本公開大體上涉及反應(yīng)器，更具體地，涉及用于錯流反應(yīng)器的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

通常，作為錯流反應(yīng)器的示例的整體式催化劑反應(yīng)器例如用于處理由用于產(chǎn)生蒸汽以發(fā)電的諸如燃燒過程的工業(yè)過程產(chǎn)生的流體(例如氣體)。通常，某些化合物需要從工業(yè)過程的合成流體中減少和/或消除以滿足某些環(huán)境和/或調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)。

通常使用整體陶瓷蜂窩催化劑反應(yīng)器，但是其相對昂貴并且對催化劑毒物和抑制劑具有降低的抗性。通常，由于陶瓷催化劑和含有和/或定位陶瓷催化劑的鋼載體結(jié)構(gòu)之間的熱膨脹中的顯著差異，整體蜂窩催化劑具有高的破裂率。這些已知的整體式催化劑蜂窩反應(yīng)器通常用于避免通常與散裝催化劑(例如隨機(jī)填充的催化劑等)相關(guān)的較低的氣體速度。這種較低速度和/或高壓降通常由粉碎和/或損壞的催化劑材料產(chǎn)生。當(dāng)將已知的整體過濾器具與散裝過濾系統(tǒng)相比時，特別是在過濾熱流體或流體具有波動的溫度時，或者在將包括整體式熱回收介質(zhì)的再生熱反應(yīng)器與具有散裝熱回收介質(zhì)的這種反應(yīng)器進(jìn)行比較時，相同的原理可以適用。

本文公開了錯流反應(yīng)器的方法和設(shè)備。通常，諸如整體式蜂窩催化反應(yīng)器的催化反應(yīng)器例如用于處置和/或處理由諸如燃燒燃料產(chǎn)生電力的工業(yè)過程產(chǎn)生的氣體。該反應(yīng)器通常使用具有通道的催化劑塊，并且由催化劑材料(例如貴金屬等)組成。通道通常通過整個催化劑塊延伸。這些整體式蜂窩催化劑反應(yīng)器通常由于例如陶瓷型催化劑塊和保持和/或安裝催化劑塊的鋼支撐結(jié)構(gòu)之間的熱膨脹中的差異而引起的催化劑損壞而經(jīng)歷高的破裂率。

通常使用整體式蜂窩催化劑反應(yīng)器以避免與已知示例中使用的散裝材料催化劑相關(guān)的降低的速度。通常遇到降低的速度，這是因為粉碎或損壞的散裝催化劑材料和/或工藝氣體移動通過單個通道(例如通路)的流動，從而當(dāng)處理流體流經(jīng)散裝催化劑材料的常常是單個隔室時導(dǎo)致顯著的壓降。當(dāng)將已知的整體式過濾器具與散裝過濾系統(tǒng)相比時，特別是當(dāng)過濾熱流體或流體具有波動溫度的時，或者在將包括整體式熱回收介質(zhì)的再生熱反應(yīng)器與具有體熱回收介質(zhì)的這種反應(yīng)器進(jìn)行比較時，同樣可以成立。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文公開的本發(fā)明要解決的任務(wù)是提供一種用于散裝過濾系統(tǒng)的錯流反應(yīng)器和/或方法以克服或至少減少上述缺點。

本發(fā)明的另一個目的是提供在錯流反應(yīng)器和/或散裝過濾系統(tǒng)的應(yīng)用中實現(xiàn)提高的工業(yè)效率的改進(jìn)的方法和設(shè)備。

該目的分別通過包括附加權(quán)利要求1或特征的設(shè)備和包括附加權(quán)利要求24的特征的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利配置在從屬權(quán)利要求和/或下面的描述中限定。

在一個方面，該任務(wù)可以通過根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備來實現(xiàn)，設(shè)備至少包括：

處理室，處理室具有入口和出口以允許流體流流過處理室；

多個塔盤，多個塔盤設(shè)置在處理室內(nèi)并容納用于與流體相互作用或處置流體的散裝材料；以及

流引導(dǎo)器，流引導(dǎo)器將流分成多個部分流分流，其中每個部分流分流被引向多個塔盤中的至少一個塔盤。

本文公開的實施例允許使用散裝材料，特別是散裝材料催化劑(例如隨機(jī)包裝的催化劑)，其優(yōu)選允許相對于整體類型的顯著的成本節(jié)約，同時保持通常未見于已知的散裝材料系統(tǒng)中的顯著高的流體速度(例如工藝氣體速度)。本文公開的示例允許工藝流體通過設(shè)置在催化劑反應(yīng)器器皿內(nèi)的催化劑的多個塔盤的高效流動。本文公開的示例還減少和/或消除散裝材料的破碎和/或損壞(例如，由于熱膨脹和/或熱膨脹差異造成的損壞等)，這可導(dǎo)致通過散裝材料速度降低和/或顯著的壓降(例如，較低流速等)。本文公開的示例還允許反應(yīng)器機(jī)組具有更小的占地面積或大小。特別地，與已知的整體蜂窩塊反應(yīng)器相比，本文公開的示例可具有類似的尺寸和/或緊湊性。

如本文所使用的，術(shù)語“處理室”是指包圍用于處理、處置、過濾例如流過處理室的諸如液體或氣體的流體(例如工藝流體，工藝副產(chǎn)物等)和/或與流體反應(yīng)的材料和/或結(jié)構(gòu)的室、器皿、容器(例如中空容器)和/或外殼。如在本文公開的示例中所述，處理室可以是任何適當(dāng)?shù)男螤睿⑶揖哂兴P的任何布置以處理流體。特別地，處理室的塔盤可以布置為相對于彼此沿垂直配置(例如，連續(xù)或順序布置)、彼此沿水平布置(例如，彼此平行等)、對角線布置、任何其它合適的空間布置或前述位置布置的任何組合。

