專(zhuān)利名稱(chēng)：向設(shè)備內(nèi)輸入流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向設(shè)備中輸入流體的方法以及實(shí)施該方法的塔。
在裝有實(shí)施液體與氣體之間熱量和/或質(zhì)量交換構(gòu)件的逆流塔中，氣體必須以這樣的方式在構(gòu)件下方輸入使得氣體盡可能均勻地向上流入構(gòu)件中。已提供了各種已知的方法，然而，在這一點(diǎn)上—無(wú)論是單獨(dú)還是組合在一起—都存在缺點(diǎn)。這些方法與氣體的輸入點(diǎn)以及輸入方式有關(guān)1.需要在氣體輸入點(diǎn)與構(gòu)件之間的空間內(nèi)使流動(dòng)平靜下來(lái)。選擇足夠高的平靜高度本身是有利的，但是，由于各種原因，通常是不可能的—例如，由于高成本或空間問(wèn)題。2.能導(dǎo)致流動(dòng)快速平靜的低的氣體輸入速度。它們可以通過(guò)使用大量輸入管和/或大直徑輸入管來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是，由于同樣的原因，通常是不可行的。3.可以均勻分布?xì)怏w的特殊結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，因而也是昂貴和/或產(chǎn)生大壓降的，所以考慮到這一點(diǎn)，不能用于低壓(通常壓力低于100毫巴)應(yīng)用中。
一種簡(jiǎn)單的氣體分布器是已知的，這種氣體分布器在氣體輸入流路上用作偏轉(zhuǎn)元件。這種偏轉(zhuǎn)元件包括一塊板擋板—垂直地設(shè)置在輸入管的入口連接處的前面—該擋板通過(guò)入口連接處上方和下方的兩塊水平板與塔壁相連。使用這種偏轉(zhuǎn)元件，得到一種分布方法，形成了沿塔內(nèi)壁大致鏡面對(duì)稱(chēng)的兩股支流，當(dāng)匯合形成了一向后運(yùn)動(dòng)的物流后，其水平速度分量徑向指向偏轉(zhuǎn)元件。這一反向移動(dòng)的物流在偏轉(zhuǎn)元件上方形成了必要的相對(duì)大的平靜高度。
本發(fā)明提供了一種方法，其中可以利用簡(jiǎn)單的偏轉(zhuǎn)元件改進(jìn)氣體或其它流體的分布。這種分布發(fā)生在塔內(nèi)或其它設(shè)備內(nèi)，如溢流式固體床反應(yīng)器，其中流體將被分布在固體床的上方或下方。這一目的是通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的方法實(shí)現(xiàn)的。
使用這一方法，流體被輸入到設(shè)備內(nèi)，特別是輸入到塔內(nèi)，其中流體輸入管朝偏轉(zhuǎn)元件敞開(kāi)。偏轉(zhuǎn)元件離構(gòu)件，特別是塔填料，有一定的垂直距離。在偏轉(zhuǎn)元件上形成兩股支流，它們沿設(shè)備內(nèi)壁大致鏡面對(duì)稱(chēng)地流動(dòng)，匯合后，再形成向后運(yùn)動(dòng)的物流，其水平速度分量徑向指向偏轉(zhuǎn)元件。利用偏轉(zhuǎn)元件，至少形成了一個(gè)第三支流，相對(duì)于匯合支流的向后運(yùn)動(dòng)物流，它徑向地朝相反方向。第三支流的強(qiáng)度能基本上防止了向后運(yùn)動(dòng)物流通過(guò)塔中心流動(dòng)。
從屬權(quán)利要求2至3涉及本發(fā)明方法的優(yōu)選方案。權(quán)利要求4至10的主題是設(shè)備，特別是塔，流體可以按本發(fā)明方法輸入其中。
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。其中

圖1是具有偏轉(zhuǎn)元件的塔的縱剖圖，利用本發(fā)明方法，偏轉(zhuǎn)元件可以將輸入氣體分布在塔的整個(gè)橫截面上，圖2是該塔的橫截面圖，圖3是相應(yīng)的立體剖示圖，圖4定性地描述了從圖1-3中所示塔中的偏轉(zhuǎn)元件出來(lái)后的氣流，圖5是圖4中流動(dòng)簡(jiǎn)圖的平面圖，和圖6-8是偏轉(zhuǎn)元件的其它方案。
