帶混合器的液體分配器的制造方法
【專利摘要】一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的設(shè)備，包括：收集液體流的收集器；位于收集器的下面并與收集器沿豎向間隔開的混合器，其用于接收和混合所收集的液體；第一管道，其用于接收來自收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分且將其傳送至混合器的第一區(qū)；以及第二管道，其用于接收來自收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分且將其傳送至混合器的第二區(qū)。收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心；以及/或者收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心。
【專利說明】帶混合器的液體分配器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本 申請人:的設(shè)備和方法涉及用于混合和分配在交換柱中下降的液體的裝置和方法，交換柱用于傳熱和/或傳質(zhì)工藝。這種設(shè)備和方法在利用蒸餾的低溫空氣分離工藝中具有特別的應(yīng)用，但是這種設(shè)備和方法還可用于其它使用填料(例如隨機(jī)填料或規(guī)整填料)的傳熱和/或傳質(zhì)工藝中。本 申請人:的方法還涉及用于將用于混合和分配在交換柱中下降的液體的裝置組裝起來的方法。
[0002]發(fā)明背景
這里使用的術(shù)語“柱”(或“交換柱”)意味著蒸餾柱或分餾柱即，在這種柱中，液相和氣相進(jìn)行逆流接觸以實(shí)現(xiàn)流體混合物的分離，例如通過使氣相和液相在填料元件上(在“填料柱”中)或在一系列安裝于柱中的沿豎向間隔開的托盤或板上接觸來實(shí)現(xiàn)流體混合物的分離。
[0003]在蒸餾柱中執(zhí)行低溫空氣分離，其中液體和蒸氣混合物彼此發(fā)生緊密接觸。在各個(gè)蒸餾柱中，氣相混合物上升，伴隨著揮發(fā)性較高的組分(例如氮)的濃度逐步增加，而液相混合物下降，伴隨著揮發(fā)性較低的組分(例如氧)的濃度逐步增加。例如填料或托盤等各種器件可用于使混合物的液相和氣相接觸，以實(shí)現(xiàn)相態(tài)之間的質(zhì)量傳遞。
[0004]對于空氣低溫分離成其主要組分，即氮、氧和氬，存在許多工藝循環(huán)。在圖1中示意性地顯示了被稱為雙柱循環(huán)的典型工藝。在這個(gè)示意圖中出于簡便起見只顯示了蒸餾柱和相關(guān)聯(lián)的低溫?zé)峤粨Q器。雙柱循環(huán)包括高壓柱10、低壓柱12、氬柱14、主重沸器冷凝器
16、過冷卻器18、氬冷凝器20和氬冷凝器罐22。
[0005]在大約4.5-5.5巴壓力下且接近其露點(diǎn)的高壓進(jìn)料空氣24被輸送到高壓柱10的底座中。在高壓柱10中，空氣被分離成富含氮的蒸氣26和富含氧的液體28。富含氧的液體28在過冷卻器18中進(jìn)行過冷卻，使壓力下降至大約1.2-1.4巴，并被輸送到氬冷凝器罐22中。富含氮的蒸氣26被傳送到主重沸器冷凝器16中，在這里使其逆著沸騰的氧冷凝，沸騰的氧為低壓柱12提供沸騰作用。冷凝的富含氮的液體30部分地用作用于高壓柱10的逆流32，并且在過冷卻器18中對逆流34進(jìn)行過冷卻并使其壓力下降至大約1.2-1.4巴之后，部分地用作用于低壓柱12的逆流34。在低壓柱12中，各種進(jìn)料通過低溫蒸餾分離成富含氧的組分和富含氮的組分。
[0006]氣態(tài)氧產(chǎn)物35 (也被稱為G0X)從低壓柱12的底部抽出，并且氣態(tài)氮產(chǎn)物36 (也被稱為LPGAN)從低壓柱12的頂部抽出，并通過過冷卻器18進(jìn)行加熱，之后輸送至工廠的其它部分。還從低壓柱12中的中間位置抽出廢物流38，通過過冷卻器18進(jìn)行加熱并輸送至工廠的其它部分。
[0007]氣相側(cè)流40從低壓柱12中的另一中間位置抽出并輸送至氬柱14的底部，其中，在經(jīng)氬柱14向上流動(dòng)和冷凝之后，其作為液體流42返回，液體流42被輸送回至低壓柱12中。通過氬冷凝器罐22中的流28的部分蒸發(fā)來提供氬冷凝器20的制冷，從氬冷凝器罐22，流28部分地作為蒸氣46和部分地作為液體48而被輸送至低壓柱中。在氬柱14的頂部，部分蒸氣被作為原生氬50抽出，也被稱為CGAR，并被輸送至工廠的其它部分，以用于進(jìn)一步處理。
[0008]在各個(gè)蒸餾柱中，分離是在一個(gè)或多個(gè)區(qū)段中完成的，例如高壓柱10中的區(qū)段
11、低壓柱12中的區(qū)段13，15，17，19和21、以及氬柱14中的區(qū)段23和25。雖然在本 申請人:所論述的示例中可使用不同類型的接觸器件，例如托盤或填料，但是接觸器件都被假定為由規(guī)整填料制成,并是如此顯示的。
[0009]有許多裝置用于將液體流均勻地分配在填料柱的填料區(qū)段上。在各種專利和教科書中公開了這種裝置。例如，存在具有多個(gè)平行區(qū)的槽型分配器，其中液體通過孔陣列收集并流向下面的填料。液體槽可均勻地布置在柱橫截面上，并可通過中心通道進(jìn)行進(jìn)料，中心通道垂直于槽而延伸，并且其本身可覆蓋柱直徑的主要部分。在大型柱中，液體槽還可通過環(huán)形溝槽而連接在壁附近，環(huán)形溝槽可以是一種用于平衡液壓梯度的器件。蒸氣在大體矩形升管中的液體槽之間的平行區(qū)流動(dòng)。蒸氣區(qū)可具有放置在其上面的蓋子，以防止液體從上部區(qū)段下落，并且改為將液體引導(dǎo)至槽中，槽將液體收集和傳送至下面的柱區(qū)段。這種分配器可被稱為煙?式分配器。還有盤式分配器，其中蒸氣升管的橫截面可大體為圓形的，并且液體在其周圍流動(dòng)，并通過孔流向下面的填料。因而，有許多基本設(shè)計(jì)，并且在基本設(shè)計(jì)上具有許多變化。
[0010]對于柱中的填料，通過這種分配器完成液體和蒸氣的初始呈現(xiàn)。液體分配器定位在填料的上面，其作用是用液體基本均勻地澆灌填料，而蒸氣分配器定位在填料的下面，其作用是在填料下面產(chǎn)生基本均勻的蒸氣流。除了蒸氣分配器之外，液體收集器也定位在填料的下面，其作用是收集離開填料的液體，并引導(dǎo)液體沿著柱更進(jìn)一步向下流動(dòng)。在執(zhí)行兩種作用的同一裝置中包含液體收集器和蒸氣分配器是很常見的。
[0011]傳統(tǒng)地，只有少量分配器具備混合功能，要么獨(dú)立地或與液體流分配結(jié)合。這些裝置就其液體成分和流分配品質(zhì)而言并不能很好地運(yùn)行，尤其對于空氣分離工廠中具有大于約2米直徑的大型低溫蒸餾柱，因?yàn)檫@些裝置不能如本 申請人:的設(shè)備和方法那樣為填料柱提供液體的完全混合(而只是部分混合)和均勻分配以取得高的分離效率。本 申請人:的設(shè)備和方法還提高了填料柱的可靠性，其通過利用過濾器而保護(hù)填料柱不受制造碎屑和操作碎屑的影響。
[0012]在填料柱或傳質(zhì)柱中已經(jīng)使用了各種類型的裝置，其中，這種裝置關(guān)于在柱中下降的液體至少部分地執(zhí)行以下一個(gè)或多個(gè)功能:收集、分配、重新分配和混合。然而，出于各種原因，這些裝置不會(huì)使液體完全混合，并從而不能提供液體的流量和成分的均勻性。例如，在美國專利 N0.5，158，713 (Ghelfi 等人)、美國專利 N0.5，776，316 (Potthoff 等人)、N0.5，752，538 (Billingham等人)、Νο.5，935，389 (Hine等人)以及N0.7, 114, 709 (Ender等人)中公開了這種裝置。還可參見美國專利申請公開N0.US2009/0049864(Kovak等人)中所公開的液體收集器和重分配器。這種裝置的其它示例包括美國專利N0.5，240，652 (Taylor 等人)、N0.5，897，748 (Kaibel)、N0.6，086，055 (Armstrong 等人)和N0.7, 007, 932 (Armstrong等人)中所公開的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]存在本 申請人:的設(shè)備和方法的不同方面以及各方面的許多變化。
[0014]一方面是一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的設(shè)備。這種設(shè)備包括收集器、混合器、第一管道和第二管道。收集器具有多個(gè)扇區(qū)，多個(gè)扇區(qū)設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于收集在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分。混合器在填料柱的內(nèi)部空間中位于收集器的下面，并與收集器沿豎向地間隔開。混合器具多個(gè)區(qū)，多個(gè)區(qū)設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收和混合收集在收集器上的液體的至少一部分。第一管道具有與收集器的第一扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與混合器的第一區(qū)處于流體連通的第二末端。第一管道適合于接收來自收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至混合器的第一區(qū)。第二管道具有與收集器的第二扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與混合器的第二區(qū)處于流體連通的第二末端。第二管道適合于接收來自收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至混合器的第二區(qū)。有下者中的至少一個(gè):收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心；以及收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心。
