CN102068859A

CN102068859A - 流体进入装置

Info

Publication number: CN102068859A
Application number: CN2010105595091A
Authority: CN
Inventors: N·蔡特塞夫; A·格布勒
Original assignee: Sulzer Chemtech AG
Current assignee: Sulzer Chemtech AG
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: CN102068859B; JP2011110551A; US9101852B2; KR20110058662A; RU2553287C2; EP2324897A1; CA2715733A1; US20110120592A1; RU2010147802A; EP2324897B1; AU2010226954B2; MX2010012783A; AU2010226954A1

Abstract

本发明涉及流体进入装置。具体地，提供了一种用于流体(2)到容器(3)的内部空间(4)中的引入和分布的装置(1)，包括进口通道(5)和分布通道(6)，其中，进口通道(5)通向分布通道(6)，以便可以将流体从进口通道(5)引导至分布通道(6)中。分布通道(6)具有夹套(10)，夹套(10)具有至少一个出口开口(11、12)。进口通道(5)经由布置在分布通道(6)的夹套(10)中的至少一个开口(8)连接到分布通道(6)。

Description

流体进入装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于将流体(特别是包含液体的气体)引入以及分布到容器中的装置和方法。该容器可以被制成为设备或分离设备。本发明还涉及具有此类装置的容器。

背景技术

将流体引入容器的最简单的可能方式是被附接于容器壁的进口短管(stub)。所述流体是包含有以液滴的形式微细地分布的液体的气体。容器中的流体的分布不能再在进口短管的下游受到影响。流体未被均匀地分布在容器的内部空间中。例如从WO06122940已知一种具有改善的流体分布的流体进入装置。该装置包括邻接所述进口短管并基本上在容器的总直径上延伸的竖直通道。该分布通道具有多个导板。每个导板对齐每个第一流体的一个部分流量并使第一流体基本上偏转90°。该流体由此被在容器的左侧和右侧引入容器中。同时，发生液体与流体的分离，所述流体作为带有一部分残液的气体离开导板。

该气体流过容器并到达接触表面，在该接触表面中，气体和残液由于其不同的密度而分离。该液体在气体通过接触表面的同时在接触表面处分离。该接触表面可以例如被制成为编织分离器。

依照WO06122940的装置代表了相对于进口短管的改进，因为气体被更均匀地分布在容器中。然而，已经发现液体的分离以不令人满意的方式发生，并且液体被一起带入布置在接触表面下游的那部分容器中。

此外，已经发现依照WO06122940的装置的下游的容器的截面具有两个相应的区域，在这两个区域中，气体的流动速度比在截面的其余部分中更大。

这意味着依照WO06122940的装置确实代表了相对于容器壁处的传统进口短管的改进，但其仍被证明是不能令人满意的，因为仍存在气体在容器中的非均匀分布，即所谓的分布不均，并且液体仍然被带入位于装置下游的那部分容器中。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于流体在容器中的分布的装置，借助于该装置，发生将流体分成气体和液体的改进的分离，并且可以实现气体在容器中的均匀分布。

由用于将流体引入并分布到容器的内部空间中的装置来达到此目的。该装置包括进口通道和分布通道。所述进口通道通向所述分布通道，使得可以将流体从进口通道引导至分布通道中。所述分布通道具有夹套(jacket)，其具有至少一个排出开口。所述进口通道经由被布置在所述分布通道的夹套中的至少一个开口连接到所述分布通道。所述开口因此被布置为使得流体与所述开口相切地进入分布通道，以便可以在分布通道的内部空间中产生旋流。该分布通道被有利地制成为管元件，该管元件特别地具有旋转对称的截面，优选地为圆形截面。所述开口被布置在所述夹套中，该夹套特别地是被形成为管元件的分布通道的管夹套，因此，流体相对于所述管夹套相切地流过所述开口。

所述流体特别地是可压缩流体，通常是包括有以液滴形式分布在气体中的液体的气体。从而，该气体从进口通道、通过所述开口被引导到至少一个分布通道中，并优选地被引导到多个分布通道中。所述分布通道包括相对于进口通道的大于0°且小于180°的角，特别是相对于进口通道的大于60°且小于120°的角。依照特别优选的实施例，所述进口通道与所述分布通道之间的角等于约90°。

重要的是与现有技术相比开口在分布通道中的不同布置。该开口可以特别地布置在所述夹套的上半部和/或下半部中。由此，朝向分布通道的流动是相切的。一方面，这具有可以使一部分流动分支至随后的分布通道的优点，另一方面具有使流体通过开口相切地进入分布通道中的优点。在这方面，相切意指流体基本上平行于分布通道的最接近于进口通道顶部或基部的点处的切线而流过所述开口。如果流体在分布通道中，则流体被分布通道的内壁转向。流体由此被设置为进行旋转，且气体中的液体液滴被朝着管壁加速，然后在夹套的内侧被分离并被导引离开通过液体收集元件。在这方面，通过与分布通道内壁的更密切接触来增加液体与气体分离的有效性。因此液体在进口进入容器之前已被分离并导引离开，因此不会到达气体的主流。根据优选实施例，特别地在夹套的上半部布置多个开口；根据特别优选实施例，在夹套的上半部中布置两个开口。

