专利名称：包含喷流挡板的多级塔中的新型流体分配和收集系统的制作方法
包含喷流挡板的多级塔中的新型流体分配和收集系统駄领域
本发明涉及在多级塔内部的新型的流体分配和收集装置，所述多级塔^ffl，流，被称为颗粒介质的固体颗粒介质中的流动。
人们把由根据基本竖直的轴布置的多个塔板(plateau)构成的塔称为多级塔，每一个塔板(所谓"支持塔板")支持一个固体颗粒床，并且使在该塔中使用的一个或多个流体串联地穿过的所,续的不同的床。穿过所;^续的床的流体被称为主流体，以便使其区另iJ于其它的可通过一般位于两个连续床之间的分配装置被加到主流体中的次流体。
本发明不涉及可以注入次流体并且将所述次流体与主流体混合的系统，而是仅仅涉及旨在把混合主流体和所述次流体所得的流体分配到紧接的位于下游的颗粒床上的分配器。在下文中我们简单地说"下游'床用于表示紧接位于根据本发明的分配器的下游的颗粒床。
因而本发明涉及分配装置，其可以向每一个颗粒床，或它们中的至少一部分给料，其^ffl来自于装备了上，粒床(更准确地即"上游"床)的主流体和次流体的混合系统的呈喷流形式的流体，在主流体的流动方向给料。
在下文中，提到可变阻力分配装置(dispositif de distribution S resistance variable)(縮写为DRV装置)以回顾根据本发明的分配器的原理。
更具体地，本发明涉及这种分配器的结构。
该塔的每个塔板具有多个DRV分配器，它们以塔板被分成多个区(secteur)的方式相连接。
一Mi也，塔板的旨区(secteur)包括一个DRV分配器。
本发明基本上在于，在主流动方向上，与次所rang)P的塔板的每个区相连接的分配器包括
-实心喷流挡板(brisejet)，其位于收集折流板的出口的下方，与后者的距离为7-25mm;
-中间穿孔板，其延伸到喷流挡板以外的宽度；
4-分配板，^￡所考虑的小板的 ^面上延伸。
本发明可以接近于在下游颗粒床的内部的活塞型流动，并因而优化了在多级塔中进行的不同方法的性能，例如模拟移动床吸附作用。
本发明同样地可以减少在与离开混合室的喷流成直角处形成沟槽(sillons)的现象，这些沟槽或多或少严重地扰乱紧接位于所考虑装置的下游的颗粒床的上表面的平面度(plan纽6)。
因而，根据本发明的装置从两个准贝睞看是被赏识的 一方面流动的质量，和另一方面在下游颗粒床的上表面不形成沟槽。
背景技术：
已知有许多，在包含固体颗粒的容器，特别是多级塔中用于分配、混合和收集流体。这些分酵混合装置一般地具有如下功能以尽可能均匀的方式把流体分配到该塔的截面上，有效地使穿过该塔的不同床的主流体与一个或几个在每个床的位置引入的次流体混合，任选地收集两个床之间的流体流量，和最后最好地均化使在床的出口处的浓度在其进入下一级(也就是说紧接地位于所考虑的體的下游)的固体颗粒床之前进行均匀化。
另外，这斷酵混合装置应该符合一些限制，例如产生尽可能少的轴向分散，产生最小的负载损失，和不产生可损害工艺性能的流体动力学干扰。
专利EP0074815 ， US2006/0108274A1 ， FR2708480提供了在模拟移动床(LMS)
吸附作用的情况下使用的分K/混M置的示例。
所述分,混合装置具有本领域技术人员常见的特征。为了本文好的清晰性，
我们称塔板p和塔板p+l这个词以^^在主流体的流动的方向上的紧接地位于下游的塔板。
-将该塔的塔板p分为一些区域或小板，它们可以具有不同的皿，最常见
的是分为角扇取secteursangulaires)或子午线型小板(panneauxm6ridiens)，艮卩，基
