專利名稱：在交換塔相同部分內(nèi)的交替的常規(guī)和高容量填料的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及規(guī)整填料和將該填料安裝到交換塔中的方法。該規(guī)整填料特別應(yīng)用于低溫空氣分離過程，盡管其還可以用于其它可以使用規(guī)整填料進(jìn)行傳熱和/或傳質(zhì)的過程。
此處所用的術(shù)語“塔”(或“交換塔”)意為一種蒸餾或分餾塔或區(qū)域，即液相和汽相在其中逆向接觸而有效地分離流體混合物的塔或區(qū)域，例如使汽相和液相在安裝在塔內(nèi)的填料元件上或一系列垂直間隔的塔盤或塔板上接觸。
術(shù)語“塔部分”(或“部分”)意為塔內(nèi)充滿塔直徑的區(qū)域。一個(gè)具體的部分或區(qū)域的頂部或底部分別終止于液體和蒸汽的分布器處。
術(shù)語“填料”意為預(yù)定大小、形狀和結(jié)構(gòu)的固體或中空體，其被用作塔內(nèi)件以提供接觸面，在兩相逆流過程中使流體在液汽界面處進(jìn)行傳質(zhì)。填料的兩大種類為“無規(guī)則”填料和“規(guī)整”填料。
“無規(guī)則填料”意為其中獨(dú)立構(gòu)件相對(duì)于其它構(gòu)件或塔軸沒有任何特定方向的填料。無規(guī)則填料是在塔中任意裝填的小的中空結(jié)構(gòu)，其每單位體積具有較大的表面積。
“規(guī)整填料”意為其中獨(dú)立構(gòu)件相對(duì)于其它構(gòu)件或塔軸，具有特定的方向。規(guī)整填料通常由薄金屬箔、膨脹金屬或編織金屬篩網(wǎng)制成，分層堆積或螺旋纏繞。
在例如蒸餾或直接接觸冷卻過程中，使用規(guī)整填料有利于促進(jìn)逆流的液體和蒸汽之間的傳熱和傳質(zhì)。與無規(guī)則填料或塔板相比，規(guī)整填料在更低的壓降下具有更高的傳熱和傳質(zhì)效率的優(yōu)點(diǎn)。其也比無規(guī)則填料具有更可預(yù)測(cè)的性能。
通過在蒸餾塔中液體和蒸汽的逆向接觸可實(shí)現(xiàn)空氣的低溫分離。隨著混合物中的汽相上升，易揮發(fā)組分(例如氮?dú)?的濃度不斷增加，同時(shí)隨著混合物的液相下降，難揮發(fā)組分(例如氧氣)的濃度不斷增加。各種填料或塔板可以用于使混合物的液相和氣相之間接觸以實(shí)現(xiàn)相與相之間的傳質(zhì)。
最通常使用的規(guī)整填料包括豎直堆放的金屬或塑料薄片的波紋板(或波形網(wǎng)格布)。這些薄片可以帶有各種形式的開孔和/或表面構(gòu)造特征，用于促進(jìn)傳熱和傳質(zhì)效率。在美國(guó)專利4296050(Meier)中公開了這種規(guī)整填料的一種實(shí)例?，F(xiàn)有技術(shù)中公知，網(wǎng)格型填料有助于流體有效地分布，提供良好的傳質(zhì)性能，但網(wǎng)格型填料比大多數(shù)薄片型填料要昂貴很多。
在傳統(tǒng)操作中，波形規(guī)整填料薄片在高度上是基本一致的，具有直線切邊緣(即“未變形”邊緣)，使得每部分或每塊的底部和頂部是基本平坦的。這些塊一個(gè)堆積在另一個(gè)上面形成層狀規(guī)整填料。
在位于交換塔內(nèi)的適當(dāng)支撐件之間布置了多層規(guī)整填料，形成一個(gè)填充部分。相鄰的層相對(duì)彼此可以旋轉(zhuǎn)，便于在正常操作中蒸汽和液體完全地分布和混合。在每個(gè)填充部分的上面和下面安裝液體和蒸汽分布器，使所述流體以一致的方式進(jìn)入該填充部分。
填充部分中的填料逐層之間界面處的流體流動(dòng)阻力限制了規(guī)整填料的容量。非常需要增加規(guī)整填料的容量，因?yàn)槿萘康脑黾訒?huì)使得任何指定的分離中可使用較少的規(guī)整填料，因此降低了分離成本。
通常規(guī)整填料的容量由液泛限定。當(dāng)隨著塔內(nèi)蒸汽和/或液體流動(dòng)增加，塔的傳質(zhì)效率開始迅速降低時(shí)就會(huì)發(fā)生傳質(zhì)液泛，傳質(zhì)液泛是在水力液泛開始之前傳質(zhì)性能的過早降低。當(dāng)隨著蒸汽和/或液體流動(dòng)增加，沿填料床的壓降開始迅速增加時(shí)會(huì)發(fā)生水力液泛。
從現(xiàn)有技術(shù)中所知可以通過使單個(gè)填料薄片的邊緣緣變形來增加規(guī)整填料的容量。通常的變形包括降低波形高度、改變波形角度、呈鋸齒狀、開孔，等等，這種變形通常是在所有薄片的底部或者交替薄片的頂部和底部進(jìn)行的。美國(guó)專利5632934(Billingham等)和6101841(Billingham等)中公開了這種變形的實(shí)例。其它變形包括在每層兩端的S型波紋，例如EP0858366 B1、美國(guó)專利6206349(Parten)和國(guó)際公布WO 97/16247中所述的那些。所有這些變形以這樣的一種方式使操作過程中的傳遞壓降降低。EP0858830 A1教導(dǎo)了為保持良好的傳質(zhì)性能，在做任何邊緣緣變形以提高容量的同時(shí)保持平坦的頂部很重要。在美國(guó)專利5921109(Billingham等)和6212907 B1(Billingham等)中公開了壓降大于0.7英寸水/英尺(inch watr perfoot)下的填料塔的操作。這些專利包括了只有填料薄片的底部變形的實(shí)例，以及填料薄片的頂部和底部均變形的實(shí)例。