此外，所述开口具有引导元件。所述引导元件特别地被制成为突片(tab)，所述突片被从分布通道的壁压出并随后在其上面弯曲。替换地或除此之外，还可以提供多个引导元件。所述引导元件可以突出到分布通道的内部，但是其还可以沿着流体进入的方向延伸到分布通道的外面。所述引导元件可以特别地沿着分布通道的内部空间的方向并在所述开口的边缘处突出，流体流首先到达该引导元件，且该引导元件可在刚刚由流体流对齐(registered)的开口的边缘处向上游取向。可以由此形成流入通道以便为流体提供更准确限定地流动方向，使得在旋流中产生较少的边界旋涡，该边界旋涡可能对液体的分离具有不利影响。还可以将所述引导元件分别焊接到所述管元件，形成所述分布通道。

有利地提供了液体收集元件，其可以是进口通道本身，或者是位于分布通道或分布元件的壁处并被连接到分布通道或分布元件的壁中的液体出口开口的通道件。可以借助于液体引导元件将在所述夹套的内壁处分离的液体引出至分布元件或分布通道的夹套的外面。液体收集元件可以包含被预期用于液体排出的至少一个孔。

可以在液体收集元件的环境中或在液体收集元件的上游布置预分离元件。可以借助于所述预分离元件来进一步改善液体分离。如果预分离元件被制成为诸如网、编织材料、纺织材料或毡制品等包含中空空间的结构，则液滴被捕获在该结构中，可以在那里聚合并可以沿着液体出口开口的方向被引导。作为其替换，可以将所述预分离元件制成为阻塞元件，流体撞击在其上面且经历被迫偏转。该阻塞元件还可以具有限制效果。此外，所述阻塞元件还被布置为使得被分离的液体被直接引导至液体出口开口。在开口的宽度不变的情况下，开口的长度越小，则旋流越明显，因为从开口直至出口开口的路径长度随着较短的开口而增大，并且旋转过程的数目更高，直至流体到达出口开口。所述开口特别地被制成为缝，开口的第一缝端部与第二缝端部之间的间距是开口的长度。所述开口的第一壁与第二壁之间的间距是开口宽度。在这方面，所述第一壁和所述第二壁在第一和第二缝端部之间延伸。

依照优选实施例，分布元件可以邻接分布通道，分布通道和分布元件经由排出开口相连接，以便可以将流体从分布通道引导至分布元件中。

分布元件具有夹套，在夹套中提供了突破口(breakthrough)，流体可以通过该突破口被指引到容器的内部空间中。此突破口被布置在分布元件处，使得气体的流动基本上沿着容器的纵向轴线的方向发生。这意味着与液体分离的气体沿着容器纵向轴线的方向离开突破口，该突破口可以特别地被设计为缝状开口。特别地，可以将分布元件配置为管元件。

分布元件的夹套具有第一夹套端部和第二夹套端部，以便夹套在第一与第二夹套端部之间延伸。可以引导夹套通过进口通道，使得夹套在进口元件内形成分布通道。作为其替换，可以引导分布元件通过分布通道，且分布元件可以包含在分布通道内部的切口(cut-out)。作为其替换，分布元件的第一夹套端部可以邻接分布通道，或者突出到分布通道中。

突破口可以被制成为缝，其具有在缝的第一端部与第二端部之间延伸的纵向尺度。第一壁和第二壁在所述缝的第一和第二端部之间延伸。所述缝的第一壁与第二壁之间的平均间距是缝宽度。所述纵向尺度至少是所述缝宽度的两倍大、优选地为三倍大、特别优选地为至少五倍大，使得实现相对于容器的截面而言尽可能均匀的气体分布。

分布通道中的开口的开口宽度优选地大于突破口的缝宽度，特别是当突破口的纵向尺度大于开口的宽度时，或者如果彼此紧挨着地提供多个突破口的情形。

依照前述实施例中任何一个的装置被有利地用在分离设备中或用在质量传递设备中。

一种用于在具有依照前述权利要求中任一项的装置的质量传递设备的内部空间中分布流体的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将流体通过进口通道引导至分布通道和多个分布元件中；使流体从分布通道偏转至分布元件中；将流体通过每个分布元件的至少一个相应缝状开口排出到质量传递设备的内部空间中，其中，缝状开口被布置为使得第一流体的流动方向基本上平行于容器的纵向轴线。

