CN1907557A - 在交换塔相同部分内的交替的常规和高容量填料 - Google Patents

在交换塔相同部分内的交替的常规和高容量填料 Download PDF

Info

Publication number
CN1907557A
CN1907557A CNA2006101060946A CN200610106094A CN1907557A CN 1907557 A CN1907557 A CN 1907557A CN A2006101060946 A CNA2006101060946 A CN A2006101060946A CN 200610106094 A CN200610106094 A CN 200610106094A CN 1907557 A CN1907557 A CN 1907557A
Authority
CN
China
Prior art keywords
structured
layer
filling material
structured packing
material layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006101060946A
Other languages
English (en)
Inventor
S·森德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of CN1907557A publication Critical patent/CN1907557A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04909—Structured packings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32206—Flat sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/3221—Corrugated sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32213—Plurality of essentially parallel sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32224—Sheets characterised by the orientation of the sheet
    • B01J2219/32227—Vertical orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32255—Other details of the sheets
    • B01J2219/32258—Details relating to the extremities of the sheets, such as a change in corrugation geometry or sawtooth edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B01J2219/32272—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets relating to blocks in superimposed layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49904—Assembling a subassembly, then assembling with a second subassembly

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

一种交换塔内的组件，包括多个大致垂直相邻的规整填料层。每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元具有上边缘和下边缘，每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘。在第一填料层中，至少一个单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形。在与第一填料层垂直相邻的第二填料层中，基本所有规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形，由此位于第二层中的至少一个单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中之一与第一层的一个变形边缘相邻接。

