专利名称：用于分配两种不能够相互混合的液体的装置和方法
用于分配两种不能够相互混合的液体的装置和方法本发明涉及一种用于分配两种不能够相互混合的用于物质传递和 热交换柱的液体的装置，包括至少一个分配器通道或一种分配器通道装 置，其中从一个优选布置在其上方的收集装置经至少一个流入将一种或配液体的溢流口和/或流出口 。此外本发明涉及一种在固体填充上或在柱的结构化的内装构件上 用于分配两种不能够相互混合的液体的方法。液体在固体填充或结构化的内装构件上的分配是在许多方法工艺 过程中的一项重要的任务。除了在固定床反应堆(管式反应堆，喷淋床反 应堆...)中的液体分配以外，液体分配还应用于分离柱(i荅板柱，填料柱 和填充柱)。尤其是在被填充的柱中的(由不规则的填料填充或结构化的 填充内装构件构成的填充)用于混合物的热物质分离的分离结果主要是 由均匀的液体分配决定的。为此通常使用开头所述类型的装置。这种装 置通常包括分配器槽，液体可以从该槽中通过在整个横截面分布的开口 流出。这些开口可以布置在分配器槽的下侧、侧板上或者布置在设于分 配器槽中的流出管的侧面上。 一方面通过设定流出口的尺寸和数量和另 一方面通过选择液体的下沉水平高度来影响液体流出速度，由此实现均 匀的流出特性。液体的流出速度与液体的水平高度的方根成正比。为了 在非常大的要喷洒的面上实现足够的液体分布质量，已知有多级的分配 器结构。它们基本上适用于液相或具有一定的物理特性的液体的均匀的 分配。如果要分配多种液体或处于不同的相的液体，则常常产生随时间 和/或随地点变化的不适当的分布质量。这种不均匀的液体分配(分布不 均)例如在分离柱中造成分离效率的下降。一种开头所述类型的装置例如由US6,189,566B1公开。其中描述了 一种用于填充柱的液体分配器，它应该特别适用于分配由不同材料的混 合物构成的液体介质，该混合物具有形成不均匀性的趋势，例如是偏析 或聚合的结果。通过专门的内装构件应该将两个不能够相互混合的液体 相在分配器装置内部强烈地混合。为此建议在分配器槽中插入形式为偏 转板的内装构件，它具有较小的开口通道。由此在内装构件的区域中的流动一黄截面变窄和导致流动加速，其应该可以保证相的强烈混合。这些 内装构件表现为相应地消耗流动能量的流动阻力，其在设计分配器槽的 溢流水平高度时必须加以考虑。为此要求相应地增大整个分配器槽装置 或整个分配器结构的结构高度。此外，液体的混合不是稳定的。在流动死区的区域中液体产生部分的偏析，从而采用在US6,189,566中描述的 结构最终不能够保证均匀的液体分配。因此本发明的任务是进一步改进开头所述类型的装置以及方法。 按照本发明的装置的特征在于，分配器通道或分配器通道装置具有 至少一个用于液体的相分离的内装构件和为每个要分离的相设置单独 的流出口和/或溢流口 ，其横截面和/或水平高度依据液体的物理特性这 样地设置，以便按照预定的相比例达到液体的均匀分配。本发明基于这样的认识，即两种不能够相互混合的相的均匀化一般 是不稳定的，从而尤其是在流动死区中的随时间发生的偏析几乎是不可 避免的，因此在整体上看起来较为有利的是将各相分开地从分配器装置 中带出来，并且是按照这样的方式，即按照预定的相比例实现一致的和 均匀的流出。为了解决前述任务，因此提出一种方法，其借助于至少一个分配器 通道或一种分配器通道装置用于在固体填充上或在结构化的柱上分配 两种不能够相互混合的液体，其中从在安装位置处优选布置在上方的收 集容器经至少 一个公共的流入向分配器通道供给液体，和其中不同的相 开始时被不均匀地分布。该方法的特征在于，在分配器通道内部或在分 配器通道装置内部实施相分离和将各单个的相分开地排出。在按照本发明的装置中，有利的是，作为内装构件设置至少一个在流 动方向上延伸的通道分隔件，该通道分隔件将分配器通道分隔成至少两个 按照连通管的原理相互连接的流动路径，其中每个流动路径具有流出口和 /或溢流口。通过流动路径的纵向分隔减小了流动阻力。不同的流动路径按 照连通管的方式相互连接，从而可以按照液体的不同的比重进行相分离。 这通过在分配器通道中的尽可能的层流引导进行支持。脱离混合的液体此 时可以分开地通过各装置的流动路径流出口和/或溢流口4非出。通过溢流口 的大小，几何形状和结构高度确定要排出的相比例。