盡管可以通過使其頂部和/或底部邊緣緣變形來提高常規(guī)波形規(guī)整填料的容量，這種邊緣緣變形的高容量填料并不總是能夠使塔的傳質(zhì)性能可靠地從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小直徑塔到工業(yè)化規(guī)模的大直徑塔而按比例地?cái)U(kuò)大。對(duì)小尺寸實(shí)驗(yàn)用塔的精確試驗(yàn)可以確定同樣適用于好的傳質(zhì)性能的幾何尺寸。在容量可靠地按比例增加時(shí)，大尺寸塔的傳質(zhì)性能可能是無法預(yù)知的。額外填料高度的增加是昂貴的，而且可能會(huì)抵消掉容量增加所獲得的有利因素。
需要有一種交換塔中的規(guī)整填料組件，它可以明顯地提高規(guī)整填料的容量，而不會(huì)明顯降低交換塔的傳質(zhì)性能。
進(jìn)一步需要通過降低在填充部分的填料層之間界面處的流體流動(dòng)阻力，來增加交換塔中規(guī)整填料部分的容量。
更進(jìn)一步需要有一種交換塔內(nèi)的規(guī)整填料組件，它比常規(guī)規(guī)整填料本身具有改進(jìn)的性能。
更進(jìn)一步需要有一種交換塔內(nèi)的規(guī)整填料組件，其表現(xiàn)出具有用于低溫應(yīng)用(例如用于空氣分離)和其它傳熱和/或傳質(zhì)應(yīng)用的改進(jìn)的性能特征。
更進(jìn)一步需要有一種交換塔內(nèi)的規(guī)整填料組件，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的許多困難和缺點(diǎn)，提供更好和更有利的效果。
也需要有一種在交換塔內(nèi)裝配和安裝規(guī)整填料組件的方法，其可提供比現(xiàn)有技術(shù)更優(yōu)良的性能，也可以克服現(xiàn)有技術(shù)中的許多困難和缺點(diǎn)，提供更好和更有利的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種規(guī)整填料組件，其可用于低溫空氣分離工藝、在兩種流體之間傳質(zhì)和/或傳熱的工藝，以及用于在第一相和第二相之間傳熱和/或傳質(zhì)的交換塔中。本發(fā)明還包括一種將規(guī)整填料組件裝配到交換塔中的方法。
有很多該組件的實(shí)施方式和變型。第一種實(shí)施方式是由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層組成的組件。每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元具有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣。每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣。該組件包括第一規(guī)整填料層，其中該第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形；和第二規(guī)整填料層，其與第一規(guī)整填料層垂直相鄰，其中第二層中的基本所有規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中至少之一與第一層中的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
在組件的第一種實(shí)施方式的一種變型中，至少一個(gè)規(guī)整填料單元呈波紋狀，每個(gè)波紋狀規(guī)整填料單元的多個(gè)波紋構(gòu)成了沿波紋狀規(guī)整填料單元的至少一個(gè)表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。在該變型的一種形式中，第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，至少一邊緣的變形選自包括波紋高度降低、波紋角度改變、成鋸齒狀、開孔和S型波紋的組群。
在組件的第一種實(shí)施方式的另一種變型中，第二規(guī)整填料層相對(duì)于第一規(guī)整填料層旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。在該變型的一種形式中，該角度為約0°和約90°之間。在另一種變型中，第一層中至少一個(gè)規(guī)整填料單元的至少一個(gè)變形邊緣具有改變的邊高，其為該規(guī)整填料單元總高度的約5％～約15％。
組件的第二種實(shí)施方式與第一種實(shí)施方式類似，但包括第三規(guī)整填料層，其與第二規(guī)整填料層在與第一規(guī)整填料層相對(duì)的位置上垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中的另一個(gè)與第三層中的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
