專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸餾設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸餾設(shè)備，該蒸餾設(shè)備包括至少一個(gè)交叉波狀物質(zhì)/熱交換填料模塊，所述填料模塊設(shè)置有至少一個(gè)由用于交叉波狀填料模塊的板材制成的條，所述條是包括波紋的類(lèi)型，所述波紋交替形成沿第一方向定向的第一主波峰和沿相反方向定向的第二主波峰，所述波紋限定通道，每個(gè)通道都位于兩個(gè)相鄰第一主波峰或兩個(gè)相鄰第二主波峰之間，所述通道具有向通過(guò)所述模塊的液體的總流動(dòng)方向傾斜的總?cè)∠?，所述條還包括兩個(gè)大致垂直于所述總流動(dòng)方向的條邊緣以及至少第一和第二相鄰排的反向部，這些排大致平行于所述條邊緣并分別包括位于通道的橫截面內(nèi)的第一和第二反向部，所述條限定兩個(gè)沿總流動(dòng)方向測(cè)量的長(zhǎng)度，即-位于所述第一和第二排之間的波峰長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度是在與第一和第二排的反向部相鄰接的波峰點(diǎn)之間測(cè)量得到的；以及-在第一或第二反向部的兩個(gè)點(diǎn)之間測(cè)量得到的反向部長(zhǎng)度，所述點(diǎn)與相關(guān)聯(lián)的主波峰相鄰接。
術(shù)語(yǔ)“填料”應(yīng)理解為一種用于混合一相和/或用于使同向流動(dòng)或反向流動(dòng)的幾個(gè)相彼此接觸的裝置。在填料中尤其可以進(jìn)行熱和/或物質(zhì)交換和/或化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明的一個(gè)具體應(yīng)用是用于分離氣體混合物的塔，尤其是空氣蒸餾塔。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中提到的是包括交叉波狀填料模塊-也稱(chēng)作“填料單元(packs)”-的空氣蒸餾設(shè)備。所述模塊包括垂直放置的波狀金屬板，所述板的波紋相對(duì)于設(shè)備內(nèi)的流體總流動(dòng)方向傾斜，并且各板之間通常以90°交叉地交替傾斜。
將填料模塊滑進(jìn)蒸餾塔內(nèi)，使得一個(gè)模塊的板繞該塔的軸線以一定角度相對(duì)于相鄰模塊的板偏移，相鄰模塊之間該角度通常為90°。
為了改善流過(guò)填料模塊的液體和氣體之間的交換，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提出在波狀板上形成開(kāi)孔。這些開(kāi)孔導(dǎo)致從填料板的金屬板的一側(cè)到另一側(cè)的氣體流動(dòng)改變并改善與液體的交換。
例如，文獻(xiàn)EP-A-1 029 588公開(kāi)了這種條，所述條包括波紋，所述波紋形成通過(guò)限定通道的波紋側(cè)邊(leg)連接在一起的波峰和波谷。所述條包括沿每個(gè)通道延伸并形成開(kāi)孔的反向部，也稱(chēng)作“鋸齒部”。
反向部沿與所述反向部長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度中斷波峰。當(dāng)兩個(gè)條相互疊置時(shí)，所述兩個(gè)條的波峰線在接觸點(diǎn)處相互交叉。在兩個(gè)反向部相互交叉的位置處，所述條之間存在容許兩個(gè)條局部變形的空隙。
這種變形使得熱和/或物質(zhì)交換性能降低，并造成很大的壓頭損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減輕上述缺陷，提供一種具有改善的熱和/或物質(zhì)交換性能的填料條。