Description

在交换塔相同部分内的交替的常规和高容量填料
背景技术
[0001]本发明涉及规整填料和将该填料安装到交换塔中的方法。该规整填料特别应用于低温空气分离过程，尽管其还可以用于其它可以使用规整填料进行传热和/或传质的过程。
[0002]此处所用的术语“塔”(或“交换塔”)意为一种蒸馏或分馏塔或区域，即：液相和汽相在其中逆向接触而有效地分离流体混合物的塔或区域，例如使汽相和液相在安装在塔内的填料元件上或一系列垂直间隔的塔盘或塔板上接触。
[0003]术语“塔部分”(或“部分”)意为塔内充满塔直径的区域。一个具体的部分或区域的顶部或底部分别终止于液体和蒸汽的分布器处。
[0004]术语“填料”意为预定大小、形状和结构的固体或中空体，其被用作塔内件以提供接触面，在两相逆流过程中使流体在液汽界面处进行传质。填料的两大种类为“无规则”填料和“规整”填料。
[0005]“无规则填料”意为其中独立构件相对于其它构件或塔轴没有任何特定方向的填料。无规则填料是在塔中任意装填的小的中空结构，其每单位体积具有较大的表面积。
[0006]“规整填料”意为其中独立构件相对于其它构件或塔轴，具有特定的方向。规整填料通常由薄金属箔、膨胀金属或编织金属筛网制成，分层堆积或螺旋缠绕。
[0007]在例如蒸馏或直接接触冷却过程中，使用规整填料有利于促进逆流的液体和蒸汽之间的传热和传质。与无规则填料或塔板相比，规整填料在更低的压降下具有更高的传热和传质效率的优点。其也比无规则填料具有更可预测的性能。
[0008]通过在蒸馏塔中液体和蒸汽的逆向接触可实现空气的低温分离。随着混合物中的汽相上升，易挥发组分(例如氮气)的浓度不断增加，同时随着混合物的液相下降，难挥发组分(例如氧气)的浓度不断增加。各种填料或塔板可以用于使混合物的液相和气相之间接触以实现相与相之间的传质。
[0009]最通常使用的规整填料包括竖直堆放的金属或塑料薄片的波纹板(或波形网格布)。这些薄片可以带有各种形式的开孔和/或表面构造特征，用于促进传热和传质效率。在美国专利4296050(Meier)中公开了这种规整填料的一种实例。现有技术中公知，网格型填料有助于流体有效地分布，提供良好的传质性能，但网格型填料比大多数薄片型填料要昂贵很多。
[0010]在传统操作中，波形规整填料薄片在高度上是基本一致的，具有直线切边缘(即“未变形”边缘)，使得每部分或每块的底部和顶部是基本平坦的。这些块一个堆积在另一个上面形成层状规整填料。
[0011]在位于交换塔内的适当支撑件之间布置了多层规整填料，形成一个填充部分。相邻的层相对彼此可以旋转，便于在正常操作中蒸汽和液体完全地分布和混合。在每个填充部分的上面和下面安装液体和蒸汽分布器，使所述流体以一致的方式进入该填充部分。
[0012]填充部分中的填料逐层之间界面处的流体流动阻力限制了规整填料的容量。非常需要增加规整填料的容量，因为容量的增加会使得任何指定的分离中可使用较少的规整填料，因此降低了分离成本。
[0013]通常规整填料的容量由液泛限定。当随着塔内蒸汽和/或液体流动增加，塔的传质效率开始迅速降低时就会发生传质液泛，传质液泛是在水力液泛开始之前传质性能的过早降低。当随着蒸汽和/或液体流动增加，沿填料床的压降开始迅速增加时会发生水力液泛。
[0014]从现有技术中所知：可以通过使单个填料薄片的边缘缘变形来增加规整填料的容量。通常的变形包括降低波形高度、改变波形角度、呈锯齿状、开孔，等等，这种变形通常是在所有薄片的底部或者交替薄片的顶部和底部进行的。美国专利5632934(Billingham等)和6101841(Billingham等)中公开了这种变形的实例。其它变形包括在每层两端的S型波纹，例如EP0858366 B1、美国专利6206349(Parten)和国际公布WO 97/16247中所述的那些。所有这些变形以这样的一种方式使操作过程中的传递压降降低。EP0858830 A1教导了为保持良好的传质性能，在做任何边缘缘变形以提高容量的同时保持平坦的顶部很重要。在美国专利5921109(Billingham等)和6212907 B1(Billingham等)中公开了压降大于0.7英寸水/英尺(inch watr perfoot)下的填料塔的操作。这些专利包括了只有填料薄片的底部变形的实例，以及填料薄片的顶部和底部均变形的实例。
[0015]尽管可以通过使其顶部和/或底部边缘缘变形来提高常规波形规整填料的容量，这种边缘缘变形的高容量填料并不总是能够使塔的传质性能可靠地从实验室规模的小直径塔到工业化规模的大直径塔而按比例地扩大。对小尺寸实验用塔的精确试验可以确定同样适用于好的传质性能的几何尺寸。在容量可靠地按比例增加时，大尺寸塔的传质性能可能是无法预知的。额外填料高度的增加是昂贵的，而且可能会抵消掉容量增加所获得的有利因素。
[0016]需要有一种交换塔中的规整填料组件，它可以明显地提高规整填料的容量，而不会明显降低交换塔的传质性能。
[0017]进一步需要通过降低在填充部分的填料层之间界面处的流体流动阻力，来增加交换塔中规整填料部分的容量。
[0018]更进一步需要有一种交换塔内的规整填料组件，它比常规规整填料本身具有改进的性能。
[0019]更进一步需要有一种交换塔内的规整填料组件，其表现出具有用于低温应用(例如用于空气分离)和其它传热和/或传质应用的改进的性能特征。
[0020]更进一步需要有一种交换塔内的规整填料组件，其能够克服现有技术中的许多困难和缺点，提供更好和更有利的效果。
[0021]也需要有一种在交换塔内装配和安装规整填料组件的方法，其可提供比现有技术更优良的性能，也可以克服现有技术中的许多困难和缺点，提供更好和更有利的效果。
发明内容
[0022]本发明是一种规整填料组件，其可用于低温空气分离工艺、在两种流体之间传质和/或传热的工艺，以及用于在第一相和第二相之间传热和/或传质的交换塔中。本发明还包括一种将规整填料组件装配到交换塔中的方法。
[0023]有很多该组件的实施方式和变型。第一种实施方式是由多个大致垂直相邻的规整填料层组成的组件。每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元具有上边缘和与上边缘相对的下边缘。每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘。该组件包括：第一规整填料层，其中该第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形；和第二规整填料层，其与第一规整填料层垂直相邻，其中第二层中的基本所有规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形，由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中至少之一与第一层中的一个变形边缘相邻接。
