專利名稱：流體分配和收集系統(tǒng)及其工藝過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一流體分配—收集器或一流體分配—收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)例如可用于使諸流體和諸固體相接觸的一設(shè)備中。
本發(fā)明特別地可應(yīng)用于流體在氣體狀態(tài)、液體狀態(tài)或超臨界狀態(tài)中的層析區(qū)域。
本發(fā)明涉及可用于對二甲苯的模擬運(yùn)動床中的分離工藝中的一分配—收集系統(tǒng)，而對二甲苯包含在二甲苯和乙苯的混合物中，用于紡織生產(chǎn)中的一中間石油化工產(chǎn)品、對酞酸合成的目的。
本發(fā)明也可用于一分離過程，例如，二甲苯和乙苯異構(gòu)體混合物、選自飽和脂肪酸和它們的酯類的一化合物的混合物、石蠟和烯烴的混合物、異鏈烷烴和正鏈烷屬烴的混合物，以及其它化合物。
按照本發(fā)明的設(shè)備可在液相、汽相或超臨界相中工作，以及例如可在化學(xué)、石油化工或石油生產(chǎn)的所有分離區(qū)域內(nèi)工作。
在分離工藝的區(qū)域中，習(xí)慣依靠模擬運(yùn)動床系統(tǒng)來分離例如包含至少兩種不同化合物的組份或同一化合物的其它兩個導(dǎo)構(gòu)體的諸組份。所采用的吸附材料例如是一固體。
例如在美國專利2,985,589中描述了采用模擬逆流的吸附設(shè)備的技術(shù)背景。
在這些工藝中，由一泵引入的一流體沿一塔的中心軸線流過固體床。為了獲得這工藝的最佳性能，重要的是主流體要按照活塞型流動(柱塞流)通過吸附劑，以致在吸附床表面上的所有位置處具有最均勻的一成分和一流動前部。
為了此目的，現(xiàn)有技術(shù)敘述了意圖獲得和維持這一流動的多種裝置。
美國專利3,523,762中所述的設(shè)備是設(shè)置在兩個吸附床之間，使它在流動的同時可以與流體再混合。
為了應(yīng)用模擬的逆流，美國專利3,214,247中所述的設(shè)備示出了一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一上柵格、用于保持顆粒的一下柵格和處于這兩柵格之間的兩個不穿孔的水平擋板。流體從偏轉(zhuǎn)板之間的一中央空間通過橫過該設(shè)備整個部分的一軟管加入或抽出。這設(shè)備可使流體地塔中流動時再混和并且還可確保加入主流體的一流體有混和良好。
也可提到兩個專利美國專利5,792,346和美國專利5,755,960，它們敘述了流體分配板條(panel)或其功能尤其是混和、抽出或加入流體的DME。這些DME連接于流體分配—收集回路，用來使流體微粒從塔外部到達(dá)板條以及反過來從板條到達(dá)外部收集網(wǎng)絡(luò)的通過時間的一致。
實際上，藉由流體被分配或抽出至DME或從DME分配或抽出的方法，還可以獲得在流體微粒的通過時間內(nèi)實現(xiàn)分散成液流的作用。
還設(shè)計有某些分配或收集回路用來降低流體的分散時間。這些回路的幾何形狀通常適應(yīng)板的幾何形狀和在這些板處的DME結(jié)構(gòu)。
例如，在美國專利5,792,346中，用于分配或抽出第二流體的回路示出了一分配對稱性和諸流體傳送管線的等長度。這些回路允許分離器型式的諸流體分配或者來自分離塔中心或向分離塔中心的一徑向分配。
在美國專利5,755,960中，分配—收集回路包括構(gòu)成若干分支路的若干徑向軟管，用來向每一板條或從每一板條分配或收集第二流體，每一板條形成一分配板。諸分支路分布在它們連接的徑向輸送軟管的整個長度或一部分長度上。另一變化為于從位于塔的周邊的一環(huán)或諸半環(huán)分配流體。到達(dá)一DME的流體傳送軟管被分配在此環(huán)或諸半環(huán)的整個長度上。
專利EP—074,815敘述了用于在使流體和固體相接觸的一設(shè)備內(nèi)部分配流體的一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括若干流體分配環(huán)。這些環(huán)安裝在設(shè)備的一中心管子上并處于諸流體分配板的之間并且高度相近。延伸在一流體分配器板和分配環(huán)之間延伸的若干分配管可進(jìn)行流體的噴射和/或收集。
所有這些系統(tǒng)滿足在一設(shè)備內(nèi)獲得活塞型流動或“柱塞型流動”的要求，用來使它接觸從而使流體的通過時間達(dá)到最短，這樣它們實際上在相同時間到達(dá)相同板的不同板條中。
本發(fā)明的目的涉及一流體分配—收集系統(tǒng)，特別使它可以獲得和維持一活塞型流動、這流動成分的均勻性，以及使在形成一分配板的諸板條中被噴射或抽出的流體的分散時間最短。
