CN1161658A - 交换柱的液体分配器 - Google Patents

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Abstract

一种用于交换柱的液体分配器(1)，含有一些液体流出孔(12)，这些液体流出孔配有各有一个导向壁(5)的精细分配部件(3)。通过每个流出孔可以将一个预先确定的量的液体排到精细分配部件中。每个精细分配部件都有一个与导向壁接触的盘形部件(4)，在其边缘(40)和导向壁之间毛细孔的一个连通的链构成一个分配和流出区域(45)。该毛细孔链沿着一个水平的封闭曲线延伸。

Description

交换柱的液体分配器
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的交换柱的液体分配器。这种类型的液体分配器例如用在材料交换柱和热交换柱中，或者也用在固定床催化反应堆中。
在文献DE-PS2752391中公开了一个这种类型的分配装置。它由一些相互平行设置的、向上敞开的U形槽构成，这些槽在向上突起的臂的上缘边有V形缝隙形的液体流出口。在这些流出口之前的一个很小的间距处有一些连贯的导向壁。在将这种装置应用在低负荷区域时要求例如将一个金属丝织品装在导向壁和槽臂之间的间隙中，利用这个金属丝织品可以使液体由于毛细力的作用而分布在间隙上。由于这个已知的装置基本上是一个溢流系统，并因此对倾斜位置很敏感，因此实际证明不可能将预先确定的数量的液体在各个单独的流出口上排出。
在其它已知的液体分配器中(例如参见CH-PS658198＝P5779)，流出口是孔形的，并且通过拦住液体产生一个动力压力差(拦住液体的高度至少25毫米)，每个孔给出的液体量可以很好地预先确定，但是这种装置不能在低负荷区域中应用，因为这种装置不能产生每单元面积上有足够数目的点滴位置。
对一个低负荷分配器的要求是，它可以每小时将一个数值为25升/平方米的最小量均匀地经柱横截面分配在一个柱填料上。其中“均匀地”是指液体依据填料结构的细度输送到柱横截面的至少80-200点滴位置/平方米上。
孔的直径不应该小于一个最小值，这有各种原因，例如由于会被液体中的脏颗粒堵塞。由于生产技术上和流出条件的原因，孔的直径的下限值约为1.5毫米。这意味着在拦住液体高度在25毫米时，则流出量大约为3升/小时。在至少200点滴位置/平方米和25升/平方米·小时(或者每点滴位置为0.125升/小时)的极端情况下，则意味着每个流出口至少要配置24个点滴位置。
本发明的目的是提供一种低负荷分配器，用这种分配器可以在上述极端情况下产生均匀的分配。这个目的是通过权利要求1的特征来实现。
与DE-PS2752391相类似，精细的分配是由于毛细力的作用而产生的。但是不同的是，这种分配是在一个分配和流出区域上进行的，这个区域沿着一个水平的封闭曲线延伸。由于这个特征，即所述的曲线是封闭的，就不会产生任何边缘效应，这种边缘效应能导致均匀分配的偏差。
人们惊奇地看到，一种好的分配也可以在不对精细分配部件中的液体进行拦阻的情况下产生。由于有这种特征，精细分配部件可以在一个宽的、至少包含一个数量级的负荷范围上起作用。
导向壁的下边缘最好平行于分配和流出区域的所述曲线延伸，这样点滴位置实际上是连续地分布在导向壁的下边缘上，从而满足了对点滴位置的数目的要求。导向壁的下边缘也可以做成锯齿形，这样锯齿处相应于一个点滴位置，从而点滴位置的数目可以由锯齿的数目预先给定。
从属权利要求2-14涉及本发明的液体分配器的一些有利的实施例。权利要求15涉及一个包含本发明的液体分配器的交换柱。
以下对照附图详细说明本发明。附图中，
图1是一个本发明的分配器的局部俯视图，
图2是一个精细分配部件的立视图，
图3是通过图2中的精细分配部件的一个截面图，
图4是本发明的分配器的一个第二实施例的一个局部详图，
图5是精细分配器的一个带有通孔的盘形部件的立视图，
图6是通过一个分配器槽的底部的一个截面图，
图7是具有特殊形状的精细分配部件的一个局部图，
图8是图7的一种变型，
图9是通过一个分配通道的截面图，在这个通道的壁中设有一些计量孔。
图1示出了一个液体分配器1的一个第一实施例，这个液体分配器1由一个主通道10和一个安置在其下面的、具有精细分配部件3的一些副通道11组成。液体从主通道10进入副通道11是经计量孔110进行的。相应地，精细分配部件3经连接件2与副通道11相连接，其中在这些连接件2中设置了在权利要求1中所述的流出口或计量孔。