优选排出口和/或溢流 口这样地确定和布置，使得要排出的相比例大约是相同的。在按照本发明的装置的一个优选的变型中规定，分配器通道配有两个通道分隔件，它们形成相互连通的内部和外部流动路径。优选地，分配器通道构造成在安装位置上向上敞开的槽，该槽沿着 纵向被分成至少两个流动路径，其中作为通道分隔件设置至少 一 个中间 壁，该中间壁在其面对槽底部的 一侧没有或仅仅部分地连接到槽底部上 从而留出溢流间隙或该中间壁在其面对槽底部的末端上设有溢流孔。流动分隔借助于这种通道分隔件实现，其中其功能与通常意义下的 堰堤的功能相反，溢流是在液体液面之下发生的。在按照本发明的装置的 一个变型中规定，内流动路径通过具有第一 预定的水平高度的第一溢流口与大约沿着分配器通道纵向中央地布置 的出口连通，该出口优选为流出管的形式。相反，外流动路径设有第二 外溢流口，其布置在第二预定的水平高度上。第一和第二水平高度也可 以是相同的。有利的是，第二溢流口分别设置在分配器通道的两个外侧上。 在按照本发明的装置一种变型中规定，在分配器通道的外侧上分别设有挡板，其与分配器通道的外侧一起分别形成用于从第二溢流口出来的液体的流出间隙。本发明以下依据在附图中示出的实施例进行说明。附图中所示
图1是按照本发明的第 一 实施例的分配器通道以横截面视图示出的 一个示意视图，图2是在图1中示出的分配器通道的一个俯视图，图3是通过按照本发明的分配器通道的一个备选实施例的横截面视图和图4是在图3中示出的分配器通道的一个俯视图。 在附图中为了简化起见只示出了分配器通道和它的功能原理。 液体通过收集容器的流入以及分配器通道的精确分布在附图中没 有示出。应该这样地理解本发明，液体分配装置包括分配器通道的一种 设置，这些分配器通道相应于示出的分配器通道地形成，其中这些通道 尽可能地覆盖例如一个填充柱的整个横截面。这些细节对于技术人员来 说是已知的，因此不需要做进一步的解释。按照下面所述的实施例的装置在最简单的情况下包括(图l)一个用 1表示的分配器通道，它构造成延伸进入图面中的、在横截面上大约为U形的槽。分配器通道1借助于堰提形式的中间壁2被分隔成第一流动 路径3a和第二流动路径3b。中间壁2在与分配器通道1的底部4相距 一定的距离处延伸，因此在流动^各径3a, 3b之间形成溢流5。也可以在 中间壁2中在分配器通道1的底部4的区域中设置单个的相互相隔一定 距离地布置的孔来替代连续的溢流间隙。通过用6表示的、仅仅用箭头形式示意示出的流入将不同相的具有 不均匀分布状态的两种液体供入流动路径3b。该流入6可以通过在前端 横向延伸的、在上方设置的流入槽进行或以其它合适的方式和方法进 行。由于液体混合物的两个相的不同的比密度，由于流动路径3a, 3b 按照连通管的原理相互连接，因此在两个流动路径3a和3b中分别形成 不同的相分布，如在图1中示意示出的那样。比密度较大的液体12a流 过中间壁2的溢流间隙5并且在中间壁2的背离流入6的 一侧在流动路 径3a中堆积起来，高过比密度较大的液体12a的剩余部分。比密度较小 的液体12b留在流动路径3b中。用7表示大约在分配器通道1的纵向 中央地相互以 一定间距布置的流出管，它们通过仅仅暗示地示出的溢流 口 8a, b连接到流动路径3a, 3b上。用12a表示比密度较大的液体，用 12b表示比密度较小的液体。在图1示出的实施例的情况下，流动路径 3a, 3b例如可以分别连接到不同的流出管7上，其中根据要分配的液体 的物理特性以及才艮据分配液体所应该采用的预定的相比例，溢流口可以 布置在不同的高度上。在示出的实施例中，第一流动路径3a通过第一 溢流口连接到溢流管7,第二流动路径3b通过第二溢流口 8b在大约相 同的高度在相对的一侧上连接到同一个溢流管。在图3中示出的分配器通道1的实施例中设置了两个中间壁2,它 们将分配器通道1分隔成一个内流动路径3a和两个外流动路径3b。外 流动路径3b各具有在分配器通道的外壁9中的第二溢流口 8b。内流动 路径3a通过第一溢流口 8a连接到流出管7。在图3中示出的分配器通 道1的变型情况下，比密度较大的液体12a聚集在内流动路径3a中。该 液体通过溢流口 8a进入流出管7,比密度较小的液体12b留在外流动路 径3b中和通过溢流口 8b流出。为了使在分配器通道l的外壁9上出去的液体的分布更加均匀，从 外部在分配器通道1上分别设置形式为板或类似物的挡板10,它们分别 与分配器通道l的外壁9形成液体的流出间隙11。附图标记表 1分配器通道2中间壁3a, b流动路径4底部5溢流间隙6流入7流出管8, 8a, 8b溢流口9分配器通道的外壁10挡板11流出间隙12a, b液体