如本文所用，術(shù)語“散裝材料”是指離散的散裝材料，其可以是在容器或器皿中放置和/或隨機(jī)分布(例如，堆疊和/或堆積)的許多物體(例如顆粒、薄片、小球、球、盤、鞍形物和/或環(huán)等)，并且其中流體(例如液體和/或氣體)可以圍繞、通過物體流動、在物體內(nèi)或之間流動。散裝材料例如可包括但不限于不規(guī)則和/或規(guī)則形狀的實心體材料、鞍型、球型、盤型或環(huán)型材料和/或磨碎的材料等的分離件(例如顆粒)。散裝材料可以包括例如指定尺寸、尺寸分布和具有或不具有指定形狀的顆粒。特別地，散裝材料可以由陶瓷、玻璃或玻璃類材料、塑料、催化劑材料和/或經(jīng)處置以具有催化活性(例如結(jié)晶、氣相沉積和/或其它涂覆或種植技術(shù)等)。散裝材料還可包括催化和/或催化活化的材料或由催化和/或催化活化的材料組成，其中催化材料本身在一些化學(xué)體系下是催化活活的，而催化活化的材料是在一些化學(xué)體系中被處置成具有催化活性的基材或者由該基材組成。因此，“催化活化”可包括摻雜工藝(例如，向散裝材料的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)添加催化劑)和/或表面處置工藝(例如表面沉積、涂覆、耗盡(depletion)等)和/或增加散裝材料的下面的基礎(chǔ)材料的催化活性的化學(xué)、電化學(xué)和/或一些其它轉(zhuǎn)化工藝。

如本文所使用的，術(shù)語“流引導(dǎo)器”是指用于分開和/或重新引導(dǎo)一個或多個流體流的幾何特征或裝置或結(jié)構(gòu)。幾何特征可包括但不限于環(huán)形間隙、器皿的形狀、引導(dǎo)件等。裝置或結(jié)構(gòu)可包括但不限于開口、管道、閥，翻板和/或?qū)蛟?，諸如導(dǎo)流板、擋板、管、孔口或偏轉(zhuǎn)板等。此外，“分開”或“重新導(dǎo)向”也應(yīng)理解為由所述流引導(dǎo)器選擇和/或可控制分開流。因此，可以通過包括或形成/構(gòu)建所述流引導(dǎo)器的被動和/或主動工具來實現(xiàn)流的分開。被動工具的示例可包括突出部、前緣、凸出部、凹陷、開口、網(wǎng)格、網(wǎng)狀物、不可調(diào)節(jié)的盲孔或孔口或類似物，而活動工具的示例可包括翻板、艙口、活板(trap)、阻尼器、遮板、閥、可調(diào)節(jié)的盲孔或孔口或類似物。

如本文所使用，“處置流體”可以指通過例如物理原理(例如吸收、吸附、過濾、熱擴(kuò)散、重力、慣性、熱傳遞、電和/或磁力)、化學(xué)品(例如反應(yīng)物、催化劑)和/或化學(xué)反應(yīng)(例如催化支持的化學(xué)反應(yīng))處理、還原化合物和/或凈化流體)。如本文所使用，“處置流體”還可指流體的處置，其可涉及流體的總化學(xué)組成的改變、過濾、分餾和/或分離等。如本文所使用，“與流體相互作用”還可指流體與散裝材料或散裝材料的部分的化學(xué)和/或物理相互作用或化學(xué)反應(yīng)。

在第一有利的改進(jìn)中，多個塔盤的塔盤數(shù)等于多個部分流分流的部分流分流的數(shù)量。在設(shè)備的一些替代應(yīng)用或變型中，如果多個塔盤的塔盤數(shù)量小于多個部分流分流的部分流分流的數(shù)量，那么這也是有利的。

在本發(fā)明設(shè)備的另一個優(yōu)選的改進(jìn)中，至少一個或多個、優(yōu)選地每個部分流分流特別是通過流引導(dǎo)器作為受到引導(dǎo)的部分流分流被引導(dǎo)至多個塔盤的專用塔盤，同時繞過多個塔盤中的至少一些的其它的塔盤。最優(yōu)選地，受到引導(dǎo)的部分流分流中的每個被引導(dǎo)繞過多個塔盤中的任何塔盤，除了多個塔盤中的專用塔盤。

在改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的基本概念的另一個可替換的或另外的方面中，設(shè)備包括流收集器或返回部，藉此部分流分流、特別是受到引導(dǎo)的部分流分流在穿過多個塔盤中的一塔盤之后、特別是在穿過在塔盤中的散裝材料之后或在由塔盤中的散裝材料處置之后，被引向流收集器或返回部。優(yōu)選地，流收集器或返回部在部分流分流由塔盤中的散裝材料處置之后將部分流分流引導(dǎo)至處理室的出口。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一些應(yīng)用或變型中，如果設(shè)備還包括回流引導(dǎo)器，那么可能是有益的，藉此，所述回流引導(dǎo)器引導(dǎo)部分流分流的至少一部分，特別是朝向流收集器或返回部的受到引導(dǎo)的部分流分流作為朝向設(shè)備的入口的至少一個部分回流被引導(dǎo)至流引導(dǎo)器或者被引導(dǎo)至多個塔盤中的至少一個塔盤的進(jìn)入側(cè)。所述回流引導(dǎo)器可允許在設(shè)備內(nèi)部的部分流分流的一些部分的重復(fù)使用或重復(fù)處置，以提高設(shè)備中的工藝運行的效率。