图2示出了精细分配部件3的一个第一实施例。它有以下部件：一个带有计量孔12的管形连接件2和一个与一个导向壁5接触的盘形部件4，在它的边缘40和导向壁5之间，毛细孔的一个连通链构成一个分配和流出区域，在本实施例中这个链是圆形的(或者是椭圆形的)。导向壁5由一种薄膜类型的材料制作，这种材料具有通过压花产生的、网栅形设置的突起和凹陷部分。(结构化表面50只在分配和流出区域的那侧上有就足够了)。在连接件2和盘形部件4之间至少有一个用于要被分配的液体的通流孔23。
在图3中示出了图2中以纵截面图示出的精细分配部件是如何能够安置在副通道11上以及如何将液体6分配的情况。液体6通过流出口12(箭头60)注入到管2的内部，在从那里经内壁(箭头60’)流向通流孔23，接着(沿箭头61，61’)在盘形部件4上以薄膜或细流的形式向分配和流出区域45运动，液体在这里受毛细力的作用而被分布在区域45的整个周面上，由此构成一个液体环62。
管2当然也可以有一个以上的流出孔，图3中就示出了一个第二流出孔12’，该孔的位置设置得比孔12的位置要高。当液体6的水平面上升时(虚线6’)，则由于有设置在较高位置的流出孔12’而使流出量增加。
由于毛细力的作用，液体在盘形部件4上的水平输送可以非均匀地进行，因此部件4的表面不必是完全水平指向的。为了使液体62尽可能地均匀分布，还是应该使偏离水平位置的程度保持在一个小的范围。当盘形部件4的液体引导表面可以很好地润湿时则也是有利的。
在分配和流出区域45的下面，由于结构化表面50的作用，在导向壁5上液体产生进一步平衡的横向分布。曲线63表示出液体在导向壁5上的流动过程。在导向壁5的下边缘处构成一个液体边缘64，从此处连续地释放出单个的点滴65。
为了通过导向壁5的结构化表面50得到一个好的分配效果，必须使突起的顶部和凹陷的底部之间的高度差在0.05-1.5毫米的范围中，最好在0.3-0.6毫米之间。在CH-PS664091(＝P.5928)中介绍了一种如何能用压花方式产生结构化表面50的方法。
在图4中局部示出的精细分配部件3的第二实施例中，导向壁5是由一个平滑的薄膜制成。分配和流出区域45由一个结构化表面形成，该结构化表面设置在盘形部件4的边缘40处。在所示的实施例中，这个结构化表面由锯齿形的突起41和位于锯齿之间的细槽42以及一个水平槽43组成。
图4的实施例中此外还示出，导向壁5的下边缘可以做成带锯齿52的锯齿形。锯齿52可以向外和/或向内弯曲，通过这些锯齿产生分散的点滴位置。
在本发明的其它未示出的实施例中，导向壁5可以有一些孔，这些孔对液体的横向分布起着积极的作用。导向壁5也可以用一种金属丝织物制作，或者由两层材料构成，一层是不能透过的薄膜，另一层是内侧的金属丝织物。
为了在一个其中安置了本发明的液体分配器的材料交换柱中将一个很小的流动阻力作用在向上流动的气相上，可以在盘形部件4上设置附加的通孔46，如图5中所示。可以借助于例如凸起的边缘47阻止要被分配的液体通过这些孔流出。
图5中还示出了，可以用一个条形件2’取代管形连接件2，这个条形件2’不仅用作精细分配器的固定件，而且用作液体的流出面(箭头60’)。如图6所示，分配通道11的流出口12可以距连接件2’有一定的间隔，这个间隔通过一个自由射流(箭头60)跨接。
通过一个孔13可以使一部分液体到达连接件2’的另一侧。液体也可以作为自由射流从流出口12直接指向盘形部件4上。
图7和8示出了分别设置有四个精细分配部件的局部图，这些部件的形状与圆形有很大的偏差。盘形部件4有无角的边缘线，边缘线的曲率半径最好大于约5毫米。此外，边缘线不仅有凸起部分也有凹进部分。在图7的精细分配部件中用虚线示出通孔46’(比较图5)。
图7和8示出的精细分配部件按照它们的形状安置在交换柱中，使得通过导向壁给出的点滴位置在很大程度上均匀地分布在交换柱的横截面上。
图9示出了一个带有计量孔12的分配通道11的一个横截面图，其中计量孔12设置在这个通道11的壁中。要被分配的液体6通过孔12进入弯曲的管形连接件2中，这些连接件2将精细分配器的未示出的盘形部件与分配通道11相连接。计量孔12也可以设置在分配通道11的底部中。