本上相同宽度的平行的小板。
-在塔板P的每块小板中，用所谓的收集折流板系统收集主流体。-使离开i，粒床的主流体和任iMMl分配网络注入至'J所考虑的小板上的
次流fl^昆合，该混合结束于注入室次流体。
一过被称为分配器的分配装置(筛(grille)、穿 L板或其它)将所收集的主流体和被注入的次流体之间的混^1重新分配到随后的P+l塔板的小板的截面上。
流出分配器的流体接着JSAP+1床的固体颗粒床。
娜粒床可以被所述分配器堵塞就是说在所述分配器和该p+l颗粒粒间没有任何空余空间。
反之，所述分配器和该床之间可存在空余空间，正如在专利
US2006/0108274A1中指出的，例如图3B。
在分配器和床之间存在空余空间的情况下，正如专利US2006/0108274A1中所描述的，所述分配器应该经涉及使得在床进口处不产生局部非常大的流体M，以不引，禾姊的部分流M。
事实上，这样的I嫁对工艺的性能具有负面的作用。
在专利US2006/0108274A1中充分地描述了这种现象。该专利描述了设置于分配器的上方并且在对应于流体喷流的出口的开口区域的下方的喷流挡板，以便限制该喷流在下游颗粒床进口处的高速度。但它可能不足以消除该现象，因而必要的办法是其他解决方案。
为了进一步减少种现象，现有技术提出几种类型的解决方案
—在该分配筛的下游，设置可以限制颗粒床进口处的紊流和高速度的筛型或穿孔板型元件(616ment);
-增大收集折流板的小板数目和开口以降低流体在分E/混合装置中的Mi^。
此外，本领域技术人员熟知的是，所有产生足够负载损失的装置在原理上可以使所述装置出口处的速度分布均匀化。因此，分配筛的选择可能影响iSA位于下游的固体颗粒床的流体的速度分布。或多或少强烈地增大与分配器位置的负载损失的事实因而可限制，粒床进口产生流体动力学干扰的风险。但是，这个解决方案并不是理想的，因为在小板的整个表面上负载损失的提高可能是不希望的，这是由于机械阻力的原因，或由于在分酵混合装置中损害流体动力学的原因。
另外，利用具有大负载损失的分配器可能是分醇混合装置积垢，甚至部分堵塞的潜在来源。
图l，根据本发明，表示具有3个连续的塔板的多级塔，^塔板配备了次
流体的收集和注入系统和根据本发明的分配器。
图2A，根据现有技术，标被分^^f谓子午线型小板的区的塔板的顶视图。 图2B，根据本发明，显示子午线型小板的顶视亂并且可以看见喷流挡板、
中间板和分配板的宽度(6tendue)。
图3A，根据现有技术， 分成径向扇形的塔板的顶视图。
图3B，根据本发明，显示径向扇形的顶视图，并且可以看见喷流挡板、中
间板和分配板的范围。
发明内容
本发明想要解决的问题是改善流,包含多个塔板(^t都支持一个固体颗 粒购的樹所谓的多级勒内部的流动的问题。
在本发明的背景下，流动的改善一方面意味着流动最好更接近于活塞型流 动(即，其中穿过塔的不同的连续床的流体的轴向分散是尽可能的最弱的流动)， 而另一方面是在下游颗粒床的表面上形成沟槽的现象被最小化，甚至被消除。
总体而言该塔包括颗粒介质，并且在不同的塔板之间循环的主流体是下行 流动的液体。
本发明由可以向由塔板P支持的颗粒床给料的分配装置构成，其中由塔板 P-l支持的上游颗粒床具有收集主流体并将该主流体和一个或多个次流体混合 的系统(其舰折流板，所谓的收集折流板终止)，所述折流板具有至少一个产生 速叟为0.5m/s4m/s的液体喷流的出口开孔。
主流体垂直地向底部流动。
