖4B，按照本發(fā)明，為配備了按照本發(fā)明的擋板的徑向扇形的剖面表示。
圖4C是徑向扇形的俯視圖，其中示出了該擋板和小板的邊框。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求解決的問題是改善流體在包括多個塔板的塔(所謂的"多級塔")的內(nèi) 部的流動的問題，其中每個塔板支持一個固體顆粒床。 在本上下文中，流動的改善表示流動盡可能地接近于活塞型流動，即其中穿過該 塔的不同的連續(xù)床的流體的軸向分散是盡可能的弱的流動，其包括穿過所述一個或多個流 體的分配和收集裝置。 本發(fā)明的目的在于使由分配塔板產(chǎn)生的分散最小化，其通過最優(yōu)化所述床的收集 和注入?yún)^(qū)域的布置來達到。本發(fā)明目的為使用可以交錯地(en quinconce)安置適合于每一 個床的給料和收集區(qū)域的分配塔板，以便最小化在兩個分配塔板之間的停留時間的分布。 開發(fā)出本發(fā)明的兩種實現(xiàn)方式
通過給組成所述塔板的小板配備以適當?shù)姆绞桨才诺膿醢澹谒鏊逯械耐Ａ?時間分布呈現(xiàn)強烈減小的軸向分散。通過正確地設(shè)置的擋板的作用，在床的入口處給料區(qū) 域中和在床的出口處收集區(qū)域中，不同的流體路線的停留時間分布是整體均衡的。
這樣，從入口的小板直至出口的小板(包括進出口小板)穿過顆粒床的不同的流 體路線，具有基本上相同的停留時間。 所述分配塔板一般地被分成獨立的小板，并行地工作，每塊小板處理來自上層床 的所謂的"主要流動"的一部分。 本發(fā)明應(yīng)用于劃分該塔截面的小板的全部或部分。本發(fā)明同樣地應(yīng)用于沒有被劃 分的塔板，只要這種情況等價于單個小板本身單獨構(gòu)成該塔板的情況。 這些小板一般地包括塔板，或收集折流板，其部分地開孔，用來收集從上層床流出 的主流，以便于有利于在該小板中與注入的次流混合。 本發(fā)明的目的在于，交錯地安置進入床的流的收集區(qū)域和從該同一固體顆粒床流 出的流體的收集區(qū)域。本發(fā)明通過把稱為實心擋板的元件集成在所述小板上來實現(xiàn)，該元 件可以在其穿過收集折流板之前或之后把主流引到遠離折流板開孔的側(cè)面區(qū)域中。"實心" 是指該擋板不具有任何孔隙和因而迫使整個流繞過擋板。 更準確地說，本發(fā)明包括向具有一系列塔板的多級塔的至少一個顆粒床供料的流 體分配裝置，每一個塔板(P)支持一個固體顆粒床，并被分成相鄰的小板，標注為(Pa)，它 們覆蓋該塔的整個截面，所述裝置應(yīng)用于塔板(P)的至少一部分小板(Pa)，所述裝置包括
a)稱為上篩(grille sup6rieure) (6)的篩或穿孔板，用來支持位于塔板上方的
顆粒床(2); b)在其中心開孔的收集折流板(5); c)由篩或穿孔板組成的分配器(7)，其可以把從小板出來的流再分配到位于小板 下方的顆粒床的整個表面上； d)實心擋板(9)，被放置在收集折流板(5)和分配器(7)之間，所謂"P1"的位置， 或者被放置在上篩(6)和收集折流板(5)之間，所謂"P2"的位置。 在按照本發(fā)明的裝置的一種變型，所述裝置還包括多于一個安放在分配器(7)的 上方或下方的擋噴射流板(brise jet) (8)，當該擋板(9)在Pl位置時，擋噴射流板被放置 在小板(Pa)的邊緣，或者當該擋板(9)在P2位置時，擋噴射流板被放置在收集折流板(5) 開孔的基本正下方。 按照本發(fā)明的裝置應(yīng)用于子午型小板(Pa)，即矩形的，長度上按照同一方向進行 取向，并具有基本上一樣的寬度。 按照本發(fā)明的裝置同樣地應(yīng)用于具有徑向扇形的小板(Pa)，每一個扇形基本上具 有同樣的張角。 本發(fā)明同樣地可以被描述為一種使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的模擬移動床分離方法， 其中要分離的進料是具有7至9個碳原子的芳香族化合物的任一種混合物。