附图说明

下面将参照附图来解释本发明。附图示出：

图1是依照本发明的容器的一部分或装置的一部分的视图；

图2是依照上述图1的依照本发明的装置的视图；

图3是依照本发明第二实施例的装置沿进口通道方向的视图；

图4是依照本发明第三实施例的装置沿进口通道方向的视图；

图5是依照本发明第四实施例的装置的平面图；

图6是依照本发明第五实施例的装置的侧视图；

图7a是依照图1的装置的剖面图；

图7b是沿依照图7a的装置的线A-A的剖面；

图8a是依照本发明第六实施例的装置的剖面图；以及

图8b是沿依照图8a的装置的线A-A的剖面。

具体实施方式

依照图1的依照本发明第一实施例的用于流体2到容器3的内部空间4中的引入和分布的装置包括进口通道5和多个分布通道6。进口通道1在容器到外面连接到用于供应流体2的通道(未示出)。作为其替换，所述通道还可以延伸至容器3的内部空间中。进口通道5通向所述分布通道6，使得可以将流体从进口通道5引导至分布通道6中。分布通道6具有夹套10，夹套10具有至少一个出口开口11、12。进口通道5经由被布置在分布通道6的夹套10中的至少一个开口8连接到分布通道6。分布通道6用于流体在容器中的分布。流体在进口通道5上通过开口8进入分布通道6中。每个分布通道6包含至少一个此类开口8。所述流体一般是气体，液体以液滴的形式分布在其中。开口8被布置为使得流体与所述开口相切地进入分布通道，以便可以在分布通道6的内部空间中产生旋流。流体在分布通道61的内部流动直至出口开口11、12，出口开口11、12在图1中被布置成关于包含容器轴线和在居中布置的进口通道5的纵向轴线的平面对称。出口开口11、12被制成为分布通道6的夹套10中的突破口15。

分布通道6具有头端18和脚端19，其被至少部分地关闭，使得流体2只能通过出口开口11、12离开。

图1示出了平行于提供有参考符号的分布通道延伸的多个分布通道6。这些分布通道6在其长度上彼此不同且还可以具有不同的直径，这在图3中示出。容器中的分布通道的布置使得分布通道6覆盖了容器的尽可能大的截面部分。

图2是上述依照图1的依照本发明的装置的视图。图2示出了位于分布通道6的上半部中的开口8的布置。分布通道的夹套还包含相应的出口开口11、12。依照图2，竖直通道6处于彼此相邻，亦即在相邻的分布通道之间未提供间距。依照替换实施例，还可以在相邻的竖直通道之间提供间距。图3示出了依照本发明第二实施例的装置沿进口通道方向的视图。进口通道5具有柱形截面。进口通道6的直径大于分布通道的直径，使得中空空间中的流体可以在分布通道之上和之下流动。由此保证流体到达所有分布通道。第二实施例仅在分布通道6的直径不同这一方面不同于第一实施例。此外，开口8被布置在夹套10的下半部中。

图4是依照本发明第三实施例的装置沿进口通道方向的视图。不同于图3，进口通道5是盒形的。此外，开口8被布置在夹套10的下半部中。还可以将开口8布置在夹套10之上和之下，这未以图形方式示出。

图5示出了依照本发明第四实施例的装置的平面图。不同于先前的实施例，在每个分布通道6的每一侧上布置有多个出口开口11、12。所述出口开口当然还可以具有不同的布置；例如，可以将其布置为彼此偏移；还可以将其制成为孔，使得夹套10的上侧以穿孔金属板的方式形成，这未以图形方式示出。此外，出口开口也不必被布置成相互平行。每个出口开口的长度和/或宽度还可以是可变的。

图6示出了依照本发明第五实施例的装置的侧视图。在本侧视图中以剖面形式示出了分布通道。仅示意性地示出了进口通道5；其被在分布通道的区域中剖切开，使得分布通道6的开口8可见。分布通道6被布置为彼此偏移，亦即在不同的高度处。距离进入开口20最近的分布通道采取了最低位置，每个随后的分布通道6都采取了比前一个分布通道高的位置。当开口8被布置在夹套10的上半部中时，此布置是有利的。在这种情况下，流体朝向每个开口的流动没有障碍。

图7a示出了依照图1的装置的剖面图。进口通道5和分布通道6中的一个均以剖面方式示出。该剖面被设置为使得开口8位于剖视面的前面并因此不可见。图7a示出了流体2的流动的范围。流体2以图7b所示的方式穿过开口8，并被夹套10偏转，使得出现旋流。旋流还具有轴向分量，使得流体从开口8开始被沿着出口开口11、12的方向引导。液体的一部分不能跟随该旋转运动，并沉积在夹套10的内壁27处。流体沿着内壁流动直至液体出口开口21，其通向液体收集元件13。液体收集元件还可以被布置在进口通道5内。液体收集元件13被布置在夹套的外面17处。

