一种吸附分离内构件及其应用_3

文档序号:9737311阅读:来源:国知局
上表面支撑部件5的上部分的开孔率相同或不同。实施例 中采用称为"成型金属丝筛网"的特殊类型的栅格作为下表面流体分布部件6,但是不局限 于这种结构。该部件可选择在上方连接一系列横纵交错的支撑条或开孔的成型支撑板,用 于阻止下游床层颗粒的冲击。支撑条在流体流动方向彼此连通,对流体有引流和分配作用。 下表面流体分布部件6与流体收集板8之间的有效距离Η为网孔或间距I的函数。网孔或 间距I是指下表面流体分布部件6的主平面内的临近开口之间的平均中心线间距离。下表 面流体分布部件6和流体收集板8之间的距离Η由比率来限定,且至少为2。优 选的方案是比率H/M s的值为2-100。在某些过程中,有效距离Η为3-30mm,但是不限定于 这个数值。
[0063] 本发明提供的吸附分离内构件中,流体分布板10用以将经过通道9流入吸附分离 内构件3的第三空间21的流体均匀分布到第四空间22。图6为流体分布板10的一种实施 结构示意图,如图6所示,流体收集板10为具有一定开孔率的部件,本实施结构中为具有相 同孔径的成型金属筛网,但是不局限于这种结构;也可以是多孔板、烧结金属板等一种或几 种的组合。本实施例中,流体收集板10具有相同的孔径和均匀的孔间距,根据实际情况,可 以在流体收集板10上设置不同孔径的孔或缝,孔或缝的间接可以是不相等的。
[0064] 本发明提供的吸附分离内构件3中,还可以包括流体导入或抽出管15,图7为流体 导入或抽出管15的结构示意图,描述了一种流体导入或抽出管15的可选的实施结构,但是 不局限于这种结构。图7中的流体导入或抽出管15设置在通道9上方,底部与流体收集板 8紧贴,功能是将容器1外的流体导入吸附分离内构件3,例如解吸剂,通过流体导入或抽出 管15上的开孔或条缝16,均匀地分布到本发明提供的吸附分离内构件3中,使之在空第二 间12内与流体收集板8收集的流体充分混合;或者是将通过流体收集板8收集的容器1内 的流体的一部分通过流体导入或抽出管15抽出到容器1外。流体导入或抽出管15是一个 或多个开设有小孔或条缝的方管或圆管,使得流体导入或抽出管15内的流体与吸附分离 内构件3内的流体连通。这些小孔的排布可以是等间距排布,也可以按照一定比例不等间 距排列。流体导入或抽出管15上的总开孔面积优选与通道9面积的比为1 :5-100。
[0065] 本发明所提供的吸附分离内构件可应用于不同规模和外部形状的容器中。能适应 各种规模和安装要求的容器的使用需要,对于中小型容器,例如实验室规模的装置可以将 该设备整体置于容器之内。
[0066] 对于大型容器,例如工业规模的容器中,该吸附分离内构件3通常根据该容器外 壳23的入孔或端口的尺寸分成若干区段,每一区段均包含该吸附分离内构件3的所有部 件。图8A-8B分别为流体收集板8区段两种划分方式的俯视图。如图8A所示,是一个具有 垂直轴线13和外壳23的圆柱形容器的圆形截面。肋板14用以限定邻近区段之间的侧边 界。在两个中间区段以及上弦区段中,通道9为贯穿流体收集板8与流体导入或抽出管15 包围成的多个矩形开口。图8A的下弦区段中,通道9可弯曲以适应容器外壳的形状。
[0067] 图8B描绘了吸附分离内构件3在圆柱形容器中的另一种可能的区段设计方式。 一根中心管(承重管)24沿容器1的垂直轴线13同心设置于容器1的中心。在容器1的 一个截面上,将该截面按一定角度划分为与中心管24同心的若干扇形区段;也可以如图8B 所示,设置与中心管24同心的流通面积相等的两层区段,靠近中心管24的内圈区段和远离 中心管24的外围一圈区段,但不仅限于两层。区段间以肋板14限定。在图8B中,每一区 段的通道9均为完全横穿肋板14之间的流体收集板8围成的矩形开口。单层扇形区段中, 通道9距离区段两端的距离比通常介于1. 1至3. 5的范围内。对于图8B中所示的两层区 段,靠近中心管24的区段中通道9距离区段两段的距离比通常介于1. 1至3. 0的范围内, 远离中心管24的外围一圈区段中,通道9距离区段两端的距离比通常介于1. 2至1. 6的范 围内。在图8B中,单层扇形区段和两层区段中的流体收集部件8和通道9的方向基本是垂 直于容器1截面径向的,但是也可以如图8B中所示,沿截面径向设置。
[0068] 图9A和9B分别对应于图8A和8B中所标记的剖面线,用以说明本发明的附加细 节。