在本發(fā)明的另一個可替代的或另外的方面中，第一和第二流分流具有大致相同的流速。

在本發(fā)明的另一方面，設(shè)備還包括返回部，其中第一和第二塔盤具有開口以允許相應(yīng)的部分流分流流至返回部，并且其中返回部與出口流體連通。

在設(shè)備的優(yōu)選應(yīng)用中，如果散裝材料包括不規(guī)則或規(guī)則形狀的實心體，那么是有利的，藉此不規(guī)則或規(guī)則形狀的實心體優(yōu)選包括球型、環(huán)型或盤型體或鞍形物。在一些特定應(yīng)用中，如果散裝材料包含催化劑，那么可能是進(jìn)一步有利的。此外，設(shè)備的第一或第二塔盤可以優(yōu)選地具有包括小于散裝材料的穿孔的表面。

在本發(fā)明的另一改進(jìn)中，設(shè)備的流引導(dǎo)器還包括圍繞第一或第二塔盤中的至少一個的環(huán)形間隙。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選實現(xiàn)中，塔盤沿著處理室的縱向方向相對于彼此定位。

在本發(fā)明的第二、可替代的或另外的構(gòu)思中，目的可以通過設(shè)備實現(xiàn)，設(shè)備包括：錯流反應(yīng)器的多個塔盤，塔盤包含散裝材料，其中錯流反應(yīng)器具有入口和出口以允許流體流過錯流反應(yīng)器；以及設(shè)備包括限定塔盤和殼體之間的環(huán)形間隙的錯流反應(yīng)器的殼體；其中在塔盤中的至少一部分中，流體的一部分流過每個塔盤并且由散裝材料處置，并且流體的另一部分圍繞塔盤流動并且流過環(huán)形間隙。在設(shè)備的優(yōu)選組件中，處理室和多個塔盤是錯流反應(yīng)器的部件，特別地，錯流反應(yīng)器包括處理室和多個塔盤。

該第二構(gòu)思的有益的改進(jìn)包括返回部，其中至少一部分塔盤具有與返回部流體連通的開口，返回部將流體從塔盤引導(dǎo)至出口。優(yōu)選地，該返回部沿著錯流反應(yīng)器的縱向長度具有變化的直徑，這是容易但高效的措施，以允許對錯流反應(yīng)器內(nèi)的流速及其分布的優(yōu)選設(shè)置、調(diào)節(jié)或控制，并且特別是在各個塔盤之間或橫穿各個塔盤。

在第二構(gòu)思的另一替代或另外的、優(yōu)選改進(jìn)中，塔盤中的至少一部分在開口附近具有逐漸縮小的形狀。

在第二構(gòu)思的另一替代或另外的優(yōu)選改進(jìn)中，塔盤和殼體之間的環(huán)形間隙沿著錯流反應(yīng)器的縱向長度變化，這是另一替代或另外的方式，以允許優(yōu)選的設(shè)置、調(diào)節(jié)或控制流動錯流反應(yīng)器內(nèi)的速率及其分布，并且特別是在各個塔盤之間或橫穿各個塔盤。

在本發(fā)明的第三、可替代的或另外的構(gòu)思中，目的可通過設(shè)備實現(xiàn)，該設(shè)備包括：錯流反應(yīng)器的多個塔盤、錯流反應(yīng)器的殼體以及返回部，塔盤包含散裝材料，其中錯流反應(yīng)器具有入口和出口以允許流體流過錯流反應(yīng)器，并且其中塔盤分別沿著錯流反應(yīng)器的縱向方向由間隙分開，并且其中塔盤具有大致筒形的形狀；設(shè)備包括錯流反應(yīng)器的殼體，錯流反應(yīng)器的殼體限定塔盤和殼體之間的環(huán)形間隙，殼體具有大致筒形形狀；設(shè)備包括返回部，返回部與塔盤的至少一部分以及出口流體連通，其中在塔盤的至少一部分中，流體的一部分流入塔盤中、由散裝材料處置、并被引導(dǎo)至返回部，并且流體的另一部分圍繞塔盤流動。在該設(shè)備的優(yōu)選組件中，處理室和多個塔盤是錯流反應(yīng)器的部件，特別地，錯流反應(yīng)器包括處理室和多個塔盤。當(dāng)返回部相對于錯流反應(yīng)器位于中心時，可實現(xiàn)該構(gòu)思的優(yōu)選實施例。

在另一方面，前述任務(wù)可通過根據(jù)權(quán)利要求24的方法來實現(xiàn)，所述方法至少包括：

通過處理室將流體流分成部分分流，每個分流具有預(yù)定義的流速；以及

將每個分流引導(dǎo)到設(shè)置在處理室內(nèi)的并且沿處理室的縱向方向彼此布置的塔盤，每個塔盤具有與流體相互作用的或處置流體的散裝材料，其中部分流中的至少兩個具有預(yù)定義的、調(diào)節(jié)的、可調(diào)節(jié)的流速或流速比。

優(yōu)選地，部分分流中的至少兩個被引導(dǎo)到專用的單獨的隔開的塔盤或相鄰的塔盤。

此外，可優(yōu)選的是，部分分流中的至少兩個具有大致相同的流速。

在發(fā)明方法的一些優(yōu)選應(yīng)用中，處理室可包含催化劑反應(yīng)器。催化劑反應(yīng)器可包含或選自催化活性的散裝材料(即其自身具有催化活性的材料)、催化活化的或制備的散裝材料(即已經(jīng)制備為攜帶或顯示一些催化活性部分-例如通過表面涂覆或沉積等)和/或其混合。

在方法的另一個改進(jìn)中，還可包括將離開塔盤的部分分流組合至離開流中的步驟。

當(dāng)塔盤中的至少一部分具有與處理室的中心返回部流體連通的開口以用于部分分流離開處理室時，可以執(zhí)行該方法的另一改進(jìn)。

在該方法的一些優(yōu)選應(yīng)用中，與流體相互作用的或處置流體的散裝材料選自或包括不規(guī)則和/或規(guī)則形狀的實心體，其中不規(guī)則或規(guī)則形狀的實心體優(yōu)選選自球型、環(huán)型、盤型體或鞍形物。

