CN86101606A - 流体处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

处理流体的设备和方法，即流体流过能提取其中的一个组分的颗粒物料。例如离子交换树脂的床层来处理流体。采用细颗粒尺寸的树脂并使其保持过量填充状态，这样就能使流体流经床层横截面时分布基本均匀。

Description

流体处理方法及设备

本发明是关于从流体中除去某种组分的处理流方法，该方法是将流体通经一个能从流体中提取该组分的颗粒物料（通常称为“颗粒介质”）床。

这种普通类型的方法是众所周知的。典型的是，颗粒介质是一种树脂，它可通过离子交换由流体中提出一种或多种组分。离子交换过程用于软化水，将水通过阳离子交换树脂颗粒床，有选择地除去象钙和镁之类的结垢组分。该树脂床层可定期地通入适宜的再生剂溶液而再生。

上述的普通类型的方法，也可用于液体净化或从液体中萃取化学品。这类过程也可用于处理气体。

由罗伯特·弗·亨特（Robert    F.Hunter）公布的3，385，788和3，386，914号的两个美国专利，透露了所涉及这类过程先有技术的实施例。在这两个实施中，都是使用离子交换树脂床层进行的离子交换过程。

实行所涉及的这类先有技术（包括在亨特专利中，所公开的技术）所使用的典型设备叫做离子交换柱，它是由垂直安装的园柱形的压力容器组成的。一般，树脂是放在容器较低部位的松散床层上，而液体从容器的顶部送入，向下通经床层以进行处理。在树脂床层上面要有自由空间，其体积一般约等于树脂体积的50%。这个空间可容许树脂膨胀，且在倒流清洗树脂时，床层能膨胀，也能流态化。

在容器内树脂床层上面设置液体进口分布器，以便分散流入树脂床层顶部的液体。该分布器在反洗时还可起收集器的作用，并可将其连接到污水系统以便排放脏的反溅水。进口分布器是为避免当液体进入容器时，液体流对树脂床顶部的直接冲击产生的扰动而安装的口。这种扰动能够导致树脂床被冲刷形成空穴，使得床层顶部不再是平整的表面。已发现树脂床中的空穴会导致操作期缩短并使流出液质量变差。

如在亨特专利中所讨论的那样，正常地作业应该定期地通入再生剂将树脂床再生。为此目的，通常在液体进口分布器之下，在树脂床层顶部之上，设置再生剂分布器。这样安装避免了再生剂被自由空间中的水稀释，并且减少置换所需的水量。再生剂分布器往往采用具有小孔的管道系统，再生剂通过小孔分布到树脂床层上。

液体一般通经树脂床层部的聚水系统，由容器的较低部位排出。聚水系统与容器底部的工作出口和反洗水入口相连接。

这种类型的先有技术设备有许多缺点。其一是，液体分布系统的费用和复杂性是相当大的。该系统必须由耐腐蚀的材料制做，而且在结构上必须坚固，以经得住容器内树脂和水压力。由于树脂填充不规则，使流经树脂床的液体分布不均匀也是个问题。这通常可通过树脂床层的频繁反洗，使其减至最低程度。这往往会使一些聚结的树脂块破裂，使树脂要重新分级和再填装。流动分布不良导致有些需要加工的液体在树脂中走短路，因而使液体净化程度不好。

当离子交换树脂离子形式改变和与之接触的液体浓度的变化时，会使离子交换树脂的体积膨胀和收缩，也会发生流动液体的不均匀分布。例如，强碱阴离子树脂由氯化物的形式改变为羟基形式时，其体积变化15%。这时，树脂的收缩会引起填充不规则，导致液流分布不均匀。早在1955年，伯恩（Byrne）和拉皮德斯（Lapidus）就已报导了这种影响。

