CN101111303A - 液/液交换柱 - Google Patents

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Abstract

通过在下盘上形成直立挡板以及散布从上盘下垂的下垂挡板，来在注流的液/液接触柱中增强例如作为分散相的较轻液体的上升液滴和流动横穿多孔盘的作为连续相的较重液体之间的接触。挡板引起较重液体沿着波状路径流动。流动分布隔板在挡板之间沿着波状路径延伸，以分布流动横穿盘的液体。较轻液体和较重液体作为相的角色可以互换。

Description

液/液交换柱
技术领域
本发明涉及一种液/液交换柱。
背景技术
液/液交换柱是已知的，其中，例如，具有相对较大密度的液体，在此专利说明书和权利要求书的下文中称为“密度相对较大、较重的液体”或“较重液体”，在向上延伸的外壳中向下穿过，且横穿其中一组向上隔开的多孔盘而成为液体层，即连续相，同时，形成分散相的相对较小密度的液体，在此专利说明书和权利要求书的下文中称为“密度相对较小、较轻的液体”或“较轻液体”，具有足够的浮力以通过上升穿过盘孔和较重液体层来在较重液体上由较轻液体的液滴形成上浮层。多孔盘具有排水开口，从而下降的较重液体将连续地来回流动横穿多孔盘。排水开口设有形成用于在盘上形成较重液体层的溢流堰的下降管，用于使较轻液体的液滴上升穿过，还在诸盘之间设有液封以捕获多孔盘下方的较轻液体。
在其它的液/液交换柱中，较重液体是分散相，而较轻液体是连续相。在这些交换柱中，较重液体从连续层向下下降穿过盘孔以形成液滴，该液滴进一步向下穿过在多孔盘的底面和其下方的较重液体层之间流动的较轻液体的上浮层。从较重液体和较轻液体角色的以上描述中可以推断，较重液体能够作为液滴向下下降穿过流动横穿多孔盘底面的较轻液体的连续相层。
尽管已知的液/液交换柱是有用的，但是非常希望能通过增大分散相和连续相之间的表面接触来增大液体间的交换、以及增强分散相被连续相的洗涤。
发明内容
根据本发明，提供了一种液/液交换柱，包括：
a)向上延伸的交换柱外壳，用于通过在上端接纳密度相对较大的、较重的一种液体且从上端去除密度相对较小、较轻的一种液体，而在下端接纳较轻液体且从下端去除较重液体来注流；
b)一组多孔盘，在柱中的不同水平面处分隔外壳，且相邻盘设有液体开口，该液体开口定位成使所述液体中的第一种横穿盘的第一侧而成为连续相，同时使所述液体中的第二种从第二侧渗透过盘而形成液滴，作为第一液体中的分散相；
c)用于每种液体开口的导管，包括：
i)液体保持部分，用于使第一液体层保持与包含液体开口的盘的第一侧相接触；以及
ii)液体输送部分，沿与液体相反的方向延伸，用于使第二液体层保持与包含液体开口的盘的第二侧相接触，该液体输送部分具有从中经过的限流出口，用于将第一液体输送至相邻盘的第一侧，同时对于每对相邻的盘来说保持其中的第一液体的液封；
d)至少一个下垂挡板，从那些盘中的上盘下垂；以及
e)至少一个直立挡板，处于那些盘中的下盘上；其中
f)各下垂挡板、直立挡板、以及在垂直交叠的相邻盘之间延伸的液体保持部分和液体输送部分彼此隔开，从而在那些相邻盘之间形成波状的第一液体流动路径。
液体保持部分可以直立在每个盘上，而液体输送部分从盘向下延伸，从而第一液体是较重液体。
液体保持部分可从盘下垂，而液体输送部分从盘向上延伸，从而第一液体是较轻液体。
可设置流动引导隔板，这些流动引导隔板可分隔下垂挡板和直立挡板之间的空间，从而与之形成格栅且分布流动横穿盘的液体。
液体输送部分在从盘向下延伸时可具有倾斜的下壁部分以沿向下方向逐渐减小横截面积。
液体输送部分在从盘向上延伸时可具有倾斜的上壁部分以朝向紧接在其下方的盘偏转下降的液滴。
限流出口可包括形成格栅的水平狭槽。
附图说明
附图借助示例来说明本发明的实施例，在这些附图中：
图1是液/液交换柱的示意侧视图；
图2是沿图1的线II-II的示意俯视图；
图3是图1所示的柱的一部分的示意侧视图；
图4是与图1-3所示的柱不同的柱的一部分的示意侧视图；
图5是与图1-3所示的柱不同的柱的一部分的立体图；以及
图6是类似于图5的视图，但具有一个不同的柱。
具体实施方式
在图1-3中示出了一种液/液交换柱，包括：
a)向上延伸的交换柱外壳1，用于通过在上端接纳密度相对较大的、较重的一种液体且从上端去除密度相对较小、较轻的一种液体，而在下端接纳较轻液体且从下端去除较重液体来注流；
b)一组多孔盘2-8，在不同水平面处分隔外壳1，且诸如盘3和4之类的相邻盘设有液体开口10和12，该液体开口10和12定位成使所述液体中的第一种横穿盘2-8的第一侧11而成为液体开口10和12之间的连续相，同时使所述液体中的第二种从第二侧13渗透过盘2-3而形成液滴，作为第一液体中的分散相；
c)用于诸如开口10之类的每个液体开口的导管14，包括：
i)液体保持部分16，用于使第一液体层保持与包含液体开口10的盘2-8的第一侧11相接触；以及