在該方法的另一個改進(jìn)中，可進(jìn)一步包括分開流體流的步驟，步驟包括允許流的部分流過圍繞塔盤的外表面的環(huán)形間隙。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開的教導(dǎo)的示例性錯流反應(yīng)器。

圖2a示出了圖1的示例性錯流反應(yīng)器的示例性塔盤和返回部的一部分的剖視圖。

圖2b示出了圖1的錯流反應(yīng)器沿著錯流反應(yīng)器的縱向方向的局部剖視圖。

圖3示出了根據(jù)本公開的教導(dǎo)的另一個示例性錯流反應(yīng)器的剖視圖。

圖4a是圖3的錯流反應(yīng)器的示例性塔盤的剖視圖。

圖4b是圖3的示例性塔盤沿著圖4a的線a-a的另一剖視圖。

圖4c是圖3的示例性塔盤的外表面的詳細(xì)視圖。

圖5示出了沿水平構(gòu)造的示例性錯流反應(yīng)器。

圖6示出了沿水平構(gòu)造的另一個示例性錯流反應(yīng)器。

圖7是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的示例方法的流程圖。

具體實施方式

附圖不是按比例的。相反，為了闡明多個層和區(qū)域，可以在附圖中擴(kuò)大層的厚度。只要有可能，在整個附圖和所附書面描述中將使用相同的附圖標(biāo)記來指代相同或相似的部件。如在本發(fā)明中所使用的，說明任何部件(例如層、膜、區(qū)域或板)以任何方式定位在(例如定位在、位于、設(shè)置在或形成在等)另一部件上意味著指代的部件與另一部件接觸，或者指代的部件在另一部件上方，具有一個或多個中間部件位于其間。說明任何部件與另一部件接觸意味著在兩個部件之間沒有中間部件。

如本文闡述，圖1示出了根據(jù)本公開的教導(dǎo)的示例性錯流反應(yīng)器100。示例性錯流反應(yīng)器100包括處理室(例如殼體、器皿、外殼、外表面等)102、入口(例如流體入口)104、出口(例如流體出口、排氣口等)106、塔盤(例如催化劑塔盤、具有半錐形或逐漸縮小部分的筒形塔盤等)108、110、112、底部塔盤(例如底部催化劑塔盤)114，在該示例中塔盤大體上是筒形。所示示例的塔盤108、110、112、114包含散裝材料(例如隨機(jī)分布的材料)。儲存在塔盤108、110、112、114內(nèi)的散裝材料可以是鞍型、球型催化劑、盤型、環(huán)型催化劑和/或任何其它合適類型的實心體。在一些優(yōu)選的示例中，散裝材料包含或包括散裝催化劑和/或催化活化的散裝材料。

在該示例中，塔盤108、110、112從幾何形狀視角(例如相同的設(shè)計和/或尺寸等)大致相同。

所示示例的塔盤108、110、112、114每個分別具有頂表面116、118、120、122，每個頂表面被穿孔以允許流體流過其中。在該示例中，頂表面116、118、120、122是可移除的蓋。示例性塔盤108、110、112分別具有帶有半錐形逐漸縮小部分的大體上筒形形狀，并且圍繞塔盤相對于室102的周邊限定相應(yīng)的環(huán)形間隙123、124、125。在該示例中，塔盤108、110、112分別經(jīng)由開口(例如錯流開口、返回部開口等)128、130、132與中心返回部(例如中心管)126流體連通。在該示例中，中心返回部具有與出口106流體連通的底表面(例如離開開口)134。所示示例的底部塔盤114還具有允許流體流過其中的底部穿孔表面136，并與塔盤108、110、112相反不具有環(huán)形間隙(例如頂表面122密封至處理室102的內(nèi)壁)。所示示例的中心返回部126是流收集器或返回部的一個示例。

在操作中，將流體(例如工藝流體、工藝氣體、工藝液體等)提供至入口104，并且沿朝向出口106的向下方向大體上流動。因此，從入口流分開的至少第一流體部分分流(例如第一部分，第一分開的分流等)朝向第一塔盤108的頂表面116流動，從而經(jīng)由在頂表面116上存在的允許流體流過其中的穿孔、格柵和/或任何類型的開口流入塔盤108中，然后通過容納在塔盤108內(nèi)的處理流體的催化劑材料。箭頭138大體上表示第一流體部分分流的流方向。在第一流體部分分流流過頂部塔盤108并且被催化劑材料處置之后，第一流體部分分流然后經(jīng)由開口128被引向中心返回部126。當(dāng)?shù)谝涣黧w部分分流流從入口流分開時，流體的第二流體部分分流也從入口流分開，并且如由箭頭140大致所示通過圍繞第一塔盤108流動繞過第一塔盤108，從而流過環(huán)形間隙123并朝向塔盤110。

然后第二流體部分分流被進(jìn)一步分成另外的第三和第四流體部分分流。類似于對應(yīng)于頂部塔盤108的流分開，如由箭頭142大致所示，第三流體部分分流流入塔盤110中以穿過塔盤110內(nèi)的催化劑材料，并經(jīng)由開口130進(jìn)入中央返回部126，而第四流體部分分流如由箭頭144大致所示繞過塔盤110，并流過圍繞第二塔盤108的環(huán)形間隙124朝向塔盤112。在該示例中，將整體流體流分成第二和第四分流分別通過塔盤108和110使得能夠相對相等地流過塔盤108和110，從而通過減少壓降允許更高效流過錯流反應(yīng)器，如果入口流和/或部分分流未被再分，那么會遭遇壓降。

在一些示例中，將分流再分允許相鄰塔盤的至少一部分具有大致相同的流速。另外地或可替代地，將流體流再分可導(dǎo)致貫穿整個錯流反應(yīng)器的大致相同的流速(例如最頂部塔盤具有與底部處塔盤大致相同的流速)。如本文所使用的，“大致相同”意味著可相鄰或不相鄰的兩個流體流部分分流之間的容積流速、流體速度或壓力比等于約0.5至1.5的范圍，優(yōu)選等于約0.75至1.25的范圍，甚至更優(yōu)選等于至少1.0±10％的或更好的范圍。

