專利名稱：處理至少一種流體的設(shè)備、對氣流進(jìn)行處理以及用由顆粒材料構(gòu)成的塊狀體填充設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用于處理至少一種流體的設(shè)備，這種設(shè)備包括至少一個容器，該容器借助至少兩塊相鄰的由顆粒材料構(gòu)成的塊狀體限定了至少一個非垂直的流體通路，所述塊狀體之間則具有基本上垂直的交界區(qū)。
上述類型的設(shè)備在使用諸如催化物質(zhì)和/或吸附物質(zhì)之類顆粒材料的技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。在大多數(shù)這種應(yīng)用中，最佳效率的取得取決于每一塊狀體的厚度，該厚度在流體流動的(水平)方向上是恒定的。迄今為止，在大型設(shè)備中，特別是在具有同軸材料塊的設(shè)備中，這種精確性如文件EP-A-0118349所述那樣需要進(jìn)行安裝中間隔板這樣難以進(jìn)行且繁重的操作，這對于存取填充物的內(nèi)部特別是對進(jìn)行修理來說，是一種很嚴(yán)重的障礙。就小型設(shè)備而言，文件EP-A-0480797說明了這樣一種方法逐步將材料塊放置到平放的容器中并擠壓所放置的材料塊，然后將所述容器豎立在一垂直位置處。但是，對大型設(shè)備來說，無法以工業(yè)規(guī)模采用后一過程，其中，對使用“薄”材料層的設(shè)備來說或者對具有非平坦材料層并且通常具有對稱軸和/或轉(zhuǎn)軸的設(shè)備來說，在原地使所述容器豎立起來如果不是不可能的也是困難的。此外，在許多國家中，規(guī)程要求有規(guī)律地對所述容器反復(fù)進(jìn)行流體靜壓試驗，這就需要在現(xiàn)場完全排空所述容器，然后再重新填充該容器。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)型的、可靠的且成本低廉的流體處理設(shè)備，該設(shè)備帶有串接的填充物，從而具有多種適應(yīng)性并能提供使得該設(shè)備最佳化的多種可能性，尤其是能增加相鄰填充物的數(shù)量，同時，從“可靠性”的角度來說，可以確保每個填充物均不含用來形成相鄰填充物的顆粒。
為了達(dá)到上述目的，依照本發(fā)明，所述塊狀體的材料是不同的，這些塊狀體沿所說的交界區(qū)彼此直接相接觸，并且，每個塊狀體均具有最大的橫向(垂直或側(cè)向/水平)尺寸，該尺寸約比塊狀體的厚度大4倍。
一般地說，對處理混合氣體尤其是處理空氣的其中顆粒材料為吸附物質(zhì)的設(shè)備來說，上述比例應(yīng)大于6，最好大于10。
本發(fā)明的目的還在于提供在現(xiàn)場用由顆粒材料構(gòu)成的塊狀體來填充上述設(shè)備的改進(jìn)型方法，這種方法不需人工干預(yù)所說的容器并且能夠確保包括“薄”和多個填充物在內(nèi)的適用于高效設(shè)備的填充物的可靠性。
為了達(dá)到上述目的，依照本發(fā)明，設(shè)置有一薄片，此薄片由具有預(yù)定高度的至少兩個相鄰材料薄層構(gòu)成，重復(fù)上述操作以便在所述容器中形成層疊的由相鄰薄層構(gòu)成的薄片。
業(yè)已提出了在具有垂直流體流的催化反應(yīng)器中通過連續(xù)地沉積材料來形成不同的相鄰垂直薄層，這項工作是以手工方式進(jìn)行的并且除了可見部分以外不對薄層的高度作任何檢查，而且，在整個填充操作過程中需要有操作者出現(xiàn)在所說的容器內(nèi)。
從以下對說明性但非限制性的實施例的說明中可以看出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，以下的說明帶有附圖，在附圖中