[0024]在组件的第一种实施方式的一种变型中，至少一个规整填料单元呈波纹状，每个波纹状规整填料单元的多个波纹构成了沿波纹状规整填料单元的至少一个表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。在该变型的一种形式中，第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，至少一边缘的变形选自包括波纹高度降低、波纹角度改变、成锯齿状、开孔和S型波纹的组群。
[0025]在组件的第一种实施方式的另一种变型中，第二规整填料层相对于第一规整填料层旋转一个角度。在该变型的一种形式中，该角度为约0°和约90°之间。在另一种变型中，第一层中至少一个规整填料单元的至少一个变形边缘具有改变的边高，其为该规整填料单元总高度的约5％～约15％。
[0026]组件的第二种实施方式与第一种实施方式类似，但包括第三规整填料层，其与第二规整填料层在与第一规整填料层相对的位置上垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中的另一个与第三层中的一个变形边缘相邻接。
[0027]组件的第三种实施方式是由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元都有上边缘和与上边缘相对的下边缘。每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘。该组件包括：第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形；第二规整填料层，其位于第一规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第二层中的基本所有的规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形；和第三规整填料层，其位于第二规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形。
[0028]本发明的另一方面是一种交换塔，用于在第一相和第二相之间进行传热和传质。该交换塔有至少一个规整填料部件，其包括至少一个如上所述的组件的实施方式或其变型其中之一的由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。
[0029]本发明的另一方面是一种低温空气分离方法，包括在至少一个蒸馏塔中将蒸汽和液体逆向接触，该蒸馏塔包括至少一个传质区，其中通过至少一个规整填料部件进行汽液接触，该规整填料部件包括至少一个如上所述的组件的实施方式或其变型其中之一的由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。
[0030]本发明的另一方面是一种在两种流体之间传质和/或传热的方法，包括在至少一个交换塔中使所述流体接触，其中通过至少一个规整填料部件进行流体之间的接触，该规整填料部件包括至少一个如上所述的组件的实施方式或其变型其中之一的由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。
[0031]还有很多本发明的装配方法方面的实施方式和变型。第一种实施方式是一种装配由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件的方法。每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元都有上边缘和与上边缘相对的下边缘。每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘。该装配方法包括多个步骤。第一步是提供一个交换塔。第二步是在交换塔内安装第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形。第三步是在交换塔内安装第二规整填料层，其与第一规整填料层垂直相邻，其中第二层中的基本所有规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形，由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中之一与第一层的一个变形边缘相邻接。
[0032]装配方法的第一实施方式有很多变型。在一种变型中，至少一个规整填料单元呈波纹状，每个波纹状规整填料单元的多个波纹构成了沿波纹状规整填料单元的至少一个表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。在该变型的一个形式中，第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，至少一边缘的变形选自包括波纹高度降低、波纹角度改变、成锯齿状、开孔和S型波纹的组群。
[0033]在装配方法的另一种变型中，第二规整填料层相对于第一规整填料层旋转一个角度。在该变型的一种形式中，该角度为约0°和约90°之间。在另一种变型中，第一层中至少一个规整填料单元的至少一个变形边缘具有改变的边高，其为该规整填料单元总高度的约5％～约15％。
[0034]装配方法的第二种实施方式与该方法的第一种实施方式相类似，但包括另外的步骤：在交换塔内安装第三规整填料层，其与第二规整填料层在与第一规整填料层相对的位置上垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中的另一个与第三层的一个变形边缘相邻接。
[0035]第三种实施方式是一种装配由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件的方法。每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元都有上边缘和与上边缘相对的下边缘。每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘。该方法的第三种实施方式包括多个步骤。第一步是提供一个交换塔。第二步是在交换塔内安装第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形。第三步是在交换塔内安装第二规整填料层，其位于第一规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第二层中的基本所有的规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形。第四步是在交换塔内安装第三规整填料层，其位于第二规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形。
