专利名称：对称性可调的堆积式结构填料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种结构填料。这种结构填料专门应用于交换塔内，特别是在低温空气分离方法中应用，但也可作其它用途，如作为热交换器。
此处所用的术语”塔”指的是蒸馏或分馏塔或区，即液态和气态物质在其内逆流接触分离流体混合物的塔或区，例如通过气态和液态物质在安装于塔内的填料单元上或一组垂直间隔的塔盘或塔板上接触而进行分离。
术语”填料”指的是在塔内使用的预定大小、形状和结构的实心或空心体，它们对液体提供表面积以便于在气-液两相逆流过程中气液交界处发生传质。两大类填料是不规则填料和结构填料。
“不规则填料”是指这些单独部件彼此之间或相对于塔轴线不要求任何特定方向的填料。不规则填料是细小的空心体结构，单位容量的表面积很大，并被不规则地装载在塔内。
“结构填料”是指这些单独部件相互之间和相对于塔轴线要求特定取向的填料。结构填料通常是由几层叠置的或螺旋形卷绕的拉制金属网或金属织网筛制成。
在如蒸馏或直接接触冷却的方法中，其优点是使用了结构填料来促进逆流液体和蒸汽间的传热和传质。与不规则填料或塔盘相比，这种结构填料的好处在于传热传质效率很高而压力损失很小。它的性能比不规则填料更可预测。
通常使液体和蒸汽以逆流接触方式流过蒸馏塔来实现低温分离空气。气态混合物随易挥发的组份(如氮气)浓度不断地增加而上升，而液态混合物随难挥发的组份(如氧气)浓度不断地增加而下降。各种填料或塔盘用来使液态和气态混合物接触以完成两相之间的传质。
已有很多种将空气低温蒸馏分离出各组份(氧气，氮气，氩气等等)的方法。
图1示意性地表示了一座一般的低温空气分离装置10。高压原料空气被输送到高压蒸馏塔2的底部。空气在高压塔2内被分离成富氮蒸汽和富氧液体。富氧液体3从高压蒸馏塔2流入到低压蒸馏塔4内。富氮蒸汽5流入冷凝器6内，在该冷凝器6内蒸汽被冷凝以对低压塔4进行再沸。富氮液体7的一部分8被放出而一部分9作为液体逆流流入低压塔4内。在低压塔4内，给料(3，9)经低温蒸馏被分离成富氧和富氮组份。结构填料20用来使待分离的液态和气态氧和氮相接触。富氮组份以蒸汽11的形式被排出。富氧组份以蒸汽12的形式被排出。或者，可从围着再沸器/冷凝器6的贮液槽的某一位置处将富氧组份以液相排出。一股废气流13也从低压蒸馏塔4内排出。可以将低压蒸馏塔4分成多段。图1以实例方式示出了这样的三段(4A、4B、4C)。
最通常使用的结构填料由垂直堆积的波纹形金属板或塑料薄片或波纹形网布构成。这些薄片具有各种形状的孔和/或表面粗糙特性，这些孔和粗糙特性有助于提高传热和传质。然而，液体和气体主要地局限于在两板间的空间内流动。这种填料不对称，因此各向流动特性非常不同。流入一对板间的液体和气体易于滞留在那对板所限定的空间内。解决这个问题的办法就是使连续多层结构填料板旋转，一般旋转90°。美国专利No 4296050(Meier)公开了这样一种结构填料板。可是，每次旋转均会造成整个填料塔内的压力损失。
过去人们试图生产出能够使流过这种填料塔的流体的流动性各向一致的填料。
例如，美国专利No 4830792(Wihelm)公开水平重叠填料层的使用，每层填料具有毗连的锥体形。因此制成了替代的扇叶式结构，这种结构能产生旋涡运动使蒸汽朝顺时针和逆时针两方向上升。美国专利No5158712(Wilhelm)和美国专利5500160(Süess)公开了类似填料层。然而，由于这些现有技术的填料层受到堆积方法的限制，导致堆积这些现有填料层而形成的外形和对称性受到限制。
现有技术中另一种公知的是网状填料，这种填料有助于液体有效地扩散并且可获得良好的传质性能，但网状填料比最普通的薄片填料要贵得多。
人们希望能够设计出一种特殊的结构填料，这种结构填料具有很好的低温应用的操作特性，如能很好地在空气分离中应用的特性，以及其它传热和传质特性。
本发明涉及一种结构填料，这种填料具有多个如“建筑砖”那样叠放于一起的填料单元，并安置在交换塔内。每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体和至少一块设置在多面体内的交换板。每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。在一个实施例中，至少一些交换板交叉。交换板在填料单元内提供流动表面。
以建筑砖砌筑方式进行组装而成结构填料的填料单元可以是多种多面体的任何一种形状，其中的某一些在图2A-2G中示出。这些多面体包括立方体，平行六面体，圆柱体，锥体和由平面多边形界定的其它形式，但并不限于上述这些多面体。
然而，在本发明的优选实施例中，填料单元是立方体的形状。立方体具有一个中心和由12条等长的细杆构成的12条边。在立方体内设置至少一块交换板。每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
在优选实施例的变型中，交换板基本上在立方体中心相交叉，而每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。每块交换板形状包括二个等腰三角形。每一个这样的三角形有一底边和一顶点，三角形的这些顶点基本上在立方体的中心相交，这些三角形的底边就是立方体的两两斜向相对的边。