[0069] 图9A所示的实施例中,上表面支撑部件5的上部分采用多孔板与金属丝筛网的组 合部件,也可以是成型金属丝筛网或替他多孔物质。下部分由纵支撑梁19和基本上与横支 撑梁20以一定的间距组合构成。每一区段都具有各自的肋板14,从而使相邻的区段如图9A 所示沿相邻肋板外表面连接。相邻区段间也可以使用同一个肋板14连接,肋板横断面可以 是是矩形,也可以是T形。图9A中,上表面支撑部件5下方,设置流体偏转板7。流体偏转 板7上包含至少一个通路17,使流体偏转板7上方的第一空间11与其下方的第二空间12 相连通。流体偏转板7为水平延伸整个吸附分离内构件3的截面的基本无孔的平板,也可 以是斜板或阶梯形板。如果流体偏转板7不是平板,则靠近通路17的板应该最薄,且沿远 离通路17的方向逐渐变厚。图9A中还包括流体导入或抽出管15。每个区段可具有一个或 多个流体导入或抽出管15,提供该吸附分离内构件3的空间V与容器1之外的其他设备之 间的流体连通。图9A中,流体导入或抽出管15位于流体收集板8和通道9上方,流体导入 或抽出管15的底部与流体收集板8顶部紧贴。流体导入或抽出管15可以是截面为圆形、 矩形或其他形状的导管。流体导入或抽出管15至少应具有一个条缝或开孔以使吸附分离 内构件3的空间V内的流体与容器1外的设备连通。图9A中,流体收集板8基本上封闭容 器1的截面并包括导流板18,也可以不包含导流板18或包含诸如栅格等其他结构。图9A 中流体收集板8为平板,导流板18紧贴在流体收集板8下方。流体分布板10为表面开有 小孔、条缝或具有其他贯穿通道的水平延伸整个吸附分离内构件3的截面的平板。流体分 布板10上的总开孔面积与设备截面积之比在1 :5-100范围内。吸附分离内构件3的最底 端是下表面流体分布部件6,与上表面支撑部件5结构类似。流体分布部件6与流体分布板 10间隔开。
[0070] 图9B中的中心管24两侧各有一个区段,分别由区段肋板14、上表面支撑部件5及 下表面流体分布部件6所限定的区段仅通过底部的支撑圈25安装于容器1的外壳23和中 心管24上。如图9B所示,上表面支撑部件5的上部分是成型金属丝筛网,但不局限于这种 结构。下表面流体分布部件6由与上表面支撑部件5的上部分通常采用相同的材料制成。 在其它应用中,这些部件可以由不同构型的材料构成。例如,一个为成型金属丝筛网,另一 个为多孔板。固体粒子床层2内的颗粒的平均粒径应为成型金属丝之间平均间距的至少两 倍。下表面流体分布部件6也可以如图9B中心管24的右侧所示,可选的包含一组支撑梁。 如图9B中心管24的左侧所示,容器1的外壳23的内表面是可见的。同时,流体偏转板7以 梯形斜坡的形式逐渐变薄,并且流体偏转板7最薄的部分最靠近通路17,流体偏转板7上包 含两个通路17,通路17以一定的规则排布在流体导入或抽出管15两侧。流体偏转板7的 逐渐变薄也可以如图9B中心管24的右侧所示,成阶梯状,流体偏转板7上只包含一个通路 17。如图9B中心管24的左侧所示,流体收集板8以梯形斜坡的形式逐渐变薄,并且流体收 集板8最薄的部分最靠近通道9,流体收集板8上包含两个通道9,通道9以一定的规则排 布在流体导入或抽出管15的两侧。流体收集板8的逐渐变薄也可以如图9B中心管24的 右侧所示,成阶梯状。如图9B中心管24的左侧所示,流体收集板8下方可设置一组导流板 18,用以支撑流体收集板8,并使进入第三空间21的流体向设备两端流动。流体导入或抽 出管15可以如图9B中心管24的左侧所示,是截面为距形的导管,也可以是如图9B中心管 24的右侧所示是截面为圆形的导管。流体导入或抽出管15通过侧面开设的小孔或条缝16 与吸附分离内构件3的空间连通,开孔或条缝16与通道9等长且延伸穿过该通道9。流体 分布板10位于流体收集板8和通道9下方,可以如图9B中心管24的左侧所示,为具有一 定开孔率的水平延伸整个吸附分离内构件3的截面的平板;也可如图9B中心管24的右侧 所示,为两块具有一定开孔率的流体分布板10,两块流体分布板10各自的开孔率,以及它 们各自与通道9或流体收集板8的垂直间距可以相同或不同。从通道9流出的流体经过流 体分布板10的分配后,均匀地进入吸附分离内构件3的第四空间22。设备底部可如图9B 中心管24的左侧所示,与下游床层间隔一定的距离,也可以如图9B中心管24的右侧所示, 与下游床层接触。吸附分离内构件3的下表面流体分布部件6与下游床层的颗粒的上表面 的间距通常为2-20mm。
[0071] 本发明提供的吸附分离内构件的工作过程为:流体通过吸附分离内构件3的上游 的固体粒子床层2,经过上表面支撑部件5进入吸附分离内构件3的第一空间11,被流体偏 转板7阻挡,流体流动方向改变,汇集到通路17。在此过程中,流体进行充分混合,消除流体 间存在的浓度梯度。混合后的流体通过通路17进入吸附分离内构件3的第二空间12,被流 体收集板8收集,并汇集到通道9。如果此时有吸附分离内构件3外的流体通过流体导入或 抽出管15进入吸附分离内构件3,则流体通过流体导入或抽出管15上的小孔16进入吸附 分离内构件3的第二空间12,并在第二空间12内与流体收集板8收集的上游床层进入吸 附分离内构件3的流体混合。混合后的流体通过通道9进入吸附分离内构件3的第三空间 21。流体在吸附分离内构件3的第三空间21中,通过流体分布板10的整流和分配,均匀地 进入吸附分离内构件3的第四空间22,最后通过下表面流体分布部件6的最终分配,均匀地 进入下游的固体粒子床层2。如果此时将设备内的流体通过流体导入或抽出管15抽出到容 器外,则由流体收集板8收集的流体,一部
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