組件的第三種實(shí)施方式是由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元都有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣。每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣。該組件包括第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形；第二規(guī)整填料層，其位于第一規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第二層中的基本所有的規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形；和第三規(guī)整填料層，其位于第二規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形。
本發(fā)明的另一方面是一種交換塔，用于在第一相和第二相之間進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。該交換塔有至少一個(gè)規(guī)整填料部件，其包括至少一個(gè)如上所述的組件的實(shí)施方式或其變型其中之一的由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。
本發(fā)明的另一方面是一種低溫空氣分離方法，包括在至少一個(gè)蒸餾塔中將蒸汽和液體逆向接觸，該蒸餾塔包括至少一個(gè)傳質(zhì)區(qū)，其中通過至少一個(gè)規(guī)整填料部件進(jìn)行汽液接觸，該規(guī)整填料部件包括至少一個(gè)如上所述的組件的實(shí)施方式或其變型其中之一的由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。
本發(fā)明的另一方面是一種在兩種流體之間傳質(zhì)和/或傳熱的方法，包括在至少一個(gè)交換塔中使所述流體接觸，其中通過至少一個(gè)規(guī)整填料部件進(jìn)行流體之間的接觸，該規(guī)整填料部件包括至少一個(gè)如上所述的組件的實(shí)施方式或其變型其中之一的由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。
還有很多本發(fā)明的裝配方法方面的實(shí)施方式和變型。第一種實(shí)施方式是一種裝配由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件的方法。每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元都有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣。每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣。該裝配方法包括多個(gè)步驟。第一步是提供一個(gè)交換塔。第二步是在交換塔內(nèi)安裝第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形。第三步是在交換塔內(nèi)安裝第二規(guī)整填料層，其與第一規(guī)整填料層垂直相鄰，其中第二層中的基本所有規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中之一與第一層的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
裝配方法的第一實(shí)施方式有很多變型。在一種變型中，至少一個(gè)規(guī)整填料單元呈波紋狀，每個(gè)波紋狀規(guī)整填料單元的多個(gè)波紋構(gòu)成了沿波紋狀規(guī)整填料單元的至少一個(gè)表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。在該變型的一個(gè)形式中，第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，至少一邊緣的變形選自包括波紋高度降低、波紋角度改變、成鋸齒狀、開孔和S型波紋的組群。
在裝配方法的另一種變型中，第二規(guī)整填料層相對(duì)于第一規(guī)整填料層旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。在該變型的一種形式中，該角度為約0°和約90°之間。在另一種變型中，第一層中至少一個(gè)規(guī)整填料單元的至少一個(gè)變形邊緣具有改變的邊高，其為該規(guī)整填料單元總高度的約5％～約15％。
裝配方法的第二種實(shí)施方式與該方法的第一種實(shí)施方式相類似，但包括另外的步驟在交換塔內(nèi)安裝第三規(guī)整填料層，其與第二規(guī)整填料層在與第一規(guī)整填料層相對(duì)的位置上垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中的另一個(gè)與第三層的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