相交的交换板形成两个锥体，每个锥体有一方形底部和相聚于锥体顶点的多个侧面。锥体底部是立方体的相对侧面，而锥体顶点基本上在立方体中心相交。
在一个优选实施例中，每个锥体的至少一侧是开放的，而该锥体的其它侧由相交的交换板形成，从而在填料单元内提供了流动表面。
在另一实施例中，至少一块交换板的表面上具有表面网纹。表面网纹由密纹形的许多沟槽带构成，这些沟槽带在交换板的表面上形成交替的峰与谷。一些交换板或全部交换板上开设有许多穿过交换板排列的孔隙或孔。
在优选实施例中用于形成每个填料单元的边的杆基本上是直线状，在一个替代的实施例中，杆是以波纹方式加工而成的波纹状。这些杆基本上是光滑的或可具有表面网纹。
本发明设置了连接相邻填料单元的连接装置。该连接装置可以包括至少一个插头，该插头靠近填料单元立方体(或多面体)的至少一边。在靠近一个相邻填料单元立方体(多面体)的一条边处设置至少一个承窝，该承窝的尺寸能够承插该插头。
连接装置也可包括至少一个接头夹，该接头夹将相邻填料单元夹在一起。
本发明的另一方面是在第一相和第二相之间进行传热和/或传质的交换塔，该交换塔具有至少一个由本发明的填料单元组装而成的结构填料。
本发明的另一方面还提供了一种通过蒸汽和液体在至少一座蒸馏塔内逆流接触低温分离空气的方法，其中蒸馏塔包含至少一个传质区，该传质区内由上述填料单元组装而成的至少一个结构填料建立气-液接触。几层相邻单元被一层层相互重叠且彼此相邻地堆积在一起。
在本发明的还一方面，提供一种在两种液体间进行传质和/或传热的交换塔，它包括在至少一个交换塔内使所述两种液体接触，在该塔内由如上述的至少一种结构填料建立了液-液接触。多层相邻单元如上所述地重叠。
在本发明的还一方面，提供一种在第一流体和第二流体间进行传质和/或传热的交换塔，交换塔内包括堆积成几层相邻单元的许多基本相同的填料单元，每一单元包含至少一个倾斜的表面，两种流体在该倾斜表面上可彼此逆向流动；还包括一个流体可流过的开口部，这些单元是可以这样堆积起来的，即在一层内和相邻层间的相邻单元的相对取向是可自由确定的。
本发明提供了很容易堆积起来形成交换塔的填料单元。单元可大量生产。利用这样的方式，即通过在一个交换塔内一层这种单元和在一个交换塔内相对几层这种单元之间相邻的单元彼此相对取向的方式，易于小规模地确定和调整堆积在塔内的许多填料单元的对称性。将单元堆积在一起的方式和单元堆积在一起的相对取向具有很大的灵活性，并给予交换塔的生产者和使用者很大的设计自由度。本发明的交换塔结构改善了自由流动的流体在穿过塔平面的两个正交方向上的流体扩散性。单元的机械强度高并且可以如”建筑砖”那样容易且简单地堆积在一起。
下面，参照附图描述本发明的实施例，其中图1是空气分离装置的示意正视图；图2A-2G示出了一些多边形，本发明的一些填料单元可以采用这些形状；
图3示出填料单元的第一实施例的透视图；图4示出填料单元的第二实施例的透视图；图5和图6是将相邻填料单元连接在一起的接头夹的平面图和正视图；图7示出具有连接装置的填料单元的一个实施例的透视图；图8是图7所示单元的连接装置的详细图。
本发明涉及一种结构填料，这种结构填料具有多个堆积在一起的填料单元。类似于“建筑砖”那样进行堆积而成的单独填料单元的形状可以采用任何一种多面体的形状，图2A至2G示出了其中的一些多面体形状。
图3示出了结构填料单元30为立方体的一个实施例。立方体填料单元30具有标以A-H的8个顶点。用O表示该立方体单元的中心。图3实施例中的立方体单元30的边是光滑的直杆31。每条直杆31连接相对的一对相邻顶点，例如AB,BC,CD,DA。因此，结构填料单元30是笼式外形结构。杆31可以用任何合适材料制造，如金属(例如铝)或塑料。
设置了多块交换板32，这些交换板32将顶点A-H中的几对和顶点A-H中的另外几对连接。在图3的实施例中，填料单元30具有提供流动表面的三块交换板32。每块交换板32用于连接一对相邻顶点(例如顶点A和D)和斜对的那对相邻顶点(F和G)并且连接立方体单元30的一条边(例如AD边)和斜对边(FG)。可以从图中看出，交换板32在立方体30的中心O相交叉，且交换板32的平面与立方体单元30的侧面成45°。
在图3所示实施例中，每块交换板32有一沙漏形，该沙漏形由两个等腰三角形构成。每块板32的宽度朝着立方体单元30的中心O逐渐变小。从而，各个交换板32几乎在立方体单元30的中心O交叉。如想象的那样，本发明需要几块交换板在立方体中心点处交叉。另外，这些交换板差不多可以彼此以很小且有限的距离异面相交。该距离的作用在于能够增强机械整体性。交叉的交换板32形成相对的方锥体结构33,34，其锥尖在立方体单元30的中心O相交，而锥体的基面与立方体单元30的相对侧面ABCD、EFGH为共面的。