（J.Am.Chem.Soc.Voe.77p.6506，1955）。

为了把树脂固定堆砌或树脂层高度化的影响减到最小，正常的操作应该保持树脂床层在一定的最小高度以上。通常取最小高度为30英寸。然而，还必须承认在任何给定的时间内，总树脂床层只有一小部分在进行离子交换。进行交换部分的树脂床层（称为“交换带”）常常比30英寸的最小床高小得多。然而降低床高（必然节省成本）一般被认为是不可能的，因为这必然会引起液体流动不均匀分布。当然，不均匀的流动分布会导致过程的效率降低。

本发明的目的是提供解决上述这些先有技术问题所涉及到的这种类型的设备和方法。本发明的特殊目的是使厚度接近于或甚至少于常用的30英寸最小床厚的树脂床层，沿整个床层横截面达到均匀的流动分布。

一方面，本发明提供了一种能从流体中除去一种组分的设备。在设备中，流体通经能从流体中提取该组分的颗粒物料床层。这些设备包括一个装有颗粒床层的容器，该容器具有容许液体穿经床层而流动的第一和第二个入口，和限制容器内树脂床层的装置，以便将床层相应的树脂限制在第一个和第二个端面，以使上述的两端面间床层厚度大体上不变，并且使得由一个端面到另一个端面横截面积一定或均匀地增大。限制装置包括在相应的床层端面的端板。每个端板都有流体流动的通道，以将床层和有关的入口之间联系起来。设置通道为的是使流体从所述的入口流入床层时，大体上能够均匀分布到所述端面的床层横截面上。构成床层的颗粒物料，其颗粒尺寸大体上是均匀的，并且在过量填充的条件下，限制装置能完全限制颗粒料量。为了在床层的端面间，使流体流过床横截面时能大体上均匀分布，要选择好颗粒的尺寸和过量填充的程度。

本发明所提供的方法包括：流体通过颗粒物料床层时能从其中提取需要除去的组分，其中，由尺寸大体上均匀的颗粒组成，且能在第一个和第二个端面间保持过量填充，该床层限制了端面间的床层厚度大体上不变，并且由这一端面到另一端面的横截面积保持不变或均匀地增大。通经一个端面的流体大体上是均匀分布的。流体通过床层流动，而在床层另一端收集流体大体上也是均匀。为了使所述的床层端面间穿过床层横截面积的流体大体上均匀分布，颗粒的大小和过量填充程度要好好选择。

在本发明的上下文中所用的专门术语“过量填充”，意思是能把颗粒限制在树脂床内，所以有所有时间它们总是处于被压缩状态。在离子交换树脂床的情况下，这也包括由于树脂离子形式变化树脂颗粒发生收缩的那段时间。

已经知道，以上所列举的先有技术的缺点，可用本发明的设备和方法来避免或减少。实际实验表明，非常均匀的流动，可通过使离子交换树脂床层厚度小于常用的30英寸最小厚度来达到。此外，与常用的设备相比，本法的成本低得多。再一个优点是，已发现，容器的定位，不一定象通常的先有技术那样垂直配置，其它定位方法也是可能的。这就能提供另外的实际优点。

更可取的是，与一般惯用的树脂尺寸相比，在本发明的设备和方法中所用的颗粒物料粒度很细。例如在大部分工业和商业方法中，一般所用的离子交换树脂颗粒的名义尺寸为16～40美国筛目，其等效尺寸为0.5毫米。比较起来，本发明中优先采用比40目更小的颗粒，特别是采用80～120目，通常等效尺寸为0.12毫米的颗粒。这样的颗粒尺寸，可提供优等的离子交换动力学，并且机械强度好得多，且不易因床层的膨胀和收缩而磨损。

为了更清晰地了解本发明，可参考附图。这些图以实例的方式，说明了发明中所选择的很多实施方案。其中：

图1是先有技术的离子交换柱的垂直正视横截面图;

图2是本发明所提供的、类似于图1的设备剖面图;

图3包括两个视图（a）和（b）。它们分别表示图2所示的一个端盖板的正视剖面图和直视剖面图;