圖1-3所示塔1包括構(gòu)件10，如安裝在支承件11上的規(guī)整填料，氣體4和液體在其中相互作用。氣體4經(jīng)輸入管2(內(nèi)徑d)和偏轉(zhuǎn)元件3供應(yīng)到液體表面13與支承件11之間的空間12。偏轉(zhuǎn)元件3是上面描述的具有擋板30的偏轉(zhuǎn)元件，其中心提供了一個(gè)孔33用于第三支流43出來(lái)，這一支流43-參看圖3-流入空間12(平靜空間)，從側(cè)孔31和32流出的兩股支流41和42也流入該空間。兩股朝相反方向水平流動(dòng)的支流41和42大致沿塔1內(nèi)壁鏡面對(duì)稱(chēng)地流動(dòng)，在匯合后，形成向后運(yùn)動(dòng)的物流44，其水平速度分量徑向指向偏轉(zhuǎn)元件3。第三支流43徑指向支流41和43匯合的向后運(yùn)動(dòng)的物流44。按照本發(fā)明，所形成的第三支流43強(qiáng)度能使向后運(yùn)動(dòng)的物流44在立體區(qū)域5以這樣的方式向上轉(zhuǎn)向使得基本上防止了經(jīng)塔中心流動(dòng)。在該區(qū)域，第三支流43也以相應(yīng)的方式向上轉(zhuǎn)向。支流43和向后運(yùn)動(dòng)的物流44相互作用，在空間12上部導(dǎo)致了一流場(chǎng)，與沒(méi)有孔33的偏轉(zhuǎn)元件因而也沒(méi)有支流43時(shí)的流場(chǎng)相比，該流場(chǎng)要均勻得多。很明顯，第三支流43一定不能如此強(qiáng)烈，不至于阻止兩股支流41和42達(dá)到塔壁上的與進(jìn)入點(diǎn)相對(duì)的點(diǎn)。
孔33可以是園形、橢圓形或矩形的。也可以設(shè)計(jì)成如噴淋器一樣的多個(gè)部分或篩板。第三支流由偏轉(zhuǎn)元件43以這樣的方式計(jì)量從偏轉(zhuǎn)元件流出的三股支流41、42和43的動(dòng)量基本上相等。第三支流43優(yōu)選具有大一點(diǎn)的動(dòng)量。
圖4用于說(shuō)明本發(fā)明方法的流場(chǎng)。模型計(jì)算的各種結(jié)果都基于這一圖解說(shuō)明，在這里僅定性地再現(xiàn)，忽略具體的細(xì)節(jié)。流場(chǎng)以帶箭頭的線條說(shuō)明，線條45和47以及45′和47′對(duì)應(yīng)于支流41和43(圖3)，線條46和46′對(duì)應(yīng)于第三支流43(圖3)。在最上部，粗箭頭到基面13的距離大約相等。第三支流43與向后運(yùn)動(dòng)的物流44(參看圖3)相互碰撞的區(qū)域位于平面50上，該平面用一串點(diǎn)劃線表示。經(jīng)過(guò)點(diǎn)51和51′的垂直線大致通過(guò)流線45和46以及45′和46′分別相互最靠近的點(diǎn)。
圖5以平面圖的形式定性地示出圖4的流動(dòng)方式。用虛線畫(huà)出的線52、52′表示流動(dòng)速度的回轉(zhuǎn)平面。如上面所述，在說(shuō)明中忽略了細(xì)節(jié)，例如指向下方的流動(dòng)速度的流場(chǎng)區(qū)域。
不同于氣體4的其它流體—即液體或氣體/液體混合物也可以按本發(fā)明方法輸入到塔1中。氣體或氣體/液體混合物從塔構(gòu)件10下方供應(yīng)，實(shí)際上優(yōu)選以如此大的距離，以至于在流體進(jìn)入構(gòu)件的入口處，在超過(guò)塔橫截面三分之二的范圍內(nèi)，流動(dòng)速度的垂直分量基本上相等。
按照本發(fā)明，偏轉(zhuǎn)元件3在輸入管2的連接處與塔中心之間留下一通道33，第三支流可以通過(guò)該通道徑向流入塔1中。圖6至8示出了偏轉(zhuǎn)元件3的其它方案。在圖6中，偏轉(zhuǎn)元件3由兩個(gè)鏟狀偏轉(zhuǎn)元件3a和3b形成，間隙33′留出了一個(gè)通道，第三支流43指向輸入管2的入口連接處。在圖7中，擋板30是封閉的。也有一個(gè)通道33″用于第三支流43，直接在輸入管2的入口連接處。在圖8中，第三支流43經(jīng)管330引導(dǎo)到塔的中部。偏轉(zhuǎn)元件3還可以有其它孔，特別是使另一支流49從下方出來(lái)的孔34。
為了使輸入的流體4按本發(fā)明方法有良好的分布，塔1的直徑不能太大。應(yīng)當(dāng)小于4米，優(yōu)選小于2米。同時(shí)，輸入管2在入口連接處的直徑d約為塔徑的15％以上。進(jìn)一步說(shuō)，偏轉(zhuǎn)元件3上側(cè)與構(gòu)件10的支承件11之間的距離應(yīng)當(dāng)大于d。
偏轉(zhuǎn)元件3的在圖1-5的實(shí)施例中是矩形，可以是平面或彎曲的。擋板30優(yōu)選設(shè)置在入口連接處前方。其距離為0.4d至0.8d(d＝輸入管2的直徑)；其高度為1.2d至1.5d；垂直側(cè)邊緣的之間的距離為1.5d至2d。
