一种吸附分离内构件及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种吸附分离内构件及其应用。更具体地说，涉及一种在含有多个固 体粒子床层的容器中，收集上游粒子床流下来的流体，将收集的流体与从外界引入的流体 充分混合，并将混合后的流体均匀地分配到设备下游粒子床中的吸附分离内构件；以及使 用该吸附分离内构件在吸附分离中的应用。
【背景技术】
[0002] 石油化工领域中，在含有固体粒子的容器中进行的流体与固体粒子接触的过程被 广泛用于诸如吸附分离、催化反应等操作中。其中吸附分离是石油化工中常用的分离技术， 对于结构相近、沸点差很小的混合物的提纯具有非常好的效果。用于吸附分离的设备有固 定床、移动床和模拟移动床，其中模拟移动床是目前吸附分离采用的主要设备。在模拟移动 床中，可将固定相吸附剂设想为是逆于物料移动方向运动，待分离混合物料在分离工作区 中部的某一点被连续输入，选定两个方向流动的流速的比率，料液自入口处就分成逆向流 动的两部分，以进料入口为参考点，吸附剂似乎吸附了产品向上移动，因此称为"模拟移动 床"。在进料点以上的位置越高，产品纯度就越高，而副产品却是在相反方向富集。模拟移 动床的生产能力和分离效率比固定吸附床高，又可避免移动床吸附剂磨损、碎片或粉尘堵 塞设备或管道以及固体颗粒缝间的沟流。
[0003] 当流体流经含有固体粒子床层的模拟移动床、固定床这种分离或反应设备时，需 要在设备内部设置一个或多个流体分布设备，将设备中的固体离子分成两个或多个固体粒 子床层。流体分布设备设置在最上部的固体粒子床层之上和两个固体粒子床层之间，可以 使通过该设备内的截面区域的流体流动更均匀，从而提高操作的效率。例如，设置流体分布 设备可以降低甚至消除固体粒子床层内的沟流、短路和流动死区，从而减少温差以及流体 浓度的变化。
[0004] CN102451647A公开了一种流体收集、混合、分布设备，沿容器的主轴方向从上到下 通常包括以下部件：上表面支撑部件，流体收集部件，流体整流部件，下表面流体分布部件。 流体收集部件位于上表面支撑部件下方，各部件以合理的间隔依次排布。该设备独特的流 体整流部件使通过设备的流体获得更均匀的流动，能够更充分的混合和更小的流动波动干 扰。另外该设备具有多种外部形状，能适应各种规模和安装要求的容器的使用需要。
[0005] CN201592090U公开了 一种液体收集混合分配装置。该设备的特点是内部设置若干 用于强化流体混合的迷宫构件。
[0006] CN101056684A公开了一种用于流体-固体接触容器中的固体粒子床之间的混合 器-分布器-收集器设备。该设备包括用于保持固体粒子的上部床层，并且容许流体向下 流经所述混合器-分布器-收集器设备的上边界；位于上边界之下并与该上边界间隔开的 流体分布器；上述两者之间并且和两者分别隔开的流体偏转板；贯穿偏转板的至少一个通 道；还包括选自穿孔板、丝网、栅格、多孔固体、蜂窝状物体及其组合的流量控制器；其中所 述的最下部的流量控制器上的开孔面积大于其上的流体分布器的开孔面积。该设备还可以 选择性的包括一个与管道连接的混合箱，外部流体的引入或从容器中抽出流体都通过该混 合箱进行。该设备对容器内的流体有良好的分配效果，但是流体在设备中的流动路径较长， 存在比较明显的流动死区，局部会产生高速射流，增加流体通过设备时的压降。并且在进行 流体的导入或抽出的操作切换时，必须对管道进行冲洗。
[0007] CN1316917A公开了一种流体分配和收集系统，该设备包括用于混合、分配或抽出 流体的若干分配盘和若干板条。该系统具有两个腔室，其功能类似于前文提到的混合箱，其 中一个腔室进行外部流体的引入，另一个腔室进行容器内流体的抽出。在操作过程中，进行 流体的导入或抽出的操作切换时，无须对管道进行冲洗。该设备能提供有比较好的流体分 配效果，但是内部结构复杂，增加流体通过设备时的压降。而且腔室数量的增加导致管道数 量的增加，减小了容器内的有效体积。该设备外形结构比较单一，适合用于规模较大的容 器，对于较小的容器，安装该设备比较困难。
[0008] 综上所述，目前使用的流体分布设备还存在以下问题需要改进：
[0009] (1)流体在设备中的流动路径较长，容易形成流动死区；
[0010] (2)流体在设备内存在比较大的浓度梯度，流体混合不充分；
[0011] (3)内部结构导致流体流经设备时的压降较大。
[0012] 因此，需要克服上述问题，提供一种提高流体流动均匀性，使流体充分混合，降低 流体流经设备时的压降的吸附分离内构件。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种提高流体流动均匀性，使流体充分 混合，降低流体流经设备时的压降的吸附分离内构件，并提供该内构件在吸附分离过程中 的应用。