ii)液体输送部分18，沿与液体保持部分16相反的方向延伸，用于使第二液体层保持与包含液体开口10的盘2-8的第二侧13相接触，该液体输送部分18具有从中经过的限流出口32，用于将第一液体输送至诸如盘10和12之类的相邻盘的第一侧11，同时对于每对相邻的盘2-8来说保持其中的第一液体的液封；
d)至少一个下垂挡板20，从那些盘中的诸如盘3的上盘下垂；以及
e)至少一个直立挡板22，处于那些盘中的诸如盘4的下盘上；其中
f)各下垂挡板20、直立挡板22、以及在诸如盘3和4之类的垂直交叠的盘之间延伸的液体保持部分16和液体输送部分18彼此隔开，从而对于第一液体来说形成横穿每个盘2-8的波状的第一液体流动路径。
液体保持部分16可以直立在每个盘2-8上，如图1-3所示，而液体输送部分18从盘2-7向下延伸，且出口32邻近下盘，从而第一液体将在其中向下流动且是较重液体。
液体保持部分16可从盘2-8下垂，如图4所示，而液体输送部分18在盘2-7上向上延伸，且出口32邻近上盘，从而第一液体将在其中向上流动且是较轻液体。
现在参见图1-3，较重液体入口36和较轻液体出口38设置在外壳1的上端，且较轻液体出口38高于较重液体入口36。较轻液体入口40和较重液体出口42设置在外壳1的下端，且较轻液体入口40高于较重液体出口42。
在此实施例的操作中，外壳1通过以下来注流：
i)较重液体来自于入口36，从而较重液体沿外壳从盘2经过开口14而向下下降，通过作为一层而流动横穿每个盘3-8，与其第一侧11接触，而作为连续相，以从外壳1经过出口42排出；以及
ii)进入入口40的作为第二分散相的较轻液体向上通过，以形成与盘2-8的第二侧13相接触的第二液体层，然后通过盘2-8中的孔，且在流动横穿盘2-8的第一侧的较重液体层中形成上升的液滴。
液滴向上浮起穿过盘2-8上的较重液体层，以在邻近盘2-7的第二侧形成基本漂浮的较轻液体上浮层，然后向上通过下一个盘2-7的孔以再次形成液滴。
在此实施例中，在每个盘2-8紧接着的下方都有基本较轻液体层，而在每个盘2-8上都有基本较重液体层，该较重液体层溢流过出口32，任何可能在部分16之上的液体溢流中夹带的较轻液体从在向下延伸的通道部分18中收集的较重液体的液封中向上浮起，以与盘1-7下方的基本较轻液体层结合。
在向下延伸的通道部分18中收集的较重液体在其中形成液封，且允许在邻近下盘的第一侧11的位置、以保持液封的速率流出向下延伸的通道18
流出向下延伸的通道18的较重液体流动横穿盘3-9，且夹带较轻液体的液滴，该较轻液体的液滴在其中向上浮起，该较重液体被挡板20和22偏转以沿着波状路径流动，这引起较重液体保持较轻液体的液滴更长时间，也引起更大程度地洗涤它们，因此增强了较重液体和较轻液体之间的交换。
如图3所更清楚显示的，下降的较重液体流过导管14的保持部分16，且沿液体输送部分18向下流动以穿过出口32从中排出，且沿着波状路径流动，流过盘5到下一个保持部分16。液体输送部分18中的液封将从盘4到盘5的较轻液体隔离，从而该较轻液体的唯一逃逸路线是向上穿过盘4中的孔，以在盘上再次形成液滴。
参见图4，在此实施例中，每个导管14延伸以向上输送液体，即液体输送部分18向上延伸以穿过邻近上盘2-7的出口32排放液体，同时液体保持部分16向下延伸以将液体层保持在每个盘2-7的紧接着的下方。
在此实施例中，在每个盘2-8上的基本较重液体层下降穿过盘2-8的孔，从而作为液滴向下通过较轻液体的上浮层，该较轻液体的上浮层流动横穿每个盘2-7且处于每个盘2-7的紧接着的下方。较轻液体层由液体保持部分16保持在每个盘2-8下方，而多余的较轻液体在液体保持部分16下方逃逸以向上漂浮穿过液体输送部分18，且穿过出口32以在下一个上盘2-7下方形成基本较轻液体层。
因此，在此实施例中，较轻液体是连续相，而较重液体是分散相。
在本发明的一些实施例中，流动引导隔板44-52(图1-3)可分隔下垂挡板20和直立挡板22之间的空间，从而与之形成格栅且分布流动横穿盘3-8的液体。
在图5中，与图1-3所示类似的部件由相同的参考标号来标示，且根据前面的描述来描述它们。
在图5中，液体输送部分18具有倾斜的下壁部分56以沿向下延伸的方向逐渐减小其中的横截面积，从而包含较重液体的液封，图1-3的出口32由形成格栅的水平狭槽58来替换。
图5所示的实施例以与参照图1-3所述的实施例相同的方式工作。
在图6中，输送部分在上面，且具有倾斜的上壁部分60以朝向紧接在其下方的盘3-8偏转下降的较重液体的液滴，且包含较轻液体的液封，图4的出口32由形成格栅的水平狭槽62来替换。
图6所示的实施例以与参照图4所述的实施例相同的方式工作。
本发明的交换柱例如在石油加工和石化工业中是有用的。
尽管参考了基本较轻液体和较重液体层，但是应该意识到，过渡层也可存在于构成这两种液体的这些层之间。
还应该意识到，挡板、液体保持部分和液体保持部分可以在垂直方向倾斜或弯曲，但仍然形成波状第一液体流动路径。