[0015]在該設(shè)備的第一變體中，收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
[0016]在該設(shè)備的第一變體的一種變體中，收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
[0017]在之前三個(gè)段落所論述的任一設(shè)備的另一變體中，混合器的橫截區(qū)域占據(jù)填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，且優(yōu)選不超過大約20%。
[0018]第二設(shè)備類似于第一設(shè)備或上面論述的任一變體，但還包括預(yù)分配器。預(yù)分配器設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并適合于接收來自混合器的混合的液體流的至少一部分，并從預(yù)分配器向外傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。
[0019]第三設(shè)備類似于第二設(shè)備或上面論述的任一變體，但還包括終級分配器。終級分配器設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收來自預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分，并將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。
[0020]在第三設(shè)備的一種變體中，預(yù)分配器包括多個(gè)通道，其適合于向下傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。另外，終級分配器包括多個(gè)槽，其適合于傳送預(yù)分配的液體流的至少一部分。各個(gè)槽具有至少一個(gè)孔，并且與預(yù)分配器的至少一個(gè)通道處于流體連通。
[0021]第四設(shè)備類似于第一、第二、或第三設(shè)備或上面論述的其任一變體，但還包括過濾器。在那些設(shè)備或其變體的任一變體中，過濾器設(shè)置在混合器中。
[0022]另一方面是一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的方法，該方法包括九個(gè)步驟。第一步驟是提供收集器，其具有多個(gè)扇區(qū)，多個(gè)扇區(qū)設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于收集在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分。第二步驟是提供混合器，其在填料柱的內(nèi)部空間中位于收集器的下面并與收集器沿豎向地間隔開，混合器具有多個(gè)區(qū)，多個(gè)區(qū)設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收和混合收集在收集器上的液體的至少一部分。第三步驟是提供第一管道，其具有與收集器的第一扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與混合器的第一區(qū)處于流體連通的第二末端，第一管道適合于接收來自收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至混合器的第一區(qū)。第四步驟是提供第二管道，其具有與收集器的第二扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與混合器的第二區(qū)處于流體連通的第二末端，第二管道適合于接收來自收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至混合器的第二區(qū)。有下者中的至少一個(gè):收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心；以及收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心。第五步驟是將在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流在收集器的上面引入到填料柱的內(nèi)部空間中。第六步驟是將在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分收集到收集器上。第七步驟通過第一管道將來自收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分向下傳送到混合器的第一區(qū)。第八步驟通過第二管道將來自收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分向下傳送到混合器的第二區(qū)。第九步驟是在混合器中將從收集器的第一扇區(qū)傳送至混合器的第一區(qū)的液體與從收集器的第二扇區(qū)傳送至混合器的第二區(qū)的液體混合起來，從而產(chǎn)生混合的液體。
[0023]在該方法的第一變體中，收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，優(yōu)選大約120°至大約180°，并且最優(yōu)選大約180°。
[0024]在該方法的第一變體的一種變體中，收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
[0025]在之前三個(gè)段落所論述的任一方法的另一變體中，混合器的橫截區(qū)域占據(jù)填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，且優(yōu)選不超過大約20%。
[0026]第二方法類似于第一方法或上面論述的任一變體，但包括三個(gè)附加步驟。第一附加步驟是提供預(yù)分配器，其設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并適合于接收來自混合器的混合的液體流的至少一部分，并從預(yù)分配器向外傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。第二附加步驟是將混合的液體流的至少一部分從混合器傳送至預(yù)分配器中。第三附加步驟是從預(yù)分配器向外傳送接收自混合器的所接收的混合的液體流的至少一部分。
[0027]第三方法類似于第二方法或上面論述的任一變體，但包括三個(gè)額外附加步驟。第一額外附加步驟是提供終級分配器，其設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收來自預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分，并將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。第二額外附加步驟是通過終級分配器接收來自預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分。第三額外附加步驟是將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。
[0028]在第三方法的一種變體中，預(yù)分配器包括多個(gè)通道，其適合于向下傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。另外，終級分配器包括多個(gè)槽，其適合于傳送預(yù)分配的液體流的至少一部分，各個(gè)槽具有至少一個(gè)孔，并且與預(yù)分配器的至少一個(gè)通道處于流體連通。
[0029]第四方法類似于第一、第二或第三方法或上面論述的任一變體，但包括兩個(gè)附加步驟。第一附加步驟是提供過濾器。第二附加步驟是過濾液體的至少一部分。在那些方法或其變體的任一變體中，過濾器設(shè)置在混合器中。
[0030]又一方面是一種用于將分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的設(shè)備組裝起來的方法，該方法包括五個(gè)步驟。第一步驟是提供具有內(nèi)部空間的填料柱。第二步驟是在填料柱的內(nèi)部空間中提供收集器，其具有多個(gè)扇區(qū)，并且適合于收集在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分。第三步驟是在填料柱的內(nèi)部空間中提供混合器，其位于收集器的下面并與收集器沿豎向地間隔開，混合器具有多個(gè)區(qū)，多個(gè)區(qū)設(shè)置在填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收和混合收集在收集器上的液體的至少一部分。第四步驟是提供第一管道，其具有與收集器的第一扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與混合器的第一區(qū)處于流體連通的第二末端，第一管道適合于接收來自收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至混合器的第一區(qū)。第五步驟是提供第二管道，其具有與收集器的第二扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與混合器的第二區(qū)處于流體連通的第二末端，第二管道適合于接收來自收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至混合器的第二區(qū)。有下者中的至少一個(gè):收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心；以及收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心。