第三種實(shí)施方式是一種裝配由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件的方法。每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元都有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣。每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣。該方法的第三種實(shí)施方式包括多個(gè)步驟。第一步是提供一個(gè)交換塔。第二步是在交換塔內(nèi)安裝第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形。第三步是在交換塔內(nèi)安裝第二規(guī)整填料層，其位于第一規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第二層中的基本所有的規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形。第四步是在交換塔內(nèi)安裝第三規(guī)整填料層，其位于第二規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形。
附圖簡(jiǎn)要說明 本發(fā)明將根據(jù)相關(guān)附圖，以實(shí)施例的方式進(jìn)行描述，附圖如下

圖1所示為交換塔中的常規(guī)填充部分的示意圖，其中在填充部分的每個(gè)相鄰填料層中使用常規(guī)未變形的波紋狀規(guī)整填料單元； 圖2所示為使用常規(guī)高容量填料的交換塔中的另一種常規(guī)填充部分的示意圖，其中每個(gè)相鄰填料層包括頂部和底部均變形的邊緣變形的波紋狀規(guī)整填料單元； 圖3所示為使用常規(guī)高容量填料的交換塔中的另一種常規(guī)填充部分的示意圖，其中每個(gè)相鄰填料層包括另一種頂部和底部均變形的邊緣變形的波紋狀規(guī)整填料單元； 圖4是描述本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示意圖；和 圖5是描述本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在交換塔中相同部分使用常規(guī)規(guī)整填料(“未變形”的規(guī)整填料)和邊緣變形的規(guī)整填料的交互層。在邊緣變形的規(guī)整填料使容量增大的同時(shí)，常規(guī)規(guī)整填料的存在確保保持優(yōu)良的傳質(zhì)性能，特別是在工業(yè)化規(guī)模的大直徑交換塔中。
申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)規(guī)整填料的邊緣變形可以增加填充部分的水力容量。特別是與與常規(guī)未變形的規(guī)整填料相比，在相同流量下的壓降會(huì)降低，或者在相同壓降下會(huì)有更多流體通過。
很多類型的邊緣變形都可以采用，使得可以在通常為小直徑的實(shí)驗(yàn)室用塔中獲得變形的規(guī)整填料的良好傳熱特性。但這種邊緣變形的填料在工業(yè)應(yīng)用中通常的大尺寸塔中并不總是有相同的表現(xiàn)。盡管壓降的降低很容易測(cè)量，由此供給大塔所期望的增大的水力容量，但其傳質(zhì)性能會(huì)以不能令人滿意的方式變化。為處理這種不確定性，必須在工業(yè)用塔中增加額外的填料高度，這樣就會(huì)增加系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明通過采用使用常規(guī)規(guī)整填料(“未變形的”規(guī)整填料)和邊緣“變形的”規(guī)整填料的交互層的填充部分來處理上述問題。在一種實(shí)施方式中，這種層以嚴(yán)格的交替使用，即每個(gè)邊緣“變形的”層對(duì)應(yīng)一個(gè)“未變形的”層。
在另一種實(shí)施方式中，“未變形的”規(guī)整填料層周期性用于一個(gè)部分中，使得該部分中每?jī)蓚€(gè)或三個(gè)邊緣“變形的”規(guī)整填料層對(duì)應(yīng)一個(gè)“未變形的”規(guī)整填料層。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到通過使用不同次序或排列的兩種不同類型的填料層(變形的和未變形的)可能會(huì)帶來其很多不同的 參看附圖，圖1-3示出了交換塔中現(xiàn)有技術(shù)的填充部分，圖4-5示出了本發(fā)明的兩種實(shí)施方式。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)，圖1是出了使用常規(guī)填料的填充塔部分，圖2和3示出了使用兩種不同類型的常規(guī)高容量填料的填充塔部分，下面將對(duì)此進(jìn)行討論。現(xiàn)有技術(shù)的填充部分(圖1-3)中的層排列與現(xiàn)有技術(shù)填充部分(圖4-5)中的層排列之間的對(duì)比有益于解釋/理解本發(fā)明。
圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)填充部分在填充部分的每個(gè)相鄰填料層中使用了未變形的波紋狀規(guī)整填料單元。上層11與下層11相同。中間層11’與另兩層11也相同，但相對(duì)這些層旋轉(zhuǎn)了90°。
圖2中示出的現(xiàn)有技術(shù)高容量填充部分使用邊緣變形的波紋狀規(guī)整填料單元，在該單元的頂部和底部均被變形。在圖示的填充部分中，邊緣變形的形式是S型波紋，其朝穿過該部分的流體的流動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，在每個(gè)上層22和下層22的頂部和底部都有變形的邊緣12。在中間層與上層和下層的界面上，中間層的變形邊緣12’與上層和下層22的變形邊緣12相鄰。中間層22’與上層和下層22相同，但相對(duì)這些層旋轉(zhuǎn)了90°。
圖3中示出的現(xiàn)有技術(shù)高容量填充部分中，上層33和下層33相同，中間層33’也與其相同，除了其相對(duì)其它兩層旋轉(zhuǎn)了90°。每層都是由頂部和底部都變形的邊緣變形的波紋狀規(guī)整填料單元(其變形與圖2中的變形不同)所構(gòu)成。在中間層和上層的界面以及中間層和下層的界面處，中間層的變形邊緣13’與上層和下層33的變形邊緣13相鄰。邊緣的變形形式是由圖3中所示的每個(gè)上層和下層33的頂部和底部的凹槽(示為三角形)所示出的鋸齒狀。
在圖4中示出的本發(fā)明的實(shí)施方式中，波紋狀規(guī)整填料的中間層11’與圖1所示的常規(guī)填料的中間層11’相同。該中間層的單元邊緣未被變形。然而，波紋狀規(guī)整填料的上層22和波紋狀規(guī)整填料的下層22都有變形的邊緣12。上層22和中間層11’的界面處有未變形的邊緣，其位于與上層22的底部的變形邊緣12相鄰接的中間層11’的頂部。類似地，在中間層11’和下層22的界面處有未變形的邊緣，其位于與下層22頂部的變形邊緣12相鄰接的中間層11’的底部。
在本發(fā)明中，層頂部的變形邊緣包括層總高的約5-15％，層底部的變形邊緣包括層總高的約5-15％。因此，對(duì)于其頂部和底部均具有變形邊緣的層來說，其變形邊緣包括層總高的約10-30％。
在圖4中示出的實(shí)施方式中，邊緣變形的形式為S型波紋狀。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它形式的邊緣變形可以用于本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，包括但不局限于降低波紋高度、變化波紋角度、各種類型的鋸齒狀、開孔，等等。
圖5示出了本發(fā)明的另一種這樣的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，波紋狀規(guī)整填料的上層33和波紋狀規(guī)整填料的下層33都有變形的邊緣13。圖5中的中間層11’與圖1中所示的常規(guī)波紋狀規(guī)整填料層11’相同。在圖5的實(shí)施方式中，中間層11’頂部的未變形邊緣與上層33底部的變形邊緣相鄰接。而且，中間層11’底部的未變形邊緣也與下層33頂部的變形邊緣13相鄰接。
在圖4和5中所示的本發(fā)明的實(shí)施方式中示出的填充部分，僅示出了有限數(shù)量的(三個(gè))層來描述本發(fā)明，其實(shí)際上只需要兩層(一個(gè)常規(guī)層與一個(gè)具有變形邊緣的變形層在兩層界面處相鄰接)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到交換塔中使用本發(fā)明的填充部分可在圖4和5中所示的層的上部和下部包括更多的層。
如指出的那樣，常規(guī)填料(未變形填料)層和高容量填料(變形填料)層的交替或排序可以以各種不同于此處所示出和/或討論的實(shí)施方式的方式進(jìn)行改變。如上所述，一種變化是嚴(yán)格的交替(即每個(gè)邊緣“變形的”層對(duì)應(yīng)一個(gè)“未變形的”層)。另一種變化是每?jī)蓚€(gè)或三個(gè)邊緣“變形的”填料層對(duì)應(yīng)一個(gè)“未變形的”填料層。然而，部分或塔中各層的順序和排列不需要相同或?qū)ΨQ，由于可能有很多不同的排列方法，只要常規(guī)填料層與相鄰的高容量填料層的每個(gè)界面都包括一個(gè)與(高容量層的)變形邊緣相鄰接的(常規(guī)層的)未變形邊緣即可。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可能會(huì)有很多其它的實(shí)施方式和變型。例如，盡管圖4和5中所示的每個(gè)層與本發(fā)明的實(shí)施方式所描述的那些層都有著基本相同的高度，在本發(fā)明的其它實(shí)施方式或變型中的一些或所有層的高度也可以不同。