圖1是本發(fā)明一個實施例的正處于填充過程中的本發(fā)明之處理設(shè)備的垂直剖面的概略圖；圖2是圖1中雙排放裝置的概略透視圖；圖3和圖4是與圖1相似的圖，它們顯示了本發(fā)明的其它實施例；圖5是本發(fā)明又一實施例的概略平面圖；圖6是圖5中設(shè)備的垂直剖面的概略圖；圖7是本發(fā)明再一實施例的垂直剖面的概略圖；圖8是與圖7相似的類似圖，它顯示了圖7的另一種形式；以及圖9是本發(fā)明還一種形式的垂直剖面的概略圖。
在以下的說明及附圖中，相同或相似的部件標(biāo)記有可能帶下標(biāo)的相同標(biāo)號。
圖1顯示了上述文件EP-A-0118349所說明的那種吸附凈化設(shè)備的容器1，它限定了一封閉的內(nèi)部容積，此容積帶有一垂直的軸線并在內(nèi)部被一中央管狀有孔壁面或隔板2和一邊緣管狀有孔壁面或隔板3所分隔，上述隔板與中央容積4，中間環(huán)形容積5以及邊緣環(huán)形容積6相同軸，而所說的這些容積也是同軸的，中間環(huán)形容積5中填充有至少一個在本例中為兩個由吸附物質(zhì)構(gòu)成的塊狀體A、B，氣體可連續(xù)地穿過這些塊狀體，從而在容積4與6之間徑向地流動，并且，依照本發(fā)明，中間環(huán)狀容積5不帶有中間隔板。為了能在蒸餾空氣之前凈化空氣或者能用所謂的壓力變化吸附技術(shù)(PSA或VSA)來分離空氣，吸附物質(zhì)A和B通常包括顆粒材料，這些顆粒材料因其成份和/或顆粒大小的不同而有所不同，這些顆粒材料通常分別包括氧化鋁和/或沸石顆。粒。
在圖1所示的實施例中，依照本發(fā)明方法使用吸附材料塊狀體A和B的設(shè)備包括兩個并置的撒布器裝置7和8，這兩個裝置具有小于中間容積5徑向?qū)挾鹊恼麄€寬度并安裝在一框架9上，框架9包括驅(qū)動裝置，例如包括轉(zhuǎn)輪10，這些轉(zhuǎn)輪徑向地支承在隔板2和3的壁面上并且輪流地受上述框架所承載的電機(jī)11的驅(qū)動。每個撒布器裝置7、8均包括一主要部分，該部分構(gòu)成了顆粒材料的支架，此支架向下且向后延伸進(jìn)一薄的后端，該后端相應(yīng)地終止于一分流出口12、13，每個裝置7、8的下部前面均具有一形狀相類似的圓形導(dǎo)向板14，一水平的支承表面使該導(dǎo)向板向后延伸，而所說的支承表面則終止于排放出口12、13并與該出口成直角。在所示的實施例中，撒布器裝置7和8的主要部分分別通過軟管或伸縮套管15和16而與顆粒材料儲放器17和18相連，而儲放器17和18則在標(biāo)號19處以可旋轉(zhuǎn)的方式支承在中央隔板2的無孔的上端上。儲放器17和18以及撒布器裝置7和8的尺寸能夠穿過最好軸向地形成在容器1外殼上端上的存取20，從而能在填滿中間容積5之后將它們抽出。
如圖2所示，當(dāng)所述容器沿與開口12、13相反的方向移動時，每個撒布器裝置7、8均會在該容器的后面進(jìn)行沉積，一由顆粒材料構(gòu)成的連續(xù)條片21A、21B具有與沉積出口12、13相同的橫截面，因而具有恒定的厚度。所以，通過使中間箱室5內(nèi)的撒布器裝置7和8旋轉(zhuǎn)，這些撒布器就會在每轉(zhuǎn)一圈時都沉積出由兩個具有相同厚度的相鄰條片21A、21B構(gòu)成的薄片，而所說的厚度則占據(jù)了中間容積5的整個徑向?qū)挾?。每?dāng)新轉(zhuǎn)一圈時，支承在先前沉積出的薄片上并在該薄片上滑動的撒布器裝置7和8均能逐漸地沉積出一層新的薄片直至到達(dá)了中間容積5頂部的適當(dāng)位置，此后，撒布器裝置以及儲放器17和18均后退，而阻擋和/或密封裝置則會到達(dá)中間容積5頂部的位置以便在使用過程中避免塊狀體A和B的流體化而形成的局部分流現(xiàn)象。