本發(fā)明還可以被看作是一種使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的模擬移動床分離方法，其中 要分離的進料是正_和異鏈烷烴的混合物。 本發(fā)明可以被描述為一種使用根據(jù)本發(fā)明的裝置實現(xiàn)的模擬移動床分離方法，其 中要分離的進料是正_和異鏈烯烴的混合物。
5被描述為一種使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的模擬移動床分離方法，其中 穿過所述裝置的主流體的密度為600-950kg/m 粘度為0. 1_0. 6cPo。
發(fā)明詳述 圖1A表示塔(1)的截面，其被分成許多彼此相鄰的大致上是矩形的小板(ll)，并 按照符合長度的同一方向進行取向。在對應(yīng)于塔截面的平面中與小板的長度垂直的維度被 認為是小板的寬度。通常地，覆蓋塔截面的全部子午線型小板具有一個共同的寬度和不同 的長度。這種類型的小板在下文中被稱為子午線型小板(panneux m6ridien)。該塔配備一 個中央撐桿(IO)，和由此出發(fā)，垂直于撐桿軸配備了支撐梁。所述小板由限定它們的邊框、 收集折流板(5)組成，該收集折流板沿著大致位于所述小板中心的帶(bande)在所述小板 的縱向維度開孔，并在它的整個長度上展開。 圖1B是按照現(xiàn)有技術(shù)的子午線型小板的剖面圖。該子午線型小板包括被稱為上 篩(6)的篩或穿孔板，其用來支持位于所述塔板上方的顆粒床(2)，同時允許從床流出的 主流通過。該小板同樣包括在其中心開口的收集折流板(5)、由篩或穿孔板組成的分配器 (7)，該分配器可以讓從小板出來的流再分配到位于小板下方的顆粒床的整個表面上。
分配器(7)往往配備擋噴射流板(brise-jet) (8)，其用來避免流體噴射流滲透進 入位于收集折流板(5)開孔下面的床區(qū)域。 該小板還包括分配系統(tǒng)，其可以把次流注入或收集在該小板中。該分配系統(tǒng)包括 引導該次流的管網(wǎng)(12)，和位于收集折流板(5)開孔附近的注入盒(4)。安置該注入盒(4) 以便允許在再分配到下層床中之前在該小板中與主流良好的混合。 在這種類型的小板中，從上層床出來的所有流體路線都在某個時間之后通過該收 集折流板(5)，這個時間取決于流體路線出口位置(相對于在折流板的開孔)。從正好在收 集折流板(5)的開孔上面的床出來的流體路線，比來自小板的邊緣的流體路線更快的達到 所述折流板(5)的開孔。同樣地，相比于經(jīng)小板邊緣進入下層床的流體路線，進入在收集折 流板(5)的開孔下面的下層床的流體路線在該小板中經(jīng)過更短的時間。術(shù)語"小板的邊緣" 具有所述小板的寬度的意義。因而，按照該小板中流體所遵循的流動路線(我們簡稱為流 體路線)，在該小板中的停留時間可能有相當大的變化。 這種現(xiàn)象在該塔中會產(chǎn)生軸向分散，其對裝置的性能可能是有害的。不同的流體 路線和相應(yīng)的停留時間的例子示于圖3A和3B，其對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的情況。
圖2A和2B代表按照本發(fā)明的子午線型小板的剖面圖。該小板與按照現(xiàn)有技術(shù)的 圖1B中圖解表示的小板是相同的，除了其包括一個被稱為擋板(9)的新元件，該元件可以 被安置在收集折流板(5)的上方或下方。 在圖2A中，擋板(9)被安置于收集折流板(5)的下面，(所謂的"P1"位置)，以使 得從折流板出來的流體被引導到離中心最遠的小板區(qū)域，即，離所述折流板的開孔最遠。這 樣，從小板出來的流體經(jīng)過小板的遠離中心的區(qū)域進入下層床中，接著在床的整個表面進 行再分配。擋噴射流板(8)被安置于高速度區(qū)域中的分配器上，因而臨近該擋板(9)的末
