[发明专利]流体分布设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于分布和/或混合流体的设备。更具体地，本发明涉及一种分布和/或混合在含有固体粒子的容器中流动的流体的设备。在一示例性应用中，本发明用于模拟移动床(SMB)吸附分离过程。

背景技术

当流体流经含有固体粒子的容器时混合和/或分布流体的各种设备在本技术领域中是公知的。可在容器内安置一个或多个此种设备并将固体粒子分成两个或多个床。这种流体分布设备的使用可以通过提供穿过该容器的截面区域的更均匀的流体特性来增加操作的效率。例如，这些设备可最小化或消除流动速率变化或沟道作用；温差；以及流体组合物中的变化。这些设备还可包括多种装置以将流体流引入该容器中并且/或者从该容器抽取流体流。这种设备被称为“混合器-分布器-收集器”。

混合器-分布器-收集器的多种变型在本领域中是公知的。例如，在US3,214,247、US 3,789,989、US 4,378,292和US 6,024,871中示例性示出这些设备在诸如SMB吸附分离的吸附分离或层析过程中的应用。以下是这种设备的共同部件：1)上边界，其包含用于将固体粒子床保持在该设备上且容许流体向下流经该设备的装置；2)位于所述上边界之下且与所述上边界间隔开的流体偏转板；3)位于所述偏转板之下且与所述偏转板间隔开的流体分布器；及4)贯穿所述流体偏转板的通道，该通道提供上边界与流体分布器之间的流体连通。无数其它部件及其大量变型以及上文列出的共同部件在本领域也是公知的。

这种混合器-分布器-收集器的期望特征在本领域也是公知的。示例包括：1)具有最小的体积；2)防止逆向混合；3)收集流经该容器的液体且将其彻底混合以最小化区域浓度梯度；4)当有需要时提供另一流体流的引入及彻底混合；5)当有需要时从该容器移除流体流且不对操作产生负面影响；以及6)最小化该设备中的压降。最后，该混合器-分布器-收集器在该容器的截面区域上提供流体的均匀再分布，同时阻止高速射流和/或其它流体扰动干扰下游的固体粒子床。术语“上游”和“下游”在本文中按其常规意义使用且基于流体在容器中流动的总体方向来解释。因此，下游相当于容器中向下的或较低的位置。

由纽约McGraw-Hill在1997年出版、D.W.Green等人编辑的Perry’sChemical Engineers’Handbook第7版，第6-33页至第6-34页描述了公知的用法，即在流动通道中加入足够的均匀阻力以消除通道或处理设备中不均匀的速度分布。各种流体流量控制器及其组合的详细研究由J.Tan-Atichat、H.M.Nagib及R.I.Loehrke在“Interaction of free-streamturbulence with screens and grids：a balance between turbulence scales”，J.of Fluid Mech.，1982，第114卷，第501-528页中加以描述。流体流量控制器装置例如蜂窝状物体、丝网、穿孔板、诸如烧结材料及网状垫板的多孔固体、栅格及其组合——其在混合器-分布器-收集器的下游或出口边界具有足够的均匀阻力且提供更均匀的再分布(更均匀的速度分布)——的使用在本领域中是公知的。本文中，将该混合器-分布器-收集器的此部件称为“流体分布器”。

已发现，即使以较低的流体平均线速度穿过容器，现有技术的混合器-分布器-收集器设备也可产生高速射流和/或扰动，该高速射流和/或扰动导致该设备正下方的接触床中的粒子的显著运动。本发明在容器中的低流体平均线速度的情况下减少流体射流和/或扰动以消除对下部固体粒子床的干扰。此外，即使在流体平均线速度增大四至七倍时，本发明(也可)显著减少或消除对下方粒子床的干扰。

发明内容

本发明提供一种更有用的混合器-分布器-收集器设备，该设备最小化或消除干扰下游粒子床的高速射流和/或其它扰动。具体地说，本发明涉及将另一部件——流量控制器——添加至设备，该部件位于流体分布器和下游固体粒子床之间。该流量控制器与流体分布器间隔开并具有提供从流体分布器到下部粒子床的流体连通的开口。该流量控制器是具有比流体分布器的开口面积比大的开口面积比的装置，诸如蜂窝状物体、多孔固体、穿孔板、丝网或栅格。

附图说明

图1为一容器的剖面侧视图，其描绘出包含具有中间混合器-分布器-收集器的多个叠置粒子床的容器；

图2A-2C为俯视剖面图，其描绘出组装在容器内的混合器-分布器-收集器的剖面；

图3A和3B为分别沿图2A及2B中标记的剖面线截取的本发明的附加实施例的剖面侧视图。

具体实施方式