[0031]在用于組裝的方法的第一變體中，收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第一區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
[0032]在用于組裝的方法的第一變體的一種變體中，收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離混合器的第二區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
[0033]在前三個(gè)段落所論述的用于組裝的任一方法的另一變體中，混合器的橫截區(qū)域占據(jù)填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，且優(yōu)選不超過大約20%。
[0034]用于組裝設(shè)備的第二方法類似于用于組裝的第一方法或上面論述的任一變體，但包括一個(gè)額外步驟。這個(gè)額外步驟是在填料柱的內(nèi)部空間中提供預(yù)分配器，其適合于接收來自混合器的混合的液體流的至少一部分，并從預(yù)分配器向外傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。
[0035]用于組裝設(shè)備的第三方法類似于用于組裝的第二方法或上面論述的任一變體，但包括另一額外步驟。這個(gè)另一額外步驟是在填料柱的內(nèi)部空間中提供終級分配器，其適合于接收來自預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分，并將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。
[0036]在用于組裝的第三方法的一種變體中，預(yù)分配器包括多個(gè)通道，其適合于向下傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。另外，終級分配器包括多個(gè)槽，其適合于傳送預(yù)分配的液體流的至少一部分，各個(gè)槽具有至少一個(gè)孔，并且與預(yù)分配器的至少一個(gè)通道處于流體連通。
[0037]用于組裝設(shè)備的第四方法類似于用于組裝的第一、第二或第三方法或上面論述的其任一變體，但包括提供過濾器的額外步驟。在那些用于組裝的方法或其變體的任一變體中，過濾器設(shè)置在混合器中。
[0038]另一方面是一種用于低溫空氣分離的工藝，其包括使上升的蒸氣和下降的液體在填料柱中逆流接觸，填料柱具有內(nèi)部空間，內(nèi)部空間具有位于內(nèi)部空間中的第一傳質(zhì)區(qū)段和位于內(nèi)部空間中的第二傳質(zhì)區(qū)段，第二傳質(zhì)區(qū)段位于第一傳質(zhì)區(qū)段的下面并與第一傳質(zhì)區(qū)段間隔開。在這個(gè)工藝中，例如上面論述的任一設(shè)備或其任一變體的設(shè)備定位在第一傳質(zhì)區(qū)段和第二傳質(zhì)區(qū)段之間，并且將下降的液體流從第一傳質(zhì)區(qū)段分配到第二傳質(zhì)區(qū)段。[0039]又一方面是一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的方法，該方法包括五個(gè)步驟。第一步驟是將在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流在收集器的上面引入到填料柱的內(nèi)部空間中，收集器設(shè)置在內(nèi)部空間中。第二步驟是將在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分收集到收集器上。第三步驟是通過與收集器處于流體連通的第一管道將來自收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分向下傳送到混合器的第一區(qū)，混合器設(shè)置在內(nèi)部空間中，位于收集器的下面并與收集器間隔開，由此使經(jīng)由第一管道傳送的液體從收集器的第一扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到混合器的第一區(qū)。第四步驟是通過與收集器處于流體連通的第二管道將來自收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分向下傳送到混合器的第二區(qū)，由此使經(jīng)由第二管道傳送的液體從收集器的第二扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到混合器的第二區(qū)。第五步驟是在混合器中將從收集器的第一扇區(qū)傳送至混合器的第一區(qū)的液體與從收集器的第二扇區(qū)傳送至混合器的第二區(qū)的液體混合起來，從而產(chǎn)生混合的液體。
[0040]在這個(gè)方法的第一變體中，通過第一管道傳送的液體從收集器的第一扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到混合器的第一區(qū)大約60°至大約180°，優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約 180。。
[0041]在這個(gè)方法的第一變體的一種變體中，通過第二管道傳送的液體從收集器的第二扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到混合器的第二區(qū)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
[0042]在之前三個(gè)段落所論述的任一方法的另一變體中，混合器的橫截區(qū)域占據(jù)填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，且優(yōu)選不超過大約20%。
[0043]第二方法類似于第一方法(前四個(gè)段落中所述)或上面論述的其任一變體，但包括兩個(gè)附加步驟。第一附加步驟是將混合的液體流的至少一部分從混合器傳送到預(yù)分配器，預(yù)分配器設(shè)置于填料柱的內(nèi)部空間中。第二附加步驟是從預(yù)分配器向外傳送接收自混合器的所接收的混合的液體流的至少一部分。
[0044]第三方法類似于前面段落中的第二方法或上面論述的其任一變體，但包括兩個(gè)額外附加步驟。第一額外附加步驟是通過設(shè)置于填料柱的內(nèi)部空間中的終級分配器接收來自預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分。第二額外附加步驟是將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。
[0045]在上面段落的第三方法的一種變體中，預(yù)分配器包括多個(gè)通道，其適合于向下傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。另外，終級分配器包括多個(gè)槽，其適合于傳送預(yù)分配的液體流的至少一部分，各個(gè)槽具有至少一個(gè)孔，并且與預(yù)分配器的至少一個(gè)通道處于流體連通。
[0046]第四方法類似于第一、第二或第三方法或前面七個(gè)段落中所論述的其任一變體，但包括兩個(gè)附加步驟。第一附加步驟是提供過濾器。第二附加步驟是過濾液體的至少一部分。在那些方法或其變體的任一變體中，過濾器設(shè)置在混合器中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]現(xiàn)在將參照附圖通過示例來描述本 申請人:的設(shè)備和方法，其中:
圖1是用于低溫空氣分離的典型雙柱循環(huán)的示意圖；
圖2A是用于本 申請人:設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的橫截面平面圖的示意圖； 圖2B是顯示了本 申請人:設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的帶有管道入口的收集器的橫截面正視圖的不意圖；
圖2C是顯示了本 申請人:設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的混合器和一個(gè)管道布置的另一橫截面圖的不意圖；
圖2D和2F是顯示了本 申請人:設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的收集器的扇區(qū)和扇區(qū)的幾何中心的橫截面正視圖的示意圖；
圖2E和2G是顯示了本 申請人:設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的混合器的區(qū)和區(qū)的幾何中心的橫截面正視圖的不意圖；
圖3A是本 申請人:設(shè)備的另一實(shí)施例的橫截面平面圖的示意圖；
圖3B和3D是顯示了本 申請人:設(shè)備的另一實(shí)施例的收集器的扇區(qū)和扇區(qū)的幾何中心的橫截面正視圖的示意圖；
圖3C和3E是顯示了本 申請人:設(shè)備的另一實(shí)施例的混合器的區(qū)和區(qū)的幾何中心的橫截面正視圖的不意圖；
圖4A是位于填料柱中的兩個(gè)填料區(qū)段之間的本 申請人:設(shè)備的一部分的橫截面平面圖的不意圖；
圖4B是位于填料柱中的兩個(gè)填料區(qū)段之間的本 申請人:設(shè)備的一部分的橫截面正視圖的不意圖；
