专利名称：处理至少一种流体的设备及其在分离气体混合物的至少一种成分时的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及能处理至少一种流体的设备，该类设备包含至少一种在流体沿一个主方向流动时将要经过的颗粒材料堆。
该类设备在使用诸如触媒剂或吸附剂等颗粒材料的技术领域应用很广泛。在这类应用中，为取得最佳效果，很大程度上取决于对经过吸附剂堆的流体流动性的良好控制。
本发明的目的是提出一种改进的流体处理设备，它能简便地、低成本地而且有效地沟通流体在颗粒材料堆边界区域的流动路线，又不会搅乱容器中的材料堆或其布置。
为此，作为本发明的一个特性，该设备包括在颗粒材料堆的至少一个边界区域的邻近区域，至少有一个转向面从约束颗粒堆的一个容器壁延伸进入颗粒堆，该转向面为局部地使颗粒堆中的流体转向流动而与主方向构成一定的角度，并与水平面构成一个大于颗粒材料静止角的角度(α)。
本发明的再一个目的是上述设备在分离某种气体混合物中至少一种成分时的应用，例如，用来干燥或提纯某种气体，或者分离某种气体混合物中的至少一种成分，比如从空气流中提取或生产氧或氮时的空气流的提纯。
本发明的其他特征及优点将在以下对实施例的描述中展现，通过非限制性的方式，结合
。
-图1为流体垂直流动的本发明设备的第一实施例的剖视示意图；-图2为流体水平流动的本发明设备的第二实施例的局部剖视示意图；-图3为与图2类似的局部剖视图，示出一个实施例变型；-图4为本发明设备的带有一个环状颗粒材料层的第三实施例的纵向剖视图。
图1示出了一个垂直容器1的轮廓，一般来说它是轴对称的，在带通孔的底部区段静止堆放着至少一种颗粒材料(例如吸附剂)堆2，以提纯或分离某种气体混合物。根据本发明，为了造成流体沿容器1周边外壳筒壁3流动路径的局部延长并强迫流体在这里碰撞较大数量的颗粒材料，转向面4按规则的间距安装在外壳3上，这些转向面向上、向内地延伸一个较短距离进入容器并与水平方向构成一个角度α，α大于倒在一个接收支撑物上的颗粒材料的静止角，这样就可以避免形成上述转向面下的颗粒材料的自由坡度的空腔。转向面可用挡板制成，构成如图1右上和左上所示的V形转向部件，转向部件可以对称也可以非对称地、相邻或非相邻地设置。按照这种布置，可以清楚地看到，流体将如图1左部分所示的那样被迫沿着一条波浪形路径，顺着颗粒堆2的边缘流动，以此延长其在通常具有颗粒材料旁路通道的区域内的路径，而且，在通过容器1的上部注入孔5将颗粒材料倒入时，转向面4并不妨碍容器1的均匀充填。
图2示出了一个按水平方式设置的容器1，颗粒材料堆2静止堆放在容器1中的水平向的底部6上面，颗粒材料可通过分布在容器1上表面上的注入孔5倒入容器中。根据本发明，除了容器1边壁上的转向板4(图中未示出)外，容器中还带有垂直的横向转向件40，该转向件由沿着容器底壁以规则间距设置的诸如单片扁环或条构成，而上部的注入孔5带有若干底座相接的截锥形的分料罩41。如图2中箭头所指，按照本发明进行的设置将迫使流体沿着曲折的路径，沿着顶部和底部流动，避免了在重力装填区域内的旁路。参看图1和图2时应注意到，在流体进入或离开颗粒堆2之处均有一个横向挡板30，以促使流体在此局部转向并因此在边壁附近局部地放慢速度。
图3示出了一个图2中水平设置的实施例的变型。这里，上部转向件由若干对板42构成，它们在悬挂隔板6的下方相互会合，面对注入孔5，而且相对着每个注入孔5留下一个装填口7，这样使得容器容易装填，装填一直持续到板42被埋入上部储存的颗粒材料之中，这特别可以减轻容器工作部分的材料的致密。板42如前所述那样地相对于水平面构成一个大于所用颗粒材料静止角的角度α，通常设置成20～30度。
图4示出一个垂直容器1，它至少包含一个环状的位于两个同心通孔壁8和9之间的颗粒材料堆2，壁8、9在容器1内部限定内腔10和外腔11，流体径向地流过内、外腔之间的材料堆2。根据本发明，除了垂直转向板42(此处为环形，在底部为圆顶形，支承颗粒堆2)以外，该容器包括两个如图4左部分所示的环形转向面43，它们面对面地分别由格栅8、9以及壳80、90之间的连接区延伸出来，转向面被悬挂起来并具有一个和图3所示实施例一样的垂直的V形截面，在其顶点有一个环形通道7，基本上垂直地位于注入孔5的下方，使格栅8、9之间的空间能由颗粒材料通过注入孔5装填，这种装填在此又如图中所示的那样，一直要进行到转向板81和91被完全埋没。如图中上部箭头所示，转向面43迫使格栅8、9上端的流体几乎直接从空腔10流到空腔11，或者反过来，而不会通过壳80和90之间保留的特定材料层泄漏。
作为一种变型，如图4的右部分所示，也可以只使用一个截头圆锥状的环形转向板4，这样，这里的通道7就被限制在转向板的端部和对面的缩短的悬挂壳80之间。
尽管对本发明所作的描述涉及特定的实施例，但这并不意味着局限于此，相反，本领域技术人员可对其做出修改和变化。
权利要求
1.用于处理至少一种流体的设备，它包括至少一种在流体沿一个主方向流动时要经过的颗粒材料堆(2)，其特征为，它在该颗粒堆的至少一个边界区域的邻近区域包括至少一个从约束颗粒堆的壁(3；6)延伸出来并进入颗粒堆(2)的转向面(4；41；43)，该转向面与主方向构成一个角度，以使流经颗粒堆的流体局部地转向流动，并且与水平面构成一个大于该颗粒材料静止角的角度(α)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征为，它包括至少一对截面形状基本上为V形的转向面(4；41；42；43)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征为，该对V形转向面(41；42；43)设置在一个注入孔(5)的附近，至少V形的顶点指向所述的注入孔，并留出一个注入通道(5；7)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征为，该对V形转向面(42；43)被埋入颗粒堆(2)中。
5.根据以上权利要求之一所述的设备，其特征为，约束颗粒堆的壁(3；8；9)是一个垂直的圆柱形壁。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征为，颗粒堆(2)为环状的。
7.根据以上权利要求之一所述的设备的应用是分离一种气体混合物中的至少一种成分。
8.根据权利要求7所述的应用，其中，气体混合物为空气。
全文摘要
为改善所处理的流体在颗粒材料堆(2)边界区域的流动性，至少一个与通过颗粒堆的流体流动的主方向成一定角度的转向面(4)被设置在该边界区域，以使流体在流动中局部转向。该设备尤其用于气体混合物的提纯或分离。
文档编号C01B21/04GK1157186SQ9612185
公开日1997年8月20日 申请日期1996年12月4日 优先权日1995年12月5日
发明者让-伊夫·勒曼, 莫里斯·博斯坎 申请人:乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司