向設備內輸入流體的方法
2023-06-25 10:31:16
專利名稱：向設備內輸入流體的方法
技術領域：
本發明涉及一種向設備中輸入流體的方法以及實施該方法的塔。
在裝有實施液體與氣體之間熱量和/或質量交換構件的逆流塔中，氣體必須以這樣的方式在構件下方輸入使得氣體儘可能均勻地向上流入構件中。已提供了各種已知的方法，然而，在這一點上—無論是單獨還是組合在一起—都存在缺點。這些方法與氣體的輸入點以及輸入方式有關1.需要在氣體輸入點與構件之間的空間內使流動平靜下來。選擇足夠高的平靜高度本身是有利的，但是，由於各種原因，通常是不可能的—例如，由於高成本或空間問題。2.能導致流動快速平靜的低的氣體輸入速度。它們可以通過使用大量輸入管和/或大直徑輸入管來實現，但是，由於同樣的原因，通常是不可行的。3.可以均勻分布氣體的特殊結構是複雜的，因而也是昂貴和/或產生大壓降的，所以考慮到這一點，不能用於低壓(通常壓力低於100毫巴)應用中。
一種簡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元件。這種偏轉元件包括一塊板擋板—垂直地設置在輸入管的入口連接處的前面—該擋板通過入口連接處上方和下方的兩塊水平板與塔壁相連。使用這種偏轉元件，得到一種分布方法，形成了沿塔內壁大致鏡面對稱的兩股支流，當匯合形成了一向後運動的物流後，其水平速度分量徑向指向偏轉元件。這一反向移動的物流在偏轉元件上方形成了必要的相對大的平靜高度。
本發明提供了一種方法，其中可以利用簡單的偏轉元件改進氣體或其它流體的分布。這種分布發生在塔內或其它設備內，如溢流式固體床反應器，其中流體將被分布在固體床的上方或下方。這一目的是通過具有權利要求1特徵的方法實現的。
使用這一方法，流體被輸入到設備內，特別是輸入到塔內，其中流體輸入管朝偏轉元件敞開。偏轉元件離構件，特別是塔填料，有一定的垂直距離。在偏轉元件上形成兩股支流，它們沿設備內壁大致鏡面對稱地流動，匯合後，再形成向後運動的物流，其水平速度分量徑向指向偏轉元件。利用偏轉元件，至少形成了一個第三支流，相對於匯合支流的向後運動物流，它徑向地朝相反方向。第三支流的強度能基本上防止了向後運動物流通過塔中心流動。
從屬權利要求2至3涉及本發明方法的優選方案。權利要求4至10的主題是設備，特別是塔，流體可以按本發明方法輸入其中。
以下參照附圖對本發明進行詳細解釋。其中
圖1是具有偏轉元件的塔的縱剖圖，利用本發明方法，偏轉元件可以將輸入氣體分布在塔的整個橫截面上，圖2是該塔的橫截面圖，圖3是相應的立體剖示圖，圖4定性地描述了從圖1-3中所示塔中的偏轉元件出來後的氣流，圖5是圖4中流動簡圖的平面圖，和圖6-8是偏轉元件的其它方案。
圖1-3所示塔1包括構件10，如安裝在支承件11上的規整填料，氣體4和液體在其中相互作用。氣體4經輸入管2(內徑d)和偏轉元件3供應到液體表面13與支承件11之間的空間12。偏轉元件3是上面描述的具有擋板30的偏轉元件，其中心提供了一個孔33用於第三支流43出來，這一支流43-參看圖3-流入空間12(平靜空間)，從側孔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的支流41和42大致沿塔1內壁鏡面對稱地流動，在匯合後，形成向後運動的物流44，其水平速度分量徑向指向偏轉元件3。第三支流43徑指向支流41和43匯合的向後運動的物流44。按照本發明，所形成的第三支流43強度能使向後運動的物流44在立體區域5以這樣的方式向上轉向使得基本上防止了經塔中心流動。在該區域，第三支流43也以相應的方式向上轉向。支流43和向後運動的物流44相互作用，在空間12上部導致了一流場，與沒有孔33的偏轉元件因而也沒有支流43時的流場相比，該流場要均勻得多。很明顯，第三支流43一定不能如此強烈，不至於阻止兩股支流41和42達到塔壁上的與進入點相對的點。
孔33可以是園形、橢圓形或矩形的。也可以設計成如噴淋器一樣的多個部分或篩板。第三支流由偏轉元件43以這樣的方式計量從偏轉元件流出的三股支流41、42和43的動量基本上相等。第三支流43優選具有大一點的動量。
圖4用於說明本發明方法的流場。模型計算的各種結果都基於這一圖解說明，在這裡僅定性地再現，忽略具體的細節。流場以帶箭頭的線條說明，線條45和47以及45′和47′對應於支流41和43(圖3)，線條46和46′對應於第三支流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與向後運動的物流44(參看圖3)相互碰撞的區域位於平面50上，該平面用一串點劃線表示。經過點51和51′的垂直線大致通過流線45和46以及45′和46′分別相互最靠近的點。
圖5以平面圖的形式定性地示出圖4的流動方式。用虛線畫出的線52、52′表示流動速度的迴轉平面。如上面所述，在說明中忽略了細節，例如指向下方的流動速度的流場區域。
