[发明专利]用于分配两种不能够相互混合的液体的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于分配两种不能够相互混合的用于物质传递和 热交换柱的液体的装置，包括至少一个分配器通道或一种分配器通道装 置，其中从一个优选布置在其上方的收集装置经至少一个流入将一种或 多种液体在不同的相下供入分配器通道和其中分配器通道具有用于分 配液体的溢流口和/或流出口。

此外本发明涉及一种在固体填充上或在柱的结构化的内装构件上 用于分配两种不能够相互混合的液体的方法。

液体在固体填充或结构化的内装构件上的分配是在许多方法工艺 过程中的一项重要的任务。除了在固定床反应堆(管式反应堆，喷淋床反 应堆...)中的液体分配以外，液体分配还应用于分离柱(塔板柱，填料柱 和填充柱)。尤其是在被填充的柱中的(由不规则的填料填充或结构化的 填充内装构件构成的填充)用于混合物的热物质分离的分离结果主要是 由均匀的液体分配决定的。为此通常使用开头所述类型的装置。这种装 置通常包括分配器槽，液体可以从该槽中通过在整个横截面分布的开口 流出。这些开口可以布置在分配器槽的下侧、侧板上或者布置在设于分 配器槽中的流出管的侧面上。一方面通过设定流出口的尺寸和数量和另 一方面通过选择液体的下沉水平高度来影响液体流出速度，由此实现均 匀的流出特性。液体的流出速度与液体的水平高度的方根成正比。为了 在非常大的要喷洒的面上实现足够的液体分布质量，已知有多级的分配 器结构。它们基本上适用于液相或具有一定的物理特性的液体的均匀的 分配。如果要分配多种液体或处于不同的相的液体，则常常产生随时间 和/或随地点变化的不适当的分布质量。这种不均匀的液体分配(分布不 均)例如在分离柱中造成分离效率的下降。

一种开头所述类型的装置例如由US6,189,566B1公开。其中描述了 一种用于填充柱的液体分配器，它应该特别适用于分配由不同材料的混 合物构成的液体介质，该混合物具有形成不均匀性的趋势，例如是偏析 或聚合的结果。通过专门的内装构件应该将两个不能够相互混合的液体 相在分配器装置内部强烈地混合。为此建议在分配器槽中插入形式为偏 转板的内装构件，它具有较小的开口通道。由此在内装构件的区域中的 流动横截面变窄和导致流动加速，其应该可以保证相的强烈混合。这些 内装构件表现为相应地消耗流动能量的流动阻力，其在设计分配器槽的 溢流水平高度时必须加以考虑。为此要求相应地增大整个分配器槽装置 或整个分配器结构的结构高度。此外，液体的混合不是稳定的。在流动 死区的区域中液体产生部分的偏析，从而采用在US6,189,566中描述的 结构最终不能够保证均匀的液体分配。

因此本发明的任务是进一步改进开头所述类型的装置以及方法。

按照本发明的装置的特征在于，分配器通道或分配器通道装置具有 至少一个用于液体的相分离的内装构件和为每个要分离的相设置单独 的流出口和/或溢流口，其横截面和/或水平高度依据液体的物理特性这 样地设置，以便按照预定的相比例达到液体的均匀分配。

本发明基于这样的认识，即两种不能够相互混合的相的均匀化一般 是不稳定的，从而尤其是在流动死区中的随时间发生的偏析几乎是不可 避免的，因此在整体上看起来较为有利的是将各相分开地从分配器装置 中带出来，并且是按照这样的方式，即按照预定的相比例实现一致的和 均匀的流出。

为了解决前述任务，因此提出一种方法，其借助于至少一个分配器 通道或一种分配器通道装置用于在固体填充上或在结构化的柱上分配 两种不能够相互混合的液体，其中从在安装位置处优选布置在上方的收 集容器经至少一个公共的流入向分配器通道供给液体，和其中不同的相 开始时被不均匀地分布。该方法的特征在于，在分配器通道内部或在分 配器通道装置内部实施相分离和将各单个的相分开地排出。

在按照本发明的装置中，有利的是，作为内装构件设置至少一个在流 动方向上延伸的通道分隔件，该通道分隔件将分配器通道分隔成至少两个 按照连通管的原理相互连接的流动路径，其中每个流动路径具有流出口和 /或溢流口。通过流动路径的纵向分隔减小了流动阻力。不同的流动路径按 照连通管的方式相互连接，从而可以按照液体的不同的比重进行相分离。 这通过在分配器通道中的尽可能的层流引导进行支持。脱离混合的液体此 时可以分开地通过各装置的流动路径流出口和/或溢流口排出。通过溢流口 的大小，几何形状和结构高度确定要排出的相比例。优选排出口和/或溢流 口这样地确定和布置，使得要排出的相比例大约是相同的。