一種吸附分離內(nèi)構(gòu)件及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吸附分離內(nèi)構(gòu)件及其應(yīng)用。更具體地說，涉及一種在含有多個(gè)固 體粒子床層的容器中，收集上游粒子床流下來的流體，將收集的流體與從外界引入的流體 充分混合，并將混合后的流體均勻地分配到設(shè)備下游粒子床中的吸附分離內(nèi)構(gòu)件；以及使 用該吸附分離內(nèi)構(gòu)件在吸附分離中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油化工領(lǐng)域中，在含有固體粒子的容器中進(jìn)行的流體與固體粒子接觸的過程被 廣泛用于諸如吸附分離、催化反應(yīng)等操作中。其中吸附分離是石油化工中常用的分離技術(shù)， 對于結(jié)構(gòu)相近、沸點(diǎn)差很小的混合物的提純具有非常好的效果。用于吸附分離的設(shè)備有固 定床、移動床和模擬移動床，其中模擬移動床是目前吸附分離采用的主要設(shè)備。在模擬移動 床中，可將固定相吸附劑設(shè)想為是逆于物料移動方向運(yùn)動，待分離混合物料在分離工作區(qū) 中部的某一點(diǎn)被連續(xù)輸入，選定兩個(gè)方向流動的流速的比率，料液自入口處就分成逆向流 動的兩部分，以進(jìn)料入口為參考點(diǎn)，吸附劑似乎吸附了產(chǎn)品向上移動，因此稱為"模擬移動 床"。在進(jìn)料點(diǎn)以上的位置越高，產(chǎn)品純度就越高，而副產(chǎn)品卻是在相反方向富集。模擬移 動床的生產(chǎn)能力和分離效率比固定吸附床高，又可避免移動床吸附劑磨損、碎片或粉塵堵 塞設(shè)備或管道以及固體顆?？p間的溝流。
[0003] 當(dāng)流體流經(jīng)含有固體粒子床層的模擬移動床、固定床這種分離或反應(yīng)設(shè)備時(shí)，需 要在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置一個(gè)或多個(gè)流體分布設(shè)備，將設(shè)備中的固體離子分成兩個(gè)或多個(gè)固體粒 子床層。流體分布設(shè)備設(shè)置在最上部的固體粒子床層之上和兩個(gè)固體粒子床層之間，可以 使通過該設(shè)備內(nèi)的截面區(qū)域的流體流動更均勻，從而提高操作的效率。例如，設(shè)置流體分布 設(shè)備可以降低甚至消除固體粒子床層內(nèi)的溝流、短路和流動死區(qū)，從而減少溫差以及流體 濃度的變化。
[0004] CN102451647A公開了一種流體收集、混合、分布設(shè)備，沿容器的主軸方向從上到下 通常包括以下部件：上表面支撐部件，流體收集部件，流體整流部件，下表面流體分布部件。 流體收集部件位于上表面支撐部件下方，各部件以合理的間隔依次排布。該設(shè)備獨(dú)特的流 體整流部件使通過設(shè)備的流體獲得更均勻的流動，能夠更充分的混合和更小的流動波動干 擾。另外該設(shè)備具有多種外部形狀，能適應(yīng)各種規(guī)模和安裝要求的容器的使用需要。
[0005] CN201592090U公開了 一種液體收集混合分配裝置。該設(shè)備的特點(diǎn)是內(nèi)部設(shè)置若干 用于強(qiáng)化流體混合的迷宮構(gòu)件。
[0006] CN101056684A公開了一種用于流體-固體接觸容器中的固體粒子床之間的混合 器-分布器-收集器設(shè)備。該設(shè)備包括用于保持固體粒子的上部床層，并且容許流體向下 流經(jīng)所述混合器-分布器-收集器設(shè)備的上邊界；位于上邊界之下并與該上邊界間隔開的 流體分布器；上述兩者之間并且和兩者分別隔開的流體偏轉(zhuǎn)板；貫穿偏轉(zhuǎn)板的至少一個(gè)通 道；還包括選自穿孔板、絲網(wǎng)、柵格、多孔固體、蜂窩狀物體及其組合的流量控制器；其中所 述的最下部的流量控制器上的開孔面積大于其上的流體分布器的開孔面積。該設(shè)備還可以 選擇性的包括一個(gè)與管道連接的混合箱，外部流體的引入或從容器中抽出流體都通過該混 合箱進(jìn)行。該設(shè)備對容器內(nèi)的流體有良好的分配效果，但是流體在設(shè)備中的流動路徑較長， 存在比較明顯的流動死區(qū)，局部會產(chǎn)生高速射流，增加流體通過設(shè)備時(shí)的壓降。并且在進(jìn)行 流體的導(dǎo)入或抽出的操作切換時(shí)，必須對管道進(jìn)行沖洗。