圖5是位于填料柱中的兩個(gè)填料區(qū)段之間的本 申請人:設(shè)備的一部分的另一實(shí)施例的橫截面平面圖的示意圖；
圖6是用于示例I的并聯(lián)柱分析中的示意圖；
圖7是用于分析示例I的基本情況液體分配不均的并聯(lián)柱分析中的另一示意圖；
圖8是顯示了在固定的CGAR流量下的液體分配不均的效果圖，其顯示了示例I的結(jié)
果;
圖9是針對中間液體混合的情況的示例I的并聯(lián)柱分析中使用的另一示意圖；
圖10是針對中間液體轉(zhuǎn)移180°的情況的示例I的并聯(lián)柱分析中使用的另一示意圖；圖11是針對中間液體轉(zhuǎn)移120°和中間液體轉(zhuǎn)移60°的情況的示例I的并聯(lián)柱分析中使用的另一示意圖；
圖12是顯示了在示例I中使中間液體所轉(zhuǎn)移的角度的效果的曲線圖；
圖13是用于示例2的并聯(lián)柱分析的示意圖；且
圖14是顯示了具有固定的GOX流量的液體分配不均的效果圖，其顯示了示例2的結(jié)
果O
【具體實(shí)施方式】
[0048]本 申請人:的設(shè)備和方法使柱中下降的液體均勻地混合且分配在柱的填料區(qū)段的橫截區(qū)域上。該設(shè)備包括收集器、混合器、從混合器向外散布液體的預(yù)分配器、以及終級分配器，終級分配器用于將液體均勻地沉淀在柱中的填料區(qū)段的橫截區(qū)域上。該設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例還包括用于補(bǔ)償可能發(fā)生在混合器中的任何混合不足的器件(例如以這里所述的某些方式進(jìn)行布置的管道)。可選地，該設(shè)備可包括過濾器，至少某些液體可流過該過濾器，從而保護(hù)填料柱免受工藝碎屑和制造碎屑的影響。如果柱外部的液體進(jìn)料即將被引入下面的填料區(qū)段，在使這種液體與任何可能在那里存在的蒸氣分離之后，這種進(jìn)料可被合適地引入到混合器中。
[0049]填料柱的性能依賴于液體和蒸氣分配的品質(zhì)，其包括進(jìn)入和跨越柱的橫截面的這兩種相態(tài)的流量和成分方面的均勻性。填料柱的不同區(qū)段對分配不均呈現(xiàn)不同的敏感度，這依賴于其平衡線和操作線之間的關(guān)系。雖然流量均勻性的重要性在書面上很好理解，但是成分的影響不好理解。對于敏感的區(qū)段，認(rèn)為重要的是使所有或基本所有引入的液體混合，然后使液體基本均勻地重新分配在柱的橫截區(qū)域上。雖然可實(shí)現(xiàn)均勻的流量，但是完全混合需要精心制作且昂貴的裝置，并且時(shí)常導(dǎo)致柱高度的增加。這對于大直徑柱尤其如此，例如那些具有超過大約2米直徑的柱。
[0050]本 申請人:的設(shè)備和方法在不采用更多精心步驟的條件下以極具成本效率的方式實(shí)現(xiàn)了完全混合的好處，那些精心的步驟本來是獲得完全的成分混合所需要的?？蛇x的過濾器有助于保護(hù)液體分配器和填料柱免受碎屑的影響，碎屑可能累積自上面的蒸餾區(qū)段和/或進(jìn)料區(qū)段。這種碎屑可能堵塞液體分配器中的孔，并且導(dǎo)致下面的填料柱中的性能下降。因而，除了提供填料柱的高效率，與現(xiàn)有技術(shù)分配器可能獲得的相比，其可導(dǎo)致更矮的床高，本 申請人:的設(shè)備和方法由于消除或最大限度地減小了可能由碎屑造成的問題，從而提供了更可靠的操作。
[0051]出于清晰起見，圖2A-2G，3A-3E，4A-4B和5只顯示了所述實(shí)施例的整個(gè)設(shè)備的一部分。
[0052]如圖2A-2C中所示，設(shè)備60安裝在柱62的內(nèi)部空間中。(內(nèi)部空間是包含在柱62的內(nèi)側(cè)壁中的空間。)圖2A-2C中的柱62的內(nèi)部空間被分成柱側(cè)“A”和“B”。
[0053]圖2A-2G顯示了該設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的某些特征，其將進(jìn)行描述以顯示這個(gè)實(shí)施例如何操作。參照圖2A，來自上面的填料區(qū)段(未顯示)的液體下落到收集器61上。在所示的實(shí)施例中，收集器61具有與柱62的內(nèi)壁相鄰的環(huán)形元件。液體通過管道66和68從收集器61流入到混合器64中。來自這兩個(gè)管道的液體流在混合器64中進(jìn)行混合。液體離開混合器64，并且最終分配到下面的填料(未顯示)上。
[0054]優(yōu)選地，柱62中所有或基本上所有從上面下降的液體都穿過收集器61和管道(66和68)，并不會(huì)繞過收集器61或管道(66和68)。在美國專利申請公開N0.2009/0049864A1 (Kovak等人)的圖3_7中顯示了可用于收集器的設(shè)備的示例，其通過引用而完整地結(jié)合在本文中，包括其所傳授的所有部分，而不排除其任何部分。
[0055]在圖2A-2C所示的實(shí)施例中，管道66將從上面的柱側(cè)“B”收集的液體傳送到下面的柱側(cè)“A”，而管道68將液體從上面的柱側(cè)“A”傳送到下面的柱側(cè)“B”。換句話說，如圖2C中的箭頭所繪，從收集器61進(jìn)入管道66中的液體在其離開管道66而進(jìn)入混合器64中時(shí)將在周向方向上轉(zhuǎn)移180度(即，液體被周向轉(zhuǎn)移)。雖然在所示的實(shí)施例中柱側(cè)“A”和柱偵『B”適宜是相同的，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，考慮到機(jī)械因素，變體是可行的。
[0056]為了說明本 申請人:的設(shè)備和方法針對具有非對稱的管道位置的系統(tǒng)，或針對具有不止兩個(gè)管道的系統(tǒng)所做的工作，理解進(jìn)入管道的流來源于哪里和流出管道的流去向哪里是有幫助的。這可利用圖2D-2G中的示意圖來解釋。
[0057] 首先參照圖2D，引入收集器61的“扇區(qū)”的概念。如圖2D中所示，來自收集器61上面的填料(未顯示)的液體下落到收集器61上，在箭頭所指示的方向上流動(dòng)，并進(jìn)入管道(66和68)的入口中。由于管道位置的對稱性(即管道66和68的入口分開180° )，液體流入到收集器61的兩個(gè)扇區(qū)，第一扇區(qū)63和第二扇區(qū)73中。來自第一扇區(qū)63的液體流入到管道66的入口中；并且來自第二扇區(qū)73的液體流入到管道68的入口中。
[0058]現(xiàn)在參照圖2F，收集器61的第一扇區(qū)63的幾何形狀是由半圓和從90°延伸到270°的弦所界定的區(qū)域(即由網(wǎng)紋線指示的區(qū)域)。第一扇區(qū)63的幾何中心位于從圓的中心(柱62的中心)延伸至柱62內(nèi)壁的0°位置的線上。這個(gè)幾何中心的位置大致如箭頭67所示。
[0059]接下來參照圖2E，引入混合器64的“區(qū)”的概念。如圖2E中所示，來自管道66和68的液體排出到混合器64中，在箭頭所示的方向上流動(dòng)，離開而進(jìn)入終級分配器(未顯示)，并且最終被傳送到下面的填料(未顯示)中。由于管道位置的對稱性(即管道66和68的出口分開180° )，液體流入到混合器64的兩個(gè)區(qū)，第一區(qū)65和第二區(qū)75中。液體從管道66的出口流入到第一區(qū)65中；并且液體從管道68的出口流入到第二區(qū)75中。
[0060]現(xiàn)在參照圖2G，混合器的第一區(qū)65的幾何形狀是由網(wǎng)紋線所示的矩形區(qū)域。第一區(qū)65的幾何中心位于從圓的中心(柱62的中心)延伸至柱62內(nèi)壁的180°位置的線上。這個(gè)幾何中心的位置大致如箭頭69所示。
[0061]對于前面段落中所述和圖2A-2G中所示的實(shí)施例而言，來自收集器61的第一扇區(qū)63的液體通過管道66傳送到混合器64的第一區(qū)65，其中收集器61的第一扇區(qū)63的幾何中心67沿周向定位成遠(yuǎn)離相對混合器64的第一區(qū)65的幾何中心69達(dá)180°。
[0062]圖3A-3E顯示了另一實(shí)施例的某些特征，其將進(jìn)行描述，以顯示這個(gè)實(shí)施例如何在更多管道的條件下操作。參照圖3A，具有四個(gè)管道70，72，74和76，其收集來自收集器61的液體，并將液體傳送至混合器64中。優(yōu)選地，柱62中所有或基本上所有從上面下降的液體都穿過收集器61和管道(70，72，74，76)，并且不會(huì)繞過收集器61或管道。
[0063]現(xiàn)在參照圖3B，來自上面的填料(未顯示)的液體下落到收集器61上，在箭頭所示的方向上流動(dòng)，并進(jìn)入四個(gè)管道(70，72，74，76)的入口中。由于管道位置的對稱性(即管道70，72，74和76的入口分開90° )，所以液體流入到收集器61的四個(gè)扇區(qū)中。來自第一扇區(qū)63的液體流入到管道70中。
[0064]現(xiàn)在參照圖3D，收集器61的第一扇區(qū)63的幾何形狀是由圓周部分(柱62的內(nèi)壁)和兩根線所界定的餡餅狀區(qū)域:一根線從圓周上的45°點(diǎn)延伸到中心(柱62的中心)；另一根線從圓周上的315°點(diǎn)延伸到中心。餡餅狀區(qū)域用網(wǎng)紋線來表示。收集器61的第一扇區(qū)63的幾何中心位于從圓的中心(柱62的中心)延伸至柱62內(nèi)壁的0°位置的線上。這個(gè)幾何中心的位置大致如箭頭67所示。
[0065]接下來參照圖3C，來自管道(70，72，74，76)的液體排出到混合器64中，在箭頭所示的方向上流動(dòng)，離開而進(jìn)入終級分配器(未顯示)，并且最終流到下面的填料(未顯示)中。由于管道位置的對稱性(即管道70，72，74和76的出口分開90° )，所以液體流入到混合器64的四個(gè)區(qū)。液體從管道70的出口流入到第一區(qū)65中。