在具有8个顶点和6个面的多面体结构填料30[(如立方体(如图2A所示)或平行六面体(图2F所示)，或具有相对端部、每个端部带四个顶点的多面体]中，交换板32用于连接单元30的斜对两边，最多可用四块交换板32。在单元30中使用的交换板32为一至四块中的任意数量，其最好的方式是锥体结构33,34具有可供流体流过的开孔部分。在图3所示的实施例中，该单元30中使用了三块交换板32。在此方式中，由交换板32构成的锥体结构33,34具有可供流体流过的开孔面33,34。填料单元30无论采用什么样的结构图形，其最好的方式是保留一个由交换板32在单元30的中心形成的流体可流过这种结构的开孔通道。
最好部分或全部交换板32具有能够提高单元30在流过交换板32的二股流体间增强传质和/或传热性能的表面网纹。特别地，交换板32有平行和规则间隔的带35，此处称为“沟槽带”。沟槽35由密纹形沟槽36或由公知的方法在交换板32的表面上加工的波纹或条纹形成，这些方法可以是模制法、冲压法或用合适的模具滚压的滚压法。沟槽35的带既不需严格地平行也无需均匀间隔。交换板32的其它合适的表面网纹对于该领域的普通技术人员是显而易见的。
最好一些或全部交换板32还具有多条排列穿过交换板32的孔隙或孔37，如图3中的一块交换板32所示。孔隙或孔37可以是规则排列或随机排列地穿过交换板32。
槽35和通孔37的区域都能在流过由这种填料单元30构成的传质和/或传热塔的二股流体之间促进它们的有效传质和/或传热。
在本实施例中，立方体填料单元30的边长为8.5mm，其表面积与容积的比为500m2/m3。该表面积与容积的比很高，该比表明本发明的填料单元30可以得到高度有效的特性。
图4示出了不同于图3的填料单元30。在图4的实施例中，连接杆31不是直线，而是在相应的几对顶点间以波纹方式形成。直杆31可附加地或替代地具有表面网纹。通过设置波纹形的和/或具有表面网纹的杆31，就能够促进流过填料单元30的流体扩散和排出。
将填料单元30堆放在一起形成用于如空气分离塔的交换塔内的填料单元柱。在一个水平层内具有几个填料单元30，而在一个塔内相互重叠了多层。具有的优点是能够使每一个单元30相对于邻近的单元30作旋转，这些单元不限于一层内的或几层间的。例如，沿垂直轴运动(图中用Z示出)，每个单元30都可以绕垂直轴相对于其下或其上的单元30旋转90°。在某些情况下，当朝一个方向(例如垂直向上)移动时，要求朝同一方向(即顺时针或逆时针)旋转，或者也可以改变旋转方向以使垂直向上移动的相邻块交替地朝顺时针或逆时针方向旋转。其它的旋转方式也可以采用且根据所需的操作性能来选择。在一座流体以逆流方式流过该塔的交换塔内，优选的是所有交换板32与垂直面成45°角。
在一座交换塔内，可以简单地将填料单元30一块块相互重叠且相邻地堆放在一起。但在某种情况下，需要将相邻填料单元30连接在一起，以便于处理重叠的填料单元30。图5和图6示出了这样的例子。可使用带四个尖头41的接头夹40在这些填料单元30的毗连顶点处将8个相邻填料单元30一起夹住。交换板32在靠近填料单元30的顶点处可有小通孔(孔隙)，接头夹40的尖头41能穿过这些通孔而将填料单元30连接在一起。
连接相邻填料单元30的连接装置的另外一个实施例是如图7和8所示。在本实施例中，填料单元30的每个顶点A-H均有至少一个承窝42或一个插头43。为了能够给插头43提供坚硬底座并足够地支承承窝42，杆31可以制成向以51标示的顶点扩大的喇叭状。每个插头43以平行于立方体填料单元30侧边的方向突出于立方体填料单元30。在每个顶点A-H处设置的插头43和承窝42的形状和数量应该当在将单元30叠放在一起时使得一个填料单元30上的插头43能够插入到相邻单元30上的承窝42内。
本发明优于现有技术的板式填料单元。填料单元30以建筑砖的方式简单组装以便为交换塔提供填料。填料单元彼此间的对称性可以小规模调整和改变。流体流过由填料单元30构成的交换塔时能得到各向同性流动，且流体在塔内流过的混合效率很高。以不同的方式来配置填料单元，其形状可得到很大的变化，这无论是在交换塔的特定层内(即横向变化)或者是按照垂直方向的相邻单元30的相对取向均是如此。根据需要可以改变填料单元30的尺寸。在某些情况下，在单一交换塔内使用不同尺寸、外形或交换板配置不同的填料单元30是有好处的。填料单元30的机械强度高。杆31实际上能够支承所有叠积在上方的填料单元30的负载，这就意味着交换板32可以是很薄的。这样就促进了有效传质和/或传热，而同样也表明可节省材料减轻重量。交换板32可沿三角形的整个基部连接到相应的杆31上，这样又能增加交换板32的机械强度。单块填料单元30能够大量地生产并组装。
制造交换板32的方式很多。例如，由两个图3实施例所示的开口锥体33,34组成的整体锥体成形方法可以是单一挤压法，模制法，铸造法或其它成形方法。或者，每个锥体结构33,34可以是单一或多个整体模制件，这些模制而成的锥体构件33,34可在组装填料单元30的过程中在它们的顶点处连接起来。
以上参照附图描述了本发明的一个实施例。但是应该清楚在本发明的权利要求请求保护的范围内可以作出改型和改进。
权利要求
1．一种结构填料，其具有多个叠放于一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和至少一块设置在多面体内具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