[0014] 为了实现上述发明目的，本发明提供了 一种吸附分离内构件，该吸附分离内构件3 位于具有垂直轴线13的容器1内的两个固体粒子床层2之间、顶部床层的上部或底部床层 的下部，吸附分离内构件3包括：用于支撑上部固体粒子床层，并且允许流体通过的上表面 支撑部件5 ;水平延伸穿过容器1的截面区域并位于上表面支撑部件5之下，并与上表面支 撑部件5间隔开的流体偏转板7 ;水平延伸穿过容器1的截面区域并位于流体偏转板7之 下，并与流体偏转板7间隔开的流体收集板8 ;贯穿流体收集板8的至少一个通道9,通道9 提供上表面支撑部件5与流体收集板8下方的空间的流体通路；位于流体收集板8和通道 9上方的流体导入或抽出管15 ;位于流体收集板8和通道9下方，且水平延伸穿过容器1的 截面区域的流体分布板10 ;以及，位于流体分布板10下方，且与流体分布板10间隔开的下 表面流体分布部件6。
[0015] 本发明还提供了本发明提供的吸附分离内构件在吸附分离中的应用。
[0016] 与现有流体分布设备相比，本发明提供的吸附分离内构件具有如下优点：
[0017] 具有独特的流体偏转板，既能有效地将上游床层流入吸附分离内构件的流体进行 汇总和混合，又能消除上游流体间的浓度梯度，使进入流体收集板的流体的浓度分布更均 匀。本发明提供的吸附分离内构件中的流体收集板，可根据吸附分离内构件的尺寸调节通 道的数量，满足不同规模吸附分离内构件的流体分布需要，缩短流体在吸附分离内构件中 的流动路径，减少流动死区。本发明提供的吸附分离内构件，具有结构简单，流体通过时压 降较小的特点，使通过吸附分离内构件的流体获得更均匀的流动，更充分的混合和更小的 流动波动干扰，而且能适应各种规模的容器的流体分配要求。
【附图说明】
[0018] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0019] 图1为含有多层固体粒子床层2和本发明提供的吸附分离内构件3的容器1的剖 面侧视示意图；
[0020] 图2为本发明提供的吸附分离内构件3的剖面示意图；
[0021] 图3为上表面支撑部件5的结构示意图；
[0022] 图4为流体偏转板7的结构示意图；
[0023] 图5为流体收集板8的结构示意图；
[0024] 图6为流体分布板10的结构示意图；
[0025] 图7为流体导入或抽出管15的结构示意图；
[0026] 图8A为流体收集板8区段的一种划分方式的俯视示意图；
[0027] 图8B为流体收集板8区段的另一种划分方式的俯视示意图；
[0028] 图9A为沿图8A中A-A标记的剖面线截取的本发明的吸附分离内构件3的剖面侧 视意图；
[0029] 图9B为沿图8B中B-B标记的剖面线截取的本发明的吸附分离内构件3的剖面侧 视意图；
[0030] 图10为CN101056684A中公开的流体分布设备的结构示意图。
[0031] 附图标记说明
[0032] 1、容器 2、固体粒子床层 3、吸附分离内构件
[0033] 4、入口 5、上表面支撑部件 6、下表面流体分布部件
[0034] 7、流体偏转板 8、流体收集板 9、通道
[0035] 10、流体分布板 11、第一空间 12、第二空间
[0036] 13、垂直轴线 14、肋板 15、流体导入或抽出管
[0037] 16、开孔或条缝 17、通路 18、导流板
[0038] 19、纵支撑梁 20、横支撑梁 21、第三空间
[0039] 22、第四空间 23、外壳 24、中心管
[0040] 25、支撑圈
【具体实施方式】
[0041] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0042] 本发明提供的吸附分离内构件可用于任何流体与固体粒子床层接触的过程。流体 和固体粒子床层进行接触的容器中可以单独使用一个吸附分离内构件，也可以同时使用多 个吸附分离内构件。流体在容器内沿主轴向下流动，通过各个分隔的固体粒子床层。构成 固体粒子床层的材料包括吸附剂、树脂、催化剂以及惰性材料，但并不因此而受到限制。所 述流体可以是蒸汽、液体或超临界流体，且流体可以是纯物质，也可以是多种化合物或多种 流体的混合物，只要这些混合物基本上是一个相。石油化工行业中有许多这种流体与固体 粒子床层接触的过程，例如各种反应及分离过程。本发明提供的吸附分离内构件优先推荐 使用于吸附分离过程。
[0043] 本发明提供的吸附分离内构件可以安装于诸如模拟移动床这类含有固体粒子床 层的容器的中部，使固体粒子床层间相互分隔，对流体起到收集、混合和分配的作用，也可 以放在容器的顶部起到流体的初始分配作用，或者放在