在其余部分說明中，高度1腔室被定義為其功能是將一流體分為至少兩部分或收集兩個液流的一腔室，高度2腔室定義為保證將從高度1腔室得到的一個流動分成至少兩部分或收集至少兩液流并將它們送到高度l腔室。
術(shù)語DME是指一板條，它的功能尤其是收集、混和、抽出或再混和一個或多個流體。
本發(fā)明涉及用于使流體和流體相接觸的一設(shè)備的一流體分配—收集系統(tǒng)，所述設(shè)備包括一腔室、用于引入一主流體的至少一軟管、用于抽空主流體的至少一軟管、若干分配板(Pn)，因此每一所述板包括用于混和、分配或抽出流體的若干板條或DME。
其特征在于，包括·可與所述設(shè)備和外部相連的至少一軟管，·與所述軟管或多根軟管相連的至少一腔室，·一根或多根連接軟管C(N20)j、C(N21)j，所述軟管連接該腔室和一板(Pn)的至少一個DME，從而使所述軟管的連接頭rj處于一區(qū)域(Z20，Z21)之中，因此所述區(qū)域的定位由從所述板(Pn)的一徑向軸線計算的一角度α確定，因此每一連接軟管有一長度li，因此選擇各長度li、角度α和區(qū)域長度Zr的數(shù)值可使所有流體在一板條(DME)和軟管以及諸軟管(1，2)之間的流體通過時間基本相同。
例如，腔室保證將流體分為至少兩流體。
根據(jù)一實施例，分配—收集系統(tǒng)例如包括·至少一個高度1腔室(N1)，它保證液流的兩路分開或收集，因此腔室(N1)與軟管或諸軟管相連，·至少一個所謂高度2腔室(Z20，Z21)，這些腔室保證來自或送到腔室或諸腔室(N1)的液流的兩路分開或收集，·一根或多根連接軟管(C(N20)j、C(N21)j)，該軟管在至少一個高度2腔室(Z20，Z21)和一塊板(Pn)的至少一板條之間延伸，因此軟管的連接頭rj位于一區(qū)域(Z20，Z21)之中，因此該區(qū)域的定位由從板(Ph)的一徑向軸線計算的一角度α確定的，因此選擇各長度li、角度α和區(qū)域的長度Zr的數(shù)值可使所有流體在一板條(DME)和軟管之間流動通過的時間基本相同。
角度α例如在30和90度之間，較佳地在50和60度之間，對應(yīng)于角度扇形區(qū)α+/-ε的區(qū)域長度在3和30度之間，較佳地在7和15度之間。
本發(fā)明也涉及使流體和固體相接觸的設(shè)備，該設(shè)備包含具有一外壁的腔室；用于引入主流的至少一軟管和用于抽出一主流體的至少一軟管；用于引入或抽出諸第二流體的若干軟管、若干高度分開的板(Pn)，其中每一塊板(Pn)包括諸第二流體和一主流體的一塊或多塊分配—混合—抽出板條(DME)；以及至少一流體分配—收集系統(tǒng)，其特征在于·所述分配—收集系統(tǒng)設(shè)備在該腔室的周邊上，·所述分配—收集系統(tǒng)與至少一分配板(Pn)相連，·至少一個高度1腔室(N1)，它保證液流的兩路分開或收集，因此腔室(N1)與軟管或諸軟管相連，·至少一個所謂高度2腔室(Z20，Z21)，這些腔室保證來自或送到腔室或諸腔室(N1)的液流的兩路分開或收集，·一根或多根連接軟管(C(N20)j、C(N21)j)，該軟管在至少一個高度2腔室(Z20，Z21)和一塊板(Pn)的至少一板條之間延伸，因此軟管的連接頭rj位于一區(qū)域(Z20，Z21)之中，因此該區(qū)域的定位由從板(Pn)的一徑向軸線計算的一角度α確定的，因此選擇各長度li、角度α和區(qū)域的長度Zr的數(shù)值可使所有流體在一板條(DME)和軟管之間流動通過的時間基本相同。
角度α例如在30和90度之間，較佳地在50和60度之間，對應(yīng)于角度扇形區(qū)α+/-ε的區(qū)域長度在3和30度之間，較佳地在7和15度之間。
按照一不同的實施例，設(shè)備包括至少一塊板，該板包括至少一DME，并有以下特征·至少一個用于收集一主流體的裝置，·至少兩個噴射和/或抽出軌道(rail)，它們允許第二流體通過，每一軌道都有若干孔，軌道是一個設(shè)置在另一個的頂部之上，·至少兩個設(shè)置有諸孔的混和腔室，因此這些腔室設(shè)置在至少一條軌道的兩側(cè)，并相對于孔設(shè)置，·用于分配從混和腔室得到的流體的裝置，
·用于分開所述收集和分配裝置的裝置。
每塊板(Pn)按照平行的分割線(cutaway)分成若干板條或DME。
一塊板可分為四個扇區(qū)。
上軌道例如有收集流體的功能，下軌道有噴射流體的功能。
上軌道可有噴射流體的功能，下軌道可有收集流體的功能。
按照另一不同的實施例，上、下軌道有一流體噴射—收集功能。
噴射軌道或諸噴射軌道設(shè)有諸孔，這樣，通過的射流撞擊DME的一機(jī)械構(gòu)件的一固體壁至少一部分。
諸孔是交替或任意設(shè)置的。
噴射和/或抽出軌道的諸孔例如具有下列參數(shù)·直徑在2和15毫米之間，較佳地在4到7毫米的范圍內(nèi)，·穿孔的跨距在25和400毫米之間，較佳地在50和200毫米之間，·流體的流速在3—20米/秒之間，較佳地在5—15米/秒之間，跨距的數(shù)值與流速的數(shù)值一起考慮，這樣可得到第二流體和主流體的良好混和。