2．一种结构填料，其具有多个叠放于一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和多块设置在多面体内、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
3．根据权利要求2所述的结构填料，其特征在于至少某些交换板相交叉。
4．一种结构填料，其具有多个叠放于一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和至少一块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
5．根据权利要求4所述的结构填料，其特征在于至少一块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
6．一种结构填料，其具有多个叠放于一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和多块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
7．根据权利要求6所述的结构填料，其特征在于交换板基本上在立方体中心相交叉，而每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
8．根据权利要求7所述的结构填料，其特征在于每块交换板的形状包括二个等腰三角形，每个三角形有一底边和一顶点，三角形的这些顶点基本上在立方体的中心相交，这些三角形底边就是立方体的两两斜向相对的边。
9．根据权利要求8所述的结构填料，其特征在于相交的交换板形成两个锥体，每个锥体有一方形底部和相交于锥体顶点的多个侧面，锥体的底部是立方体的相对侧面，而锥体的顶点基本上在立方体的中心相交。
10．根据权利要求9所述的结构填料，其特征在于每个锥体的一侧是开放的，而该锥体的其它侧由相交的交换板形成。
11．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于多面体是圆柱体。
12．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于多面体是平行六面体。
13．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于至少一个交换板在其表面上具有表面网纹。
14．根据权利要求13所述的结构填料，其特征在于表面网纹由密纹形的许多沟槽带构成，这些沟槽带在至少一块交换板的表面上形成交替的峰与谷。
15．根据权利要求14所述的结构填料，其特征在于在该至少一块交换板上还包括许多孔隙。
16．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于所述杆基本是直线形的。
17．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于所述杆是波浪形的。
18．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于所述杆的表面为网纹状。
19．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于还包括连接相邻填料单元的连接装置。
20．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于该连接装置包括至少一个插头，该插头邻近多面体填料单元的至少一条边；和设置在靠近一个相邻多面体形填料单元的至少一条边处的至少一个孔隙，所述的至少一个孔隙的尺寸能够承插该至少一个插头。
21．根据权利要求1所述的结构填料，其特征在于连接装置还包括至少一个接头夹，该接头夹将相邻填料单元夹在一起。
22．一种交换塔，用以在第一相和第二相之间进行传热和/或传质，该交换塔具有至少一个结构填料，该结构填料具有许多堆积在一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和至少一块设置在多面体内具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
23．一种交换塔，用以在第一相和第二相之间进行传热和/或传质，该交换塔具有至少一个结构填料，该结构填料具有许多堆积在一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和多块设置在多面体内、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
24．根据权利要求23所述的交换塔，其特征在于至少某些交换板相交叉。
25．一种交换塔，用以在第一相和第二相之间进行传热和/或传质，该交换塔具有至少一个结构填料，该结构填料具有许多堆积在一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和至少一块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