更准确地说，本发明可以被定义为向具有一系列的塔板的多级塔的*颗 粒床供料的流体分配装置，其中旨塔板(P)支撑一个固体颗粒床(有时由于简 化而标注为(P))，并且被分成标注为(Pa)的小板，每块小板(Pa)配备了离开所述 小板(Pa)的流体的收集系统，该收集系统基本上由具有一个出口开孔的折流板 (所谓的收集折流板)构成，所述分配装置包含下列的3个元件，它们从高向低沿 着流体的流动进行设置
a)实心喷流挡板，基本上位于小板(Pa)的收集折流板的出口开孔的轴线上，b) 中间穿孔板，其侧向延伸到喷流挡板以外，开 L为10%>40%， M^为 15%"30%，
c) 分配板，M整个小板(Pa)上面延伸，并且开孔度为5%-20%, ^ 为 7%-15%。
根据本发明的一种优选的变型，所述分配器的三个构成元^牛根据流体流动
的方向进行设置
a) 实心喷流挡板，
b) 中间穿孔板，
c) 分配板
所述3个元# 地在它们互相并置的意义上是彼此日隨的。在某些情况 下，仍然是本发明的一部分，它们可能彼此分开，并且在这种情况下，分隔它 们的距离最多为10mm，且优选地最多为5mm。
术语"距禽'被定义为分开所考虑的两个元件最接近的部分或端部的距离。 把塔板分为小板是现有技术已知的。最常见的两种划分类型是分成子午线 型小板(panneaux m6ridiens)禾口分^t应于角扇取secteurs angulaires)的小板。子午
线型小板对应于把塔板分成平行的元件，沿着所述塔板的直^it行取向，并且 基本上具有相同的宽度。根据本发明的装置与将塔板分成小板的所有类型，更
具体地说，分成子午线型小板和角扇形，是相容的。
在本发明的一种变型中，根据本发明的流体分配装置，具有分配板，它是 "Johnson"型筛，"Johnson"筛的开織fentes)为基本上垂直于小板的纵向轴(或子
午线)。
根据本发明的另一种变型，分配板由单一的穿 L板构成。 在本发明的另一种翅中，该流体分配體具有中间板，它是'Johnson"型
筛，"Johnson"型筛的开缝(fentes)为基本上垂直于小板的纵向轴。
根据本发明的另一种变型，该中间板由直径为0.5mm-1.5mm的孔的穿孑L板
构成c
一般说来，该中间板在喷流挡板的宽度和等于所考虑的小板宽度的一半加 减约5cm的值之间的宽度上延伸。
地，该中间板的宽度为10-30cm。
一般说来，该喷流挡板在2-6cm， 地3-5咖的宽度上延伸。
8根据本发明的一种变型，小板(Pa)的收集折流板的下端和小板(Pa)的喷流挡 板的上端之间包含的距离为4mm-30mm， ^ttii为7mm-25mm。
本发明同样地可以被定义为一种使用根据本发明的装置的模拟移动床的分 离方法，其中要分离的进料是具有7至9个碳原子的芳香族化合物的任一种混 合物。
本发明同样地可以被定义为一种使用根据本发明的装置的模拟移动床的分 离方法，其中要分离的进料是正-和异链烷烃的混合物。
本发明同样地可以被定义为一种OT根据本发明的装置的模拟移动床的分 离方法，其中要分离的进料正-和异链烯烃的混合物。
本发明同样地可以被定义为一种使用根据本发明的装置的模J以移动床的分 离方法，其中穿过所述装置的主流体的密度为600-950kg/m3 ，且粘度为 0.1-0.6x10—，as。
具体实施例方式
本发明可以被定义为一种流体的分配装置，其中该流体来自于被称为收集 折流板的上游收集系统，其具有流体出口开孔，并以 为0.5~4m/s的喷流形 式释方i^f述流体。根据本发明的分配装置可以向位于所述装置下游的颗粒床给 料以便实现尽可能接近活塞型流动的流体流动，并最小化或者避免在下游颗粒 床的上表面形成沟槽。