混和腔室的孔例如有下列特征·直徑在10和25毫米之間，較佳地在5和50毫米之間，·穿孔跨距在50—200毫米之間選擇，較佳地在25—400毫米之間，·混合物的流速在1.0和2.0米/秒之間，較佳地在0.5—3.5米/秒之間。
本發(fā)明也涉及用于從一混合物中通過吸附分離出至少一化合物或一成份的一工藝過程。
其特征在于，需要從中分離某些化合物的一主流體與一吸附劑接觸，按照能夠分離化合物的功能選擇吸附劑，通過一個或多個分配一收集系統(tǒng)噴射和/或抽出第二流體，該系統(tǒng)有權(quán)利要求1或4的一個特征，或通過具有權(quán)利要求5至15特征的一設(shè)備噴射和/或抽出第二流體。
可以按照功能(噴射/或抽出)或按照性能或按照流速組合流體。
本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和工藝過程涉及對于在氣相、汽相或超臨界相中的流體用層析法進(jìn)行反饋離析。
它們也可涉及在模擬運(yùn)動床中對對二甲苯的離析。
本發(fā)明的設(shè)備尤其具有以下優(yōu)點·因為第二流體和主流體的良好分配對稱性，所以在整個板上改進(jìn)了所生產(chǎn)的混合物，這為離析設(shè)備中的循環(huán)流提供一更均勻的成分和一基本上活塞型的流動，·優(yōu)化了分配板條內(nèi)部的流體混和、混合、抽出、在流動的同時對主流體的再混合，·減小了到達(dá)組成—分配板的許多板條或來自這些板條的流體噴射或流體抽出的分散時間。
本發(fā)明設(shè)備的其它特點和優(yōu)點通過閱讀以下示意性的、而非限制的、結(jié)合附圖對實施例的敘述將變得非常清楚，在附圖中

圖1表示按照本發(fā)明的一流體分配—收集系統(tǒng)實施例并與一分配板相結(jié)合的立體示意圖，圖2A和2B表示一板和相連的分配—收集系統(tǒng)的一部分簡圖，圖3表示裝備有圖1所示一分配—收集系統(tǒng)的一分離塔剖切圖，圖4表示分配板條一特例一部分視切圖，圖5A和5B表示用于輸入一板條的軟管結(jié)構(gòu)實例俯視圖和一部分的視圖，圖6A、6B和6C表示流體分配—收集系統(tǒng)的不同實施例。
圖1和2A，2B表示與一流體分配板相連的一流體分配—收集系統(tǒng)實例，流體分配板包括其功能為混合、分配或抽出流體的若干板條或DME。
選擇這網(wǎng)絡(luò)的幾何形狀和流體特性使第二流體的分配對這套板條或一塊板的噴射—收集軌道盡可能是最對稱的。
圖1示出了與一塊板Pn相連的能夠相互疊置的兩個分配—收集系統(tǒng)。與一塊板Pn相連的分配—收集系統(tǒng)的數(shù)量具體是它們所連接的DME的幾何尺寸的函數(shù)。
板的標(biāo)號為Pn，其中n是其安裝時板的序號，例如安裝在圖3所示的近似圓柱形的分離塔中。它有例如一圓盤的形狀，按照一組平行的分割線(或經(jīng)度線式的)分割為若干DME，因此不同板條的寬度可以是相等的。
分配—收集系統(tǒng)例如包括·—所謂環(huán)形的高度1腔室N1。腔室N1例如用一軟管1，2與塔的外部連通。這些軟管可以引入和/或抽出流體。它們可以有特定的功能，例如在按照不同的變型對不同流體進(jìn)行組合的情況下，以下將敘述某些變型。
環(huán)狀的矩形截面腔室N1例如在吸附劑床的內(nèi)周邊上延伸并且尤其可確保流體的循環(huán)流的兩路分開或收集，·所謂環(huán)狀高度2腔室N2在吸附劑的周邊上具有矩形截面。尤其按照其功能(噴射、抽出或噴射/抽出)，它分別確保液流的分離或收集或兩路分開和/或收集。按照分配—收集系統(tǒng)的功能，由于幾何空間的要求，它的位置可以安排在腔室N1之上(標(biāo)號N21)或之下(標(biāo)號N20)。
例如用其長度的半個圓周產(chǎn)生高度2腔室N20，N21與高度1腔室N1的連接點J。
一環(huán)狀的高度2腔室例如在其每端包括用于與一塊板的諸板條相連的一根或多根軟管C(N20)j或C(N21)j；序號j對應(yīng)于與軟管相連的一板條的序號。一軟管C(N20)j或C(N21)j連接到相關(guān)的環(huán)狀腔室(N20或N21)的一區(qū)域(Z20，Z21)。
所謂環(huán)狀高度1腔室或N1的長度例如等于相應(yīng)板的半個圓周。
所謂環(huán)狀高度2腔室或N2的長度是在20至160度的扇形之中，較佳是在100和120度之間。
區(qū)域Z20，Z21由從該板的一半徑計算的一角度α標(biāo)記，例如通過連接點J的半徑并相對于該區(qū)域的中心點。其長度Zr例如由扇形確定，該扇形由α+/-ε形成，并由角度αmin和αmax界定。
角度α的數(shù)值例如在范圍(10度，80度)內(nèi)，較佳地在范圍(40度，70度)內(nèi)。