[0066]現(xiàn)在參照圖3E，混合器64的第一區(qū)65的幾何形狀是由網(wǎng)紋線所示的三角形區(qū)域。第一區(qū)的幾何中心位于從圓的中心(柱62的中心)延伸至柱62內(nèi)壁的90°位置的線上。這個(gè)幾何中心的位置大致如箭頭69所示。
[0067]對于前面段落中所述和圖3A-3E中所示的實(shí)施例而言，來自收集器61的第一扇區(qū)63的液體通過管道70傳送到混合器64的第一區(qū)65中，其中收集器61的第一扇區(qū)63的幾何中心67沿周向定位成遠(yuǎn)離混合器64的第一區(qū)65的幾何中心69達(dá)90°。
[0068]如上面所述以及圖2A-2G和3A-3E中所示，這里使用的收集器61的“扇區(qū)”是收集器61的上表面區(qū)域的幾何部分，從中可通過管道接收液體，并且混合器64的“區(qū)”是液體通過管道傳送到的混合器64的容積的幾何部分。因?yàn)槭占?1的扇區(qū)的形狀和尺寸可變化，并且混合器64的形狀和尺寸也可變化，所以沿周向遠(yuǎn)離區(qū)而定位(例如60度、180度或某些其它度數(shù))的扇區(qū)的相對位置可從所述扇區(qū)的幾何中心至所述區(qū)的幾何中心進(jìn)行測量。
[0069]注意圖2A-2G和3A-3E中所示的實(shí)施例只是代表性的實(shí)施例。其它實(shí)施例可能使液體以常規(guī)方式，或以某些其它方式并在不同的周向方向上從多個(gè)管道進(jìn)行轉(zhuǎn)移。例如，液體可在管道中沿周向轉(zhuǎn)移大約60至180度，優(yōu)選大約120至180度，并且最優(yōu)選大約180度。
[0070]雖然圖2A-2G和3A-3E中所示的實(shí)施例提出了在管道、液體通過管道傳送到收集器61的扇區(qū)和混合器64的區(qū)中的均勻性，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，考慮到機(jī)械因素，在收集器61和混合器64，以及在管道的形狀、尺寸和位置方面的變化都是可性的。
[0071]圖2E中的箭頭是理想化的，并且代表很少或沒有液體混合的情況。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，在混合器中可采用各種器件來促進(jìn)更好或更完全的混合，但那些器件(i)增加了機(jī)械復(fù)雜性；(ii)增加了成本；(iii)并且通常只是部分有效，因?yàn)闉榱藢?shí)現(xiàn)“足夠好的混合”通常會(huì)做出妥協(xié)。本 申請人:的設(shè)備和方法通過提供良好的性能而克服了那些問題，即使對于圖中所示很少或沒有混合的情況也是如此。
[0072]混合器64的橫截區(qū)域占柱62的內(nèi)部空間的總橫截區(qū)域較小的百分比。為了增強(qiáng)整個(gè)混合，提供了使液體從收集器61沿周向轉(zhuǎn)移到混合器64的功能，從而補(bǔ)償任何可能發(fā)生在混合器64中的任何不完全混合。這在執(zhí)行敏感的分離的填料區(qū)段中和非常大型的蒸餾柱中可能是非常重要的。如果來自柱62外部的液體需要帶進(jìn)來，則可將這種液體在混合器64內(nèi)置于管道之間或旁邊的空間，使得輸送到下面的填料區(qū)段的所有或基本上所有液體將進(jìn)行很好地混合，或者至少基本均勻地分流到柱側(cè)“A”和“B”中(如圖2A和2B中所示)O
[0073]在所述的實(shí)施例中，混合器64占據(jù)柱62的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過25%，且優(yōu)選不超過20%。
[0074]圖2么_2(:顯示了帶兩個(gè)管道66，68的布置，并且圖3顯示了帶有四個(gè)管道70，72，74，76的布置。然而，可使用其它數(shù)目的管道，并且管道可具有不同的形狀。另外，交替布置的管道不需要是彼此相同的。圖2C和3A中所示的管道(例如66和68或70，72，74和76)顯示為圓形的管道，其定位在相對于柱62和混合器64所示的位置上。然而，管道可具有其它形狀，并且/或者定位在其它位置。
[0075]本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，關(guān)于管道的尺寸、形狀、位置、長度、布置和數(shù)量的許多變化是可行的。以許多方式進(jìn)行定位和設(shè)置的許多種類的管道可用于這里所論述和所解釋的實(shí)施例中所示的管道的目的。
[0076]現(xiàn)在將參照圖4A，4B和5描述該設(shè)備的其它部分。圖4A和4B顯示了放置在柱62中且位于兩個(gè)填料區(qū)段78和80之間的設(shè)備部分的一個(gè)實(shí)施例。填料區(qū)段可包括規(guī)整填料、隨機(jī)填料或其它合適的液體-蒸氣接觸器件。[0077]該設(shè)備包括混合器64，其在圖4A和4B所示的實(shí)施例中是矩形的橫截面。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，混合器64可采用許多形狀或形式，并且可定位在其它位置，但是圖中顯示中心混合器64?？蛇x地，過濾器82放置在混合器64的內(nèi)部。出于清晰起見，未顯示將液體從上面的區(qū)段78輸送到混合器的收集器和管道，但它們會(huì)在混合器64中并以之前所述的周向轉(zhuǎn)移的布置將所有或基本上所有液體輸送到過濾器82的內(nèi)部。
[0078]在圖4A和4B所示的實(shí)施例中，混合器64具有實(shí)心地板84。因而，當(dāng)過濾器82在使用時(shí)，收集在混合器64中的所有液體流過過濾器82，然后通過穿孔的豎向壁86流向預(yù)分配器88，預(yù)分配器88包括通道90A-90F。不與通道90A-90F相連接的穿孔的混合器64的豎向壁86的其它部分是實(shí)心的，以容納液體并在混合器64中保持一定的液位。
[0079]各個(gè)通道90A-90F具有上腔室和下腔室。腔室通過帶孔93的穿孔板而分隔開。因而，來自各個(gè)通道90A-90F的上腔室的液體通過穿孔板的孔93而下降到相應(yīng)的下腔室中。通道90A-90F的下腔室與多個(gè)槽相連接，例如作為一個(gè)示例所示的槽94。
[0080]各個(gè)槽94具有成陣列的孔96，以將液體輸送到下面的填料區(qū)段80。在所示的實(shí)施例中，槽以平行方式與空間98交替設(shè)置，以便蒸氣在柱62中上升。槽還連接在環(huán)形溝槽100上。槽、環(huán)形溝槽100和通道90A-90F的下腔室部分具有互連的網(wǎng)絡(luò)，其容許液壓梯度平穩(wěn)，從而產(chǎn)生通過孔96流向下面的填料區(qū)段80的非常均勻的液體流。
[0081]圖5顯示了另一實(shí)施例，其也具有六個(gè)通道90A-90F，其設(shè)置成六角形圖案。在圖5中只顯示了平面圖。就其它特征而言，圖5中的實(shí)施例類似于圖4A和4B中的實(shí)施例。這些只是說明性的示例，其中預(yù)分配器具有六個(gè)通道90A-90F。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，可使用具有更少通道(例如2或4個(gè)通道)或更多通道(例如8或10個(gè)通道)的不同布置。另外，出于清晰起見未顯示用于柱中支撐混合器、預(yù)分配器、終級分配器和填料區(qū)段的機(jī)械器件。
[0082]在圖4A，4B和5所示的實(shí)施例中，環(huán)形溝槽100可接收某些液體。環(huán)形溝槽100優(yōu)選是連續(xù)的，并且與柱62的內(nèi)壁的周邊相鄰，如圖4A和5中所示。
[0083]雖然設(shè)備的若干個(gè)實(shí)施例的上面的描述與具有圓形橫截區(qū)域的填料柱相關(guān)，但是該設(shè)備的其它實(shí)施例可用于非圓形柱中，包括，例如分壁柱?？紤]到非圓形填料柱的截面性質(zhì)，在分離柱或其它非圓形形狀的柱的一側(cè)或兩側(cè)內(nèi)需要以合適的方式設(shè)計(jì)和布置帶有限橫截區(qū)域的混合器、沿周向轉(zhuǎn)移的管道、過濾器、預(yù)分配器和終級分配器的特征。
[0084]本 申請人:的工藝用于從空氣中通過低溫蒸餾分離出氣體，例如氮，氧，氬，其利用至少一個(gè)液體-蒸氣接觸柱，柱具有至少兩個(gè)液體-蒸氣接觸區(qū)段，該工藝可包括用于收集、混合和分配從上部液體-蒸氣接觸區(qū)段下降至下部液體-蒸氣接觸區(qū)段的液體的設(shè)備，例如上面討論的本 申請人:的設(shè)備?？蛇x地，當(dāng)液體進(jìn)料從柱的外部引入到柱的上下液體-蒸氣接觸區(qū)段之間時(shí)，如上面所述，所有或某些外部進(jìn)料可能放置到混合器中。
[0085]本 申請人:的方法的一個(gè)實(shí)施例用于組裝設(shè)備，該設(shè)備用于在帶有至少兩個(gè)液體-蒸氣接觸區(qū)段的液體-蒸氣接觸柱中分配液體，本方法包括提供和組裝設(shè)備的構(gòu)件的步驟，例如上面論述的本 申請人:的設(shè)備。將構(gòu)件組裝到液體-蒸氣接觸柱中可利用合適的支撐器件來完成，這可包括鉚釘和焊接。
[0086]本 申請人:的設(shè)備和方法包括其沒有在圖中顯示或在詳細(xì)說明部分中進(jìn)行論述的許多其它實(shí)施例和其變體。然而那些實(shí)施例和變體都落在所附權(quán)利要求和其等效物的范圍內(nèi)。
[0087]本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，圖中所示和詳細(xì)說明部分中所論述的實(shí)施例和變體沒有公開本 申請人:設(shè)備的所有可能的布置，而且其它布置是可行的。因此，所有這種其它布置都可通過本 申請人:的設(shè)備和方法設(shè)想到，并且都落在所附權(quán)利要求和其等效物的范圍內(nèi)。
