[发明专利]带结构的填充物以及用于它的件

说明书

本发明涉及用于与流体接触的系统比如蒸馏塔或者单相或多相混合装置的带结构的填充物，可以把这些填充物做成用于催化蒸馏的催化填充物。

在商业上，蒸馏通常为在一个塔中逆向流动的气体和液体的多阶段操作，该塔包括一个填充装置，以使气液接触变得容易，这种气液接触对于质量传递和热量传递是必须的。因为在塔中存在多级平衡，在整个塔的长度内蒸气和液体的组成在改变。在该塔的一个最佳位置可以以液体或蒸气形式取出所希望的产品。

质量传递装置越有效，获得相同数目的平衡阶段的塔越短。质量传递装置典型地是分开的塔盘，它们使得蒸气可以向上穿过高度不大的液体或穿过包含用于气液接触的表面的连续填充物。达到蒸气与液体平衡的能力或者被称为对于连续填充物的分数的“塔板效率”，或者被称为“等价于理论塔板的高度”(HETP)。HETP越低，填充物越有效。带结构的填充物的好处是效率高，以及蒸气压力降低。因为在塔中迫使气体向上运动克服大的压力差，如果存在这样的压力差时将增加成本，所以希望压力降低。

在授予Sperandio的美国专利No.4731229，授予Hearn的美国专利No.5523062、授予Johnson的美国专利No.5189001和授予Crossland等人的美国专利No.5431890中公开了催化蒸馏结构的例子。例如，’229专利公开了反应器填充件，它们包括交替的有开槽的部分和没有开槽的带沟槽部分，沟槽相对于竖直方向是倾斜的。在连通使反应物流过填充物的那些部分设置有孔。这些沟槽相对于竖直方向是倾斜的，从而确保了最佳的流体接触，并使液体滞留，竖直的沟槽会使液体的滞留最小，即使液体过度地流动，而这是不希望的。

催化蒸馏通过在蒸馏塔柱中设置催化剂把分离(蒸馏)单元操作与化学反应结合起来。因为大多数反应速率是与成份有关的，所以，可以把催化剂设置在一个最佳的位置。另外，在由平衡限制的化学反应中，可以除去产物(被蒸馏除去)，并使反应向前发展。最重要的是，使用催化蒸馏使得可以使用较少部件的设备。因此，以前的两个容器反应器和蒸馏塔现在可以结合成单一的结构。美国专利No.5321163公开了一种催化蒸馏系统。

本发明的目的是改进填充物，用来促进流体之间的接触；例如，液体与液体之间或气体与液体之间的接触，这种接触可以用于多个目的，包括传统的蒸馏和催化蒸馏。

按照本发明的一个方面，提供有一种多孔的带结构的填充物，用来促进液体与液体的接触和/或气体与液体的接触，其中，形成该填充物的多孔材料的平均微孔开口直径不超过大约50微米，并且，其中填充物设有湍流发生器，比如在带结构的填充物上分离开的导流板或突片，使得基本上在该填充物的整个表面上有穿过填充物中的微孔开口的液体流。

该多孔填充物最好由一种细丝网或屏制成。

在一个优选实施例中，填充物也设有附加的开孔，用来促进整体的混合。

在一个特别优选的实施例中，细丝网或屏是一种微网，被用作多孔的填充物。由金属纤维或细丝制成三维网络或网，这些纤维或细丝通常有至少1微米的直径，纤维的直径通常不超过25微米，但是，可以采用更小或更大的直径。该网络可以是在美国专利No.5304330；5080962；5102745；或5096663中描述过的那种类型。材料的三维网络可以由纤维构成，可以是金属毡或类似物，可以是金属纤维过滤器或纸以及类似物，或者可以是多孔的金属复合物。紧凑的细丝或纤维形成了材料的三维网络，该网络有一定厚度。一般说来，材料的三维网络的厚度至少为5微米，并且通常不超过10毫米。一般说来，网络的厚度至少为50微米，并且不超过2毫米。

可以涂布或者不涂布该三维网络，这样的三维网络可以有俘获在其中或包含在其中的颗粒。该网络在它的厚度上的微孔尺寸可以不同，并且，网络可以是层压的和/或由相同的材料构成和/或可以有多层。

应该理解到，网可以由一种类型的纤维构成，或者可以由两种或更多种不同的纤维构成，或者，网可以有单一的直径，或者可以有不同的直径。该网最好由一种金属制成。然而，可以采用其它材料，比如陶瓷。作为这样的金属的一个代表性的例子，可以提到镍，多种不锈钢；例如304,310和316，耐腐蚀镍基合金，铁-铬合金等。

该网在它的孔隙中可以保留颗粒或纤维，并且，这些颗粒或纤维可以有催化功能。

该带结构的填充物可以包括或者不包括催化剂。如果使用催化剂，该催化剂可以被涂布在形成填充物的纤维上，和/或被支撑的或不被支撑的催化剂可以被夹带在网的开孔中。