丄山順。 圖2B對應(yīng)于其中擋板(9)被安置于收集折流板(5)上方(所謂的"P2"位置)的 情況。在這種情況下，擋板(9)把流體引導到小板寬度的末端。該流體接著通過收集折流 板(5)進行收集，接著從小板截面中心開始進行再分配。
圖3A表示被包括在兩個按照現(xiàn)有技術(shù)的排列的小板之間的固體顆粒床，"排列的 小板"，是指兩個在流體流動的方向上連續(xù)的小板，并面對面放置。 在圖3A上，示出了 3條流體路線Ll， L2和L3。這些流體路線是從上層小板的收 集折流板(5)流出的流體的不同構(gòu)成要素(616ments)所遵循的路程。由于該大的床中負 載損失，這些流體路線大致上平行地穿過顆粒床。 流體在離小板中心某個距離d處進入該床，在離下一個小板的中心具有大致上相 同的距離d處離開該床。 因此，不同的流體路線具有表現(xiàn)出明顯差異的在兩塊連續(xù)的收集折流板之間的停 留時間T，如圖3B所示。例如，遵循流動路線Ll的流體具有的停留時間T大于遵循流動路 線L3的流體，因為遵循流動路線Ll的流體在上游的收集和再分配區(qū)域中經(jīng)過的時間不可 忽略。 圖3C表示被包括在兩個按照本發(fā)明的排列的小板之間的固體顆粒床。該擋板(9) 在這里被安置于收集折流板的下方。由于擋板(9)的存在，所述流體路線在分配到床的截 面之前被引向小板的邊緣。流體路線L1，L2和L3現(xiàn)在具有相近的停留時間T，如在圖3D中 圖示的。 無論從流體的入口點到小板中心的距離d是多少，兩個連續(xù)的收集折流板之間流 體路線的總停留時間是大致上相同的。 因而擋板(9)具有使不同的流體路線的停留時間相等的作用，無論它們在顆粒床 中的入口的距離d是多大。 圖4A給出了依照相同的徑向扇形分割塔板的示意表示。 圖4B表示按照本發(fā)明的徑向扇形(11)。收集折流板(5)這時一般地由不同的厚 度的級(marches)構(gòu)成，但這不是必須的。擋板(9)被放置在收集折流板(5)的下方。在 本發(fā)明的一種變型中，該擋板(9)可以被放置在所述收集折流板(5)的上方。
標注為(2)， (4)， (12)， (8)和(7)的元件具有與圖1B的情況中已描述的相同號 碼的元件具有相同的含義和相同的功能。 圖4C是扇形小板(11)的俯視圖，這里只示出小板的邊框和擋板(9)。 安置于收集折流板的上方或下方的擋板可以都用寬度嚴格地小于小板寬度，且長
度基本上等于小板長度的任何實心板做成，這樣使得位于擋板端部和小板邊緣之間的自由
空間的面積接近折流板(5)中開孔面積的一半。這樣，液體通過該擋板一側(cè)和另一側(cè)的速
度接近于液體流經(jīng)折流板(5)的速度，因為液體流量穿過相近的開孔面積。擋板端部和小
板邊緣之間的距離是5-200mm，并優(yōu)選為10-50mm。該擋板的厚度為0. 5-10mm，并優(yōu)選為
l一3mm。
實施例 通過模型試驗對本發(fā)明的效率進行了測試。該模型一方面按照現(xiàn)有技術(shù)，另一方 面按照本發(fā)明(如圖3A和3C所示)，再現(xiàn)了包含在兩個小板之間的固體顆粒床。
該模型再現(xiàn)了所述兩個收集折流板之間的幾何尺寸。子午線型小板的寬度是 1.2m，床的高度為1. 2m。模型的深度是18cm。收集折流板按照直徑30mm和中心至中心相 距60mm的孔進行打孔。上篩和收集折流板之間的距離是10mm。收集折流板和分配器之間
7的距離是20mm。 所使用的擋板厚度為lmm，并安置于收集折流板下方5mm處。
擋板寬1. lm，因此小板的每一邊都開孔5cm。 該模型用直徑為lmm的玻璃珠填充直至分配器以下10mm的高度。