不同於氣體4的其它流體—即液體或氣體/液體混合物也可以按本發明方法輸入到塔1中。氣體或氣體/液體混合物從塔構件10下方供應，實際上優選以如此大的距離，以至於在流體進入構件的入口處，在超過塔橫截面三分之二的範圍內，流動速度的垂直分量基本上相等。
按照本發明，偏轉元件3在輸入管2的連接處與塔中心之間留下一通道33，第三支流可以通過該通道徑向流入塔1中。圖6至8示出了偏轉元件3的其它方案。在圖6中，偏轉元件3由兩個鏟狀偏轉元件3a和3b形成，間隙33′留出了一個通道，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。也有一個通道33″用於第三支流43，直接在輸入管2的入口連接處。在圖8中，第三支流43經管330引導到塔的中部。偏轉元件3還可以有其它孔，特別是使另一支流49從下方出來的孔34。
為了使輸入的流體4按本發明方法有良好的分布，塔1的直徑不能太大。應當小於4米，優選小於2米。同時，輸入管2在入口連接處的直徑d約為塔徑的15％以上。進一步說，偏轉元件3上側與構件10的支承件11之間的距離應當大於d。
偏轉元件3的在圖1-5的實施例中是矩形，可以是平面或彎曲的。擋板30優選設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；垂直側邊緣的之間的距離為1.5d至2d。
如果塔的直徑大，優選沿直徑提供兩個輸入管2和2′(參看圖2)(在入口連接處提供兩個類似的偏轉元件3)。也可以提供多於兩個這樣的輸入點。
權利要求
1.一種向設備(1)、特別是向塔內輸入流體(4)的方法，其中輸入流體的輸入管(2)朝偏轉元件(3)敞開，偏轉元件離構件(10)，特別是塔填料，有一定垂直距離，在該方法中，在偏轉元件中形成兩股支流(41，42)，它們沿設備(1)內壁大致鏡面對稱地流動，在匯合後形成向後運動的物流(44)，其水平速度分量徑向指向偏轉元件，其特徵在於利用偏轉元件形成至少一股第三支流，它相對於匯合支流的向後運動的物流，指向徑向相反的方向；其中，第三支流的強度能基本上防止了向後運動的物流通過塔中心流動。
2.權利要求1的方法，其特徵在於，第三支流(43)由偏轉元件(3)以這樣的方式計量由三股支流(41，42，43)在離開偏轉元件時輸出的動量基本上相等，第三支流優選輸出大一點的動量。
3.權利要求1或2的方法，其特徵在於，流體(4)是氣體或氣體/液體混合物；流體從構件(10)下方輸入；偏轉元件(3)與構件之間的距離如下，即在流體進入構件的入口處，在超過構件橫截面至少三分之二的範圍內，流動速度的水平分量大致相等。
4.一種橫截面為園形的塔(1)，包括用於在不同密度的兩種流體之間進行熱量和/或物質交換的構件(10)，包括在構件下方輸入低密度流體的輸入管(2)，還包括輸入管朝其內開口的偏轉元件(3)，利用偏轉元件，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，其特徵在於在輸入管(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.權利要求4的塔，其特徵在於，偏轉元件(3)利用擋板(30)起作用，擋板垂直地設置在輸入管(2)入口連接處前方，它通過位於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，也可以設計成如噴淋器的多個部分。
6.權利要求4或5的塔，其特徵在於塔徑小於4米，優選小於2米，輸入管(2)在入口連接處的直徑d約為塔徑的15％以上；偏轉元件(3)上側與構件(10)的支承件(11)之間的距離應當大於d。
7.權利要求5和6的塔，其特徵在於，偏轉元件(3)的擋板(30)至少接近矩形，實際上具有垂直的側邊和水平的側邊，也可以是彎曲的；擋板設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；垂直側邊緣的之間的距離為1.5d至2d。
8.權利要求4或5的塔，其特徵在於，在入口連接處提供多個具有類似偏轉元件(3)的輸入管(2，2′)。
9.權利要求8的塔，其特徵在於，沿直徑設置兩個輸入管(2，2′)。
10.權利要求4-9之一的塔，其特徵在於偏轉元件(3)進一步包括孔(34)，特別是使支流(49)從下方流出的孔。
全文摘要
一種向設備(1),特別是向塔內輸入流體(4)的方法,其中輸入流體的輸入管(2)朝偏轉元件(3)敞開。這一偏轉元件離構件(10),特別是塔填料有一定垂直距離。在該方法中,在偏轉元件中形成兩股支流(41,42),它們沿設備(1)內壁大致鏡面對稱地流動,在匯合後形成向後運動的物流(44),其水平速度分量徑向指向偏轉元件。利用偏轉元件形成至少一股第三支流,相對於匯合支流的向後運動的物流,指向徑向相反的方向。第三支流的強度能基本上防止了向後運動的物流通過塔中心流動。
文檔編號B01D3/32GK1256960SQ9912673
公開日2000年6月21日 申請日期1999年12月14日 優先權日1998年12月15日
發明者F·莫澤 申請人:蘇舍化學技術有限公司