[发明专利]具有一个或多个垫板层和一个或多个分离层的规整填料的用途

说明书

技术领域

本发明涉及具有一个或多个垫板层和一个或多个分离层的规整填料的用途。

背景技术

EP-A 1 074 296公开了一种在塔中用于液体和气体之间热交换和传质的具有至少一个填充层的规整填料，该填充层具有随其高度变化而变化的内部几何结构，使得通过液体和气体量的合适调整，在该填充层的第一区域，特别下部区域中以目标方式形成具有主要分散气相的泡腾层，同时，在该填充层的第二区域，特别上部区域中以目标方式形成具有主要连续气相的液体的薄膜流动。

该填料是介于具有主要分散液相的填充塔和具有主要连续液相的板式塔之间的过渡形式，并结合了板式塔的有利性能，特别是在泡腾层中的高传质性能和填充塔的有利性能，特别是防止夹带液滴以及在填料表面上的额外传质。

特别对于配备此类填料的塔，与具有常规规整填料的塔相比，其分离效率基本上高多达60％。塔的分离效率通常定义为每米塔高的理论塔板数(n_th/m)或理论塔板等效高度(hetp)。

对于包含其液体非常相似的组分的物质的混合物的蒸馏分离，常常通过加入选择性溶剂进行萃取蒸馏。该选择性溶剂是沸点比待除去物质高的物质或其混合物。与在不加入选择性溶剂的经典蒸馏情况下的约70-80％相比，选择性溶剂作为待通过萃取蒸馏分离的物质的混合物的添加剂具有在萃取蒸馏中的塔板效率仅为约15-60％的效果。

对于通过萃取蒸馏的物质分离，因此需要大的填料高度和相应的塔。

发明内容

因此，本发明的目的是改进萃取蒸馏塔的分离效率或对于相同的分离功能而言减小萃取蒸馏塔的高度。

该目的通过规整填料作为塔中具有分离效果的内构件在实施通过加入选择性溶剂萃取蒸馏从包含所述物质的混合物中蒸馏分离物质的方法中的用途而实现，其中所述规整填料具有一个或多个垫板层和一个或多个分离层，选择垫板层的比表面积以使在该一个或多个垫板层中达到或超过泛液点，选择分离层的比表面积以使达不到泛液点。

对于蒸馏分离功能，工艺工程师已知在通过加入高沸点溶剂进行的萃取蒸馏方法中规整填料的使用是关键的，因为它们在污染后难于清洗，且替代品的获得费时且昂贵，因为规整填料通常是特制的。

特别在C₄馏分，即主要包含每分子具有四个碳原子的烃的烃混合物的蒸馏分离情况下，污染的风险增加，特别由于具有共轭双键或三键的组分趋于发生聚合。而且，认为用于萃取蒸馏的许多选择性溶剂趋于产生污染。

相反，令人惊奇地发现，本发明通过使用内部几何结构随其高度变化而变化的特定规整材料，在一个或多个垫板层中保证了足够高的湍流，因而在萃取蒸馏中，特别在C₄馏分的萃取蒸馏中污染的风险是可控的，该规整材料具有至少一个在其中达到或超过泛液点的垫板层和至少一个在其中达不到泛液点的分离层。其解释可能在于显著湍流在气相和液相中的清洗效果。

根据本发明，使用如在EP-A 1 074 296中描述的规整填料，即具有至少一个具有第一端，下端和第二端，上端的填充层的填料，该填充层具有随其高度变化而变化的内部几何结构，使得通过液体和气体量的合适调整，在该填充层的第一区域，特别下部区域中以目标方式形成具有主要分散气相的泡腾层，同时，在该填充层的第二区域，特别上部区域中以目标方式形成具有主要连续气相的液体的薄膜流动。

规整填料由多个填料元件如金属片、多孔金属片和线织物的单独层构成，其在组合件中以规则结构相互垂直排列且经常由固定装置如金属丝、细金属杆或薄金属条保持在一起。通常而言，这些填料元件自身具有几何结构，例如为弯线或直径为约4-6mm的圆孔的形式。开孔用于增加填料的泛液极限(flooding limit)和允许更高的塔负荷。

通过随填充层高度变化而改变流阻可以实现所述的流体动力学运行状态。优选地，填充层的第一区域，任选下部区域具有比填充层的第二区域，任选上部区域更大的流阻。

填充层的第一区域优选存在于填充层的下部区域中和填充层的第二区域优选存在于填充层的上部区域。就本发明而言，填充层的第一区域，任选下部区域和第二区域，任选上部区域优选遍布填充层的全部横截面面积。填充层的第一区域，下部区域可以直接与填充层的下端相邻和填充层的第二区域，上部区域可以直接与填充层的上端相邻。在优选实施方案中，填充层的第一区域，任选下部区域直接与第二区域，任选上部区域相邻。

规整填料有利地为由扁平金属片或织物层形成的具有交叉通道结构的金属片或织物填料。