附图简要说明
[0036]本发明将根据相关附图，以实施例的方式进行描述，附图如下：
[0037]图1所示为交换塔中的常规填充部分的示意图，其中在填充部分的每个相邻填料层中使用常规未变形的波纹状规整填料单元；
[0038]图2所示为使用常规高容量填料的交换塔中的另一种常规填充部分的示意图，其中每个相邻填料层包括顶部和底部均变形的边缘变形的波纹状规整填料单元；
[0039]图3所示为使用常规高容量填料的交换塔中的另一种常规填充部分的示意图，其中每个相邻填料层包括另一种顶部和底部均变形的边缘变形的波纹状规整填料单元；
[0040]图4是描述本发明的一种实施方式的示意图；和
[0041]图5是描述本发明的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
[0042]本发明在交换塔中相同部分使用常规规整填料(“未变形”的规整填料)和边缘变形的规整填料的交互层。在边缘变形的规整填料使容量增大的同时，常规规整填料的存在确保保持优良的传质性能，特别是在工业化规模的大直径交换塔中。
[0043]申请人发现规整填料的边缘变形可以增加填充部分的水力容量。特别是与与常规未变形的规整填料相比，在相同流量下的压降会降低，或者在相同压降下会有更多流体通过。
[0044]很多类型的边缘变形都可以采用，使得可以在通常为小直径的实验室用塔中获得变形的规整填料的良好传热特性。但这种边缘变形的填料在工业应用中通常的大尺寸塔中并不总是有相同的表现。尽管压降的降低很容易测量，由此供给大塔所期望的增大的水力容量，但其传质性能会以不能令人满意的方式变化。为处理这种不确定性，必须在工业用塔中增加额外的填料高度，这样就会增加系统的成本。
[0045]本发明通过采用使用常规规整填料(“未变形的”规整填料)和边缘“变形的”规整填料的交互层的填充部分来处理上述问题。在一种实施方式中，这种层以严格的交替使用，即：每个边缘“变形的”层对应一个“未变形的”层。
[0046]在另一种实施方式中，“未变形的”规整填料层周期性用于一个部分中，使得该部分中每两个或三个边缘“变形的”规整填料层对应一个“未变形的”规整填料层。本领域的技术人员可以认识到通过使用不同次序或排列的两种不同类型的填料层(变形的和未变形的)可能会带来其很多不同的
实施方式和变型。
[0047]参看附图，图1-3示出了交换塔中现有技术的填充部分，图4-5示出了本发明的两种实施方式。关于现有技术，图1是出了使用常规填料的填充塔部分，图2和3示出了使用两种不同类型的常规高容量填料的填充塔部分，下面将对此进行讨论。现有技术的填充部分(图1-3)中的层排列与现有技术填充部分(图4-5)中的层排列之间的对比有益于解释/理解本发明。
[0048]图1中示出的现有技术填充部分在填充部分的每个相邻填料层中使用了未变形的波纹状规整填料单元。上层11与下层11相同。中间层11’与另两层11也相同，但相对这些层旋转了90°。
[0049]图2中示出的现有技术高容量填充部分使用边缘变形的波纹状规整填料单元，在该单元的顶部和底部均被变形。在图示的填充部分中，边缘变形的形式是S型波纹，其朝穿过该部分的流体的流动方向旋转。如图2所示，在每个上层22和下层22的顶部和底部都有变形的边缘12。在中间层与上层和下层的界面上，中间层的变形边缘12’与上层和下层22的变形边缘12相邻。中间层22’与上层和下层22相同，但相对这些层旋转了90°。
[0050]图3中示出的现有技术高容量填充部分中，上层33和下层33相同，中间层33’也与其相同，除了其相对其它两层旋转了90°。每层都是由顶部和底部都变形的边缘变形的波纹状规整填料单元(其变形与图2中的变形不同)所构成。在中间层和上层的界面以及中间层和下层的界面处，中间层的变形边缘13’与上层和下层33的变形边缘13相邻。边缘的变形形式是由图3中所示的每个上层和下层33的顶部和底部的凹槽(示为三角形)所示出的锯齿状。
[0051]在图4中示出的本发明的实施方式中，波纹状规整填料的中间层11’与图1所示的常规填料的中间层11’相同。该中间层的单元边缘未被变形。然而，波纹状规整填料的上层22和波纹状规整填料的下层22都有变形的边缘12。上层22和中间层11’的界面处有未变形的边缘，其位于与上层22的底部的变形边缘12相邻接的中间层11’的顶部。类似地，在中间层11’和下层22的界面处有未变形的边缘，其位于与下层22顶部的变形边缘12相邻接的中间层11’的底部。
[0052]在本发明中，层顶部的变形边缘包括层总高的约5-15％，层底部的变形边缘包括层总高的约5-15％。因此，对于其顶部和底部均具有变形边缘的层来说，其变形边缘包括层总高的约10-30％。
[0053]在图4中示出的实施方式中，边缘变形的形式为S型波纹状。然而，本领域的技术人员将认识到其它形式的边缘变形可以用于本发明的其它实施方式中，包括但不局限于降低波纹高度、变化波纹角度、各种类型的锯齿状、开孔，等等。
[0054]图5示出了本发明的另一种这样的实施方式。在该实施方式中，波纹状规整填料的上层33和波纹状规整填料的下层33都有变形的边缘13。图5中的中间层11’与图1中所示的常规波纹状规整填料层11’相同。在图5的实施方式中，中间层11’顶部的未变形边缘与上层33底部的变形边缘相邻接。而且，中间层11’底部的未变形边缘也与下层33顶部的变形边缘13相邻接。
[0055]在图4和5中所示的本发明的实施方式中示出的填充部分，仅示出了有限数量的(三个)层来描述本发明，其实际上只需要两层(一个常规层与一个具有变形边缘的变形层在两层界面处相邻接)。然而，本领域的技术人员将认识到交换塔中使用本发明的填充部分可在图4和5中所示的层的上部和下部包括更多的层。
[0056]如指出的那样，常规填料(未变形填料)层和高容量填料(变形填料)层的交替或排序可以以各种不同于此处所示出和/或讨论的实施方式的方式进行改变。如上所述，一种变化是严格的交替(即：每个边缘“变形的”层对应一个“未变形的”层)。另一种变化是每两个或三个边缘“变形的”填料层对应一个“未变形的”填料层。然而，部分或塔中各层的顺序和排列不需要相同或对称，由于可能有很多不同的排列方法，只要常规填料层与相邻的高容量填料层的每个界面都包括一个与(高容量层的)变形边缘相邻接的(常规层的)未变形边缘即可。
[0057]本领域的技术人员可以认识到本发明可能会有很多其它的实施方式和变型。例如，尽管图4和5中所示的每个层与本发明的实施方式所描述的那些层都有着基本相同的高度，在本发明的其它实施方式或变型中的一些或所有层的高度也可以不同。
[0058]因此，尽管此处关于某些特定的实施方式进行了描述和说明，本发明仍然并不意味着局限于所示的细节。相反地，在不脱离本发明的精神和在权利要求相同的领域和范围内，可以对细节做出各种变化。

