一种用于处理流体的装置包括多个翼片层，其中多个板分离所述翼片层从而限定通过每个翼片层的流体流动通道。第一流体入口与所述流体流动通道的第一端部连通，第一流体出口与所述流体流动通道的第二端部连通，第二流体入口与所述流体流动通道的第二端部连通并且第二流体出口与所述流体流动通道的第一端部连通。流过所述第二入口的流体承受所述翼片层的剪切作用使得向流过所述第一入口的流体发生传质。所述装置可以被用于液－液处理，例如萃取，或气－液处理，例如吸附、吸收或解吸以及反应。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及流体处理设备，并且更具体地涉及用于使用板翼片技术执行流 体处理的装置。
技术介绍
在化学制品或食品生产、废物处理和回收或净化操作中的几个重要处理包括两种 或更多种流体的结合，以发生分离、混合和/或反应。这种处理包括气_液处理，例如吸附、 吸收、解吸附和两相反应，以及液_液处理，例如萃取和反应。尽管存在用于执行这种处理 的可接受的设备，但是其这种装置存在效率不高的不足。液-液萃取处理在本领域中是众所周知的，如同用于执行萃取的萃取装置一样。 在液_液萃取中，通过与第二液体的密切接触而从液体溶液或混合进料中去除一种或多种 成份。所述第二液体是不与液体混合物混溶的，但是因为所述第二液体对于混合原料中的 一种或多种成份呈现出优先的亲和性或选择性，从而起到用于从混合物去除成份的溶剂的 作用。液-液萃取因此是传质操作。广泛地用于执行液-液萃取的传统装置是筛盘柱(sieve tray column)，有时也被 称作多孔板柱。在Robbins的美国专利US3, 988，116和Baird的美国专利US4, 424，131中 披露了这种装置的例子。在图1-3中示出了发生在传统的筛盘柱10中的液_液萃取处理。图1示出了总 体流动。液体2入口和液体1出口被定位在所述柱的顶端。液体1入口和液体2出口被定 位在所述柱的底端。如同在图2中所示的那样，筛盘柱，大体上由10表示，特征为具有多个 穿孔板，其中两个由12和14示出。在图1-3所示的例子中，溶剂，图1中的流体2，流过所 述柱的顶部处的入口，向下流过所述柱，并且从所述柱的底部处的出口流出。具有被去除的 成份的溶液，图1中的液体1，通过所述柱的底部处的入口流到所述柱中，向上流过所述柱， 并且从所述柱的顶部处的出口流出。在这个例子中，液体2的密度(density)大于液体1 的密度，但是如果溶液液体密度更大的另一情形能发生。然后那个液体将在顶部进入并且 泡将向下流动。如同在图2中所示的那样，当溶液(图1的液体1)上升通过下部分配盘14的开 口或孔时形成溶液的液泡16。成份A的传质，其是萃取的目标，包括几个步骤。由于两种液 体的溶解度差，成份A的分子通过传质从所述泡的表面移动到溶剂(图1的液体2)内。这 些分子通过扩散继续迁移到溶剂(液体2)中。成份A在泡的表面处的浓度的降低在泡内 产生浓度梯度。在所述泡由于浮力上升时，如同由箭头18所示的那样，溶液(液体1)的泡 内的主成份A通过A的浓度梯度被从所述泡的内侧扩散到所述泡外侧的与溶剂(液体2)的接触面(如同由图3的箭头20所示的那样)。通过平衡的因素限定传递。当泡到达上部盘12的下侧时，它们的移动被阻止并且它们将重新聚集以形成带 有均勻浓度的成份A的溶液(液体1)新层。所述层被称作重新聚集层并且在图2中由22 示出。通过上部分配盘12的孔将再次形成新的小液泡，并且重复上面的过程。通过由于成份A在泡的边界处的浓度梯度的扩散，发生成份A的到泡16的外侧的 溶剂的传质。参考图3，可以通过等式(CAb-CA)/b计算在泡16的边界区域内的梯度，其中CAb =成份A在边界的内部边缘处的浓度Ca=成份A在边缘的外部边缘处的浓度(其是在溶剂内的成份A的浓度)b =边界的厚度如果通过所述边界区域的传递是较快的，那么CAb和Ca能较快地达到平衡。从泡 的内侧到边界的内部边缘的传递，也就是说，从浓度Caci到浓度CAb的传递(其中Caci是在泡 的中心处的A的浓度)，通常是速率控制(限定)步骤，因为它比通过所述边界区域的传递 慢。从Caci到CAb的传质主要取决于具有高传质阻力的扩散。结果是，CAb缓慢地增加使得由 于泡的边界区域内的较低的梯度(经由上面的等式)而降低了传质效率。转向包括气_液处理的例子，通常使用充满高表面面积或高效率的填充材料的填 充床塔执行吸附或解吸。当前填充床装置的效率，如同上面所描述的关于液-液萃取柱那 样，也受到在所述塔内形成的泡或滴之内的传质的局限的限制。