Claims (7)

1.一种液/液交换柱，包括：
a)向上延伸的交换柱外壳，用于通过在上端接纳密度相对较大的、较重的一种液体且从上端去除密度相对较小、较轻的一种液体，而在下端接纳所述较轻液体且从下端去除所述较重液体来注流；
b)一组多孔盘，在所述柱中的不同水平面处分隔所述外壳，且相邻盘设有液体开口，所述液体开口定位成使所述液体中的第一种横穿所述盘的第一侧而成为连续相，同时使所述液体中的第二种从第二侧渗透过所述盘而形成液滴，作为所述第一液体中的分散相；
c)用于每种液体开口的导管，包括：
i)液体保持部分，用于使第一液体层保持与包含所述液体开口的所述盘的所述第一侧相接触；以及
ii)液体输送部分，沿与所述液体相反的方向延伸，用于使第二液体层保持与包含所述液体开口的所述盘的所述第二侧相接触，所述液体输送部分具有从中经过的限流出口，用于将所述第一液体输送至相邻盘的所述第一侧，同时对于每对相邻的盘来说保持其中的所述第一液体的液封；
d)至少一个下垂挡板，从那些盘中的上盘下垂；以及
e)至少一个直立挡板，处于那些盘中的下盘上，其中，各下垂挡板、直立挡板、以及在垂直交叠的相邻盘之间延伸的液体保持部分和液体输送部分彼此隔开，从而与所述导管一起在那些相邻盘之间形成波状的第一液体流动路径。
2.如权利要求1所述的交换柱，其特征在于，所述液体保持部分直立在每个盘上，而所述液体输送部分从所述盘向下延伸，从而所述第一液体是所述较重液体。
3.如权利要求1所述的交换柱，其特征在于，所述液体保持部分从所述盘下垂，而所述液体输送部分从所述盘向上延伸，从而所述第一液体是所述较轻液体。
4.如权利要求1所述的交换柱，其特征在于，还包括流动引导隔板，所述流动引导隔板分隔所述下垂挡板和直立挡板之间的空间，从而与之形成格栅且分布流动横穿所述盘的液体。
5.如权利要求2所述的交换柱，其特征在于，所述液体输送部分具有倾斜的下壁部分以沿向下方向逐渐减小横截面积。
6.如权利要求3所述的交换柱，其特征在于，所述液体输送部分具有倾斜的上壁部分以朝向紧接在其下方的所述盘偏转下降的液滴。
7.如权利要求1所述的交换柱，其特征在于，所述限流出口包括形成格栅的水平狭槽。
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