Claims (19)

1.一种由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件，每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元具有上边缘和与上边缘相对的下边缘，以及每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘，该组件包括：
第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形；和
第二规整填料层，其与第一规整填料层垂直相邻，其中第二层中的基本所有规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形，
由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中之一与第一层中的一个变形边缘相邻接。
2.如权利要求1的组件，进一步包括：
第三规整填料层，其与第二规整填料层在与第一规整填料层相对的位置上垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，
由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中的另一个与第三层中的一个变形边缘相邻接。
3.如权利要求1的组件，其中至少一个规整填料单元呈波纹状，每个波纹状规整填料单元的多个波纹构成了沿波纹状规整填料单元的至少一个表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。
4.如权利要求3的组件，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，至少一个边缘的变形选自包括波纹高度降低、波纹角度改变、成锯齿状、开孔和S型波纹的组群。
5.如权利要求1的组件，其中第二规整填料层相对于第一规整填料层旋转一个角度。
6.如权利要求5的组件，其中的角度为约0°至约90°。
7.如权利要求1的组件，其中第一层中至少一个规整填料单元的至少一个变形边缘具有改变的边高，其为该规整填料单元总高度的约5％～约15％。
8.一种由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件，每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元都有上边缘和与上边缘相对的下边缘，每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘，该组件包括：
第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形；和
第二规整填料层，其位于第一规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第二层中的基本所有的规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形；和
第三规整填料层，其位于第二规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形。
9.一种交换塔，用于在第一相和第二相之间进行传热和传质，该交换塔有至少一个规整填料部件，其包括至少一个如权利要求1的由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。
10.一种低温空气分离方法，包括在至少一个蒸馏塔中使蒸汽和液体逆向接触，该蒸馏塔包括至少一个传质区，其中通过至少一个规整填料部件进行汽液接触，该规整填料部件包括至少一个如权利要求1的由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。
11.一种在两种流体之间传质和/或传热的方法，包括在至少一个交换塔中使所述流体接触，其中通过至少一个规整填料部件进行流体与流体之间的接触，该规整填料部件包括至少一个如权利要求1的由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件。
12.一种装配由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件的方法，每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元都有上边缘和与上边缘相对的下边缘，每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘，该方法包括以下步骤：
提供一个交换塔；
在交换塔内安装第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形；和
在交换塔内安装第二规整填料层，其与第一规整填料层垂直相邻，其中第二层中的基本所有规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形，
由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中之一与第一层中的一个变形边缘相邻接。
13.如权利要求12的装配方法，进一步包括以下步骤：
在交换塔内安装第三规整填料层，其与第二规整填料层在与第一规整填料层相对的位置上垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，
由此位于第二层中的至少一个规整填料单元上的未变形的上边缘和未变形的下边缘中的另一个与第三层中的一个变形边缘相邻接。
14.如权利要求12的装配方法，其中至少一个规整填料单元呈波纹状，每个波纹状规整填料单元的多个波纹构成了沿波纹状规整填料单元的至少一个表面的至少一部分的交互的波峰和波谷。
15.如权利要求14的装配方法，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘中至少之一被变形，至少一个边缘的变形选自包括波纹高度降低、波纹角度改变、成锯齿状、开孔和S型波纹的组群。
16.如权利要求12的装配方法，其中第二规整填料层相对于第一规整填料层旋转一个角度。
17.如权利要求16的装配方法，其中的角度为约0°至约90°。
18.如权利要求12的装配方法，其中第一层中至少一个规整填料单元的至少一个变形边缘具有变形的边高，其为该规整填料单元总高度的约5％～约15％。
19.一种装配由多个大致垂直相邻的规整填料层构成的组件的方法，每层包括多个大致水平相邻的规整填料单元，每个规整填料单元都有上边缘和与上边缘相对的下边缘，每层的顶部包括多个上边缘，其底部包括多个下边缘，该方法包括以下步骤：
提供一个交换塔；
在交换塔内安装第一规整填料层，其中第一层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形；
在交换塔内安装第二规整填料层，其位于第一规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第二层中的基本所有的规整填料单元的上边缘和下边缘均未被变形；和
在交换塔内安装第三规整填料层，其位于第二规整填料层之下并与其垂直相邻，其中第三层中的至少一个规整填料单元的上边缘和下边缘均被变形。
CNA2006101060946A 2005-07-27 2006-07-27 在交换塔相同部分内的交替的常规和高容量填料 Pending CN1907557A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/190,570 US7267329B2 (en) 2005-07-27 2005-07-27 Alternating conventional and high capacity packing within the same section of an exchange column
US11/190570 2005-07-27
RU2007103259/15A RU2336943C1 (ru) 2005-07-27 2007-01-26 Чередующаяся насадка большой емкости в одной и той же секции обменной колонны