图4是类似于图2的视图，但是已部分剖开，以说明获得设备内树脂床所要求的过量填充的一种方法;

图5和图6是类似于图2的剖视图，但它表明的是获得所要求的过量填充的另一种方法;

图7、图8和图9是说明使用本发明的方法所得结果的具体实例曲线图;

图10是示出的另一种树脂床层结构的示意说明。

首先参见图1，它示出了一种先有技术的离子交换柱，包括圆柱形压力容器或壳体20。它是按垂直方位安置的，它有弯曲的端盖22和24。26为在壳体内自由支托着的树脂床。正如以前所讨论的那样，把树脂加入到容器内在树脂床上面保持有自由空间28，其容积为树脂体积的50%。对于一般的30英寸的树脂床来说，除了树脂的空隙体积之外，这表示在每平方英尺的床层横截面上持液体积为1.25立方英尺。在先有技术中，这一自由空间是为了允许树脂的膨胀和在反洗期间树脂床层的膨胀和流化所需要的。但是，持液体积有一缺点，即液体占据的这个体积，对于同树脂的反应显然是无效的。

为了接收进入的液体，在容器20的顶部，设置了入口杂质30。如前所述，入口装置与为使床层顶部无扰动而配置的分配液体的分布器32相连接。进口分布器32在反洗期间作为收集器使用。

在进口分布器的下面树脂床上方（一般在树脂床墒方约6英寸）处是管道装置34，它构成了与再生剂入口36相连通的再生剂分布器。喷嘴38安装在管道装置34上以便把再生剂输送到树脂床上。

在容器20底部装有出口（或反洗进口）管20，与树脂床底部的聚水系统42相连通，以便在正常操作期间能由容器引出液体。该聚水系统装置在适当的时候也可把反洗液输送到树脂床层。当在容器中采用副填充时，聚水系统可由一个安装在容器底盖24中心的、直接装在出口（或进口）40上方的毂盘构成，有孔的变曲支管从毂盘呈辐射状伸出。当不使用副填充时，聚水系统可由具有比树脂粒子小的孔口的管道装置所组成，并固定在容器的增强底盖板上，如图所示。

现在参考图2。这是本发明所提供的设备型式，它包括所示的含有树脂床46的普通容器44。为了使流体通过床层流动，该容器包括第一个和第二个孔接口48和50。床层封闭在容器内，以便使液体流动导向相应的第一个端面46a和第二个端面46b。它还包括在两个端面间的厚度大体上不变的床层52。在这个具体设备中的横截面积是维持一定的园形，但能由一个表面到另一个表面均匀地增大。床层由端板54和56限定，相应的床端面为46a和46b。每块端板都包括了一个流体流动通道的复杂系统（图3表示得更清楚），以便将床层和相应的孔口48及50中的一个联系起来。正如将要谈到的，通道是为使液体经由相应的表面46a或46b时，大体上均匀地分布到整个床层横截面上，构成床层的颗粒物料，其颗粒尺寸大体上是均匀的，在过量填充的条件下，由端板54、56完全封闭。颗粒尺寸和过量填充程度的选择，要使得流体在床层端面46a和46b之间流动时，沿整个床层横截面大体上均匀地分布。

现在更详细地参见图2，容器44仅仅包括一个短管58。它的两端安装法兰盘60、62。管道和法兰结构有时称为容器的“壳体”，树脂床层封闭在其中。

每个端板54、56都是直径和法兰60、62相等的圆形平板，在此板中作出如上所述的流体流动通道。在图2中，一些这样的通道，可单独用参考号64表示。这些通道口一直到端板的内表面（也就是靠近床层的表面）。在相应的端板和床层之间，安装比床层46中的树脂最小尺寸还要小的孔的筛网，以防止树脂颗粒进入板上的流体流动通道中而损失。在图2中这两个筛网以66和68表示。每个筛网可由一层或多层可渗透性的布或其它过滤介质组成。如下所述，筛网虽然已由端板加强，但它仍必须有足够的强度，以便在相当大的作用力下仍能支持住树脂。筛网是夹紧在相应的壳体法兰的外表面和端板内表面的封闭表面之间，壳体两端用弹性垫圈来密封。这些垫圈在图中以70和72表示。