扇形角度值將選擇在范圍(3度，30度)內(nèi)，較佳地在范圍(7度，15度)內(nèi)，它對應(yīng)于區(qū)域Z20和Z21的長度Zr。
努力確保軟管的安排盡可能是星形，以獲得在流體的分配或抽出中盡可能最短的分散時間。例如實際上軟管連接點組合在在盡可能小角度扇形內(nèi)的該區(qū)域相同點處。
連接軟管的定位和扇形的選擇尤其可縮短凈延遲時間和分散時間。這樣可將延遲時間縮短到10秒。
用于分配和/或抽出的各軟管C(N20)j，C(N21)j有直徑dj、長度lj和與例如處在相應(yīng)區(qū)域Z20，Z21內(nèi)的高度2腔室相連的一連接點rj。
選擇不同的參數(shù)α、ε和lj使流體在近似相同時間到達(dá)形成一塊板的所有板條內(nèi)或者在流體的抽出期間在近似相同的時間到達(dá)軟管1，2。
軟管在直徑dj在流動循環(huán)的流速基礎(chǔ)上確定，以保證在各軟管中的流體循環(huán)速度接近相同。
一根連接軟管可以與一塊或多塊DME板條相連。在這情況下，靠支路將它延伸直至用于分配或收集板條的一軌道。
圖2A和2B示出了包括若干DME的一塊板，因此按照平行的一組分割線(或經(jīng)度線式的)將該平板劃分成四個扇形。在這情況中板條的數(shù)目較佳的是偶數(shù)。
圖2A示出了利用確保在下軌道44(圖4)中流體噴射的分配—收集系統(tǒng)的一例子，而圖2B示出了分配一收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)確保在一DME具有圖4給出的諸特征之一的情況中和在諸流體按功能組合時從上軌道43的抽出。這實例在以下敘述的“按功能組合的流體的例子”段中詳細(xì)說明。
按照此具體實施例，連接軟管C(N20)j或C(N21)j可以將環(huán)狀腔室N21，N20與一板條或DME相連。
以上給出的例子提到用于分配一收集系統(tǒng)腔室的一環(huán)狀形式。不超出本發(fā)明的范圍，可設(shè)計有其它形狀的腔室N1，N20和N21，而這些其它形狀也適合于該系統(tǒng)所安裝的分離塔的形狀。
為了更好理解本發(fā)明的分配—收集系統(tǒng)和它提供的優(yōu)點，作為一說明性的和非限制性的例子，圖3示出了裝備有這樣一分配—收集系統(tǒng)的一分離塔示意圖。
該塔例如是在模擬運(yùn)動床內(nèi)用層析法進(jìn)行分離的。稱之為”第二流體“的流體可以是原料、由分離或其它解吸附劑作用獲得的取出物或廢流，解吸附作用用來從吸附床取出在分離過程中已經(jīng)吸附的成分。
該塔包括例如基本是圓柱形的一腔室30，并包含可以用吸附進(jìn)行分離的所有元件。也可以采用相互連接的若干塔。
用吸附劑材料進(jìn)行充填，該吸附劑材料是根據(jù)被處理原料選擇的。將吸附劑材料分布于塔內(nèi)部的若干吸附劑床A1至Nn內(nèi)。兩個相鄰床例如用一流體分配器板Pn分隔開。每塊分配器板包括若干板條或DME，并連接于圖1和2所示的一流體分配系統(tǒng)。
主流體從塔的底端通過管線31被抽出、通過一泵32和在這塔上端的一管線33再循環(huán)，在塔上端通過管線34引入上吸附劑床A1。
在這實施例中，塔還包括在板之間的旁路管線Li、j，在專利申請F(tuán)R97/16，273中說明了其工作原理，該專利的內(nèi)容結(jié)合在此供參考。這一工藝具體地可以提高這一工藝所獲得的產(chǎn)品純度。
為了從二甲苯原料中分離對二甲苯，例如利用各自有十二個床的兩個塔，從而將二十四個床分成至少四個區(qū)域，因此每個區(qū)域由從塔的外部噴射一流體(例如吸附劑或原料的)和另一流體(例如取出物或廢液)的抽出來劃界。例如區(qū)域I保留五個床，區(qū)域II有九個床，區(qū)域III有七個床，最后區(qū)域IV有三個床。
一塊板Pn的若干板條通過第二流體傳送管線(原料噴射管線36、吸附劑噴射管線37、取出物的抽出線38和廢液的抽出線39以及可選地第五回溢流體的噴射管線)與塔的外部相連。為了簡化起見圖中沒有示出回溢管線。
這些管線各自都裝有用Vfi、Vei、Vsi和Vri表示的一順序閥，其中標(biāo)號i對應(yīng)于板Pi，f涉及原料，e是提取物，s是吸附劑和r是廢液。此組閥連接到用于順序換出裝置，該裝置適合于在主流體的循環(huán)方向即從項到底的方向周期地前進(jìn)來自一床的第二流體的各噴射點或第二流體的抽出點，以在一模似運(yùn)動床中進(jìn)行一操作。
可以進(jìn)行旁路和在一塊板的所有點得到基本相同的一流體成分的回路包括連接兩個引入或抽出軟管以及兩塊板的一旁路管線Li、j。按照現(xiàn)有技術(shù)，一旁路管線自己或聯(lián)合地包括以下將敘述的至少一個設(shè)備，即單向閥40、流量表41、可以或可以不附屬于流量表的控制閥Voi、j?？蛇x擇地設(shè)置在旁路管線上的一泵可選擇確保沒有較大的壓降。