26．根据权利要求25所述的交换塔，其特征在于每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
27．一种交换塔，用以在第一相和第二相之间进行传热和/或传质，该交换塔具有至少一个结构填料，该结构填料具有许多堆积在一起的填料单元，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和多块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
28．根据权利要求27所述的交换塔，其特征在于交换板基本上在立方体中心相交叉，而每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
29．根据权利要求28所述的交换塔，其特征在于每块交换板的形状包括二个等腰三角形，每个三角形有一底边和一顶点，三角形的这些顶点基本上在立方体的中心相交，这些三角形底边就是立方体的两两斜向相对的边。
30．根据权利要求29所述的交换塔，其特征在于相交的交换板形成两个锥体，每个锥体有一方形底部和相交于锥体顶点的多个侧面，锥体的底部是立方体的相对侧面，而锥体的顶点基本上在立方体的中心相交。
31．根据权利要求30所述的交换塔，其特征在于每个锥体的一侧是开放的，而该锥体的其它侧由相交的交换板形成。
32．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于多面体是圆柱体。
33．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于多面体是平行六面体。
34．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于该至少一个交换板在其表面上具有表面网纹。
35．根据权利要求34所述的交换塔，其特征在于表面网纹由密纹形的许多沟槽带构成，这些沟槽带在至少一块交换板的表面上形成交替的峰与谷。
36．根据权利要求35所述的交换塔，其特征在于在该至少一块交换板上还包括许多孔隙。
37．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于所述杆基本是直线形的。
38．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于所述杆是波浪形的。
39．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于所述杆的表面为网纹状。
40．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于还包括连接相邻填料单元的连接装置。
41．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于该连接装置包括至少一个插头，该插头邻近多面体填料单元的至少一条边；和设置在靠近一个相邻多面体形填料单元的至少一条边处的至少一个孔隙，所述的至少一个孔隙的尺寸能够承插该至少一个插头。
42．根据权利要求22所述的交换塔，其特征在于连接装置还包括至少一个接头夹，该接头夹将相邻填料单元夹在一起。
43．一种通过蒸汽和液体在至少一座蒸馏塔内逆流接触进行低温空气分离的方法，其中蒸馏塔包含至少一个传质区，该传质区内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立气-液接触，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和至少一块设置在多面体内具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
44．一种通过蒸汽和液体在至少一座蒸馏塔内逆流接触进行低温空气分离的方法，其中蒸馏塔包含至少一个传质区，该传质区内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立气-液接触，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和多块设置在多面体内、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
45．根据权利要求44所述的低温空气分离方法，其特征在于至少某些交换板相交叉。
46．一种通过蒸汽和液体在至少一座蒸馏塔内逆流接触进行低温空气分离的方法，其中蒸馏塔包含至少一个传质区，该传质区内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立气-液接触，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和至少一块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