與通過本文公開的錯流反應(yīng)器100的各個塔盤的大致相同的流速相比，在本發(fā)明的一些替代應(yīng)用中，在錯流反應(yīng)器100的各個塔盤中限定的和/或可限定的和/或可調(diào)節(jié)的流速比可能是有益的。如果各個塔盤的性能特征隨著時間的推移以一些擴(kuò)展和/或非均勻演變，那么可調(diào)節(jié)的流速將特別允許更好地控制錯流反應(yīng)器100的整體性能。此外，各個塔盤可以通過例如調(diào)節(jié)流量比的機(jī)械裝置(例如旁通閥)關(guān)閉而不處理進(jìn)入的流體，以允許該塔盤的、尤其是該塔盤內(nèi)的散裝材料的單獨維護(hù)(要施加于散裝材料的清潔和/或再活化過程、散裝材料的更換等)。

類似地，所示示例的流的第五分流如箭頭146大致所示流入塔盤112中，并且第六分流如由箭頭148大致所示繞過塔盤112并流過圍繞第三塔盤112的環(huán)形間隙125，并朝向底部塔盤114的頂表面122，底部塔盤的頂表面相對于室102不具有環(huán)形間隙。然后，第六部分流體分流如由箭頭150大致所示朝向底部塔盤114流動，并通過容納在底部塔盤114內(nèi)的散裝催化劑材料，并通過底表面136。第六部分流體分流經(jīng)由出口106自錯流反應(yīng)器100離開。特別地，離開底部塔盤114的流與來自中心返回部126的流結(jié)合。

在一些示例中，每個塔盤108、110、112的直徑與室102的內(nèi)直徑(例如內(nèi)部直徑、室直徑等)之間的比率可從0.6至0.99變動、優(yōu)選地從0.8到0.99變動。引導(dǎo)到圍繞塔盤的環(huán)形間隙中的流量可分別基于塔盤108、110、112、114的入口頂表面116、118、120、122上使用的穿孔和/或格柵而不同和/或基于塔盤114的底表面134上使用的穿孔和/或格柵而不同。已經(jīng)大體上觀察到，大致類似的流來自于將部分分流圍繞或通過塔盤108、110、112，通過底部塔盤114和/或通過返回部126。特別地，在一些示例中，塔盤的環(huán)形間隙與流過相應(yīng)塔盤的量之間的流速比可從0.2至1變動。在一些示例中，流速比可以是大約0.25(例如流的25％流入塔盤中，并且流的75％流入塔盤周圍的相應(yīng)環(huán)形間隙中)。所描述的比率僅是說明性示例并且可以相應(yīng)地變化。每個塔盤的流速比可以或可以不取決于根據(jù)本示例的特定實施例中的塔盤的數(shù)量，并且因此，本文公開的示例不限于所示示例中示出的塔盤的數(shù)量。

在一些示例中，塔盤108、110、112、114具有不同的高度和/或容納在其內(nèi)的催化劑的量以保持填充高度的相對確定(例如，塔盤114的填充高度比塔盤108、110、112的填充高度高約2-10％等)。在該示例中，塔盤108、110、112具有大約1150mm的散裝材料(例如散裝催化劑材料)的高度，而塔盤114具有大約1225mm的散裝材料(例如散裝催化劑材料)的高度。在所示示例中示出的尺寸僅僅是尺寸，并且因此可以相對于應(yīng)用和/或特定工藝而顯著變化。

通過將流分成部分分流并將部分分流引向不同的塔盤，錯流反應(yīng)器100允許通過塔盤108、110、112、114的高效流(例如相對低損失流)，而沒有沿著錯流反應(yīng)器100全部長度的顯著的壓力損失。將散裝材料(例如散裝催化劑材料)分隔到單獨的塔盤中允許沿著錯流反應(yīng)器100的相應(yīng)長度的顯著更小的壓力損失，并且避免可以進(jìn)一步導(dǎo)致流體的額外壓力損失和/或速度損失的散裝材料催化劑的破碎。特別地，滿足臨界高度與重量比以防止催化劑材料破碎。已經(jīng)確定，在一些示例中，高度與重量的期望范圍可以從0.0至2.0變動。一旦流體已經(jīng)穿過塔盤108、110和112和/或被處理，所示示例的中心返回部126還通過提供用于流體流過其中的相對低損失的中心導(dǎo)管來促進(jìn)壓力損失的減小。

盡管所示示例的塔盤108、110、112中的每一個相對于室102限定了大致均勻的環(huán)形間隙，但是在其他示例中，圍繞塔盤108、110、112的環(huán)形間隙沿著錯流反應(yīng)器100的縱向長度可變化(例如變窄或加寬)，和/或圍繞塔盤108、110、112的環(huán)形間隙可以彼此不同。盡管所示示例的環(huán)形間隙被用作將流重新引導(dǎo)或分成部分分流的分配裝置，但是可以使用任何適當(dāng)類型的流引導(dǎo)器來分開部分分流和/或?qū)⒉糠址至饕蛩鼈兏髯缘乃P108、110、112和/或114。某些示例可以使用分配裝置，包括但不限于開口、管道、閥、翻板和/或引導(dǎo)元件，諸如導(dǎo)流板、擋板、管、孔口或偏轉(zhuǎn)板等。盡管塔盤108、110、112在該示例中大體相同，但是塔盤108、110、112的幾何形狀、形狀、大小、類型和/或數(shù)量可以相對于彼此變化。特別地，塔盤108、110、112和/或114可具有變化的幾何形狀和/或塔盤內(nèi)具有不同量的散裝材料(例如散裝催化劑材料)以更均勻地分配塔盤108、110、112和/或114之間的流。

