[发明专利]具有不对称卷曲形状的规整填料

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种规整填料，它特别用于精馏操作，尤其是低温精馏。

背景技术

交叉波纹状薄板金属的规整填料，自从大约15年前开始其广泛的工业应用以来，已经赢得了精馏塔内部构件业务的相当大的份额。这些规整填料因为在分离的每个理论板的压力降较小，所以通常认为它们比无规填料更为有效。它们在一些应用领域内还替代塔盘，这主要因为在给定塔直径的条件下，至少在液体流速为低等或中等时，它们的处理能力更大。

规整填料对其具有重要影响的一个工业是低温空气分离工业。在低温空气分离中使用规整填料的主要优点是：与低温空气分离塔中先前选用的塔内部构件-塔盘相比，全塔的压力降可降低一个数量级，这可降低所述塔的操作压力，它反过来会降低空气必须压缩到的压力，这样就可以降低工厂对能量的需求。    

Meier(US4296050)所描述市售的规整填料中的大部分是交叉波纹状金属板，包括空隙和凹槽(一种表面结构的形式)。在这篇专利以后的近20年里，公开了大量有关规整填料基本结构的改进。但是，直到Billingham等人(US5632934)才对工业应用方面具有重大的影响。这篇专利认识到规整填料在层界面处开始发生液泛，而通过减小每堆块填料基底处的气体压力降就可以克服这一瓶颈。自从这篇专利公开以后，使用该专利中提出的概念制成的两种产品开始工业化。

人们希望获得这样的规整填料，它对于给定的压力降，可促进传质，这是通过使对于促进传质无效的压力损失最小化而实现的，这样就可以使用更小型的精馏塔。

因此，本发明的目的在于，提供一种在传统波纹状的规整填料基础上改进的波纹状的规整填料，它能使分离，例如低温精馏，在一个降低的塔高度下实施。

发明内容

上述的和其他的发明目的，对于所属领域技术人员来说，在阅读了本申请后可以清楚地了解，它们可由本发明获得，本发明一方面是：

一种具有卷曲形状的规整填料板，它相对于与规整填料板中心线相垂直且经过波纹峰或波纹谷顶点的线是不对称的，从所述一个波谷的顶点到相邻波峰的顶点沿中心线的距离，不能被所述卷曲形状与介于所述波谷和波峰间中心线相交点所平分。

本发明的另一方面是：

一种进行精馏的方法，其包括：

(A)将含有易挥发组分和比较不易挥发组分的混合物加入到含有多个组件的塔中，每个组件包括许多垂直取向的波纹规整填料板，每个填料板外形卷曲，它相对于与规整填料板中心线相垂直且经过波纹峰或波纹谷顶点的线是不对称的，从所述一个波谷的顶点到相邻波峰的顶点沿中心线的距离，不能被所述卷曲形状与介于所述波谷和波峰间中心线相交点所平分；

(B)在塔内进行精馏操作时，气体通过组件向上流动，液体通过组件向下流动，导致易挥发组分在向上流动的气体中浓集，比较不易挥发组分在向下流动的液体中浓集；和

(C)从塔的上部排出第一流体，所说的第一流体中易挥发组分的浓度比进料混合物的高，从塔的下部排出第二流体，所说的第二流体中比较不易挥发组分的浓度比进料混合物的高。

本文中所用的术语“塔”是指精馏或分馏塔或区，即一种接触塔或区，液相和气相在其中进行逆流接触以进行分离流体混合物，例如，气相和液相在填料元件上接触。有关蒸馏塔的更深入的论述可以参见R.H.Perry和C.H.Chilton主编、纽约McGraw-Hill图书公司出版的第五版的化学工程师手册(“the Chemical Engineers’Handbook”)第13章B.D.Smith等人编著的蒸馏(“Distillation”)第13-3页连续蒸馏过程(“The Continuous DistillationProcess”)。气液接触分离过程取决于组分的蒸汽压差。蒸汽压高(或易挥发或低沸点)的组分倾向于浓集在气相中，而蒸汽压低(或比较不易挥发或高沸点)的组分倾向于浓集在液相中。蒸馏是这样一种分离过程，通过加热液体混合物，使易挥发组分浓集在气相中，比较不易挥发组分浓集在液相中。部分冷凝是这样一种分离过程，通过冷却气体混合物，使易挥发组分浓集在气相中，比较不易挥发组分浓集在液相中。精馏，或连续蒸馏是这样一种分离过程，通过气相和液相逆流接触，将连续的部分汽化和冷凝组合起来。气相和液相的逆流接触可以是绝热的或非绝热的；包括相间积分的(逐板的)或微分的(连续的)接触。应用精馏原理来分离混合物的分离装置通常可互换地称为精馏塔、蒸馏塔或分馏塔。低温精馏是至少部分在温度低于150°K以下进行的精馏过程。