[0088]本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，許多包含本 申請人:的新穎概念的其它實(shí)施例以及這里所示和所述的實(shí)施例的許多變體都是可行的。
[0089]雖然這里結(jié)合規(guī)整填料論述了本 申請人:的設(shè)備和方法，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，本 申請人:的設(shè)備和方法還可與其它類型的填料(例如隨機(jī)填料)一起使用。
[0090]示例
發(fā)生在雙柱循環(huán)的各種填料區(qū)段中的蒸餾效率對于在那些區(qū)段中的氣相和液相的成分和流量方面的分配不均是很敏感的。參照圖1，這對于區(qū)段13，15，23和25尤其如此。在以下的示例中，通過化學(xué)工程文獻(xiàn)中一種眾所周知的方法來分析對分配不均的敏感性，其被稱為并聯(lián)柱分析。
[0091]示例 I
首先考慮氬柱14及其區(qū)段23和25，例如早前在圖1中所示的雙柱循環(huán)下所述的柱。在圖6中顯示了那兩個(gè)區(qū)段中的正常流量和操作條件的示意圖。這兩個(gè)區(qū)段均包含35個(gè)理論級，并且在大約1.3巴的壓力下操作。在柱的頂部，柱在大約0.97的液體-蒸氣的摩爾比下操作。底部的蒸氣進(jìn)料具有12%的氬、0.0010%的氮且其余為氧的成分。在正常操作下，頂部的原生氬產(chǎn)物(CGAR)的成分將是99.67%的氬、0.02%的氮且其余為氧。
[0092]在執(zhí)行并聯(lián)柱分析時(shí)，進(jìn)一步考慮各個(gè)區(qū)段被分裂成兩個(gè)相等的半部，即23A，23B和25A，25B,如圖7的示意圖中所示。相應(yīng)的區(qū)段A和B在橫截面上是相等的，并且彼此隔離開。名義上，它們將在各自內(nèi)部承載柱的總液體和蒸氣的一半。為了評估對分配不均的敏感性，液體流量(圖7中的實(shí)線)認(rèn)為A側(cè)較高，B側(cè)較低，而蒸氣流量(圖7中的虛線)均勻地分配到這兩個(gè)半部。在區(qū)段A和B的兩個(gè)半部之間沒有液體或蒸氣的混合或傳遞。由流量參數(shù)λ限定的分配不均的水平被限定為在高液體流量和平均液體流量之間的差值除以這兩個(gè)流量的平均值，并且計(jì)算方法如下:
流量λ =(高液體流量-低液體流量)/ (高液體流量+低液體流量)
流量λ的影響被確定如下:1)首先，對于給定的分配不均程度，利用示意圖7計(jì)算CGAR成分；2)接下來，針對示意圖6減少級，直到CGAR成分與從示意圖7中所獲得的成分相同；3)然后,級比(fractional stage)被計(jì)算為步驟2中用于示意圖6的級除以用于示意圖7的級。因而在圖8的最底部曲線中繪制所獲得的級比-流量λ (表示為“基本情況液體分配不均”)。如圖所見，性能隨著流量分配不均而顯著下降。
[0093]然后在示意圖9所示的條件下模擬第二種情況。在這種情況下，流出區(qū)段25Α和25Β的底部的液體在設(shè)備51中進(jìn)行混合，并按照相同的高低流量比例重新分配到下面的區(qū)段23Α和23Β。在圖8中以“中間液體混合”曲線顯示了液體的中間混合的影響。如圖所見，雖然性能仍然差于級比的理想值1.0，但性能同不帶中間混合的基本情況液體分配不均相比現(xiàn)在獲得了顯著地改善。這種影響在文獻(xiàn)中很好理解。
[0094]然后在示意圖10的條件下模擬第三種情況。在這種情況下，來自上部區(qū)段25Β的所有液體通過混合器55轉(zhuǎn)移到23A，但只有與低流量相對應(yīng)的一部分液體從上部區(qū)段25A通過分流器53轉(zhuǎn)移到下部區(qū)段23B。來自25A的其它部分通過分流器53和混合器55轉(zhuǎn)移到23A。這是可轉(zhuǎn)移的大部分，同時(shí)也引起了流量不平衡?？梢钥闯觯鐖D8中的最上面的曲線所示的“中間液體轉(zhuǎn)移180° ”的結(jié)果性能甚至好于液體完全混合的情況。這是之前沒有教導(dǎo)過的令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。這個(gè)令人驚訝和意外的結(jié)果對于本 申請人:而言是令人驚訝和意外的，并且對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員而言將是令人驚訝和意外的。
[0095]這種計(jì)算的實(shí)際顯著性可解釋如下。在區(qū)段23和25之間可使用收集器、混合器和液體分配器。但是如果來自上部區(qū)段的液體在不轉(zhuǎn)移的條件下輸送到下部區(qū)段中，并且在混合器中發(fā)生不完全的混合，那么該性能將位于圖8的基本情況和中間液體混合的情況之間的某些地方。另一方面，如果液體被轉(zhuǎn)移到沿直徑相對的側(cè)而進(jìn)入混合器中，并且如果存在不完全的混合，那么該性能將位于中間液體轉(zhuǎn)移180°的情況和中間液體混合的情況之間的某些地方。因而，轉(zhuǎn)移180°的結(jié)果將好于沒有轉(zhuǎn)移180°的結(jié)果。
[0096]在這些計(jì)算中，認(rèn)為在填料區(qū)段的兩個(gè)側(cè)向半部之間沒有蒸氣混合。實(shí)際上將存在某些混合，其具有較少的影響，因?yàn)橹鶛M截面變得很大?？梢钥闯?，液體轉(zhuǎn)移180°補(bǔ)償了分配器中不充分的液體混合，以及填料柱區(qū)段中不充分的蒸氣混合。這是令人驚訝和意外的結(jié)果，其對于本 申請人:而言是令人驚訝和意外的，并且對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員而言將是令人驚訝和意外的。
[0097]如果在液體分配器中具有完美的液體混合，那么使液體轉(zhuǎn)移180°將沒有改進(jìn)。但就壓降、柱高度和整個(gè)系統(tǒng)的成本而言，取得完美混合的器件，例如靜態(tài)混合器是昂貴的。本 申請人:的設(shè)備和方法利用了液體180°的轉(zhuǎn)移，其將比不轉(zhuǎn)移的情況產(chǎn)生更好的性能，并且在最壞的情況下將至少匹配完美混合的情況，并且增加非常少的成本。
[0098]雖然上面的情況明確地展示了使中間液體轉(zhuǎn)移180°至柱的相對的側(cè)的優(yōu)點(diǎn)，但是在一些情形中，機(jī)械構(gòu)造可能限制可完成的轉(zhuǎn)移角度。但如下面將展示的那樣，即使轉(zhuǎn)移比180°小得多的角度也可實(shí)現(xiàn)大部分好處。所以在示意圖11所示的條件下模擬了第四種情況。在這種情況下，來自上部區(qū)段25B的液體的僅三分之二(2/3)通過分流器57和混合器55轉(zhuǎn)移到23A中，并且來自上部區(qū)段25A的等量的液體通過分流器53和混合器59轉(zhuǎn)移到23B中。剩余液體在不轉(zhuǎn)移的條件下通過分流器和混合器從上部區(qū)段25A和25B輸送至下部區(qū)段23A和23B，如圖所示分流器和混合器直接位于上部區(qū)段和下部區(qū)段之間。這等同于使液體從柱的兩個(gè)半部各轉(zhuǎn)移120°?？梢钥闯觯瑘D8中最上面的第二曲線所示的“中間液體轉(zhuǎn)移120° ”的結(jié)果性能也好于液體完全混合的情況，雖然其不如轉(zhuǎn)移180°的情況一樣好。但這也是令人驚訝的結(jié)果，因?yàn)榧词怪虚g液體的部分轉(zhuǎn)移的效果也超過完全混合的效果。
[0099]此外，在示意圖11所示的條件下模擬了第五種情況。在這種情況下，只有三分之一 (1/3)的液體從上部區(qū)段25B通過分流器57和混合器55轉(zhuǎn)移到23A中，并且等量的液體從上部區(qū)段25A通過分流器53和混合器59轉(zhuǎn)移到23B中。剩余液體在不轉(zhuǎn)移的條件下通過分流器和混合器從上部區(qū)段25A和25B輸送至下部區(qū)段23A和23B中，如圖所示分流器和混合器直接位于上部區(qū)段和下部區(qū)段之間。這等同于使液體從柱的兩個(gè)半部各轉(zhuǎn)移60°?？梢钥闯觯鐖D8中的最下面的第二曲線的所示的“中間液體轉(zhuǎn)移60° ”的結(jié)果性能相對于基本情況具有極大的改善，并且接近中間液體混合的情況的好處。[0100]如進(jìn)一步所示，圖12顯示了在相對于完全混合所獲得的級上使中間液體轉(zhuǎn)移的角度的效果。這是針對流量λ具有0.08數(shù)值的特定情況而用于上面示例I中所列計(jì)算的說明曲線。縱坐標(biāo)上的1.0的數(shù)值與針對中間液體混合的情況所獲得的級相對應(yīng)。如圖中所見，性能隨著液體轉(zhuǎn)移的角度的增加而快速提高，在大約60°時(shí)達(dá)到超過95%的數(shù)值。超過此范圍，改進(jìn)較平緩，并且當(dāng)角度在120°至180°的范圍時(shí)，整體性能達(dá)到100%。
[0101]示例2
接下來考慮例如早前所述的其區(qū)段13和15在圖1中所示的雙柱循環(huán)下的低壓柱12的底部。在圖13中顯示了那兩個(gè)區(qū)段中的正常流量和操作條件的示意圖。這兩個(gè)區(qū)段均包含20個(gè)理論級，并且在大約1.3巴的壓力下操作。在柱的頂部，柱在大約1.40的液體-蒸氣的摩爾比下操作。頂部的液體進(jìn)料具有12%的氬、0.0010%的氮且其余為氧的成分。在正常操作下，GOX產(chǎn)物的成分在底部將是99.80%的氧且其余為氬。