根据本发明的^S基本上包括3个元件
a) 实心喷流挡板(9)，基本上位于小板Pa-l的收集折流板的出口开孔的轴 线上；
b) 中间穿孔板(8)，侧向延伸至喊流挡板以外，开孔为10%40%，并雌 为15%画30%;
c) 分配板(7)，在整个小板(Pa)上面延伸，开孔度为5%^20%，并优选为 7%"15%。
小板(Pa)的收集折流板的出口开孔一般在所考虑的小板的^^:度上延伸。 在a)段中的表逮'基本上在收集折流板的出口开孔的轴线上"意味着该喷流
挡板位于收集折流板的出口开孔的下方，根据收集折流板的所述开孔的中轴线
进行中心定位，并同样地在小板的S^度上延伸。在b段中术语"侧向"意赠中间穿孑L板(8 )在子午线型小板盼瞎况下具有 比喷流挡板(9)的宽度更大的宽度，所述宽度是垂直于所考虑的子午线型小板 纵向维度的维度。
在具有角扇形的开沐的小板瞎况下，术语"侧向"意歸中间穿孑L板(8)具 有比喷流挡板(9)更大的宽度，所述宽度对应于所考虑的扇形的径向维度。 参照附图将更好的理解下面的详细描述。
图1举例说明塔的一段(包括2个固体颗粒购，在主流,所述塔内部的流 动方向上，上游床标注为P，下游床标注为P+1。
这里只示出两个床，但本发明同样可以应用于构成塔的所有塔板，包括位 于塔进口的第一块塔板。
该塔被分成多个固体颗粒床(2)，由可以引入一个或几个次流体的装置分 开，该，被称为给料网络(3)，其终止于注入-取出室(boited'injection-soutirage) (4)，该室可以从颗粒床(P)的位置注A^取出一定量的流体。
上筛(6)或所有其它等价的装置支持i，粒床(P)。
收集折流板(5)可以回收流动穿逸荅板(P)的颗粒床的主流体。
收集折流板(5)的开孔一般;ttkia行定位以使得来自于上游床的主流体在喷 射室(4)的一个(或多个)开 L附M31。
这样收集的主流体与到从室(4)出来的次流体混合。
这样混合的主流体和次流体通过使它们通过所述分配戮10)中而被重新分 布至IJ该塔的截面上，根据本发明，所述分配器由、髓主流舰动串联地设置的3 个元件构成
a) 喷流挡板(9)，其大iLh位于收集折流板(5)的轴线上，
b) 中间板(8)，其被安置在喷流挡板的下方并且侧向延伸到喷流挡板以外， 开孔为10%40%， Mt^为15%"30%，
c) 分配板(7)，其位于中间板(8)的下方，在齡小板(Pa)上面延伸，开孔 度为5%-20%， ^^为7%-15%。
根据本发明的装置的优点之一在于在收集折流板(5)开口的下方(可能存 在高的流体速度的地方)，中间穿孔板(8)可以大大地斷氏穿过分配板(7)的 流体的速度，同时改善所述流^下游颗粒床P+1上的分配。
根据现有技术的图2A，剩列说明颗粒斷)的支持塔板被分割成平行的子午线型小板。塔(1)被分成子午线型小板(11)。
所述塔在此配备了中央撑杆(12)，其任选地用作不同小板或者任选的支撑
这些小板的梁的支撑点。
在图2A上显示了注入-取出室(4)和收集折流板(5)。因而，每块子午线 型小板(11)包括注A/取出室(4)和收集折流板(5)。应该注意到当转到塔板 P+l时，塔板P的小板按其排歹啲轴线可能改变。本发明和塔板P的小板与塔 板P+1的小板之间所有的偏移角度是完美地相容的。