如圖2所示，本發(fā)明的方法可以使至少兩個填充物并置地固定就位，所說的填充物是由不同的吸附物質(zhì)構(gòu)成的，而吸附物質(zhì)則是由不同材料或者是由具有不同顆粒大小的相同材料構(gòu)成的，依照本發(fā)明的內(nèi)容，不必在由顆粒材料構(gòu)成的塊狀體之間裝嵌一分隔和包圍隔板。事實上，在本實施例中同時進(jìn)行的對具有在實踐中為1至20cm的恒定受控厚度的條片21A、21B的相應(yīng)撒布操作可以避免沿邊緣及邊界傾斜的問題，甚至在具有較多流體顆粒材料的情況下避免兩個相似條片之間相混合的問題，該混合區(qū)的數(shù)量級與前述坡度相同，也就是說，如果撒布操作是連續(xù)的，則該混合區(qū)約為撒布條片的厚度的三倍，或者，如果如本最佳實施例所述那樣撒布操作是同時進(jìn)行的，則該混合區(qū)是一個相當(dāng)?shù)偷闹怠?br> 圖3和圖4顯示了填充操作的方法，該方法可以克服同時沉積或?qū)嶋H上同時沉積的情況并且使用了具有低高度的圓柱形滑動結(jié)構(gòu)30，此滑動結(jié)構(gòu)可在填充階段結(jié)束時罩在所述容器的頂部內(nèi)并且在沉積出由顆粒材料構(gòu)成的薄片時逐步地垂直移動，從而，通過消除所說的斜坡，在連續(xù)撒布或沉積時能夠形成與前述在同時進(jìn)行撒布時同樣精確的交界面。圖3中示出了圖1中的兩個撒布器裝置7和8，正如滑動結(jié)構(gòu)30所允許的那樣，這兩個撒布器裝置在本例中是分開的并且是獨立的，但在活動上是同步的?；瑒咏Y(jié)構(gòu)30呈具有一定長度的管狀形狀，它以同軸的方式設(shè)置在空間5內(nèi)并且?guī)в幸惠S向延伸部，此延伸部大于撒布器裝置7、8的下部出口(13)軸向高度的1.5倍并在撒布器裝置7、8之間延伸。最佳的是，滑動結(jié)構(gòu)30的上端包括一徑向凸緣31，它支承在位于撒布器裝置之一的頂部上的滾動件32上，從而能與該撒布器同時作軸向運動。啟動另一個撒布器裝置以使之與第一個撒布器裝置同步地旋轉(zhuǎn)。
圖4的實施例與圖3的實施例在以下方面有所不同在圖4中，利用一噴桿80如滑動結(jié)構(gòu)30所允許的那樣通過雨狀噴射來用由顆粒材料構(gòu)成的塊狀體之一在本例中為內(nèi)部塊狀體進(jìn)行填充操作，而所說的噴桿則可以移動，從而能夠與通過前述撒布器裝置7依照圖1和圖3之方法所進(jìn)行的恒定厚度薄片的沉積相同步地旋轉(zhuǎn)。
圖5示出了帶有兩個同軸滑動結(jié)構(gòu)的裝置，它用于在限定于內(nèi)部隔板2與外部隔板3之間的環(huán)狀內(nèi)部容積5內(nèi)填充三個由顆粒材料構(gòu)成的同軸塊狀體。如圖5所示，上述裝置包括一旋轉(zhuǎn)組件70，該組件可軸向移動同時以最佳的方式懸掛于容器1的頂部并包括三個排放斗71、72、73，這些排放斗通過橫臂74相連并設(shè)置有低摩擦軸承或滾動件，這些低摩擦軸承或滾動件與兩個同軸管狀滑動結(jié)構(gòu)301、302的徑向凸緣311和312相互配合，從而將吸附物質(zhì)的三個同軸塊狀體A、B、C分隔開來。正如在圖1的實施例中那樣，由同前述組件一起旋轉(zhuǎn)的儲備物所填加的測量斗71-73包括下部排放口81、82、83，這些排放口分別位于內(nèi)部結(jié)構(gòu)312與內(nèi)部隔板4之間，結(jié)構(gòu)312與311之間以及外部結(jié)構(gòu)311與外部隔板3之間的環(huán)形空間內(nèi)。在填滿了隔板2與3之間的區(qū)域之后，就經(jīng)由開口20從容器1上拆下并除掉組件70，然后，用包含塊狀體A-C上部部分的一個或多個裝置例如用可與加壓氣源相連的外殼40來至少局部地占據(jù)塊狀體A、B、C上方的上部容積。