為此，本發(fā)明的主題在于根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)下列特征-兩個(gè)長(zhǎng)度之間的比值大于1.2；-反向部長(zhǎng)度小于波峰長(zhǎng)度；-條限定在兩個(gè)相鄰第一主波峰或兩個(gè)相鄰第二主波峰之間沿總流動(dòng)方向測(cè)量得到的波峰周期，反向部長(zhǎng)度與波峰長(zhǎng)度之和不同于所述波峰周期；-反向部長(zhǎng)度與波峰長(zhǎng)度之和小于波峰周期的0.66倍；-每個(gè)通道都包括由第二主波峰或第一主波峰形成的上主波峰，每個(gè)反向部都包括沿與所述上主波峰相反的方向取向的第一中間波峰和至少一個(gè)沿所述上主波峰的方向取向的第二中間波峰；-條包括平行于條邊緣并距所述邊緣相同距離的中線，對(duì)于位于中線一側(cè)的至少一排反向部，該排反向部與中線之間的距離不同于中線與位于該中線另一側(cè)的每排反向部之間的距離；-反向部和波紋限定具有開(kāi)孔邊緣的開(kāi)孔，所述開(kāi)孔邊緣在任意點(diǎn)處都大致沿天然液體流線(natural liquid flow line)；-反向部長(zhǎng)度與波峰長(zhǎng)度之和不同于波峰周期除以n，其中，n＝1，2，3，4等等；以及-用于物質(zhì)/熱交換塔的交叉波狀填料模塊包括一疊波紋取向彼此相反的條，其特征在于，至少兩個(gè)條相互疊置，并且其中一個(gè)條繞位于條邊緣中間的中線相對(duì)于另一條轉(zhuǎn)過(guò)180°。


通過(guò)閱讀下面參考附圖并僅經(jīng)由示例給出的描述，可以更好地理解本發(fā)明，其中-圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括填料模塊的物質(zhì)和/或熱交換塔的縱剖示意圖；-圖2是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的填料條的平面圖；-圖3A至3C是填料條沿圖2的線III-III的放大剖視圖，并示出相鄰條的不同位置；-圖4是根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)填料條的組合的示意性平面圖；-圖5是根據(jù)本發(fā)明的填料條的一部分的透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的物質(zhì)和/或熱交換塔EC，其具有總體豎向軸線X-X。塔EC例如是低溫蒸餾塔，尤其是空氣蒸餾塔。塔EC限定了在使用過(guò)程中沿豎直方向的流體總流動(dòng)方向Df。
塔EC在其上端UE包括并入一液體集管LH的液體入口LI和蒸汽出口VO，所述液體集管LH使液體分散到塔EC的橫截面上。塔EC在其下端LE包括蒸汽入口VI和液體出口LO。塔EC還包括柱狀外殼S。
有助于橫向于X-X軸線分散液體的填料模塊PM1放置于外殼S內(nèi)集管LH的正下面。這種模塊PM1是眾所周知的，例如是包括具有穿孔或條痕的交叉波狀填料的填料模塊。
多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的填料模塊PM2放置于外殼S內(nèi)模塊PM1的下面。底部支承件BS將填料模塊PM1、PM2保持在合適位置處。
每個(gè)填料模塊PM2都包括多個(gè)波狀填料條2。條2包括與總體方向Df平行的中間平面P(見(jiàn)圖3A)。模塊PM2的條2彼此靠著并且平面P相互平行地放置。兩個(gè)相鄰模塊PM2的填料條的平面P繞軸線X-X偏移一角度，優(yōu)選偏移約90°。
下面首先描述填料條2的結(jié)構(gòu)和幾何比例，然后描述根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)填料條2和40的組合以及這種條結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的填料條2的平面圖。
條2具有兩個(gè)垂直于方向Df的平行邊緣上邊緣4和下邊緣6。條2限定平行于邊緣4、6并距所述邊緣相同距離m的中線M-M。該線M-M將條2分成兩個(gè)半條S1、S2。
條2具有交替形成第一主波峰10和第二主波峰12的波紋8，所述第一主波峰10相對(duì)于平面P沿一個(gè)方向定向(見(jiàn)圖3A)，所述第二主波峰12相對(duì)于平面P沿相反方向定向。在圖3A的“平面(flat)”取向中，第二波峰12形成波谷。