圖2a示出了圖1的示例性錯流反應(yīng)器100的示例性塔盤108和示例性返回部126的一部分的剖視圖。如上面結(jié)合圖1所述，塔盤108具有在該示例中被穿孔的頂表面116。所示示例的塔盤108還具有限定催化劑儲存隔室206的外筒形壁202、格柵化的平臺208、第二穿孔表面209、經(jīng)由開口128與返回室212(例如返回部126的中心開口等)流體連通的錐形部分210。盡管所示示例的返回部212示出在反應(yīng)器100的中心位置中，但是返回部212可以位于反應(yīng)器100內(nèi)的偏心位置或者任何適當(dāng)位置。所示示例的返回室212是流收集器或返回部的另一示例。

在該示例中，穿孔的頂表面116防止儲存在催化劑儲存隔室206中的散裝材料(例如散裝催化劑材料)流動和/或移出塔盤108。在一些示例中，容納在塔盤108內(nèi)的球型催化劑的大小可以為大約1/8"至3/16"，并且足夠輕以甚至最小流體運動或其內(nèi)流體的波動而從塔盤108出來，并且因此頂表面116防止催化劑流出塔盤108。所示示例的格柵化的平臺208具有定位在沿圖2a的觀察方向的取向上方的穿孔表面209。穿孔表面209可以具有與格柵化的頂表面116類似或相同的穿孔圖案，以防止儲存隔室206的散裝材料(例如散裝催化劑材料)流入中心返回部212中。在其他示例中，穿孔表面209在格柵化的平臺208之下。在一些示例中，格柵化的平臺208為底部穿孔表面209提供機(jī)械和/或結(jié)構(gòu)支撐。在一些示例中，例如中心返回部126、格柵化的平臺208和/或穿孔表面209耦接(例如焊接)到塔盤108。

在操作中，部分流體分流流入塔盤108中，通過頂表面116的穿孔并沿著由箭頭214大體上指示的方向流向錐形區(qū)段210，并且如由箭頭216大體上指示經(jīng)由開口128流入中心返回部開口212中。特別地，部分流體分流經(jīng)由頂表面116的開口(例如穿孔、格柵、圓形開口和/或矩形開口、六邊形開口等)進(jìn)入塔盤108，穿過儲存在催化劑儲存隔室206內(nèi)的散裝材料(例如散裝催化劑材料)，然后穿過穿孔表面209并通過格柵化的平臺208以進(jìn)入在該示例中不容納散裝材料(例如散裝催化劑材料)的錐形區(qū)段210。在部分分流流入中心返回部212之后，部分分流朝向出口106通過中心返回部212向下前進(jìn)。所示示例的催化劑儲存隔室206的高度和/或?qū)挾瓤梢栽O(shè)計和/或規(guī)定為滿足催化劑材料的必要要求(例如高度與重量比、必要的停留時間和/或最大允許壓降要求等)。

在該示例中，為了將塔盤108的高度與直徑比保持為大約0.7，塔盤108的總高度尺寸為大約2000mm(毫米)，并且具有大約2800mm的直徑。盡管塔盤108被示出為半錐形或筒形形狀，但是可以使用包括但不限于矩形、球形、筒形、平行四邊形的任何適當(dāng)?shù)男螤畹?。在一些示例中，所示示例的塔盤108可具有排放裝置(例如排放管)、填充裝置(例如另一入口)、加熱或冷卻裝置和/或再生裝置。在一些示例中，塔盤108可以將儲存隔室206內(nèi)的部分分流發(fā)送至另一個塔盤、至入口裝置、至分配裝置(例如流體分配裝置)和/或冷卻和/或加熱。在一些示例中，測量和/或控制塔盤108內(nèi)和/或塔盤108外部的流體用于待移除化合物的濃度等。

圖2b示出了圖1的反應(yīng)器100沿著反應(yīng)器100的縱向方向的局部剖視圖。從該視圖可以看出，室102和塔盤108的外筒形壁202限定了環(huán)形間隙123以允許部分流體分流從環(huán)形間隙中流過。

在該示例中，格柵化的平臺208具有比頂表面116上的穿孔和/或鄰近格柵化的平臺208的穿孔表面209上的穿孔更寬開口。此外，所示示例的格柵化的平臺208具有比穿孔頂表面116和穿孔表面209相對更厚的厚度。在一些示例中，頂表面116的和/或穿孔表面209的穿孔可以是正方形、六邊形、橢圓形、槽形、三角形、五邊形或蜂窩形等)。在一些示例中，中心返回部212的直徑沿著錯流反應(yīng)器100的長度變化。

圖3示出了根據(jù)本公開的教導(dǎo)的另一示例性錯流反應(yīng)器300的剖視圖。示例性錯流反應(yīng)器300包括室(例如殼體、外殼、處理室等)302、入口304、出口306和塔盤組件308。在該示例中，塔盤組件308包括儲存塔盤(例如環(huán)形形狀儲存塔盤、環(huán)形圈形儲存塔盤等)312、316、318、320、322、324，并且限定了中心返回部(例如中心通道)311。在該示例中，塔盤組件還包括機(jī)械安裝件和/或部件(例如在塔盤312、316、318、320、322、324的頂部上的安裝支柱、唇緣和/或凸緣)，機(jī)械安裝件和/或部件以豎直堆疊支撐塔盤312、316，318、320、322、324和/或?qū)⑺P312、316，318、320、322、324安裝至室302。在如圖3的取向上觀察時沿向下的方向前進(jìn)的散裝材料(例如散裝催化劑材料)儲存塔盤312、316，318、320、322、324具有增加的直徑，具有增加的直徑，并且因此具有相對于腔室302沿圖3中所示的取向的向下方向的減小的環(huán)形間隙326。在一些示例中，環(huán)形間隙沿朝向出口的方向相對恒定或者反而增加。另外，在該示例中，中心返回部311的直徑沿指示的向下方向增加。在一些示例中，中心返回部的直徑可相對恒定或甚至反而減小。

所示示例的散裝材料(例如散裝催化劑材料)儲存塔盤312、316、318、320、322、324儲存在該實施例中為環(huán)型催化劑的散裝材料。可以使用其它散裝材料(例如散裝催化劑材料)配置。所示示例的每個散裝材料(例如散裝催化劑材料)儲存塔盤312、316、318、320、322、324分別具有穿孔的外環(huán)形表面328、330、332、334、336、338，以允許圍繞塔盤312、316、318、320、322、324的環(huán)形間隙中的流體通過穿孔的外環(huán)形表面進(jìn)入并由散裝材料(例如散裝催化劑材料)處理。所示示例的塔盤312、316、318、320、322、324還分別具有也被穿孔的內(nèi)環(huán)形表面340、342、344、346、348、350。

在操作中，流體(例如工藝流體)進(jìn)入入口304，然后流體流過環(huán)形間隙326，并且被再分成流向和流入塔盤312、316、318、320、322、324、324的部分流體分流，從而經(jīng)由部分流體分流將流體流分配通過多個塔盤以例如減少壓力損失和/或散裝材料(例如散裝催化劑材料)破碎。所示示例的箭頭360大體上指示進(jìn)入塔盤312、316、318、320、322、324中的流路徑。每個部分分流經(jīng)由在該示例中被穿孔的外環(huán)形表面328、330、332、334、336、338進(jìn)入塔盤312、316、318、320、322、324，并且穿過各自的散裝材料(例如散裝催化劑材料)儲存區(qū)域以由儲存在其內(nèi)的散裝材料(例如散裝催化劑材料)處理。然后，部分分流穿過各自塔盤的相應(yīng)內(nèi)環(huán)形開口340、342、344、346、348、350以進(jìn)入中心返回部311，其中部分分流合并并經(jīng)由出口306離開錯流反應(yīng)器300。在一些示例中，塔盤312、316、318、320、322、324和/或其一部分可以彼此流體連通(例如在堆疊的塔盤312、316、318、320、322、324之間可以有穿孔表面)。

類似于圖1的錯流反應(yīng)器100，錯流反應(yīng)器300允許隔開催化劑塔盤以接收部分分流來避免整體流的顯著壓力和/或速度損失。此外，例如，以特定的高度與重量比諸如0.0至2.0的比率保持散裝材料(例如散裝催化劑材料)減少和/或消除了散裝材料(例如散裝催化劑材料)的破碎。

圖4a是圖3的錯流反應(yīng)器300沿著錯流反應(yīng)器300的縱向方向的示例性塔盤312的剖視圖。結(jié)合圖3如上面所述，所示示例的塔盤312包括在該示例中被穿孔的外環(huán)形表面328、限定內(nèi)室(例如中心返回部、返回管等)311的內(nèi)穿孔環(huán)形表面340以及跨越部(例如支撐件、跨越部支撐件等)406，跨越部將外環(huán)形表面328耦接(例如在結(jié)構(gòu)上耦接、機(jī)械耦接等)至內(nèi)環(huán)形表面340。外環(huán)形表面328、跨越部406和內(nèi)環(huán)形表面340限定其中儲存散裝材料(例如散裝催化劑材料、環(huán)型催化劑)的散裝材料儲存區(qū)域411。在一些示例中，跨越部406是穿孔的。外環(huán)形表面328和內(nèi)環(huán)形表面340的穿孔表面允許從外環(huán)形表面328至內(nèi)室311的徑向錯流，內(nèi)室在該示例中是至出口306的中心返回部。

圖4b是圖3的示例性塔盤312沿圖4a的線a-a的另一剖視圖。在該視圖中，示出了中心室311和散裝材料儲存區(qū)域(例如散裝催化劑材料儲存區(qū)域)411。另外，所示示例的頂表面(例如可移除頂表面)412大體上是平坦的，并且不具有穿孔或格柵，從而引導(dǎo)流體的錯流沿大體上徑向向內(nèi)的方向(例如，朝向塔盤312的中心的錯流等)，與上文結(jié)合圖1所述的示例性反應(yīng)器100相關(guān)的上文所示的至少部分豎直流相對照。在該示例中，塔盤312具有大約800mm(毫米)的高度和約300mm的直徑，但是這些尺寸可以在其他示例中變化，并且僅針對該說明性示例提及。

圖4c是圖3的示例性塔盤312的外環(huán)形表面328的詳細(xì)視圖。在該示例中，外環(huán)形表面328的穿孔414大約為8mm長，其中相應(yīng)的半徑為2mm。在一些示例中，穿孔可以彼此間隔開約4mm。在一些示例中，穿孔414的位置和/或間隔可沿塔盤312的不同方向變化以控制流通過塔盤312。內(nèi)環(huán)形表面340上的穿孔也可具有類似的尺寸。在一些示例中，為了針對某種類型的散裝材料選擇合適的穿孔尺寸(例如穿孔直徑)，通?？紤]散裝材料尺寸分布(例如散裝材料的最小直徑)和/或壓力分布等。

在一些示例中，內(nèi)環(huán)形表面340的穿孔的尺寸和/或間距可以不同于外環(huán)形表面328以控制流過容納在散裝材料(例如散裝催化劑材料)儲存區(qū)域411中的散裝材料的流體的反應(yīng)(例如停留時間、流的層流和/或流動分布等)。盡管以上描述了某些示例尺寸，但是任何適當(dāng)?shù)某叽纭缀涡螤畈贾?、空間布置和/或開口幾何形狀可以用于任何穿孔或格柵。