在上面所描述的液-液或气-液装置内形成较小的泡或滴的将有助于单位体积的 材料提供更大的表面区域和减少泡或滴中的扩散距离。因此存在对于这样的流体处理装置 的需求，所述流体处理装置经由用于传质的较小的泡或滴的形成能提供大表面区域，并且 经由通过频繁地分离和重新聚集泡或滴在泡或滴之内的混合也提供对流传质。附图说明图1是传统的筛盘萃取柱的示意图；图2是图1的传统的筛盘萃取柱的内部的示意图；图3是来自图1的筛盘萃取柱的泡的放大图；图4是本专利技术的板翼片流体处理装置的实施方式的单元块部分的透视分解图；图5是图4的单元块部分的透视组装视图；图6是沿着图5的线6-6得到的包括图4和5的单元块部分的本专利技术的板翼片流 体处理装置的实施方式的横截面图；图7是本专利技术的板翼片流体处理装置的另一实施方式的单元块部分的流体流动 通道的端视图，其特征为具有锯齿状(serrated)翼片结构；图8是沿着图7的线8-8得到的图7的流体流动通道的横截面图；图9是图7和8的翼片通道的一部分在使用中的示意图；图10是来自图9的翼片通道部分的泡的放大图；图11是包括冷却层的本专利技术的板翼片流体处理装置的实施方式的单元块部分的 透视图；图12是图6的板翼片流体处理装置的实施方式的横截面图，其中带有额外的流体 注入端口。具体实施例方式图4-6示出了本专利技术的板翼片流体处理装置的实施方式的结构。尽管依据液-液 萃取描述所述装置，应当理解，本专利技术可以用于其它液_液处理和气_液处理，包括但不限 于，吸附、吸收、解吸以及反应。板翼片装置主要使用德克萨斯州(Texas)的伍德兰(The Woodlands)的Chart Energy & Chemicals，Inc.的热交换器和反应器的FINTEC管线技术。更具体地，如同在图 4中所示的那样，所述装置由通过分隔片或板26分离的并且用侧条和端条32沿着边缘密封 的波状翼片24层堆叠构成。三种部件优选为都由铝制成，但是可以使用其它金属。基体组 件优选为在真空炉中钎焊以形成一体的、刚性单元块，在图5中大体上由34示出。尽管在图4和5中示出了三个翼片层，应当理解，所述装置可以具有更多或更少 数量的翼片组(以及相应的板)。此外，多种翼片结构和形状以及单元块结构可以被用 作在图4和5中所示的情形之外的替换方案。这种可替换的翼片结构和形状以及块结构 也包括德克萨斯州的伍德兰的Chart Energy& Chemicals，Inc.的热交换器和反应器的 SHIMTEC管线的那些。在Watton等人的美国专利US6, 510，894和US6, 736，201中示出了 这些翼片结构和形状以及块结构，它们的内容以引用的方式被结合到这里。可选地，可以使 用Hesselgreaves的美国专利US5，193,611的翼片结构和形状以及块结构，其内容也以引 用的方式被结合到这里。如同由图5中的箭头36和38所示的那样，流体可以在任一方向上流过包含翼片 的流体流动通道(单元块34的相邻分隔片或板之间的间隔)。此外，可以定向所述装置单 元块34的流体流动通道，使得当所述板翼片装置被完全组装好并且被放置为处于使用中 时流体竖直地、水平地、或者在一些其它方位上流动。如同在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于处理流体的装置，包括：ａ）多个翼片层；ｂ）多个板，所述多个板分离所述多个翼片层，使得流体流动通道被限定为通过每个翼片层；ｃ）第一流体入口，所述第一流体入口与所述流体流动通道的第一端部连通并且适于接收第一流体流；ｄ）第一流体出口，所述第一流体出口与所述流体流动通道的第二端部连通；ｅ）第二流体入口，所述第二流体入口与所述流体流动通道的所述第二端部连通并且适于接收第二流体流；ｆ）第二流体出口，所述第二流体出口与所述流体流动通道的所述第一端部连通；并且ｇ）当所述第二流体流流过所述流体流动通道时所述多个翼片层对所述第二流体流提供剪切作用，以当所述第一流体流流过所述流体流动通道时给所述第一流体流提供传质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾志军，劳伦斯斯特赖克，道格拉斯德克尔，
申请(专利权)人：查特工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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