如前所述，主要的技術(shù)問題在于特別是在塊狀體為環(huán)形且同軸時在吸附物質(zhì)的有限容積內(nèi)形成至少兩個由顆粒材料構(gòu)成的同質(zhì)塊狀體，事實上，必需將接收容積或撒布裝置中的顆粒材料的高度保持于狹窄的范圍內(nèi)(圖1和圖2中其它結(jié)構(gòu)內(nèi)的連續(xù)薄層的高度，圖3和圖5中另外結(jié)構(gòu)內(nèi)的滑動結(jié)構(gòu)的高度以及前述撒布裝置的漏斗的高度)。事實上，必須要對這些高度加以限制，因為，需要在填滿排放或撒布器裝置之后從容器中除去這些裝置或者在這些裝置不影響所述設(shè)備的正確操作的情況下將這些裝置留在位于所述容器頂部的一定容積內(nèi)。
事實上，除了在使用了可在工廠內(nèi)組裝的小型容器的設(shè)備的情況下，很難填充與頂部相通的容器，這種容器允許使用至少一個高度大于隔板2和3高度1/3的滑動結(jié)構(gòu)，在完全填滿所述容器之后應(yīng)能除掉該滑動結(jié)構(gòu)，所述滑動結(jié)構(gòu)的上端壁面通過一凸緣焊接并安裝在外殼上。依照本發(fā)明的一個方面，必須在任何時候都能調(diào)節(jié)放置在所述容內(nèi)的各種顆粒材料的流速以便使之保持在均勻的水平。為此，排放/撒布器裝置應(yīng)包括用于控制顆粒材料流速的裝置，該裝置通常位于撒布器裝置的上游，例如是閥門式或龍頭式的排流裝置，如圖1中標(biāo)號51和52所示；用于測量顆粒材料在撒布斗內(nèi)高度的裝置，該裝置例如是如圖2中標(biāo)號53和54所示的光電元件，或者，靠反射進(jìn)行操作的裝置，特別是超聲波裝置，如圖5中標(biāo)號55和56所示。
圖7示出了與前述設(shè)備相似的同軸填充物設(shè)備中的同軸環(huán)形填充物的另一個實施例。該圖中示出了顆粒材料儲放器17和18以及這兩個儲放器的旋轉(zhuǎn)支承件19，在本例中，該支承件為支臂式支承件，在本例中，儲放器及其支承件均設(shè)置在容器1的外側(cè)，每一個儲放器均能分別經(jīng)由軟管或伸縮套管15、16通過構(gòu)成滑動結(jié)構(gòu)的薄殼而排入相鄰的環(huán)形確定空間內(nèi)，而所說的空間則位于有孔壁面2與3之間的中間環(huán)形容積5內(nèi)。
如圖7的左側(cè)部分所示，每個伸縮套管16和15的下端均處于結(jié)構(gòu)30上端略微往下的位置處并在標(biāo)號46處以可斷開的方式與該結(jié)構(gòu)30相連。因此，通過排放出多于滑動結(jié)構(gòu)所形成的空容積的一定量顆粒材料，可以填充該容積，直至顆粒材料的量與伸縮套管15、16的端部相平齊，這就能中止填充所說的容積。然后，用閥門51、52中止排放并且例如用穿過通路40和開口41、42的纜繩47將薄殼30提升一定的高度，該高度小于薄殼自身的高度，也就是說，由于薄殼的下端仍陷在先前沉積的由顆粒材料層內(nèi)，所以，伸縮管15和16的下端會隨著這種運動而運動并相對薄殼30保持在適當(dāng)位置以供新的填充步驟使用。