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1907557A true CN1907557A (zh) 2007-02-07

Family

ID=40140428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006101060946A Pending CN1907557A (zh) 2005-07-27 2006-07-27 在交换塔相同部分内的交替的常规和高容量填料

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7267329B2 (zh)
EP (1) EP1752214A1 (zh)
KR (1) KR100758574B1 (zh)
CN (1) CN1907557A (zh)
RU (1) RU2336943C1 (zh)
SG (1) SG129415A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004056419A1 (de) * 2004-11-23 2006-05-24 Julius Montz Gmbh Geordnete Packung für Wärme und/oder Stoffaustausch
US9295925B2 (en) * 2012-12-11 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Structured packing and method
EP2810707A1 (de) 2013-06-07 2014-12-10 Sulzer Chemtech AG Packungslage für eine strukturierte Packung
US9956540B1 (en) * 2015-03-31 2018-05-01 Gtc Technology Us Llc Structured packing with enhanced fluid-flow interface
CN104998430B (zh) * 2015-07-16 2018-08-14 南京凯燕环保科技有限公司 适用于再生溶剂生产的蒸馏塔
CN105126369B (zh) * 2015-07-16 2018-08-14 南京凯燕环保科技有限公司 可实现高效清洁的再生溶剂生产用蒸馏塔
WO2018152049A1 (en) * 2017-02-14 2018-08-23 Lantec Products, Inc Bioremediation and mass-transfer using polyolefin packing