47．根据权利要求46所述的低温空气分离方法，其特征在于每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
48．一种通过蒸汽和液体在至少一座蒸馏塔内逆流接触进行低温空气分离的方法，其中蒸馏塔包含至少一个传质区，该传质区内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立气-液接触，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由1 2根等长细杆形成的12条边，和多块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
49．根据权利要求48所述的低温空气分离方法，其特征在于交换板基本上在立方体中心相交叉，而每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
50．根据权利要求49所述的低温空气分离方法，其特征在于每块交换板的形状包括二个等腰三角形，每个三角形有一底边和一顶点，三角形的这些顶点基本上在立方体的中心相交，这些三角形底边就是立方体的两两斜向相对的边。
51．根据权利要求50所述的低温空气分离方法，其特征在于相交的交换板形成两个锥体，每个锥体有一方形底部和相交于锥体顶点的多个侧面，锥体的底部是立方体的相对侧面，而锥体的顶点基本上在立方体的中心相交。
52．根据权利要求51所述的低温空气分离方法，其特征在于每个锥体的一侧是开放的，而该锥体的其它侧由相交的交换板形成。
53．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于多面体是圆柱体。
54．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于多面体是平行六面体。
55．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于该至少一个交换板在其表面上具有表面网纹。
56．根据权利要求55所述的低温空气分离方法，其特征在于表面网纹由密纹形的许多沟槽带构成，这些沟槽带在至少一块交换板的表面上形成交替的峰与谷。
57．根据权利要求56所述的低温空气分离方法，其特征在于在该至少一块交换板上还包括许多孔隙。
58．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于所述杆基本是直线形的。
59．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于所述杆是波浪形的。
60．根据权利要求43所述的交换塔，其特征在于所述杆的表面为网纹状。
61．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于还包括连接相邻填料单元的连接装置。
62．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于该连接装置包括至少一个插头，该插头邻近多面体填料单元的至少一条边；和设置在靠近一个相邻多面体形填料单元的至少一条边处的至少一个孔隙，所述的至少一个孔隙的尺寸能够承插该至少一个插头。
63．根据权利要求43所述的低温空气分离方法，其特征在于连接装置还包括至少一个接头夹，该接头夹将相邻填料单元夹在一起。
64．一种在两种液体间进行传质和/或传热的方法，包括在至少一个交换塔内使所述两种液体接触，在该塔内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立了液-液接触，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和至少一块设置在多面体内具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
65．一种在两种液体间进行传质和/或传热的方法，包括在至少一个交换塔内使所述两种液体接触，在该塔内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立了液-液接触，其特征在于每个填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体，和多块设置在多面体内、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到多面体的另一边上。
66．根据权利要求65所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于至少某些交换板相交叉。
67．一种在两种液体间进行传质和/或传热的方法，包括在至少一个交换塔内使所述两种液体接触，在该塔内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立了液-液接触，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和至少一块设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