在圖7所示的實施例中，伸縮管15和16貫穿形成在容器1上部壁面上的填充開孔40，開孔40以垂直的方式與環(huán)形空間5成直線并且成角度地分布在容器1的軸線周圍，并且，伸縮管15和16還貫穿形成在偏移板43和44上的開口41、42，所說的偏移板一般象一個V字那樣彼此會聚到一起，從而在其頂點處形成一環(huán)形通路45并構(gòu)成了環(huán)形填充物A和B活動部分的上部邊界，以便引導(dǎo)這一區(qū)域內(nèi)的流體流經(jīng)所說的填充物。當(dāng)薄殼30在上升結(jié)束之后到達(dá)偏移板43和44的高度時，該薄殼就會在所示的實例中被上拉經(jīng)過在圖7右側(cè)部分的頂部處由虛線所示的結(jié)構(gòu)中位于偏移板正面端部與永久嵌在容器1上端內(nèi)的其余部分之間的環(huán)形空間45。關(guān)閉偏移板43和44上的開口41和42，然后，通過位于偏移板44、43上方的縮短了的伸縮管15和16來凈化由顆粒材料構(gòu)成的保留物，而偏移板44、43則因固定在其上部位置處的薄殼30而保持分離。通過經(jīng)由位于薄殼30兩側(cè)上的開孔40直接排放顆粒材料而完成填充操作，此后，除去伸縮管15和16，儲放器17和18及其支承件19，關(guān)閉通路40并將容器置于可供使用的狀態(tài)。
圖8的實施例示出了處于完全填滿狀態(tài)的容器，在圖8的實施例中，滑動結(jié)構(gòu)30包括一“透氣”的下部部分30A，它是由網(wǎng)柵構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)，上述下部部分不會影響兩個相鄰填充物之間的準(zhǔn)確交界區(qū)的形成。在這種情況下，如圖8中右側(cè)部分所示，所述網(wǎng)狀的下部分會在偏轉(zhuǎn)件43、44的下方陷在填充物A和B的操作區(qū)內(nèi)。另外，如圖7的左側(cè)部分所示，可以省略所說的偏轉(zhuǎn)件，結(jié)構(gòu)30的“硬的”上部部分也陷在塊狀體A和B內(nèi)，從而構(gòu)成了一障礙物并防止流體以短路的方式流過填充物的頂部。
示出了處于填充操作開始的容器的圖9說明了本發(fā)明之連續(xù)垂直薄層的另一個實施例，所說的薄層在沒有隔板的情況下由不同的材料構(gòu)成。在這種情況下，以同步的方式將所說的材料直接排放進(jìn)位于填充孔40下方的環(huán)形箱室內(nèi)。這些箱室在開始時由具有特定高度的薄殼33所限定，薄殼33的上部邊緣固定在容器頂上，并且，一環(huán)形底壁34以永久的方式與所述箱室的下端相連，所說的底壁可按密封的方式沿內(nèi)部和外部包圍隔板2和3滑動，并且，纜繩43在底壁下降的過程中可固定住該底壁。底壁34可逐漸下降直至它停靠在容器1的底部結(jié)構(gòu)上，如圖9中下部部分的虛線所示。應(yīng)該認(rèn)識到，在本實施例中，形成在薄殼33兩側(cè)的相鄰填充物薄片會同底壁34一道逐漸“下降”，同時因隔板2和3而保持著相接觸并由這兩個隔板所引導(dǎo)。當(dāng)完全填滿了所說的容器時，一直延伸至包圍隔板2和3的“允許通過”區(qū)的上層處的薄殼33象圖7和圖8實施例中的結(jié)構(gòu)30那樣起一防分流障礙物的作用。
盡管參照了特定的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但這些實施例并不能限制本發(fā)明，相反，本發(fā)明可以進(jìn)行改進(jìn)和改變，這些改進(jìn)和改變對本技術(shù)的專家是顯而易見的。因此，特別是為了能在非圓柱形的垂直處理設(shè)備中裝嵌多個由具有較小厚度及不同顆粒大小的顆粒材料所構(gòu)成的相鄰塊狀體，可以使用圖1中的方法在非圓柱形的垂直處理設(shè)置中連續(xù)地沉積并置的條片。
權(quán)利要求