圖5是沿水平取向操作的另一個示例性錯流反應(yīng)器500的示例。所示示例的錯流反應(yīng)器500包括引至外殼504的入口通道502、從外殼504引出的出口通道506以及設(shè)置在外殼504內(nèi)的塔盤508、510。塔盤508具有頂表面520和底表面524。同樣，塔盤510具有頂表面526和底表面528。

在操作中，由錯流反應(yīng)器500待處置的流體被提供到入口通道502，并且流向出口530、532并進(jìn)入塔盤508、510，由儲存在塔盤中的散裝材料處置。在該示例中，入口通道502沿朝向出口532的方向具有減小的橫截面。當(dāng)流體移出出口530時，流體穿過例如可以是穿孔的或具有單個開口的頂表面520，并進(jìn)入流體由塔盤508中的散裝材料處置的塔盤508。同樣，來自出口532的流體經(jīng)由頂表面526流入塔盤510中，以由塔盤510中的散裝材料處置。來自塔盤508、510的處置的流體分別通過塔盤508、510的底表面524、528離開并流入出口通道506，其中處置的流體離開示例性錯流反應(yīng)器500。

圖6是另一個示例性錯流反應(yīng)器600的示例，其類似于圖1的示例性錯流反應(yīng)器100，但沿水平配置。與錯流反應(yīng)器100對比，示例性錯流反應(yīng)器600具有引向外殼(例如，殼體器皿等)604的入口602和離開外殼604的出口606。在該示例中，入口602和出口606大致平行于一般流方向通過外殼604。與錯流反應(yīng)器100對比，錯流反應(yīng)器具有帶有導(dǎo)管入口610和導(dǎo)管出口611的一個或多個導(dǎo)管608，導(dǎo)管出口通向塔盤612，塔盤容納處置流體的散裝材料并與在入口602附近被蓋住并在出口606附近打開的返回部613流體地連通。導(dǎo)管608還包括出口614，出口用于流體流入帶有穿孔的離開表面618的最后的塔盤616中。在該示例中，導(dǎo)管608沿朝向出口606的方向具有減小的橫截面和/或直徑。

在操作中，流體流入入口602中并且經(jīng)由入口610流入導(dǎo)管608中。流體然后流過導(dǎo)管608，并且流體的一部分流過塔盤612，以由容納在每個塔盤612內(nèi)的散裝材料處置。流體的另一部分流至出口614，流入也包含散裝材料的最后的塔盤616，并且經(jīng)由穿孔的離開表面618流出最后的塔盤，以在經(jīng)由出口606離開錯流反應(yīng)器之前與來自返回部613的流體匯聚。

在該實施例中，在被放置到錯流反應(yīng)器600中之前，用散裝材料填充和/或部分填充塔盤612、614。另外地或替代地，塔盤612、614具有可進(jìn)出的門(例如，檢修門)，以在塔盤612、614在外殼604內(nèi)時觸用和/或維護(hù)塔盤612、614中的散裝材料。附加地或替代地，外殼604具有開口(例如門、進(jìn)入門等)，以進(jìn)出塔盤612、614和/或進(jìn)出塔盤612、614的門。盡管所示示例的塔盤612、614和外殼604具有大致圓形的形狀(例如圓形或橢圓形形狀)，但在一些示例中，塔盤612、614和/或外殼604可具有矩形或多邊形。

圖7是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的示例方法的流程圖。當(dāng)來自工業(yè)過程(例如燃燒、通過燃燒蒸汽驅(qū)動等)的流體將被處置(例如通過催化劑材料處理等)時，圖7的示例處理700開始(框圖702)。流體經(jīng)由處理室的入口(例如入口104、入口304、入口通道502、入口602等)被提供至處理室(例如處理室102、處理室302、處理室504、處理室604等)(框圖704)。

流然后被分成部分分流(框圖706)。部分分流的分開例如可以通過圍繞處理室的塔盤的諸如示例性錯流反應(yīng)器100和300所示的環(huán)形間隙發(fā)生。在該示例中，導(dǎo)至相鄰塔盤的部分分流中的至少兩個具有預(yù)限定的、調(diào)節(jié)的和/或可調(diào)節(jié)的流速和/或流量比。在一些示例中，諸如擋板、管道和/或流重導(dǎo)向器等的裝置用于分開和/或進(jìn)一步引導(dǎo)部分分流。在一些示例中，處理室的塔盤相對于彼此的大體位置限定了流和/或流分成部分分流(例如彼此平行定位的塔盤等)。

然后部分分流被引導(dǎo)至其相應(yīng)的塔盤(框圖708)。特別地，例如，流體流的部分分流移動到其相應(yīng)的塔盤中，以通過流過容納在塔盤內(nèi)的散裝材料(例如散裝催化劑材料)而被處置。

在一些示例中，部分分流的至少一部分在流過它們各自的塔盤之后被引導(dǎo)到諸如圖2a的中心返回部212、圖3的中心返回部311或圖6的中心返回部613的返回部(框圖710)。在一些示例中，在離開處理室之前已經(jīng)流過它們各自的塔盤的部分分流合并成合并的離開流(框圖712)。在一些示例中，合并的離開流被引向處理室的出口(框圖714)。接下來，確定處理是否應(yīng)該結(jié)束(框圖716)。如果確定處理結(jié)束(框圖716)，那么處理結(jié)束(框圖718)?？商娲兀绻_定處理未結(jié)束(框圖716)，那么重復(fù)處理(框圖702)。

從上述內(nèi)容可以理解，上述公開的方法和設(shè)備使得能夠使用便宜的散裝材料的錯流反應(yīng)器以最小的壓力和/或速度損失處置流體。

盡管本文已經(jīng)公開了某些示例性方法、設(shè)備和制造物品，但是本發(fā)明的覆蓋范圍不限于此。相反，本發(fā)明覆蓋了完全落入本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有方法、設(shè)備和制造物品。