因此，盡管此處關(guān)于某些特定的實(shí)施方式進(jìn)行了描述和說明，本發(fā)明仍然并不意味著局限于所示的細(xì)節(jié)。相反地，在不脫離本發(fā)明的精神和在權(quán)利要求相同的領(lǐng)域和范圍內(nèi)，可以對(duì)細(xì)節(jié)做出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件，每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元具有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣，以及每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣，該組件包括第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形；和第二規(guī)整填料層，其與第一規(guī)整填料層垂直相鄰，其中第二層中的基本所有規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中之一與第一層中的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
2.如權(quán)利要求1的組件，進(jìn)一步包括第三規(guī)整填料層，其與第二規(guī)整填料層在與第一規(guī)整填料層相對(duì)的位置上垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中的另一個(gè)與第三層中的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
3.如權(quán)利要求1的組件，其中至少一個(gè)規(guī)整填料單元呈波紋狀，每個(gè)波紋狀規(guī)整填料單元的多個(gè)波紋構(gòu)成了沿波紋狀規(guī)整填料單元的至少一個(gè)表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。
4.如權(quán)利要求3的組件，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，至少一個(gè)邊緣的變形選自包括波紋高度降低、波紋角度改變、成鋸齒狀、開孔和S型波紋的組群。
5.如權(quán)利要求1的組件，其中第二規(guī)整填料層相對(duì)于第一規(guī)整填料層旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。
6.如權(quán)利要求5的組件，其中的角度為約0°至約90°。
7.如權(quán)利要求1的組件，其中第一層中至少一個(gè)規(guī)整填料單元的至少一個(gè)變形邊緣具有改變的邊高，其為該規(guī)整填料單元總高度的約5％～約15％。
8.一種由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件，每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元都有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣，每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣，該組件包括第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形；和第二規(guī)整填料層，其位于第一規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第二層中的基本所有的規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形；和第三規(guī)整填料層，其位于第二規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形。
9.一種交換塔，用于在第一相和第二相之間進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，該交換塔有至少一個(gè)規(guī)整填料部件，其包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1的由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。
10.一種低溫空氣分離方法，包括在至少一個(gè)蒸餾塔中使蒸汽和液體逆向接觸，該蒸餾塔包括至少一個(gè)傳質(zhì)區(qū)，其中通過至少一個(gè)規(guī)整填料部件進(jìn)行汽液接觸，該規(guī)整填料部件包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1的由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。
11.一種在兩種流體之間傳質(zhì)和/或傳熱的方法，包括在至少一個(gè)交換塔中使所述流體接觸，其中通過至少一個(gè)規(guī)整填料部件進(jìn)行流體與流體之間的接觸，該規(guī)整填料部件包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1的由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件。