[0102]對分配不均的敏感性按照類似于示例I中使用的方式進(jìn)行模擬。在圖14中顯示了相對應(yīng)的五根曲線。注意曲線顯示了相同的關(guān)系,其中中間液體混合的情況相對于基本情況具有極大的改善，而中間液體轉(zhuǎn)移180°的情況甚至更好。類似地，中間液體轉(zhuǎn)移120°的情況也好于中間液體混合的情況，但不如中間液體轉(zhuǎn)移180°的情況好。最后，中間液體轉(zhuǎn)移60°的情況相對于基本情況具有極大的改善，并且接近中間液體混合的情況的性能。最后情況中的性能改進(jìn)將超過在流量λ等于0.08時(shí)的情況由完全混合所帶來的改進(jìn)的95%，雖然這個(gè)結(jié)果未以明確的曲線來顯示。同樣，按照與示例I相似的方式，轉(zhuǎn)移中間液體的這個(gè)效果是令人驚訝和意外的結(jié)果，該結(jié)果對于本 申請人:是令人驚訝和意外的，并且對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將是令人驚訝和意外的。
[0103]如之前在通過低溫蒸餾分離空氣組分的工藝中所注意的那樣，這些示例中所描繪的兩個(gè)區(qū)段對分配不均是高度敏感的。在一種情況下，液體-蒸氣比值小于1，并且在其它情況下，該比值大于I。在這兩種情況下，可以看出液體在填料區(qū)段之間轉(zhuǎn)移120至180°比區(qū)段之間的液體的完全混合和重新分配更為有效。并且填料區(qū)段之間的液體轉(zhuǎn)移60°取得了流量λ等于0.08時(shí)的情況下的好處的超過95%。這個(gè)意外的性能沒有在本 申請人:所知的任何文獻(xiàn)中報(bào)告過。
[0104]這些結(jié)果可基于被稱為McCabe-Thiele曲線圖進(jìn)行解釋，其用于對二元混合物的蒸餾分離進(jìn)行建模。在該示例中，雖然存在某些氮，但是其比例太小，使得混合物可被認(rèn)為基本上是IS和氧的二?；旌衔?。McCabe-Thiele曲線圖利用兩根線構(gòu)成。一是平衡線，其顯示了在離開蒸餾柱中的平衡級時(shí)的氣相和液相的成分之間的關(guān)系。填料柱不具有類似托盤柱的離散的平衡級，但平衡線是以相同方式構(gòu)造的。McCabe-Thiele曲線圖中的另一線是操作線，其顯示了在任何給定的水平位置或在平衡級之間彼此交叉的氣相和液相的成分之間的關(guān)系。操作線的傾斜度通過柱中的液體和蒸氣流量的摩爾比來給出。在高效的蒸餾柱中，平衡線和操作線將均勻地或多或少彼此遠(yuǎn)離地間隔開，這將容許足夠的驅(qū)動(dòng)力存在，以便在整個(gè)柱中產(chǎn)生有效的質(zhì)量傳遞。在示例I中標(biāo)注為基本情況液體分配不均的情況下，操作線具有與標(biāo)稱值0.97不同的傾斜度。由于這種情況，具有較高液體流量的柱中的操作線在頂部附近擠壓平衡線，結(jié)果在上半部發(fā)生非常少的分離，并且任何有用的分離主要發(fā)生在下半部中。類似地，具有較低液體流量的柱中的操作線在底部附近擠壓平衡線，結(jié)果在下半部發(fā)生非常少的分離，并且任何有用的分離主要發(fā)生在上半部中。由于這種失配，在兩個(gè)并聯(lián)柱中的上部區(qū)段和下部區(qū)段之間的中間的成分發(fā)現(xiàn)是彼此非常不同的，這種情況對于高效的操作是不理想的。這是在基本情況液體分配不均的情況下性能很差的原因。
[0105]當(dāng)中間液體進(jìn)行混合和重新分配時(shí)，這兩個(gè)半部之間的成分彼此靠得更近，并且擠壓影響雖然仍然存在，但不嚴(yán)重，并因而改善了性能。然而，當(dāng)在示例I中使中間液體轉(zhuǎn)移180°時(shí)，操作線被修改，使得具有較低液體流量的底部區(qū)段進(jìn)行更為有用的分離，導(dǎo)致整個(gè)成分在上部區(qū)段和下部區(qū)段之間具有較高的氬含量。這種影響則導(dǎo)致柱頂部更高的整體氬含量，導(dǎo)致比中間液體混合的情況更大的整體分離。在中間液體轉(zhuǎn)移120°和60°的角度時(shí)改善性能的機(jī)制與轉(zhuǎn)移180°是相似的，但好處按比例地降低。
[0106]類似地，示例2中所示的結(jié)果可以類似的方式來解釋。在這種情況下，進(jìn)料位于頂部，并且中間液體180°的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致整體成分在氧氣方面比中間液體混合的情況更高。這種影響則導(dǎo)致柱底部處有更高的整體氧含量，產(chǎn)生比中間液體混合的情況更大的整體分離。在中間液體轉(zhuǎn)移120°和60°的角度時(shí)改善性能的機(jī)制與轉(zhuǎn)移180°是相似的，但好處按比例地降低。
[0107]雖然上面的描述是在提供的示例中所看到的效果的有效解釋，但是對于其有效性而言，本 申請人:的設(shè)備和方法并不依賴于這種解釋。關(guān)于為什么觀察到這種性能可以提供備選解釋。同樣，因?yàn)樵诰哂胁煌僮鳁l件的兩個(gè)不同的填料區(qū)段中已經(jīng)觀察到相似的趨勢，本 申請人:認(rèn)為這是普遍現(xiàn)象，其在分離不同類型的混合物的大多數(shù)類型(如果不是所有的話)的蒸餾柱中將是有利的。因而，本 申請人:的設(shè)備和方法具有非常廣泛的可適用性。
[0108]雖然這里參照某些特定的實(shí)施例進(jìn)行圖示和描述，但是本發(fā)明決不會(huì)局限于所示的細(xì)節(jié)。相反，在權(quán)利要求的范圍和等效范圍內(nèi)，且不脫離本發(fā)明精神的條件下可在細(xì)節(jié)方面做出各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的設(shè)備，包括: 收集器，其具有多個(gè)扇區(qū)，所述多個(gè)扇區(qū)設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于收集在所述填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分； 混合器，其在所述填料柱的內(nèi)部空間中位于所述收集器的下面并與所述收集器沿豎向地間隔開，所述混合器具有多個(gè)區(qū)，所述多個(gè)區(qū)設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收和混合收集在所述收集器上的液體的至少一部分； 第一管道，其具有與所述收集器的第一扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與所述混合器的第一區(qū)處于流體連通的第二末端，所述第一管道適合于接收來自所述收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至所述混合器的第一區(qū)；以及 第二管道，其具有與所述收集器的第二扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與所述混合器的第二區(qū)處于流體連通的第二末端，所述第二管道適合于接收來自所述收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至所述混合器的第二區(qū)； 其中有下者中的至少一個(gè):所述收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第一區(qū)的幾何中心；以及所述收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第二區(qū)的幾何中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第一區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所 述的設(shè)備，其特征在于，所述收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第二區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括: 預(yù)分配器，其設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并適合于接收來自所述混合器的混合的液體流的至少一部分，并從所述預(yù)分配器向外傳送所接收的混合的液體流的至少一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，還包括: 終級分配器，其設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收來自所述預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分，并將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到所述填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于， 其中所述預(yù)分配器包括多個(gè)通道，其適合于向下傳送所接收的混合的液體流的至少一部分，以及 其中所述終級分配器包括多個(gè)槽，其適合于傳送預(yù)分配的液體流的至少一部分，各個(gè)槽具有至少一個(gè)孔，并且與所述預(yù)分配器的至少一個(gè)通道處于流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括過濾器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述過濾器設(shè)置在所述混合器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合器的橫截區(qū)域占據(jù)所述填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，且優(yōu)選不超過大約20%。