裝旁路或旁路管線的閥的標(biāo)號為Voi、j，其中標(biāo)號O對應(yīng)旁路功能，下標(biāo)i、j對應(yīng)旁路所連接的兩塊板。
更普遍地，一模擬運(yùn)動床包括至少四個層析區(qū)，較佳地是四個或五個，從而這些區(qū)的每一個包括至少一塔或塔段。這些塔或塔段形成一閉環(huán)，兩段之間的再循環(huán)泵按流速調(diào)節(jié)。
這些不同的管線可用以上提供的分配—收集系統(tǒng)連接。
不超過本發(fā)明的范圍，可以使用通常用于藉助吸附作用工作的分離塔的第二流體的分配或抽出的任何網(wǎng)絡(luò)。
腔室可以包括基本與腔室垂直軸線對齊的一中心梁35，大直徑的塔尤其如此。
在某些應(yīng)用情況中，例如對于汽相流體，腔室可以近似水平設(shè)置。
按照平行的一組分割線(經(jīng)度線式的)，一分配板Pn可以分割成若干板條或DME。每一板條包括以下所討論的那些特征。
表示在圖2A和2B的一示意圖中的板Pn按照平行的一組分割線(或經(jīng)度線式的)劃分為四個扇形，并包括若干DME板條，較佳地每一扇形有偶數(shù)個板條。
板條的近似相等寬度的平行分割線可確保一表面密度，而使板條具有具有基本相等排放量。
圖4詳細(xì)示出了形成板的一板條或DME的一實施例。
一基本板條或DME例如被一分配—收集回路劃分為兩個基本相等的表面，這回路是由兩個矩形截面的箱體或軌道重疊形成的。
考慮在分離塔內(nèi)主流體的循環(huán)方向，一板條包括一上柵格40和一下柵格41。上柵格40可以收集主流體，而下柵格可以再分配從整個板條之上的混合腔室得到的混合物。
在這兩個柵格(例如槽型的)之間設(shè)置各種構(gòu)件·兩塊偏轉(zhuǎn)板42a、42b或擋板，它們的功能具體是分開以下討論的收集通道和分配通道，·允許第二流體通過的兩個軌道43，44；這兩軌道一個設(shè)置在另一個之上。上軌道可以位于偏轉(zhuǎn)板之上，而下回路44可以定位在兩偏轉(zhuǎn)板42a、42b之間，它的高度為可以延伸到偏轉(zhuǎn)板之下。
這些回路或軌道43和44設(shè)置在其至少一個壁上，其壁具有一個或多個小孔，小孔的標(biāo)號分別為43i和44i，這些小孔允許第二流體通過。在圖4中，小孔43i設(shè)置在軌道43的下壁上，小孔44設(shè)置在軌道44i的側(cè)壁上，設(shè)置小孔44使被噴射的液流例如撞擊偏轉(zhuǎn)板42a，42b的端部。
每一軌道分別對稱穿孔，即上軌道在其底面或其側(cè)面穿孔、對于下軌道在這些側(cè)面穿孔。小孔的分布和尺寸的具體說明如下·在偏轉(zhuǎn)板42a和42b的延伸部分分別設(shè)置穿孔板45a，45b(孔或槽45ai，45bi)。例如這些板一直延伸到軌道44的壁。例如校準(zhǔn)用于將混合物輸出到再分配空間49的孔45ai，45bi以促進(jìn)橫混合，·由上柵格40(由于機(jī)械設(shè)計的原因，在圖中示出的這變化型式示出了一個三部分的柵格，從而諸部分由壁47a，47b相互連接)、軌道43的頂部、軌道43的側(cè)壁、偏轉(zhuǎn)板47a和47b界定收集主流體的一空間46；這空間可以將主流體排放到混合腔室；·兩個混合腔室48a，48b設(shè)置在下軌道(44)的兩側(cè)。
較佳地，例如相對軌道6或7或者兩者的小孔6i，7i設(shè)置腔室，小孔的功能是將一個或多個流體噴入混合腔室。它們將設(shè)置成例如可以在整個混合腔室內(nèi)有最均質(zhì)、均勻或?qū)ΨQ的射流。
例如由軌道43的一部分壁、軌道44的側(cè)壁、偏轉(zhuǎn)板42a和穿孔板45a界定混合腔室48a。由軌道44的一側(cè)壁、軌道43的一部分下壁、偏轉(zhuǎn)板42b和穿孔板45b以同樣的方法界定混合室48b。
由柵格40收集的主流體從收集空間通過形成在上軌道和一塊偏轉(zhuǎn)板之間的槽分別運(yùn)動到為小空間形式的混合腔室48a，48b·空間49用來分配混合物或收集被抽出的流體，因此當(dāng)下軌道44與柵格41和混合腔室48a，48b不設(shè)置在同一高度時，由下柵格41、下軌道44的下壁以及兩偏轉(zhuǎn)板42a，42b界定這空間。
因為小孔、混合腔室和分配和/或收集軌道的結(jié)構(gòu)，所以在再分配空間得到的混合物具有相對于現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備其同質(zhì)性得到改善的一成分。
預(yù)定用于第二流體通過的軌道或回路以及兩混合腔室例如具有長的矩形形狀。
根據(jù)一變化實施例，可以設(shè)置在壁47，a47b的下端和相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)板42a，42b之間，這意味著可以產(chǎn)生一系列校準(zhǔn)的小孔或槽，用來將若干噴射形式的主流體噴入混合腔室。