[0007] CN1316917A公開了一種流體分配和收集系統(tǒng)，該設(shè)備包括用于混合、分配或抽出 流體的若干分配盤和若干板條。該系統(tǒng)具有兩個(gè)腔室，其功能類似于前文提到的混合箱，其 中一個(gè)腔室進(jìn)行外部流體的引入，另一個(gè)腔室進(jìn)行容器內(nèi)流體的抽出。在操作過程中，進(jìn)行 流體的導(dǎo)入或抽出的操作切換時(shí)，無須對管道進(jìn)行沖洗。該設(shè)備能提供有比較好的流體分 配效果，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加流體通過設(shè)備時(shí)的壓降。而且腔室數(shù)量的增加導(dǎo)致管道數(shù) 量的增加，減小了容器內(nèi)的有效體積。該設(shè)備外形結(jié)構(gòu)比較單一，適合用于規(guī)模較大的容 器，對于較小的容器，安裝該設(shè)備比較困難。
[0008] 綜上所述，目前使用的流體分布設(shè)備還存在以下問題需要改進(jìn)：
[0009] (1)流體在設(shè)備中的流動路徑較長，容易形成流動死區(qū)；
[0010] (2)流體在設(shè)備內(nèi)存在比較大的濃度梯度，流體混合不充分；
[0011] (3)內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致流體流經(jīng)設(shè)備時(shí)的壓降較大。
[0012] 因此，需要克服上述問題，提供一種提高流體流動均勻性，使流體充分混合，降低 流體流經(jīng)設(shè)備時(shí)的壓降的吸附分離內(nèi)構(gòu)件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)問題，提供一種提高流體流動均勻性，使流體充分 混合，降低流體流經(jīng)設(shè)備時(shí)的壓降的吸附分離內(nèi)構(gòu)件，并提供該內(nèi)構(gòu)件在吸附分離過程中 的應(yīng)用。
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了 一種吸附分離內(nèi)構(gòu)件，該吸附分離內(nèi)構(gòu)件3 位于具有垂直軸線13的容器1內(nèi)的兩個(gè)固體粒子床層2之間、頂部床層的上部或底部床層 的下部，吸附分離內(nèi)構(gòu)件3包括：用于支撐上部固體粒子床層，并且允許流體通過的上表面 支撐部件5 ;水平延伸穿過容器1的截面區(qū)域并位于上表面支撐部件5之下，并與上表面支 撐部件5間隔開的流體偏轉(zhuǎn)板7 ;水平延伸穿過容器1的截面區(qū)域并位于流體偏轉(zhuǎn)板7之 下，并與流體偏轉(zhuǎn)板7間隔開的流體收集板8 ;貫穿流體收集板8的至少一個(gè)通道9,通道9 提供上表面支撐部件5與流體收集板8下方的空間的流體通路；位于流體收集板8和通道 9上方的流體導(dǎo)入或抽出管15 ;位于流體收集板8和通道9下方，且水平延伸穿過容器1的 截面區(qū)域的流體分布板10 ;以及，位于流體分布板10下方，且與流體分布板10間隔開的下 表面流體分布部件6。
[0015] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件在吸附分離中的應(yīng)用。
[0016] 與現(xiàn)有流體分布設(shè)備相比，本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 具有獨(dú)特的流體偏轉(zhuǎn)板，既能有效地將上游床層流入吸附分離內(nèi)構(gòu)件的流體進(jìn)行 匯總和混合，又能消除上游流體間的濃度梯度，使進(jìn)入流體收集板的流體的濃度分布更均 勻。本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件中的流體收集板，可根據(jù)吸附分離內(nèi)構(gòu)件的尺寸調(diào)節(jié)通 道的數(shù)量，滿足不同規(guī)模吸附分離內(nèi)構(gòu)件的流體分布需要，縮短流體在吸附分離內(nèi)構(gòu)件中 的流動路徑，減少流動死區(qū)。本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件，具有結(jié)構(gòu)簡單，流體通過時(shí)壓 降較小的特點(diǎn)，使通過吸附分離內(nèi)構(gòu)件的流體獲得更均勻的流動，更充分的混合和更小的 流動波動干擾，而且能適應(yīng)各種規(guī)模的容器的流體分配要求。