如果塔的直徑大，優(yōu)選沿直徑提供兩個(gè)輸入管2和2′(參看圖2)(在入口連接處提供兩個(gè)類(lèi)似的偏轉(zhuǎn)元件3)。也可以提供多于兩個(gè)這樣的輸入點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種向設(shè)備(1)、特別是向塔內(nèi)輸入流體(4)的方法，其中輸入流體的輸入管(2)朝偏轉(zhuǎn)元件(3)敞開(kāi)，偏轉(zhuǎn)元件離構(gòu)件(10)，特別是塔填料，有一定垂直距離，在該方法中，在偏轉(zhuǎn)元件中形成兩股支流(41，42)，它們沿設(shè)備(1)內(nèi)壁大致鏡面對(duì)稱(chēng)地流動(dòng)，在匯合后形成向后運(yùn)動(dòng)的物流(44)，其水平速度分量徑向指向偏轉(zhuǎn)元件，其特征在于利用偏轉(zhuǎn)元件形成至少一股第三支流，它相對(duì)于匯合支流的向后運(yùn)動(dòng)的物流，指向徑向相反的方向；其中，第三支流的強(qiáng)度能基本上防止了向后運(yùn)動(dòng)的物流通過(guò)塔中心流動(dòng)。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第三支流(43)由偏轉(zhuǎn)元件(3)以這樣的方式計(jì)量由三股支流(41，42，43)在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)元件時(shí)輸出的動(dòng)量基本上相等，第三支流優(yōu)選輸出大一點(diǎn)的動(dòng)量。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，流體(4)是氣體或氣體/液體混合物；流體從構(gòu)件(10)下方輸入；偏轉(zhuǎn)元件(3)與構(gòu)件之間的距離如下，即在流體進(jìn)入構(gòu)件的入口處，在超過(guò)構(gòu)件橫截面至少三分之二的范圍內(nèi)，流動(dòng)速度的水平分量大致相等。
4.一種橫截面為園形的塔(1)，包括用于在不同密度的兩種流體之間進(jìn)行熱量和/或物質(zhì)交換的構(gòu)件(10)，包括在構(gòu)件下方輸入低密度流體的輸入管(2)，還包括輸入管朝其內(nèi)開(kāi)口的偏轉(zhuǎn)元件(3)，利用偏轉(zhuǎn)元件，流體(4)可以分成兩股支流(41，43)，兩股支流朝相反方向水平流出，其特征在于在輸入管(2)的入口連接處與塔中心之間留出一通道(33)，第三支流可以沿該通道徑向流入塔。
5.權(quán)利要求4的塔，其特征在于，偏轉(zhuǎn)元件(3)利用擋板(30)起作用，擋板垂直地設(shè)置在輸入管(2)入口連接處前方，它通過(guò)位于入口連接處上方和下方的兩塊水平板與塔壁相連；其中擋板具有一中心孔(33)，可以是園形、橢園形或矩形的，也可以設(shè)計(jì)成如噴淋器的多個(gè)部分。
6.權(quán)利要求4或5的塔，其特征在于塔徑小于4米，優(yōu)選小于2米，輸入管(2)在入口連接處的直徑d約為塔徑的15％以上；偏轉(zhuǎn)元件(3)上側(cè)與構(gòu)件(10)的支承件(11)之間的距離應(yīng)當(dāng)大于d。
7.權(quán)利要求5和6的塔，其特征在于，偏轉(zhuǎn)元件(3)的擋板(30)至少接近矩形，實(shí)際上具有垂直的側(cè)邊和水平的側(cè)邊，也可以是彎曲的；擋板設(shè)置在入口連接處前方，其距離為0.4d至0.8d；其高度為1.2d至1.5d；垂直側(cè)邊緣的之間的距離為1.5d至2d。
8.權(quán)利要求4或5的塔，其特征在于，在入口連接處提供多個(gè)具有類(lèi)似偏轉(zhuǎn)元件(3)的輸入管(2，2′)。
9.權(quán)利要求8的塔，其特征在于，沿直徑設(shè)置兩個(gè)輸入管(2，2′)。
10.權(quán)利要求4-9之一的塔，其特征在于偏轉(zhuǎn)元件(3)進(jìn)一步包括孔(34)，特別是使支流(49)從下方流出的孔。
全文摘要
一種向設(shè)備(1),特別是向塔內(nèi)輸入流體(4)的方法,其中輸入流體的輸入管(2)朝偏轉(zhuǎn)元件(3)敞開(kāi)。這一偏轉(zhuǎn)元件離構(gòu)件(10),特別是塔填料有一定垂直距離。在該方法中,在偏轉(zhuǎn)元件中形成兩股支流(41,42),它們沿設(shè)備(1)內(nèi)壁大致鏡面對(duì)稱(chēng)地流動(dòng),在匯合后形成向后運(yùn)動(dòng)的物流(44),其水平速度分量徑向指向偏轉(zhuǎn)元件。利用偏轉(zhuǎn)元件形成至少一股第三支流,相對(duì)于匯合支流的向后運(yùn)動(dòng)的物流,指向徑向相反的方向。第三支流的強(qiáng)度能基本上防止了向后運(yùn)動(dòng)的物流通過(guò)塔中心流動(dòng)。
文檔編號(hào)B01D3/32GK1256960SQ9912673
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月15日
發(fā)明者F·莫澤 申請(qǐng)人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司