图2B是应用于子午线型小板的根据本发明的分配器的顶视图。分配器(IO) 包括覆盖小板的S^面的分配筛(7)，在小板上方并列安置了中间穿 L板(8) 和喷流挡板(9)。根据本发明，该顶视图可以显示出中间穿 L板(8)侧向延伸 到喷流挡板(9)以外。术语"侧向"在子午线型小板的背景下表示中间筛(8)， 相对于喷流挡板(9)，沿着与所考虑的小板纵向维度垂直的方向延伸。 图3A，根据现有技术，举例说明将塔板切割成角扇形。 图3B是应用于角扇形微的小板的根据本发明的分配器的顶视图。 在这种情况下，分配器(10)包括覆盖角扇形的整个表面的分配筛(7)， 在该角扇形上并列安置了中间穿孔板(8)和喷流挡板(9)。该顶视图可以显示， 根据本发明，中间穿孔板(8)侧向延伸到喷流挡板(9)以外。
术语"侧向"在角扇形小板背景下表示中间筛(8)相对于喷流挡板(9)髓 所考虑的小板的径向方向的延伸。
实施例
^ffl有机玻璃模型试验测试了根据本发明的装置的效率。 该模型再现床的一部分和如图1所示的根据本发明的装置。
塔板被分成子午线型小板。 子午线型小板的宽度为1.2m，床的高度为l，2m。
模型的深度是18cm。收集折流板(5)位于颗粒床P的下方，并且根据直 径为30mm和中心到中心距离为60mm的孑Ua行打孔。 该模Mffi粒径以约610拜为中心的沸石筛填充。 该模型被填充直到根据本发明分配器以下10mm的高度。 该模型以2cm/s的空塔3Ut进料水。
ii对分配器的多种结构进行测试，并且结果列于表1 。 所测试的分配器包括下歹啲元件
a) 不同宽度的喷流挡板(9)
b) 根据开口度和不同的宽度，用直径lmm的子Ua行穿孔的中间板(8);
c) 分配板(7)，其由不同开口的筛组成，覆盖^h模型。 所有元件在收集折流板(5)的开孔下面均以开孔中心。
^*干扰的瞎况下， 一船1fcffl^J斤繊(5)开孔的正 明显鹏见察到
沟槽。这种沟槽是W^斧淑出口处雜高iffiaA流导致的颗粒局漸氣剤七的结 果。
位于装置下游的颗粒床上表面形成的沟槽(最大的沟槽)的高度在每次测 试中都被测量，并构成评价分配器性能的第一参数。
然后，进行停留时间分布的测量(縮写为DTS)以量化由所研究的分配器 供料的床中的轴向分散。为此，该模翻直径为lmm的玻璃珠与用沸石^t真充 类似方式进行填充，玻璃珠更适宜于DTS测量。
DTS方法在大量的作品中都有解释，其中包括D.Scweich的"G^/e & /a ^rcto" CZw)m.,"， 2001， Tec &000编辑，Paris 。
所述结果以Peclet数的形式示出，它,流体的对流和轴向分散之间的比 值。Peclet数越大，轴向分TO弱。
轴向分散的最小化一般有利于4顿固体微粒的固定床的方法，特别是吸附 方法。轴向分散构成评价分配器性能的第二参数。
表l:所做测试的分析
情况 喷流挡板宽度 ％筛 ％穿孔板_穿孔板宽度 最大的沟槽Peclet
表l
情况1是根据现有技术。
情况1没有喷流挡板。它作为参比情况，并注意到它的性能是最不好的，
12cm 30cm 60cm
000000285
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4 4 4 4 4 4 4
况况况况况况况战Peclet数为280，沟深度5cm。
最好的结果是用根据本发明的分配器获得的，对应于情况2，包括
a) 宽度为4cm的喷流挡板(9)，
b) lmm的孔的中间穿孔板(8),位于喷流挡板的下方，并且以所述喷流挡 板的轴线进行中心定位，宽度为20cm，开孔为20%
c) 开孔为12%的分布筛(7)，在小板的齡截面上延伸。 这种分配器可以使Peclet数最大(370)，同时完全消除在下游颗粒床中沟槽
的形成。
根据本发明的情况3， 4和5表明，在中间穿孔板的开孔度上存在最优化。 中间穿孑L板的开孔为3。/。(情况3)和10% (情况4)得出的结果低于开孔30% (情况5)的中间板的结果。