1.用于處理至少一種流體的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個容器(1)，它通過至少兩個設(shè)置在該容器內(nèi)由不同微?；蝾w粒材料構(gòu)成的相鄰塊狀體(A、B、C)限定了至少一個非垂直的流體通道部分，上述至少兩個相鄰的塊狀體沿一垂直的交界區(qū)彼此直接接觸，每個塊狀體均具有最大的橫向尺寸，該尺寸約比其水平厚度大4倍。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所說的交界區(qū)包括至少一個平坦部分。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所說的交界區(qū)具有棱形結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所說的交界區(qū)包括至少一個彎曲部分。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所說的交界區(qū)具有圓柱形結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1至5所述的設(shè)備，其特征在于，所說的塊狀體(A、B、C)具有對稱的共同軸線。
7.如權(quán)利要求5和6所述的設(shè)備，其特征在于，所說的塊狀體(A、B、C)是同軸的。
8.如權(quán)利要求1至6中的一個所述的設(shè)備，其特征在于，所述塊狀體中至少一種塊狀體的顆粒材料是用于流體的至少一種成份的吸附物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1至8中之一用于處理氣流的設(shè)備的使用。
10.用由微粒或顆粒材料構(gòu)成的至少兩個相鄰的塊狀體來填充如權(quán)利要求1至8中之一所述設(shè)備的容器的方法，該方法包括下列步驟(a)同時沉積出由至少相鄰的兩層材料構(gòu)成的薄片，每個薄片均具有預(yù)定的高度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，重復(fù)步驟(a)若干次，以便形成具有基本上相同高度的相鄰薄層的疊層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，一排放裝置的垂直尺寸確定了所說的預(yù)定高度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所說的排放裝置包括至少一個滑動結(jié)構(gòu)(30)，該結(jié)構(gòu)具有垂直的基體；以及，至少兩個材料排放件(15、16；71、72、73)，這些排放件在所述結(jié)構(gòu)的上端附近位于該結(jié)構(gòu)的兩側(cè)上，并且能同該結(jié)構(gòu)一道垂直移動。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，每個排放件均包括至少兩個管道(15、16)，這些管道的下端外露并位于滑動結(jié)構(gòu)(30)的上部邊緣的下方。
全文摘要
一種流體處理設(shè)備，它包括一容器，此容器通過至少兩個由顆粒材料構(gòu)成的相鄰塊狀體限定了一非垂直的流體流動通路，每個塊狀體可按沒有間隙的方式與相鄰的塊狀體直接觸，從而形成了一基本上為垂直的交界區(qū)。所說的設(shè)備可特別用于分離或干燥空氣。
文檔編號B01J8/02GK1140421SQ95191550
公開日1997年1月15日 申請日期1995年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月9日
發(fā)明者讓-伊夫·萊蒙 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司