10.一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的設(shè)備，包括:收集器，其具有多個(gè)扇區(qū)，所述多個(gè)扇區(qū)設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于收集在所述填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分； 混合器，其在所述填料柱的內(nèi)部空間中位于所述收集器的下面并與所述收集器沿豎向地間隔開，所述混合器具有多個(gè)區(qū)，所述多個(gè)區(qū)設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收和混合收集在所述收集器上的液體的至少一部分； 第一管道，其具有與所述收集器的第一扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與所述混合器的第一區(qū)處于流體連通的第二末端，所述第一管道適合于接收來自所述收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至所述混合器的第一區(qū)；以及 第二管道，其具有與所述收 集器的第二扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與所述混合器的第二區(qū)處于流體連通的第二末端，所述第二管道適合于接收來自所述收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至所述混合器的第二區(qū)； 其中所述收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第一區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°，并且所述收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第二區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180° ;以及其中所述混合器的橫截區(qū)域占據(jù)所述填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，且優(yōu)選不超過大約20%。
11.一種用于組裝設(shè)備的方法，所述設(shè)備用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流，所述方法包括如下步驟: 提供所述填料柱，其具有內(nèi)部空間； 在所述填料柱的內(nèi)部空間中提供收集器，其具有多個(gè)扇區(qū)，并且適合于收集在所述填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分； 在所述填料柱的內(nèi)部空間中提供混合器，其位于所述收集器的下面并與所述收集器沿豎向地間隔開，所述混合器具有多個(gè)區(qū)，所述多個(gè)區(qū)設(shè)置在所述填料柱的內(nèi)部空間中，并且適合于接收和混合收集在所述收集器上的液體的至少一部分； 提供第一管道，其具有與所述收集器的第一扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與所述混合器的第一區(qū)處于流體連通的第二末端，所述第一管道適合于接收來自所述收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至所述混合器的第一區(qū)； 提供第二管道，其具有與所述收集器的第二扇區(qū)處于流體連通的第一末端以及與所述混合器的第二區(qū)處于流體連通的第二末端，所述第二管道適合于接收來自所述收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分并將其向下傳送至所述混合器的第二區(qū)； 其中有下者中的至少一個(gè):所述收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第一區(qū)的幾何中心；以及所述收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第二區(qū)的幾何中心。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于組裝設(shè)備的方法，其特征在于，所述收集器的第一扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第一區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°，并且其中所述收集器的第二扇區(qū)的幾何中心定位成沿周向遠(yuǎn)離所述混合器的第二區(qū)的幾何中心達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
13.一種用于分配在填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的方法，包括如下步驟: 將在所述填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流在收集器的上面引入到所述填料柱的內(nèi)部空間中，所述收集器設(shè)置在所述內(nèi)部空間中； 將在所述填料柱的內(nèi)部空間中下降的液體流的至少一部分收集到所述收集器上； 通過與所述收集器處于流體連通的第一管道將來自所述收集器的第一扇區(qū)的液體的至少一部分向下傳送到混合器的第一區(qū)，所述混合器設(shè)置在所述內(nèi)部空間中，位于所述收集器的下面并與所述收集器間隔開，由此使經(jīng)由所述第一管道傳送的液體從所述收集器的第一扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到所述混合器的第一區(qū)； 通過與所述收集器處于流體連通的第二管道將來自所述收集器的第二扇區(qū)的液體的至少一部分向下傳送到所述混合器的第二區(qū)，由此使經(jīng)由所述第二管道傳送的液體從所述收集器的第二扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到所述混合器的第二區(qū)；以及 在所述混合器中將從所述收集器的第一扇區(qū)傳送至所述混合器的第一區(qū)的液體與從所述收集器的第二扇區(qū)傳送至所述混合器的第二區(qū)的液體混合起來，從而產(chǎn)生混合的液體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，通過所述第一管道傳送的液體從所述收集器的第一扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到所述混合器的第一區(qū)達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，通過所述第二管道傳送的液體從所述收集器的第二扇區(qū)沿周向轉(zhuǎn)移到所述混合器的第二區(qū)達(dá)大約60°至大約180°，且優(yōu)選大約120°至大約180°，且最優(yōu)選大約180°。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟: 將混合的液體流的至少一部分從所述混合器傳送到設(shè)置于所述填料柱的內(nèi)部空間中的預(yù)分配器；以及 從所述預(yù)分配器向外傳送接收自所述混合器的所接收的混合的液體流的至少一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟: 通過設(shè)置于所述填料柱的內(nèi)部空間中的終級分配器接收來自所述預(yù)分配器的預(yù)分配的液體流的至少一部分；以及 將所接收的預(yù)分配的液體流的至少一部分基本均勻地傳送到所述填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的至少一部分上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于， 其中所述預(yù)分配器包括多個(gè)通道，其適合于向下傳送所接收的混合的液體流的至少一部分，以及 其中所述終 級分配器包括多個(gè)槽，其適合于傳送預(yù)分配的液體流的至少一部分，各個(gè)槽具有至少一個(gè)孔，并且與所述預(yù)分配器的至少一個(gè)通道處于流體連通。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述混合器的橫截區(qū)域占據(jù)所述填料柱的內(nèi)部空間的橫截區(qū)域的不超過大約25%，并且優(yōu)選不超過大約20%。
20.一種用于低溫空氣分離的工藝，包括使上升的蒸氣和下降的液體在填料柱中發(fā)生逆流接觸，所述填料柱具有內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間具有位于所述內(nèi)部空間中的第一傳質(zhì)區(qū)段和位于所述內(nèi)部空間中的第二傳質(zhì)區(qū)段，所述第二傳質(zhì)區(qū)段位于所述第一傳質(zhì)區(qū)段的下面并與所述第一傳質(zhì)區(qū)段間隔開，其中定位在所述第一傳質(zhì)區(qū)段和所述第二傳質(zhì)區(qū)段之間的根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備將下降的液體流從所述第一傳質(zhì)區(qū)段分配到所述第二傳質(zhì)區(qū)段。
【文檔編號(hào)】B01D53/18GK103987431SQ201180075578
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月16日
【發(fā)明者】S.森德, D.M.赫倫, P.A.霍頓 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司