权利要求
1.用于分配两种不能够相互混合的用于物质传递和热交换柱的液体的装置，包括至少一个分配器通道(1)或一种分配器通道装置，其中从一个收集装置经至少一个流入将一种或多种液体在不同的相下供入分配器通道(1)和其中分配器通道(1)具有用于分配液体的溢流口和/或流出口，其特征在于，分配器通道(1)或分配器通道装置具有至少一个用于液体的相分离的内装构件和为每个要分离的相设置单独的流出口和/或溢流口，其横截面和/或水平高度依据液体的物理特性这样地设置，以便按照预定的相比例达到液体的均匀分配。
2. 按照权利要求1所述的装置，其特征在于，作为内装构件设置至 少一个在流动方向上延伸的通道分隔件，该通道分隔件将分配器通道(l) 分隔成至少两个按照连通管的原理相互连接的流动路径(3a， b),其中每 个流动路径(3a, b)配有流出口和/或溢流口 。
3. 按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，分配器通道(l)配 有两个通道分隔件，它们形成相互连通的内部和外部流动路径(3a, 3b)。
4. 按照权利要求中1至3之一所述的装置，其特征在于，分配器通 道(l)构造成在安装位置上向上敞开的槽，该槽沿着纵向被分成至少两个 流动路径(3a, 3b),其中作为通道分隔件设置至少一个中间壁(2)，该中 间壁在其面对槽底部(4)的一侧没有或仅仅部分地连接到槽底部(4)上从 而留出溢流间隙(5)或该中间壁在其面对槽底部(4)的末端上设有溢流孔。
5. 按照权利要求3或4中之一所述的装置，其特征在于，内流动路 径(3b)通过具有第一预定的水平高度的第一溢流口(8b)与大约沿着分配 器通道(l)纵向中央地布置的出口连通，该出口优选为流出管(7)的形式。
6. 按照权利要求3至5中之一所述的装置，其特征在于，外流动路 径(3a)设有第二外溢流口(8b),其布置在第二预定的水平高度上。
7. 按照权利要求6所述的装置，其特征在于，第二溢流口(8b)分别 设置在分配器通道(l)的两个外侧上。
8. 按照权利要求6或7中之一所述的装置，其特征在于，在分配器 通道(1)的外侧上分别设有挡板(10)，其与分配器通道(l)的外侧一起分别 形成用于从第二溢流口 ( 8 b)出来的液体的流出间隙(11)。
9. 用于借助于至少一个分配器通道或一种分配器通道装置在固体填 充上或在柱的结构化的内装构件上分配两种不能够相互混合的液体的方法，其中从在安装位置处布置在上方的收集容器经至少一个公共的流 入向分配器通道装置供给液体，其中不同的相开始时被不均匀地分布， 其特征在于，在分配器通道内部或在分配器通道装置内部实施相分离和 将各单个的相分开地排出。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，依据液体的物理特性 按照预定的相比例实施分配。
全文摘要
本发明涉及用于分配两种不能够相互混合的用于物质传递和热交换柱的液体的装置(1)和方法，包括至少一个分配器通道(4)或一种分配器通道装置，其中从一个布置在其上方的收集装置经至少一个流入(6)将一种或多种液体在不同的相(12a，12b)下供入分配器通道和其中分配器通道具有用于分配液体的溢流口和/或流出口(8a，8b)。按照本发明的装置的特征在于，分配器通道(4)具有至少一个用于液体的相分离的内装构件(2)和为每个要分离的相设置单独的流出口和/或溢流口(8a，8b)，其横截面和/或水平高度依据液体的物理特性这样地设置，以便按照预定的相成分达到液体的均匀分配。
文档编号B01D3/26GK101267867SQ200680034582
公开日2008年9月17日 申请日期2006年9月19日 优先权日2005年9月23日
发明者J·莱斯特纳, R·迈耶 申请人:赢创德固赛有限责任公司