選擇在軌道43，44和混合腔室處的不同小孔43i，44i的分布，以致在噴射作用下，被噴射的流體撞擊至少一部分DME的一部分固體壁。
例如，當(dāng)軌道43具有抽出功能和軌道44具有噴射功能時，相對于分配軌道以及它們在不同壁上的分布，小孔43i，44i的幾何形狀和尺寸數(shù)據(jù)例如從下列數(shù)值中選擇·直徑在2和15毫米之間，較佳地在4到7毫米的范圍內(nèi)，·穿孔跨距在25和400毫米之間，較佳地在50和200毫米之間，·流體的流速在3—20米/秒之間，較佳地在5—15米/秒之間，這流速可以對所有小孔以最均勻的方式輸送；跨距的數(shù)值與流速的數(shù)值一起考慮可以獲得第二流體和主流體的良好混和。
不管孔的形狀怎樣，所給出的、用于選擇流速和穿孔跨距數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)是有效的。
作為一附加特性，小孔44i有一軸線，這可以用于被噴射的流體撞擊DME的一機(jī)械構(gòu)件的一部分固體壁。
用于構(gòu)成抽出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)是與噴射網(wǎng)絡(luò)的近似相同。在抽出軌道的穿孔平面中存在一個差異。將選擇抽出孔的直徑以獲得一跨距，該跨距例如是任意噴射軌道和另一結(jié)構(gòu)的跨距的兩倍。
用于混合物通過的混合腔室的出口孔45ai，45bi或小孔具有以下特征·直徑在5和20毫米之間，較佳地在10和25毫米之間，·穿孔跨距從25—400毫米之間選擇，較佳地在50—200毫米之間，·混合物的流速在0.5—3.5米/秒之間，較佳地在1.0—2.0米/秒之間。
因為軌道的結(jié)構(gòu)，所以用單根軟管50將連接軟管C(N20)j連接到軌道44，在抽出軌道43處將連接軟管C(N20)j劃分為兩根軟管511，512，例如這兩根軟管被連接在軟管51中。
軟管511，512位于軟管50的兩側(cè)。安排這些軟管使其具有對于軌道43，44是盡可能最對稱的一噴射或抽出功能。
基于流體的組合，軌道43和44能確保不同的功能分配功能、抽出功能或者其它兩種功能。
按照一不同的實施例，一DME或一板條也可被分為若干噴射—收集系統(tǒng)，因此包括若干重疊的軌道系統(tǒng)。在這情況下，軟管50，51相對上、下軌道以對圖5A和5B中所示的一個是基本相同的方式被劃分、被安置。
·按照功能組合流體的例子噴射(圖1和2A)·j從1變化到4的四根軟管C(N20)j可以將流體噴射到四分之一板塊的四塊DME上，·通過軟管1將原料和/或吸附劑引入環(huán)狀腔室N1。噴射流被分為通過通道11和12流動的兩個流體流，并近似對應(yīng)于板的半圓周一半。然后每個流體流流入環(huán)狀腔室N20，在這腔室中它又被分為兩個流體流F＇1和F＂1。然后每個流體流從在區(qū)域Z20組合的諸連接軟管C(N20)j和在每塊DME的下軌道44處與這些連接軟管連接的軟管50被分配。
從小孔44i獲得的流體流將撞擊偏轉(zhuǎn)板42a，42b的端部，并與主流體體積混和。
抽出(圖1和2B)·兩根軟管C(N21)j將可以從四塊板條或DME抽出一流體，·從一塊板條的一軌道，例如上軌道，和兩根下垂的軟管511，512抽出取出物和廢液到達(dá)軟管51。然后它們通過與一腔室N21的區(qū)域Z21相連的連接軟管C(N21)j。處在環(huán)狀腔室N21的兩端的諸區(qū)域內(nèi)被收集的兩個流體流在進(jìn)入與軟管2相連的腔室N1之前被組合，而軟管2回收了從板的四個扇形得到的所有流體流。
·按照性質(zhì)組合流體的例子·被認(rèn)為是有特色的流體是吸附劑和取出物和所謂“干”流體，廢液和原料。
在這情況下，軌道43和44確保兩個分配和抽出功能。
·按照流速組合的例子·例如具有低流速的流體將是原料和提出物，具有高流速的流體將是吸附劑和廢液。
在這情況下，軌道43和44確保兩個分配和抽出功能。
在這后面兩個組合例子中，通過孔43i和44i噴射的流體將撞擊壁45和偏轉(zhuǎn)板42A，42B的各固體壁的一部分。它們通過與板條連接的分配—收集系統(tǒng)；從而在通過連接軟管送到以上提到的環(huán)形腔室之前，流體在軌道43或44中被抽出和收集。
流體的小孔或通道可以是任何幾何形狀，例如一單條槽、若干槽或孔。
噴射和抽出通道與按照功能組合的圖中已經(jīng)敘述的這些通道相同。
用于收集主體流的空間較佳地具有適于使死容積和流體的湍流為最小的形狀。它的高度例如在3和25毫米之間，較佳地在7和15毫米之間，并近似為矩形或圓錐形形狀。它可以具有本申請人的前述美國專利5,755,960所提到的特性。
例如考慮主流體的物理特性決定柵格前方的混合物的分配空間。
混合室的容積較佳地將適于使死容積為最小。它的尺寸可以從美國專利5,792,346和5,755,960中的一個所給出的尺寸中選擇。