波紋8形成交替反向的相同通道14，每個(gè)通道都位于通過(guò)第二主波峰12或第一主波峰10連接在一起的兩個(gè)第一主邊緣波峰10或兩個(gè)第二主邊緣波峰12之間，所述第二主波峰12或第一主波峰10形成所述通道14的上主波峰。通道14具有相同的橫截面并且兩個(gè)相鄰?fù)ǖ?4朝向相反方向開(kāi)口。兩個(gè)相鄰主波峰10、12通過(guò)直的部分的通道側(cè)邊16連接在一起。通道14-從而波峰10、12-沿以一角度δ向邊緣4、6傾斜的通道方向Dc延伸(見(jiàn)圖2)。角度δ在45°和60°之間。
條2還包括多個(gè)設(shè)置在平行于邊緣4、6的排R中的反向部(鋸齒部)22。條2包括六排R反向部22，每個(gè)半條S1和S2設(shè)置有3排。
圖3A示出這些反向部22中的一個(gè)。該反向部22完全位于通道14的橫截面內(nèi)。反向部22將通道14的兩個(gè)側(cè)邊16連接在一起并在兩個(gè)連接點(diǎn)24處連接到這兩個(gè)側(cè)邊上。所述反向部形成沿與通道的上波峰10相反的方向定向的第一中間波峰26以及兩個(gè)沿上主波峰10的方向定向的中間波峰-第二中間波峰28和第三中間波峰30，所述第二和第三中間波峰位于中間波峰26的兩側(cè)。
反向部22的展開(kāi)長(zhǎng)度等于兩個(gè)連接點(diǎn)24之間的波紋8的展開(kāi)長(zhǎng)度。因此，在彎曲操作期間，條2的材料不受拉伸，或者僅受到輕微拉伸。
條2在主波峰10、12和中間波峰26、28、30位置處的曲率半徑優(yōu)選至少為1mm，尤其至少為2mm，從而使得更易于在不引起材料斷裂的情況下形成反向部22。
如圖5所示，每個(gè)反向部22和相關(guān)聯(lián)的波紋8限定形成兩個(gè)開(kāi)孔34的邊緣32。這些開(kāi)孔34在圖3A至3C中重合。在安裝在塔CL的狀態(tài)下邊緣32在任意點(diǎn)處都大致沿天然液體流線。從而，填料條2在使用過(guò)程中幾乎不形成干的區(qū)域。
再參考圖3A，可以看到，通道14具有在通道的上主波峰10與由兩個(gè)相鄰邊緣主波峰12限定的平面Q之間測(cè)量得到的高度h。上主波峰10與第一中間波峰26之間的距離d1小于高度h的0.8倍，在該例中約為高度h的2/3。從而，第一中間波峰26大致位于在通道14中流動(dòng)的氣體的質(zhì)量集中的位置或溫度最高或最低的位置。因此，氣體與液體之間的濃度和/或溫度梯度很高，這導(dǎo)致良好的熱和/或物質(zhì)交換。
反向部22限定在波峰10與由中間波峰28、30限定的平面之間測(cè)量得到的深度p。
參考圖2，條2基于同一半條S1或S2以及同一波紋8限定位于相鄰兩排R之間的波峰長(zhǎng)度LC，并且還限定反向部長(zhǎng)度LPI。這兩個(gè)長(zhǎng)度LC和LPI中的每一個(gè)都是沿總流動(dòng)方向Df測(cè)量得到的。所有的波峰長(zhǎng)度LC和所有的反向部長(zhǎng)度LPI都是相同的。
波峰長(zhǎng)度LC是在與所述各相鄰排R的兩個(gè)反向部22相鄰接的兩個(gè)波峰點(diǎn)CR1、CR2之間測(cè)量得到的。反向部長(zhǎng)度LPI是在與相關(guān)聯(lián)的主波峰10、12相鄰接的所述反向部22的兩個(gè)點(diǎn)PI1、PI2之間測(cè)量得到的。在圖2中，點(diǎn)PI1與CR2以及點(diǎn)PI2與CR1是重疊的(也見(jiàn)于圖5)。
根據(jù)本發(fā)明，長(zhǎng)度LC和LPI彼此不同。優(yōu)選地，兩個(gè)長(zhǎng)度LC和LPI之間的比值大于1.2，尤其大于1.5，特別是大于2.0。此外，波峰長(zhǎng)度LC大于反向部長(zhǎng)度LPI的1.2倍，從而反向部長(zhǎng)度LPI小于波峰長(zhǎng)度LC。
條2限定沿總流動(dòng)方向Df在兩個(gè)相鄰第一主波峰10或兩個(gè)相鄰第二主波峰12之間測(cè)量得到的波峰周期PC。反向部長(zhǎng)度LPI與波峰長(zhǎng)度LC之和不同于所述波峰周期PC。優(yōu)選地，反向部長(zhǎng)度LPI與波峰長(zhǎng)度LC之和小于波峰周期PC的0.66倍。
此外，反向部長(zhǎng)度LPI與波峰長(zhǎng)度LC之和不同于PC/n，其中，n ＝ 1，2，3，4等等。
最靠近中線M-M的半條S1的排R位于距中線M-M距離D1處，而最靠近中線M-M的半條S2的排R位于距中線M-M距離D2處。距離D1和D2是以與長(zhǎng)度LC類(lèi)似的方式測(cè)量得到的，即，也是沿方向Df在與所述排R的反向部22相鄰接的主波峰10、12的點(diǎn)和中線M-M之間測(cè)量得到的。