該模型以等于1. 5cm/s的空塔速度進料水。 對于每種結(jié)構(gòu)(帶/不帶擋板)都通過測量停留時間分布(DTS)來表征流體動力學。 DTS方法在大量的作品中均有解釋，其中包括D. Scweich的"G6nie de lar6actionChimique"，2001，6ditions Tec & Doc，Paris。所述結(jié)果以Peclet數(shù)(Pe)的形式表示，它表示通過對流和通過擴散的流動速度之間的比例。Peclet數(shù)(Pe)越大，兩個收集折流板之間的軸向分散越弱，因而流動越接近于活塞型流動(即，更準確地，流動的流體薄片沒有軸向混合)。 結(jié)果列于表l。
構(gòu)型_Peclet數(shù) 無擋板 200
有擋板 350 表1 :有或沒有擋板的流體動力學的比較 這些結(jié)果表明，本發(fā)明可以非常明顯地改善多級塔中的流體動力學(Peclet數(shù)提高+75% )。
權(quán)利要求
向具有一系列塔板的多級塔的至少一個顆粒床供料的流體分配裝置，其中每一個塔板(P)支持一個固體顆粒床，并被分成為標注為(Pa)的相鄰的小板，所述小板覆蓋該塔的整個截面，所述裝置應(yīng)用于塔板(P)的至少一部分小板(Pa)，所述裝置包括a)被稱為上篩(6)的篩或穿孔板，其用來支持位于塔板上方的顆粒床(2)，b)在其中心開孔的收集折流板(5)，c)由篩或穿孔板組成的分配器(7)，其可以把從小板出來的流再分配到位于小板下方的顆粒床的整個表面上，d)擋板(9)，其被放置在收集折流板(5)和分配器(7)之間，所謂的“P1”位置上，或放置在上篩(6)和收集折流板(5)之間，所謂的“P2”位置上。
2. 按照權(quán)利要求l的多級塔中的流體分配裝置，其中所述裝置還包括設(shè)置在分配器 (7)的上方或下方的擋噴射流板(8)，當該擋板(9)在P1位置時，擋噴射流板被放置在小板 (Pa)的邊緣處，或者當擋板(9)在P2位置時，擋噴射流板被放置在收集折流板(5)開孔的 基本上正下方。
3. 按照權(quán)利要求l的多級塔中的流體分配裝置，其中擋板(9)由寬度嚴格地小于小板 (Pa)寬度，且長度基本上等于所述小板(Pa)長度的任何實心板構(gòu)成。
4. 按照權(quán)利要求l的多級塔中的流體分配裝置，其中擋板(9)的端部和小板(Pa)的邊 緣之間的距離為5-200mm，且優(yōu)選為10-50mm。
5. 按照權(quán)利要求1的多級塔中的流體分配裝置，其中擋板(9)的厚度為0. 5-10mm，且 優(yōu)選為l-3mm。
6. 按照權(quán)利要求1至5中任何一項的用于多級塔的分配裝置，其中小板(Pa)是子午型 的，也即矩形的，在長度上沿相同方向進行取向，并且基本上具有相同的寬度。
7. 按照權(quán)利要求1至5中任何一項的用于多級塔的分配裝置，其中小板(Pa)為具有基 本上相同張角的徑向扇形。
8. 使用按照權(quán)利要求1至7中任何一項的裝置的模擬移動床的分離方法，其中要分離 的進料是具有7至9個碳原子的芳香族化合物的任意混合物。
9. 使用按照權(quán)利要求1至7中任何一項的裝置的模擬移動床的分離方法，其中要分離 的進料是正_和異鏈烷烴的混合物。
10. 使用按照權(quán)利要求1至7中任何一項的裝置的模擬移動床的分離方法，其中要分離 的進料是正_和異鏈烯烴的混合物。
11. 使用按照權(quán)利要求1至7中任何一項的裝置的模擬移動床的分離方法，其中穿過所 述裝置的主流體的密度為600-950kg/m 且粘度為0. 1-0. 6cPo。
全文摘要
本發(fā)明涉及可使每級停留時間相等的多級塔中的新型分配和收集系統(tǒng)，其包括在具有多個顆粒床的多級塔內(nèi)部的上游顆粒床的出口處的流體分配和收集的裝置，該裝置包括擋板，其能使流體從混合箱出口直至下游固體顆粒床的流體的流動路線的路程相等。
文檔編號B01D53/04GK101703911SQ200910166980
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者D·達曼西爾, F·奧吉爾 申請人:Ifp公司