同样地，根据本发明的情况6,7， 8表明在中间板的宽度上存在一个最优值， 这个最优值位于20cm亂
权利要求
1.向具有一系列塔板的多级塔的至少一个颗粒床供料的流体分配装置，其中每一个塔板(P)支持一个固体颗粒床，并且被分成标注为(Pa)的小板，所述装置应用于配备了紧接地位于该装置上游的收集折流板(5)的塔板(P)的每一个小板(Pa)，所述装置包含下列的3个元件，它们顺着流体的流动方向从高向低进行设置a)实心喷流挡板(9)，其大致上位于小板Pa的收集折流板的出口开孔的轴线上，并且根据所述收集折流板的轴线进行中心定位，b)中间穿孔板(8)，其侧向延伸到喷流挡板以外，宽度为在所述喷流挡板的宽度和等于小板宽度一半加减约5cm的上限值之间，且开孔度为15％-30％，c)分配板(7)，其在小板P的整个截面上延伸，且开孔度为7％-15％。
2. 根据权利要求l的分配體，其中所述3个元件实心喷流挡板(9)、中间穿孔板(8)，分配板(7)是彼此田t旌的。
3. 根据权利要求l的分配體，其中所述3个元件实心喷流挡板(9)、中间穿孔板(8)，分配板(7)是彼此分开的，分开它们的距离最多为lOmm，且优选为最多5mm。
4. 根据权利要求l至3中任何一项的分配驢，其中小板(Pa)是子午线型的，即对应于根据平行元件划分塔板，它们根据所述塔板的直^i^[亍取向，并基本上具有相同的宽度。
5. 根据权利要求1至4中任何一项的流体分配装置，其中分配板(7)是"Johnson"型筛，该筛的开缝为基本上垂直于小板的纵向轴。
6. 根据权利要求l至5中任一项的流体分配装置，其中该中间穿孔板(8)是"Johnson"型筛，所述筛的开缝为基本上垂直于小板的纵向轴。
7. 根据权利要求1至6中任一项的流体分配装置，其中实心喷流挡板(9)在2cm-6cm， itt地3cm-5cm的宽^±延伸。
8. 根据权利要求1至7中任一项的流体分配装置，其中收集折流板(5)的下端和喷流挡板(9)上端之间的距离为4mm-30mm，优选地为7mm-25mm。
9. 4顿根据权利要求1至8中任何一项的装置的模拟移动床分离方法，其中要分离的进料是具有7至9个碳原子的芳香族化合物的任一种混合物。
10. 使用根据权利要求1至8中任何一项的装置的模拟移动床分离方法，其中要分离的进料是正-和异 烃的混合物。
11. {顿根据权利要求1至8中任何一项的装置的模拟移动床分离方法，其中要分离的进料是正-和异 烃的混合物。
12. 使用根据丰又利要求1至8中任何一项的装置的模拟移动床分离方法，其中穿过所述装置的主流体的密度为600-950kg/m3，且粘度为0.1~0.6cPo。
全文摘要
本发明涉及包含喷流挡板的多级塔中的新型的流体分配和收集系统。本发明涉及在多级塔内部的流体分配器，所述塔的每个塔板P被分成一定数目的小板(Pa)，并且每个小板(Pa)都配备了根据本发明的分配器，所述分配器包括a)实心喷流挡板，基本位于小板(Pa)的收集折流板的出口开孔的轴线上；b)中间穿孔板，从侧向延伸到喷流挡板以外，开孔度为10％-40％。c)分配板，在整个小板(Pa)上面延伸，且开孔程度为5％-20％。
文档编号B01J8/04GK101632912SQ200910166998
公开日2010年1月27日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年6月27日
发明者D·达曼西尔, F·奥吉尔 申请人:Ifp公司