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH617357A5 (zh) 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
CN1091646C (zh) 1994-10-04 2002-10-02 普莱克斯技术有限公司 用于精炼系统的高容量结构填料
GB9522086D0 (en) 1995-10-31 1996-01-03 Ici Plc Fluid-fluid contacting apparatus
ID22551A (id) 1997-02-13 1999-11-04 Praxair Technology Inc Pembungkus dengan kapasitas lebih baik serta efisiensi pemindahan kumpulan tinggi
US6101841A (en) 1998-10-02 2000-08-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with high strength and high capacity packing
US5921109A (en) 1998-10-21 1999-07-13 Praxair Technology, Inc. Method for operating a cryogenic rectification column
US6357728B1 (en) * 1999-03-15 2002-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Optimal corrugated structured packing
DE19936380A1 (de) * 1999-08-03 2001-02-08 Basf Ag Geordnete Packung zum Wärme- und Stoffaustausch
US6667017B2 (en) * 1999-10-15 2003-12-23 Abb Lummus Global, Inc. Process for removing environmentally harmful compounds
EP1754526B1 (en) * 1999-10-15 2010-11-24 Lummus Technology Inc. Conversion of nitrogen oxides in the presence of catalyst supported on a mesh-like structure
US6478290B2 (en) * 1999-12-09 2002-11-12 Praxair Technology, Inc. Packing for mass transfer column
US6212907B1 (en) 2000-02-23 2001-04-10 Praxair Technology, Inc. Method for operating a cryogenic rectification column
DE10124386A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-28 Basf Ag Verfahren zur Destillation oder Reaktivdestillation eines Gemisches, das mindestens eine toxische Komponente enthält
US20030116871A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Steven Ringo Structured packing
DE10221761A1 (de) * 2002-05-16 2003-11-27 Montz Gmbh Julius Packung für Wärme- und Stoffaustausch
US6991222B2 (en) * 2003-03-31 2006-01-31 George Amir Meski Structured packing with increased capacity

Also Published As

Publication number Publication date
EP1752214A1 (en) 2007-02-14
US7267329B2 (en) 2007-09-11
KR20070014085A (ko) 2007-01-31
KR100758574B1 (ko) 2007-09-14
RU2007103259A (ru) 2008-08-10
RU2336943C1 (ru) 2008-10-27
SG129415A1 (en) 2007-02-26
US20070023936A1 (en) 2007-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1907557A (zh) 在交换塔相同部分内的交替的常规和高容量填料
CN1244399C (zh) 传质塔用的填料
CN1121265C (zh) 混合阻力规整填料
CN1134639C (zh) 低温精馏塔操作方法
CN1121263C (zh) 最优波纹规整填料
CN1190251C (zh) 热量和/或质量交换的填充塔
US20050280168A1 (en) Structured packing with increased capacity
CN1781571A (zh) 分隔墙交换塔
KR20120003862A (ko) 구조 충전물을 가진 물질 전달 장치
US20100065501A1 (en) Structured packing module for mass transfer column and process involving same
CN1090054C (zh) 应用减小壁流结构填料的蒸馏塔
CN1772369A (zh) 一种网架式规整填料
CN1158754A (zh) 用于逆流式高压柱的填充物
US9295925B2 (en) Structured packing and method
CN1271300A (zh) 交换塔的填充块料
US6991222B2 (en) Structured packing with increased capacity
GB2302044A (en) Liquid-vapour contact apparatus
CN1241682C (zh) 用于填充模块的带、相应模块及塔
CN2686717Y (zh) 一种蜂窝舌形规则塔填料
EP3932512A1 (en) Structured packing bed for high pressure mass transfer and/or heat exchange applications
EP4021632B1 (en) Structured cross-channel packing element with reduced material requirement
WO2024028696A1 (en) Structured packing
AU2020368580A1 (en) Structured packing element with reduced material requirement
CN101028589A (zh) 倒膜环

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned