專利名稱：處理至少一種流體的設(shè)備及其在分離氣體混合物的至少一種成分時的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能處理至少一種流體的設(shè)備，該類設(shè)備包含至少一種在流體沿一個主方向流動時將要經(jīng)過的顆粒材料堆。
該類設(shè)備在使用諸如觸媒劑或吸附劑等顆粒材料的技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛。在這類應(yīng)用中，為取得最佳效果，很大程度上取決于對經(jīng)過吸附劑堆的流體流動性的良好控制。
本發(fā)明的目的是提出一種改進(jìn)的流體處理設(shè)備，它能簡便地、低成本地而且有效地溝通流體在顆粒材料堆邊界區(qū)域的流動路線，又不會攪亂容器中的材料堆或其布置。
為此，作為本發(fā)明的一個特性，該設(shè)備包括在顆粒材料堆的至少一個邊界區(qū)域的鄰近區(qū)域，至少有一個轉(zhuǎn)向面從約束顆粒堆的一個容器壁延伸進(jìn)入顆粒堆，該轉(zhuǎn)向面為局部地使顆粒堆中的流體轉(zhuǎn)向流動而與主方向構(gòu)成一定的角度，并與水平面構(gòu)成一個大于顆粒材料靜止角的角度(α)。
本發(fā)明的再一個目的是上述設(shè)備在分離某種氣體混合物中至少一種成分時的應(yīng)用，例如，用來干燥或提純某種氣體，或者分離某種氣體混合物中的至少一種成分，比如從空氣流中提取或生產(chǎn)氧或氮時的空氣流的提純。
本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點將在以下對實施例的描述中展現(xiàn)，通過非限制性的方式，結(jié)合


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-圖1為流體垂直流動的本發(fā)明設(shè)備的第一實施例的剖視示意圖；-圖2為流體水平流動的本發(fā)明設(shè)備的第二實施例的局部剖視示意圖；-圖3為與圖2類似的局部剖視圖，示出一個實施例變型；-圖4為本發(fā)明設(shè)備的帶有一個環(huán)狀顆粒材料層的第三實施例的縱向剖視圖。
圖1示出了一個垂直容器1的輪廓，一般來說它是軸對稱的，在帶通孔的底部區(qū)段靜止堆放著至少一種顆粒材料(例如吸附劑)堆2，以提純或分離某種氣體混合物。根據(jù)本發(fā)明，為了造成流體沿容器1周邊外殼筒壁3流動路徑的局部延長并強(qiáng)迫流體在這里碰撞較大數(shù)量的顆粒材料，轉(zhuǎn)向面4按規(guī)則的間距安裝在外殼3上，這些轉(zhuǎn)向面向上、向內(nèi)地延伸一個較短距離進(jìn)入容器并與水平方向構(gòu)成一個角度α，α大于倒在一個接收支撐物上的顆粒材料的靜止角，這樣就可以避免形成上述轉(zhuǎn)向面下的顆粒材料的自由坡度的空腔。轉(zhuǎn)向面可用擋板制成，構(gòu)成如圖1右上和左上所示的V形轉(zhuǎn)向部件，轉(zhuǎn)向部件可以對稱也可以非對稱地、相鄰或非相鄰地設(shè)置。按照這種布置，可以清楚地看到，流體將如圖1左部分所示的那樣被迫沿著一條波浪形路徑，順著顆粒堆2的邊緣流動，以此延長其在通常具有顆粒材料旁路通道的區(qū)域內(nèi)的路徑，而且，在通過容器1的上部注入孔5將顆粒材料倒入時，轉(zhuǎn)向面4并不妨礙容器1的均勻充填。
圖2示出了一個按水平方式設(shè)置的容器1，顆粒材料堆2靜止堆放在容器1中的水平向的底部6上面，顆粒材料可通過分布在容器1上表面上的注入孔5倒入容器中。根據(jù)本發(fā)明，除了容器1邊壁上的轉(zhuǎn)向板4(圖中未示出)外，容器中還帶有垂直的橫向轉(zhuǎn)向件40，該轉(zhuǎn)向件由沿著容器底壁以規(guī)則間距設(shè)置的諸如單片扁環(huán)或條構(gòu)成，而上部的注入孔5帶有若干底座相接的截錐形的分料罩41。如圖2中箭頭所指，按照本發(fā)明進(jìn)行的設(shè)置將迫使流體沿著曲折的路徑，沿著頂部和底部流動，避免了在重力裝填區(qū)域內(nèi)的旁路。參看圖1和圖2時應(yīng)注意到，在流體進(jìn)入或離開顆粒堆2之處均有一個橫向擋板30，以促使流體在此局部轉(zhuǎn)向并因此在邊壁附近局部地放慢速度。
圖3示出了一個圖2中水平設(shè)置的實施例的變型。這里，上部轉(zhuǎn)向件由若干對板42構(gòu)成，它們在懸掛隔板6的下方相互會合，面對注入孔5，而且相對著每個注入孔5留下一個裝填口7，這樣使得容器容易裝填，裝填一直持續(xù)到板42被埋入上部儲存的顆粒材料之中，這特別可以減輕容器工作部分的材料的致密。板42如前所述那樣地相對于水平面構(gòu)成一個大于所用顆粒材料靜止角的角度α，通常設(shè)置成20～30度。
圖4示出一個垂直容器1，它至少包含一個環(huán)狀的位于兩個同心通孔壁8和9之間的顆粒材料堆2，壁8、9在容器1內(nèi)部限定內(nèi)腔10和外腔11，流體徑向地流過內(nèi)、外腔之間的材料堆2。根據(jù)本發(fā)明，除了垂直轉(zhuǎn)向板42(此處為環(huán)形，在底部為圓頂形，支承顆粒堆2)以外，該容器包括兩個如圖4左部分所示的環(huán)形轉(zhuǎn)向面43，它們面對面地分別由格柵8、9以及殼80、90之間的連接區(qū)延伸出來，轉(zhuǎn)向面被懸掛起來并具有一個和圖3所示實施例一樣的垂直的V形截面，在其頂點有一個環(huán)形通道7，基本上垂直地位于注入孔5的下方，使格柵8、9之間的空間能由顆粒材料通過注入孔5裝填，這種裝填在此又如圖中所示的那樣，一直要進(jìn)行到轉(zhuǎn)向板81和91被完全埋沒。如圖中上部箭頭所示，轉(zhuǎn)向面43迫使格柵8、9上端的流體幾乎直接從空腔10流到空腔11，或者反過來，而不會通過殼80和90之間保留的特定材料層泄漏。
作為一種變型，如圖4的右部分所示，也可以只使用一個截頭圓錐狀的環(huán)形轉(zhuǎn)向板4，這樣，這里的通道7就被限制在轉(zhuǎn)向板的端部和對面的縮短的懸掛殼80之間。
盡管對本發(fā)明所作的描述涉及特定的實施例，但這并不意味著局限于此，相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對其做出修改和變化。
權(quán)利要求
1.用于處理至少一種流體的設(shè)備，它包括至少一種在流體沿一個主方向流動時要經(jīng)過的顆粒材料堆(2)，其特征為，它在該顆粒堆的至少一個邊界區(qū)域的鄰近區(qū)域包括至少一個從約束顆粒堆的壁(3；6)延伸出來并進(jìn)入顆粒堆(2)的轉(zhuǎn)向面(4；41；43)，該轉(zhuǎn)向面與主方向構(gòu)成一個角度，以使流經(jīng)顆粒堆的流體局部地轉(zhuǎn)向流動，并且與水平面構(gòu)成一個大于該顆粒材料靜止角的角度(α)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為，它包括至少一對截面形狀基本上為V形的轉(zhuǎn)向面(4；41；42；43)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征為，該對V形轉(zhuǎn)向面(41；42；43)設(shè)置在一個注入孔(5)的附近，至少V形的頂點指向所述的注入孔，并留出一個注入通道(5；7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征為，該對V形轉(zhuǎn)向面(42；43)被埋入顆粒堆(2)中。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為，約束顆粒堆的壁(3；8；9)是一個垂直的圓柱形壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，顆粒堆(2)為環(huán)狀的。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的設(shè)備的應(yīng)用是分離一種氣體混合物中的至少一種成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其中，氣體混合物為空氣。
全文摘要
為改善所處理的流體在顆粒材料堆(2)邊界區(qū)域的流動性，至少一個與通過顆粒堆的流體流動的主方向成一定角度的轉(zhuǎn)向面(4)被設(shè)置在該邊界區(qū)域，以使流體在流動中局部轉(zhuǎn)向。該設(shè)備尤其用于氣體混合物的提純或分離。
文檔編號C01B21/04GK1157186SQ9612185
公開日1997年8月20日 申請日期1996年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者讓-伊夫·勒曼, 莫里斯·博斯坎 申請人:喬治·克勞德方法的研究開發(fā)空氣股份有限公司