任何促進(jìn)湍流的裝置可附加到混合腔室的內(nèi)部。這些裝置可以為障礙物、擋板的形式或是預(yù)定增加混合效果的任何其它裝置。這腔室的容積將選擇為足夠小的尺寸，使逆混和(retromixing)現(xiàn)象的影響減至最小。
可以將就近似圓柱形狀分離塔舉例說明的有關(guān)—DME和對于分配—收集系統(tǒng)的參數(shù)應(yīng)用到任何形狀的分離塔，從而分配—收集系統(tǒng)有適于該塔的一形狀，這也不超出本發(fā)明的范圍。
類似地，一板可以按照一組并非如前述平行分割線那樣的分割線分成若于DEM區(qū)，例如分成餅圖狀扇區(qū)。一組平行分割線分成若干DME。
不超出本發(fā)明的范圍，上述的DME和分配—收集系統(tǒng)可容易地應(yīng)用包括或不包括一中心保持梁的、直徑從3變化至10米的分離設(shè)備中。
它們也能用于直徑小于或等于5米和不包括一中心支承梁的分離設(shè)備。
權(quán)利要求
1.用于使流體與固體接觸的一設(shè)備的流體分配—收集系統(tǒng)，所述設(shè)備包括一腔室(30)、用于引入一主流體的至少一根軟管(33)、用于抽空主流體的至少一根軟管(31)、若干分配板(Pn)，每塊所述板包括用于混合、分配和抽出流體的若干板條或DME，其特征在于所述系統(tǒng)包括使所述設(shè)備和外部相連的至少一根軟管(1，2)，與所述軟管或諸軟管(1，2)相連的至少一腔室(N1)，使腔室和一塊板(Pn)的至少一DME相連的一根或多根連接軟管C(N20)j，C(N21)j，所述軟管的連接點rj位于一區(qū)域(Z20，Z21)內(nèi)，所述區(qū)域的定位由從所述板(Pn)的一根徑向軸線計算的一角度α決定，每根連接軟管有一長度li，選擇各長度li、角度α、區(qū)域的長度Zr的數(shù)值使所有流體在一塊板條(DME)和軟管或諸軟管(1，2)之間通過的時間基本相等。
2.如權(quán)利要求1所述的流體分配—收集系統(tǒng)，其特征在于，所述腔室確保將流體分為至少兩個流體流。
3.如權(quán)利要求1所述的流體分配—收集系統(tǒng)，其特征在于，它包括至少一個高度1腔室(N1)，確保流體流的兩路分開或收集，所述腔室(N1)與軟管或諸軟管(1，2)相連，至少一個高度2腔室(N20，N21)，所述腔室確保來自或送到腔室或諸腔室(N1)的流體流的兩路分開或收集，延伸在至少一個高度2腔室(N20，N21)和至少一塊板(Pn)的至少一個DME之間的一根或多根連接軟管(C(N20)j，C(N21)j)，從而所述軟管的連接點rj位于一區(qū)域(Z20，Z21)之中，所述區(qū)域的定位由從所述板(Pn)的一根徑向軸線計算的角度α決定，每根連接軟管有長度li，選擇各長度li、角度α和區(qū)域的長度Zr的數(shù)值，使所有流體通過一塊板條(DME)和軟管或諸軟管之間的流體通過時間都基本相等。
4.如權(quán)利要求1到3中的任一項所述的流體分配一收集系統(tǒng)，其特征在于，角度α在30和90度之間，較佳地在50和60度之間，對于一區(qū)域的長度Zr對應(yīng)于角度扇形α+/-ε，它在3和30度之間，較佳地在7和15度之間。
5.用于將流體與固體相接觸的設(shè)備，它包括有一外壁的一腔室，用于引入一主流體的至少一根軟管(33)和用于抽出一主流體的至少一根軟管(31)，用于引入和抽出第二流體的若干軟管，若干高度分開的板(Pn)，每塊板(Pn)包括第二流體和主流體的一塊或多塊分配—混合—抽出(DME)板條，以及所述流體的至少—分配—收集系統(tǒng)，其中所述分配—收集系統(tǒng)設(shè)置在所述腔室的周邊上，所述分配—收集系統(tǒng)與至少一分配板(Pn)相連，所述系統(tǒng)包括至少一根軟管(1，2)，它可使設(shè)備和外部相連，確保流體流的兩路分開和收集的一個或多個高度1腔室(N1)，一個或多個高度2腔室(N20，N21)，所述高度2腔室確保來自或送到高度1腔室(N1)的流體流的兩路分開或收集，延伸在一個高度2腔室(N20，N21)和至少一塊(Pn)的至少一塊板條(DME)之間的一根或多根連接軟管(C(N20)j，C(N21)j)，所述連接軟管的連接點位于一區(qū)域(Z20，Z21)之中，這區(qū)域的定位由從一塊板(Pn)的一徑向軸線計算的角度α確定，從而每一流體連接軟管有長度li，選擇各長度li、角度α和區(qū)域的長度Zr的數(shù)值使在一塊板(Pn)的一塊板條(DME)和軟管(1，2)之間的用于引入或抽出流體的所有流體通過時間基本相等。
6.如權(quán)利要求5的所述設(shè)備，其特征在于，角度α在30和90度之間，較佳地在50和60度之間，其中對應(yīng)于角度扇形的長度Zr是在20和30度之間，較佳地在7和15度之間。