68．根据权利要求67所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
69．一种在两种液体间进行传质和/或传热的方法，包括在至少一个交换塔内使所述两种液体接触，在该塔内由多个填料单元堆积而成的至少一个结构填料建立了液-液接触，其特征在于每个填料单元包括一立方体，该立方体具有一个中心和由12根等长细杆形成的12条边，和多决设置在立方体内的、具有第一端和第二端的交换板，其中每块交换板的第一端连接到立方体的某条不同边上，而每块交换板的第二端连接到立方体的斜对边上。
70．根据权利要求69所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于交换板基本上在立方体中心相交叉，而每块交换板的宽度朝着立方体的中心逐渐缩小。
71．根据权利要求70所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于每块交换板的形状包括二个等腰三角形，每个三角形有一底边和一顶点，这些三角形的顶点基本上在立方体的中心相交，这些三角形的底边就是立方体的两两斜向相对的边。
72．根据权利要求71所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于相交的交换板形成两个锥体，每个锥体有一方形底部和相交于锥体顶点的多个侧面，锥体的底部是立方体的相对侧面，而锥体的顶点基本上在立方体的中心相交。
73．根据权利要求72所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于每个锥体的一侧是开放的，而该锥体的其它侧由相交的交换板形成。
74．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于多面体是圆柱体。
75．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于多面体是平行六面体。
76．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于该至少一个交换板在其表面上具有表面网纹。
77．根据权利要求76所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于表面网纹由密纹形的许多沟槽带构成，这些沟槽带在至少一块交换板的表面上形成交替的峰与谷。
78．根据权利要求77所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于在该至少一块交换板上还包括许多孔隙。
79．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于所述杆基本是直线形的。
80．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于所述杆是波浪形的。
81．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于所述杆的表面为网纹状。
82．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于还包括连接相邻填料单元的连接装置。
83．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于该连接装置包括至少一个插头，该插头邻近多面体填料单元的至少一条边；和靠近一个相邻多面体形填料单元的至少一条边处的至少一个孔隙，所述的至少一个孔隙的尺寸能够承插该至少一个插头。
84．根据权利要求64所述的在两种液体间传质和/或传热的方法，其特征在于连接装置还包括至少一个接头夹，该接头夹将相邻填料单元夹在一起。
85．一种在第一流体和第二流体间进行传质和/或传热的交换塔，交换塔内包括堆积成几层相邻单元的许多基本相同的填料单元，每一单元包括至少一个倾斜的流动表面，两种流体在该倾斜表面上可彼此逆向流动；还包括一个流体可流过的开口部，这些单元是可以这样堆积起来的，即在一层内和相邻层之间的相邻单元的相对取向是可自由确定的。
全文摘要
一种结构填料,具有许多如“建筑砖”那样砌筑在一起的填料单元作为交换塔内的填料。每一填料单元包括由多根细长杆形成其多个边的多面体。至少一块交换板设置在多面体内,各交换板的第一端连接到多面体的某条不同边上,第二端连接到多面体的另一边上。在一个实施例中,相交的交换板在立方体形填料单元内形成两个锥体,其底部是立方体相对侧面,其顶点基本在立方体中心相交。各锥体的至少一侧是开放的,其它侧由相交的交换板形成并在填料单元内提供流动表面。
文档编号B01J19/30GK1220913SQ9811869
公开日1999年6月30日 申请日期1998年8月25日 优先权日1997年8月25日
发明者S·森德 申请人:气体产品与化学公司