专利名称：向设备内输入流体的方法
技术领域：
本发明涉及一种向设备中输入流体的方法以及实施该方法的塔。
在装有实施液体与气体之间热量和/或质量交换构件的逆流塔中，气体必须以这样的方式在构件下方输入使得气体尽可能均匀地向上流入构件中。已提供了各种已知的方法，然而，在这一点上—无论是单独还是组合在一起—都存在缺点。这些方法与气体的输入点以及输入方式有关1.需要在气体输入点与构件之间的空间内使流动平静下来。选择足够高的平静高度本身是有利的，但是，由于各种原因，通常是不可能的—例如，由于高成本或空间问题。2.能导致流动快速平静的低的气体输入速度。它们可以通过使用大量输入管和/或大直径输入管来实现，但是，由于同样的原因，通常是不可行的。3.可以均匀分布气体的特殊结构是复杂的，因而也是昂贵和/或产生大压降的，所以考虑到这一点，不能用于低压(通常压力低于100毫巴)应用中。
一种简单的气体分布器是已知的，这种气体分布器在气体输入流路上用作偏转元件。这种偏转元件包括一块板挡板—垂直地设置在输入管的入口连接处的前面—该挡板通过入口连接处上方和下方的两块水平板与塔壁相连。使用这种偏转元件，得到一种分布方法，形成了沿塔内壁大致镜面对称的两股支流，当汇合形成了一向后运动的物流后，其水平速度分量径向指向偏转元件。这一反向移动的物流在偏转元件上方形成了必要的相对大的平静高度。
本发明提供了一种方法，其中可以利用简单的偏转元件改进气体或其它流体的分布。这种分布发生在塔内或其它设备内，如溢流式固体床反应器，其中流体将被分布在固体床的上方或下方。这一目的是通过具有权利要求1特征的方法实现的。
使用这一方法，流体被输入到设备内，特别是输入到塔内，其中流体输入管朝偏转元件敞开。偏转元件离构件，特别是塔填料，有一定的垂直距离。在偏转元件上形成两股支流，它们沿设备内壁大致镜面对称地流动，汇合后，再形成向后运动的物流，其水平速度分量径向指向偏转元件。利用偏转元件，至少形成了一个第三支流，相对于汇合支流的向后运动物流，它径向地朝相反方向。第三支流的强度能基本上防止了向后运动物流通过塔中心流动。
从属权利要求2至3涉及本发明方法的优选方案。权利要求4至10的主题是设备，特别是塔，流体可以按本发明方法输入其中。
以下参照附图对本发明进行详细解释。其中
图1是具有偏转元件的塔的纵剖图，利用本发明方法，偏转元件可以将输入气体分布在塔的整个横截面上，图2是该塔的横截面图，图3是相应的立体剖示图，图4定性地描述了从图1-3中所示塔中的偏转元件出来后的气流，图5是图4中流动简图的平面图，和图6-8是偏转元件的其它方案。
图1-3所示塔1包括构件10，如安装在支承件11上的规整填料，气体4和液体在其中相互作用。气体4经输入管2(内径d)和偏转元件3供应到液体表面13与支承件11之间的空间12。偏转元件3是上面描述的具有挡板30的偏转元件，其中心提供了一个孔33用于第三支流43出来，这一支流43-参看图3-流入空间12(平静空间)，从侧孔31和32流出的两股支流41和42也流入该空间。两股朝相反方向水平流动的支流41和42大致沿塔1内壁镜面对称地流动，在汇合后，形成向后运动的物流44，其水平速度分量径向指向偏转元件3。第三支流43径指向支流41和43汇合的向后运动的物流44。按照本发明，所形成的第三支流43强度能使向后运动的物流44在立体区域5以这样的方式向上转向使得基本上防止了经塔中心流动。在该区域，第三支流43也以相应的方式向上转向。支流43和向后运动的物流44相互作用，在空间12上部导致了一流场，与没有孔33的偏转元件因而也没有支流43时的流场相比，该流场要均匀得多。很明显，第三支流43一定不能如此强烈，不至于阻止两股支流41和42达到塔壁上的与进入点相对的点。
孔33可以是园形、椭圆形或矩形的。也可以设计成如喷淋器一样的多个部分或筛板。第三支流由偏转元件43以这样的方式计量从偏转元件流出的三股支流41、42和43的动量基本上相等。第三支流43优选具有大一点的动量。
图4用于说明本发明方法的流场。模型计算的各种结果都基于这一图解说明，在这里仅定性地再现，忽略具体的细节。流场以带箭头的线条说明，线条45和47以及45′和47′对应于支流41和43(图3)，线条46和46′对应于第三支流43(图3)。在最上部，粗箭头到基面13的距离大约相等。第三支流43与向后运动的物流44(参看图3)相互碰撞的区域位于平面50上，该平面用一串点划线表示。经过点51和51′的垂直线大致通过流线45和46以及45′和46′分别相互最靠近的点。
图5以平面图的形式定性地示出图4的流动方式。用虚线画出的线52、52′表示流动速度的回转平面。如上面所述，在说明中忽略了细节，例如指向下方的流动速度的流场区域。
不同于气体4的其它流体—即液体或气体/液体混合物也可以按本发明方法输入到塔1中。气体或气体/液体混合物从塔构件10下方供应，实际上优选以如此大的距离，以至于在流体进入构件的入口处，在超过塔横截面三分之二的范围内，流动速度的垂直分量基本上相等。
按照本发明，偏转元件3在输入管2的连接处与塔中心之间留下一通道33，第三支流可以通过该通道径向流入塔1中。图6至8示出了偏转元件3的其它方案。在图6中，偏转元件3由两个铲状偏转元件3a和3b形成，间隙33′留出了一个通道，第三支流43指向输入管2的入口连接处。在图7中，挡板30是封闭的。也有一个通道33″用于第三支流43，直接在输入管2的入口连接处。在图8中，第三支流43经管330引导到塔的中部。偏转元件3还可以有其它孔，特别是使另一支流49从下方出来的孔34。
为了使输入的流体4按本发明方法有良好的分布，塔1的直径不能太大。应当小于4米，优选小于2米。同时，输入管2在入口连接处的直径d约为塔径的15％以上。进一步说，偏转元件3上侧与构件10的支承件11之间的距离应当大于d。
偏转元件3的在图1-5的实施例中是矩形，可以是平面或弯曲的。挡板30优选设置在入口连接处前方。其距离为0.4d至0.8d(d＝输入管2的直径)；其高度为1.2d至1.5d；垂直侧边缘的之间的距离为1.5d至2d。
如果塔的直径大，优选沿直径提供两个输入管2和2′(参看图2)(在入口连接处提供两个类似的偏转元件3)。也可以提供多于两个这样的输入点。
权利要求
1.一种向设备(1)、特别是向塔内输入流体(4)的方法，其中输入流体的输入管(2)朝偏转元件(3)敞开，偏转元件离构件(10)，特别是塔填料，有一定垂直距离，在该方法中，在偏转元件中形成两股支流(41，42)，它们沿设备(1)内壁大致镜面对称地流动，在汇合后形成向后运动的物流(44)，其水平速度分量径向指向偏转元件，其特征在于利用偏转元件形成至少一股第三支流，它相对于汇合支流的向后运动的物流，指向径向相反的方向；其中，第三支流的强度能基本上防止了向后运动的物流通过塔中心流动。
2.权利要求1的方法，其特征在于，第三支流(43)由偏转元件(3)以这样的方式计量由三股支流(41，42，43)在离开偏转元件时输出的动量基本上相等，第三支流优选输出大一点的动量。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，流体(4)是气体或气体/液体混合物；流体从构件(10)下方输入；偏转元件(3)与构件之间的距离如下，即在流体进入构件的入口处，在超过构件横截面至少三分之二的范围内，流动速度的水平分量大致相等。
4.一种横截面为园形的塔(1)，包括用于在不同密度的两种流体之间进行热量和/或物质交换的构件(10)，包括在构件下方输入低密度流体的输入管(2)，还包括输入管朝其内开口的偏转元件(3)，利用偏转元件，流体(4)可以分成两股支流(41，43)，两股支流朝相反方向水平流出，其特征在于在输入管(2)的入口连接处与塔中心之间留出一通道(33)，第三支流可以沿该通道径向流入塔。
5.权利要求4的塔，其特征在于，偏转元件(3)利用挡板(30)起作用，挡板垂直地设置在输入管(2)入口连接处前方，它通过位于入口连接处上方和下方的两块水平板与塔壁相连；其中挡板具有一中心孔(33)，可以是园形、椭园形或矩形的，也可以设计成如喷淋器的多个部分。
6.权利要求4或5的塔，其特征在于塔径小于4米，优选小于2米，输入管(2)在入口连接处的直径d约为塔径的15％以上；偏转元件(3)上侧与构件(10)的支承件(11)之间的距离应当大于d。
7.权利要求5和6的塔，其特征在于，偏转元件(3)的挡板(30)至少接近矩形，实际上具有垂直的侧边和水平的侧边，也可以是弯曲的；挡板设置在入口连接处前方，其距离为0.4d至0.8d；其高度为1.2d至1.5d；垂直侧边缘的之间的距离为1.5d至2d。
8.权利要求4或5的塔，其特征在于，在入口连接处提供多个具有类似偏转元件(3)的输入管(2，2′)。
9.权利要求8的塔，其特征在于，沿直径设置两个输入管(2，2′)。
10.权利要求4-9之一的塔，其特征在于偏转元件(3)进一步包括孔(34)，特别是使支流(49)从下方流出的孔。
全文摘要
一种向设备(1),特别是向塔内输入流体(4)的方法,其中输入流体的输入管(2)朝偏转元件(3)敞开。这一偏转元件离构件(10),特别是塔填料有一定垂直距离。在该方法中,在偏转元件中形成两股支流(41,42),它们沿设备(1)内壁大致镜面对称地流动,在汇合后形成向后运动的物流(44),其水平速度分量径向指向偏转元件。利用偏转元件形成至少一股第三支流,相对于汇合支流的向后运动的物流,指向径向相反的方向。第三支流的强度能基本上防止了向后运动的物流通过塔中心流动。
文档编号B01D3/32GK1256960SQ9912673
公开日2000年6月21日 申请日期1999年12月14日 优先权日1998年12月15日
发明者F·莫泽 申请人:苏舍化学技术有限公司