12.一種裝配由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件的方法，每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元都有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣，每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣，該方法包括以下步驟提供一個(gè)交換塔；在交換塔內(nèi)安裝第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形；和在交換塔內(nèi)安裝第二規(guī)整填料層，其與第一規(guī)整填料層垂直相鄰，其中第二層中的基本所有規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中之一與第一層中的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
13.如權(quán)利要求12的裝配方法，進(jìn)一步包括以下步驟在交換塔內(nèi)安裝第三規(guī)整填料層，其與第二規(guī)整填料層在與第一規(guī)整填料層相對(duì)的位置上垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中的另一個(gè)與第三層中的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
14.如權(quán)利要求12的裝配方法，其中至少一個(gè)規(guī)整填料單元呈波紋狀，每個(gè)波紋狀規(guī)整填料單元的多個(gè)波紋構(gòu)成了沿波紋狀規(guī)整填料單元的至少一個(gè)表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。
15.如權(quán)利要求14的裝配方法，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形，至少一個(gè)邊緣的變形選自包括波紋高度降低、波紋角度改變、成鋸齒狀、開孔和S型波紋的組群。
16.如權(quán)利要求12的裝配方法，其中第二規(guī)整填料層相對(duì)于第一規(guī)整填料層旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。
17.如權(quán)利要求16的裝配方法，其中的角度為約0°至約90°。
18.如權(quán)利要求12的裝配方法，其中第一層中至少一個(gè)規(guī)整填料單元的至少一個(gè)變形邊緣具有變形的邊高，其為該規(guī)整填料單元總高度的約5％～約15％。
19.一種裝配由多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層構(gòu)成的組件的方法，每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元都有上邊緣和與上邊緣相對(duì)的下邊緣，每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣，該方法包括以下步驟提供一個(gè)交換塔；在交換塔內(nèi)安裝第一規(guī)整填料層，其中第一層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形；在交換塔內(nèi)安裝第二規(guī)整填料層，其位于第一規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第二層中的基本所有的規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形；和在交換塔內(nèi)安裝第三規(guī)整填料層，其位于第二規(guī)整填料層之下并與其垂直相鄰，其中第三層中的至少一個(gè)規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均被變形。
全文摘要
一種交換塔內(nèi)的組件，包括多個(gè)大致垂直相鄰的規(guī)整填料層。每層包括多個(gè)大致水平相鄰的規(guī)整填料單元，每個(gè)規(guī)整填料單元具有上邊緣和下邊緣，每層的頂部包括多個(gè)上邊緣，其底部包括多個(gè)下邊緣。在第一填料層中，至少一個(gè)單元的上邊緣和下邊緣中至少之一被變形。在與第一填料層垂直相鄰的第二填料層中，基本所有規(guī)整填料單元的上邊緣和下邊緣均未被變形，由此位于第二層中的至少一個(gè)單元上的未變形的上邊緣和未變形的下邊緣中之一與第一層的一個(gè)變形邊緣相鄰接。
文檔編號(hào)B01J19/32GK1907557SQ20061010609
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者S·森德 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司