【附圖說明】
[0018] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0019] 圖1為含有多層固體粒子床層2和本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件3的容器1的剖 面?zhèn)纫暿疽鈭D；
[0020] 圖2為本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件3的剖面示意圖；
[0021] 圖3為上表面支撐部件5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4為流體偏轉(zhuǎn)板7的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5為流體收集板8的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖6為流體分布板10的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖7為流體導(dǎo)入或抽出管15的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖8A為流體收集板8區(qū)段的一種劃分方式的俯視示意圖；
[0027] 圖8B為流體收集板8區(qū)段的另一種劃分方式的俯視示意圖；
[0028] 圖9A為沿圖8A中A-A標(biāo)記的剖面線截取的本發(fā)明的吸附分離內(nèi)構(gòu)件3的剖面?zhèn)?視意圖；
[0029] 圖9B為沿圖8B中B-B標(biāo)記的剖面線截取的本發(fā)明的吸附分離內(nèi)構(gòu)件3的剖面?zhèn)?視意圖；
[0030] 圖10為CN101056684A中公開的流體分布設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 附圖標(biāo)記說明
[0032] 1、容器 2、固體粒子床層 3、吸附分離內(nèi)構(gòu)件
[0033] 4、入口 5、上表面支撐部件 6、下表面流體分布部件
[0034] 7、流體偏轉(zhuǎn)板 8、流體收集板 9、通道
[0035] 10、流體分布板 11、第一空間 12、第二空間
[0036] 13、垂直軸線 14、肋板 15、流體導(dǎo)入或抽出管
[0037] 16、開孔或條縫 17、通路 18、導(dǎo)流板
[0038] 19、縱支撐梁 20、橫支撐梁 21、第三空間
[0039] 22、第四空間 23、外殼 24、中心管
[0040] 25、支撐圈
【具體實(shí)施方式】
[0041] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0042] 本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件可用于任何流體與固體粒子床層接觸的過程。流體 和固體粒子床層進(jìn)行接觸的容器中可以單獨(dú)使用一個(gè)吸附分離內(nèi)構(gòu)件，也可以同時(shí)使用多 個(gè)吸附分離內(nèi)構(gòu)件。流體在容器內(nèi)沿主軸向下流動，通過各個(gè)分隔的固體粒子床層。構(gòu)成 固體粒子床層的材料包括吸附劑、樹脂、催化劑以及惰性材料，但并不因此而受到限制。所 述流體可以是蒸汽、液體或超臨界流體，且流體可以是純物質(zhì)，也可以是多種化合物或多種 流體的混合物，只要這些混合物基本上是一個(gè)相。石油化工行業(yè)中有許多這種流體與固體 粒子床層接觸的過程，例如各種反應(yīng)及分離過程。本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件優(yōu)先推薦 使用于吸附分離過程。
[0043] 本發(fā)明提供的吸附分離內(nèi)構(gòu)件可以安裝于諸如模擬移動床這類含有固體粒子床 層的容器的中部，使固體粒子床層間相互分隔，對流體起到收集、混合和分配的作用，也可 以放在容器的頂部起到流體的初始分配作用，或者放在