此外，可以在液体收集元件13的上游布置预分离元件29。可以特别地将此预分离元件布置在分布通道6中。依照图7a所示的实施例，其为在管元件9的截面的至少一部分上延伸且包含中空空间的结构，例如网、编织材料、纺织材料或类似于毡制品的结构。图7b示出了沿依照图7a的装置的线A-A的剖面。在该剖面中示出开口8。此开口位于分布通道6的上半部中。所述开口被布置为尽可能接近于被设置为最接近于进口通道5的顶部24的分布通道6的点22。因此，流体2的流动方向在此位置处基本上对应于在此图示中水平的切线方向。流体因此与开口8相切地进入分布通道6。此外，开口8具有引导元件28。引导元件28在图7b中示出。引导元件28被特别地制成为突片。引导元件28由管元件9的壁部分形成，为了制造开口8而从管元件9中切出或压出该壁部分。该壁部分因此仅在3个部分处被切割，使得形成突片。该突片在第四侧周围弯曲，使得获得开口8。

图8a示出依照本发明第六实施例的装置的剖面图。图8a示出了被布置在进口通道5内的分布通道6。分布通道6并入到分布元件7中，分布元件7在进口通道5外面延伸至很大程度。分布元件7具有包含至少一个突破口15的夹套14。

分布通道同样地具有包含头端18和脚端19的夹套10。在这种情况下，头端18包含出口开口21且脚端19包含出口开口31。分布元件7的直径因此小于分布通道6的直径。相应的出口开口21、31每个由此导致被制成为环状间隙。还可以在进口通道的侧壁处布置出口开口21、31，然而，这未以图形方式示出。

如果出口开口21、31被布置在进口通道5内，则导致了附加优点，即，已经在夹套10的内壁处被分离的气体中的至少一些液体可以通过此出口开口21、31返回到进口通道中。因此，进口通道5代替了液体收集元件的功能。

图8b示出了依照图8a的装置的沿线A-A的剖面。图8b还示出了流体流动的范围。虚线示出了液体的流动。由此，很明显液体不会像气体流那么容易地跟随旋转运动。因此，液体经由环形间隙被排出，并运动到进口通道5的基部25。

Claims

1.一种用于流体(2)到容器(3)的内部空间(4)中的引入和分布的装置(1)，包括进口通道(5)和分布通道(6)，其中，所述进口通道(5)通向所述分布通道(6)，使得所述流体能够从所述进口通道(5)被引导至所述分布通道(6)中，其中，所述分布通道(6)具有夹套(10)，所述夹套(10)具有至少一个出口开口(11、12)，其特征在于，所述进口通道(5)经由被布置在所述分布通道(6)的夹套(10)中的至少一个开口(8)与所述分布通道(6)连通，其被布置为使得所述流体与所述开口(8)相切地进入所述分布通道(6)，以便能够在所述分布通道(6)的所述内部空间中产生旋流。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述分布通道(6)包括相对于所述进口通道(5)的大于0°且小于180°的角，特别是相对于所述进口通道(5)的大于60°且小于120°的角。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述分布通道(6)被制成为管元件(9)。

4.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述开口(8)包括引导元件(28)。

5.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述开口(8)被布置在所述夹套(10)的上半部和/或下半部中。

6.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述流体包括气体和液体，其中，所述液体以液滴的形式分布在所述气体中，其中，所述液体能在所述夹套(10)中被至少部分地分离。

7.如权利要求6所述的装置，其中，提供了液体收集元件(5、13)。

8.如权利要求7所述的装置，其中，预分离元件(29)被布置在所述液体收集元件(5、13)的环境中或者被布置在所述液体收集元件(5、13)的上游。

9.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，分布元件(7)邻接所述分布通道(6)，其中，所述分布通道(6)和所述分布元件(7)经由所述出口开口(21、31)相连，使得所述流体能从所述分布通道(6)被引导至所述分布元件(7)中。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述分布元件(7)具有夹套(14)，其中，在所述夹套(14)中提供有突破口(15)，所述流体能通过所述突破口(15)被引导至所述容器(3)的内部空间(4)中。

11.如权利要求9或10所述的装置，其中，所述分布元件(7)具有液体收集元件(13)以将在所述夹套(14)的内壁(27)处被分离的液体引导离开至所述分布元件(7)的夹套(14)的外面(17)。

12.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，在所述进口通道(5)中布置了多个分布通道(6)。

13.如权利要求12所述的装置，其中，提供了至少一个第一和一个第二分布通道(6、16)，其中，所述第一分布通道(6)相对于所述进入开口被布置在与所述第二分布通道(16)不同的高度处。

14.一种包括如前述权利要求中任一项所述的装置的分离设备。

15.一种包括如权利要求1～14中任一项的装置的质量传递设备。