Claims (15)

1.用于交换柱的液体分配器(1)，它具有液体流出孔(12)和与这些液体流出孔相配的精细分配部件(3)，这些部件各有一个导向壁(5)，其特征在于，在每个精细分配部件中设有一个与导向壁接触的盘形部件(4)，在该部件的边缘(40)和导向壁之间毛细孔的一个连通链构成一个分配和流出区域(45)，这个链沿着一个水平的封闭曲线延伸，每个流出孔(12)都是一个计量孔，用该计量孔可以将一个可预先确定的液体量输送到相配的精细分配部件中。
2.按照权利要求1的液体分配器，其特征在于，导向壁(5)用一种薄膜型的材料制成。
3.按照权利要求1或2的液体分配器，其特征在于，薄膜型的材料至少在分配和流出区域(45)的一侧有一个带有格栅式设置的突起和凹陷的结构化表面(50)。
4.按照权利要求3的液体分配器，其特征在于，薄膜型的材料通过压花加工被结构化。
5.按照权利要求1至4中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)的边缘(40)在分配和流出区域(45)处有细槽和凸起(41，42，43)。
6.按照权利要求3至5中之一的液体分配器，其特征在于，在突起或凸起的顶部和凹陷或细槽的底部之间的高度差位于0.05-1.5毫米的范围中，最好在0.3-0.6毫米之间。
7.按照权利要求1至6中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)具有可以很好地润湿的、引导液体的表面。
8.按照权利要求1至7中之一的液体分配器，其特征在于，每个精细分配部件在一个第一计量孔(12)旁配置至少一个第二计量孔(12’)，该第二计量孔(12’)设置在第一计量孔(12)对面的另一个高度上。
9.按照权利要求1至8中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)是圆形的或椭圆形的，其直径具有10厘米的数量级的值。
10.按照权利要求1至8中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)都有一个无角的边缘线，边缘线的曲率半径最好大于约5毫米。
11.按照权利要求10的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)的边缘线有凸起部分以及凹进部分。
12.按照权利要求1至11中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)各至少有一个带弯曲边缘(47)的通孔(46)。
13.按照权利要求1至12中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)分别经一个连接件(2)与一个分配通道(11)相连，计量孔(12)设置在分配通道的壁中或底部中，计量孔(12)针对于连接件(2)这样地设置，使得要分配的液体可以分别经连接件引导到盘形部件。
14.按照权利要求1至12中之一的液体分配器，其特征在于，盘形部件(4)分别经一个管形连接件(2)与一个分配通道(11)相连，至少一个位于这个连接件的壁中的孔(12，12’)构成其中的一个计量孔。
15.装配有按照权利要求1至14中之一所述的液体分配器的交换柱，其特征在于，精细分配部件(3)具有一种特殊的形状，并且相应其形状地设置，使得通过导向壁(5)给定的点滴位置在很大程度上是均匀地分布在交换柱的横截面上。
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