7.如權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于，有至少一DME的至少一塊板具有下列特性至少一個裝置用于控制一主流體(40)，允許第二流體通過的、具有孔(43i，44i)的至少兩個軌道(43，44)，所述軌道一個設(shè)置在另一個的頂上，有孔(45ai，45bi)的至少兩個混合腔室，所述腔室相對于孔(43i，44i)設(shè)置在所述軌道(43，44)的至少一個軌道的兩側(cè)，以獲得流體的均勻分配或收集，用于分配(41，49)從混合腔室獲得的流體的裝置，用于分離所述收集和分配裝置(42a，42b)的裝置。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，每塊板由一組平行分割線分為若干板條或DME。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，一塊板被分為四個扇形區(qū)。
10.如權(quán)利要求5到9中的任一項的所述設(shè)備，其特征在于，所述上軌道(43)有流體收集功能，所述下軌道(44)有流體噴射功能。
11.如權(quán)利要求5到9中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述上軌道(43)有流體噴射功能，所述下軌道(44)有流體收集功能。
12.如權(quán)利要求5到9中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述上軌道(43)和下軌道(44)有流體噴射—收集功能。
13.如權(quán)利要求5到12中的任一項的設(shè)備，其特征在于，具有噴射功能的軌道或諸軌道(43，44)的孔設(shè)置成這樣使通過的流體射流撞擊DME(42a，42b，45a，45b)的一個機(jī)械構(gòu)件的一固體壁的一部分。
14.如權(quán)利要求5到13中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于，孔(43i，44i)交替設(shè)置或任意設(shè)置。
15.如權(quán)利要求5到14中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于，軌道和孔(43i，44i)的參數(shù)由以下所述確定直徑在2和15毫米之間，較佳地在4到7毫米的范圍內(nèi)，穿孔跨距在25和400毫米之間，較佳地在50和200毫米之間，流體的流速在3—20米/秒之間，較佳地在5—15米/秒之間，跨距的數(shù)值與流速的數(shù)值一起考慮可以獲得第二流體和主流體的良好混合。
16.如權(quán)利要求5到14中的任一項的所述設(shè)備，其特征在于，混合室(48a，48b)的孔(45ai，45bi)從下列參數(shù)選擇直徑在10和25毫米之間，較佳地在5和50毫米之間，穿孔跨距從50—200毫米范圍內(nèi)選擇，較佳在地25—400毫米范圍內(nèi)，混合物的流速在1.0和2.0米/秒之間，較佳地在0.5—3.5米/秒之間。
17.可以從一混合物分離至少一化合物或用吸附作用分離—成份的工藝過程，將需要分離某些化合物的一主流體與一吸附劑接觸，該吸附劑是按照其能夠分離該化合物的功能進(jìn)行選擇的，通過按照權(quán)利要求1到4中的任一項的一個或多個分配—收集系統(tǒng)或按照權(quán)利要求5到15中的任一項的一設(shè)備，噴射和/或抽出第二流體。
18.如權(quán)利要求17的所述工藝過程，其特征在于，流體按照功能(噴射/或抽出)或按照性質(zhì)或按照流速數(shù)值組合。
19.如權(quán)利要求1到4中的任一項使用一系統(tǒng)或者如權(quán)利要求5到16中的任一項使用一設(shè)備或者如權(quán)利要求17或18使用一工藝過程，藉助對于氣相、液相或超臨界相的流體的層析法，用來離析一原料。
20.在一模擬運(yùn)動床中分離對二甲苯的過程中，如權(quán)利要求1到4中的任一項使用一系統(tǒng)或者如權(quán)利要求5到16中的任一項使用一設(shè)備或者如權(quán)利要求17或18使用一工藝過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于一固體－流體接觸設(shè)備的一流體分配－收集系統(tǒng)，該設(shè)備包括用于混合、分配或抽出流體的若干分配盤和若干板條。該系統(tǒng)包括藉助至少一管道與設(shè)備的外部相連的至少一個高度1腔室(N
文檔編號B01D53/04GK1316917SQ99810540
公開日2001年10月10日 申請日期1999年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月2日
發(fā)明者讓－保羅·德索特, P·迪謝納, B·希姆凱奧克, G·弗森, O·考爾埃伯利 申請人:法國石油研究所