從而，位于中線M-M一側(cè)的各排R與中線M-M之間的距離不同于中線M-M與位于中線另一側(cè)的各排R之間的距離。
圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)條2和40位于填料模塊PM2中時(shí)的組合。
填料模塊PM2具有不是矩形或正方形形狀的橫截面，例如是圓形的。因此，兩個(gè)條2、40具有不同的沿邊緣4、6測(cè)量的長(zhǎng)度L1、L2。
以實(shí)線示出的條2是圖2中的條2。圖4中所示的條40布置在條2的前面并由虛線示出。
兩個(gè)條2、40以這種方式相互疊置，即，使得所述兩個(gè)條2、40的通道14沿彼此相反的方向Dc延伸。填料條40以這種方式繞中線M-M相對(duì)于填料條2倒轉(zhuǎn)180°，即，使得條2的半條S1疊置在條40的半條S2上，反之亦然。
在條2的主波峰10與條40的主波峰12相交叉的位置，兩個(gè)條2、40在它們之間限定接觸點(diǎn)C1。如圖3A所示，在這些位置處兩個(gè)條2、40不能夠重疊。在主波峰10與反向部22相交叉的位置，兩個(gè)條2、40限定兩個(gè)半接觸點(diǎn)C2。在這些位置C2處，兩個(gè)條2、40能夠彼此重疊等于反向部的深度p的距離(見(jiàn)圖3B)。在兩個(gè)反向部22相互交叉的位置，條2、40限定重疊點(diǎn)C3。在這些位置處，兩個(gè)條2、40能夠彼此重疊等于兩個(gè)反向部22的深度p之和的距離(見(jiàn)圖3C)。
波峰長(zhǎng)度LC不同于反向部長(zhǎng)度LPI這一事實(shí)，尤其是長(zhǎng)度LPI小于長(zhǎng)度LC這一事實(shí)，導(dǎo)致產(chǎn)生很多接觸點(diǎn)C1。
半條S1、S2的相應(yīng)排R從中線M-M偏移不同距離這一事實(shí)導(dǎo)致兩個(gè)條2、40的反向部22沿方向Df偏移。從而，條2、40的組合具有很少的點(diǎn)C3。
根據(jù)本發(fā)明的填料條2導(dǎo)致對(duì)于給定面積存在大量的接觸點(diǎn)C1或至少半接觸點(diǎn)C2，這使得填料模塊PM2具有良好的穩(wěn)定性。因此，模塊PM2具有低壓頭損失并具有良好的熱和/或物質(zhì)交換性能。
根據(jù)本發(fā)明的填料模塊PM2是以下列方式制造的。
首先，制造連續(xù)條。該連續(xù)條包括波紋8和反向部22。該連續(xù)條例如由平的金屬板通過(guò)切割和彎曲制造而成。
然后，將多余的和相鄰的條部分切割成希望的長(zhǎng)度L1和L2，從而形成模塊PM2的相鄰填料條2、40。
然后，將每個(gè)第二條轉(zhuǎn)過(guò)180°，尤其是繞軸線M-M轉(zhuǎn)動(dòng)，并且使條2、40相互疊置。
在用根據(jù)本發(fā)明的填料條制造填料模塊的過(guò)程中，沒(méi)必要在連續(xù)條的兩個(gè)部分之間切割出沿邊緣4、6測(cè)量具有預(yù)定長(zhǎng)度的帶，以便為了避免重疊而調(diào)節(jié)兩個(gè)相鄰條2的反向部22的相對(duì)位置。由于根據(jù)本發(fā)明的條的上述幾何特征，例如反向部長(zhǎng)度LPI與波峰長(zhǎng)度LC的不同，而獲得上述優(yōu)點(diǎn)。
換句話說(shuō)，兩個(gè)相鄰條之間的接觸點(diǎn)C1或半接觸點(diǎn)C2的數(shù)量在很大程度上不依賴(lài)于兩個(gè)條2、40和反向部22沿邊緣4、6方向的相對(duì)位置。
本發(fā)明的主題還在于一種包括所述條的低溫蒸餾設(shè)備，尤其是空氣蒸餾設(shè)備。該設(shè)備可以包括一個(gè)或多個(gè)蒸餾塔。
權(quán)利要求
1.蒸餾設(shè)備，尤其是空氣蒸餾設(shè)備，包括至少一個(gè)交叉波狀填料模塊，所述交叉波狀填料模塊設(shè)置有至少一個(gè)由用于交叉波狀物質(zhì)/熱交換填料模塊的板材制成的條，所述條是包括波紋(8)的類(lèi)型，所述波紋交替形成沿第一方向定向的第一主波峰(10，12)和沿相反方向定向的第二主波峰(12，10)，所述波紋(8)限定通道(14)，每個(gè)通道都位于兩個(gè)相鄰第一主波峰(10，12)或兩個(gè)相鄰第二主波峰(12，10)之間，所述通道(14)具有向通過(guò)所述模塊的流體的總流動(dòng)方向(Df)傾斜的總?cè)∠?Dc)，所述條(2)還包括兩個(gè)大致垂直于所述總流動(dòng)方向(Df)的條邊緣(4，6)以及至少第一和第二相鄰排(R)的反向部(22)，這些排(R)大致平行于所述條邊緣(4，6)并分別包括位于通道(14)的橫截面內(nèi)的第一和第二反向部(22)，所述條限定兩個(gè)沿總流動(dòng)方向(Df)測(cè)量的長(zhǎng)度，即-位于所述第一和第二排(R)之間的波峰長(zhǎng)度(LC)，所述長(zhǎng)度是在與第一和第二排的反向部相鄰接的波峰點(diǎn)之間測(cè)量得到的；以及-在第一或第二反向部(22)的兩個(gè)點(diǎn)之間測(cè)量得到的反向部長(zhǎng)度(LPI)，所述點(diǎn)與相關(guān)聯(lián)的主波峰(10，12)相鄰接；所述反向部長(zhǎng)度(LPI)不同于所述波峰長(zhǎng)度(LC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，兩個(gè)長(zhǎng)度(LC，LPI)之間的比值大于1.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述反向部長(zhǎng)度(LPI)小于所述波峰長(zhǎng)度(LC)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述條限定在兩個(gè)相鄰第一主波峰(10，12)或兩個(gè)相鄰第二主波峰(12，10)之間沿總流動(dòng)方向(Df)測(cè)量得到的波峰周期(PC)，所述反向部長(zhǎng)度(LPI)與所述波峰長(zhǎng)度(LC)之和不同于所述波峰周期(PC)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述反向部長(zhǎng)度(LPI)與所述波峰長(zhǎng)度(LC)之和小于所述波峰周期(PC)的0.66倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，每個(gè)通道(14)都包括由第二主波峰(12，10)或第一主波峰(10，12)形成的上主波峰，每個(gè)反向部(22)都包括沿與所述上主波峰相反的方向取向的第一中間波峰(26)和至少一個(gè)沿所述上主波峰的方向取向的第二中間波峰(28，30)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述條包括平行于所述條邊緣(4，6)并距所述邊緣相同距離(m)的中線(M-M)，對(duì)于位于所述中線(M-M)一側(cè)的至少一排(R)反向部(22)，該排(R)反向部與所述中線(M-M)之間的距離(D1，D2)不同于所述中線(M-M)與位于所述中線另一側(cè)的每排反向部(22)之間的距離(D2，D1)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述反向部(22)和所述波紋(8)限定具有開(kāi)孔邊緣(32)的開(kāi)孔(34)，所述開(kāi)孔邊緣(32)在任意點(diǎn)處都大致沿天然液體流線。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于物質(zhì)/熱交換塔的所述交叉波狀填料模塊包括一疊波紋取向彼此相反的條(2)，至少兩個(gè)條(2)相互疊置，并且其中一個(gè)條繞位于所述條邊緣(4，6)中間的中線(M-M)相對(duì)于另一條轉(zhuǎn)過(guò)180°。
全文摘要
蒸餾設(shè)備包括由板材制成的條形成的交叉波狀填料模塊，所述條包括交替形成第一和第二主波峰(10；12)的波紋(8)，所述波紋(8)限定具有總?cè)∠?D
文檔編號(hào)F25J3/04GK1965206SQ200580018075
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者E·韋爾倫, F·勒克萊爾, G·勒巴尼 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會(huì)的有限公司