每个端板和连带的筛网，是用底板固定的。底板是沿其周边固定到相邻的容器壳体的法兰上的。这两块底板分别以74和76表示在图2中。一些固定螺检以78和80所示。从图3可以清楚地看到每一个入口48、50都由一附在各自端板上的管状构件组成。管子通过联结底板74、76的开孔向外伸出。

现参考视图，图3包括了两个以3a和3b表示的视图。图3a是一个图2所示的常用端板的径向剖面放大图。在这种情况下，事实上可以认为，图3（a）是端板56的局部放大视图。它是由图2的中心线以右而看的。图3（b）是与图（a）对应的部分俯视图。它表示端板内流体流动通道的布置。

首先参考图3（a），端板本身以56表示，并沿所示的中心线X-X扩展。围绕中心线的端板是对称的。端板56在中心线X-X上开有园形中心孔82，将管状构件84插入此孔中构成了图2的入口50。圆形挡板86在端板内表面封住孔82，致使当液体进入树脂床层时，消耗了含在液体内的一些能量，因而防止了沿床层中心向下的液体的“喷射”。在这个特殊的具体设备中，端板56、构件84和挡板86都由聚丙烯制作，用通常的聚丙烯焊接技术把它们焊在一起。

图3（b）表示部分端板但未示出挡板86。流动通道88由孔82沿半径方向向外伸展到密封表面90。密封表面90是围绕端板内表面的周边的。从图3（a）可清楚看到，在表面90上有齿面92，在装配好的容器中齿面92以便与垫圈70密封。垫圈70安放在容器壳体的法兰上的凹槽中（图中未示出）穿过端盖板的一系列园孔是用来固定螺栓78的，图3（a）和3（b）中示出了其中一个园孔94。为了获得大体上均匀的紧固力，这一系列园孔均匀地围绕着端盖板的周边分布。

本发明所述的实施例中，每个静向流体流动通道88分三个较小的通道88a，其中一个仍然是径向的，而其它两个已部再是径向通道了。辅助通道96围绕径向通道之间中心线X-X弧形地伸展开来。

这种流体流动通道的构造使液体在树脂床层的整个横截面上得以收集和分布、并沿径向通道流向相应的孔口50，反之亦然。在组装后的设备中，两端盖板内表面间距除了在整个床层横截面的范围内应是均等以外，流体通道的精确结构并不是关键的。应该把通道设计成对于所需要的流速没有过大的压强降。而且应该足够小以使液体截留量减到最小，因为截留液体会引起加工溶液的不必要的稀释。对每个端盖板来说，每平方英尺横截面上通道内裁留液体的体积应该少于0.04立方英尺，最好少于0.03立方英尺。

端盖板54、56可由钢和加耐蚀衬里制做，或由塑料制做，并用钢垫板加强，如图2中74和76所示。端盖板54和56基本上是相同的。

在大多数工业和商业部门所使用的正规离子交换树脂，其颗粒尺寸一般为16～40筛目（美国），其等效尺寸为0.5毫米。在床层46中所使用的树脂小于40筛目，最好在80～120筛目，其等效尺寸为0.12毫米。它约为正常树脂颗粒尺寸的25%。除了它们良好的离子交换动力学性能外，与较粗的树脂相比，这些细小的树脂还有许多优点。

1.它们在力学性能上要坚固得多;

2.它们不易因树脂的膨胀和收缩而磨损;

3.细颗粒树脂床层具有更低的渗透性。一般在离子交换中遇到的层流区，床层压强降约与粒子直径的平方成反比。可以预计一个直径为3英寸细颗粒树脂床层的压强降近似等于一个直径为48英寸的普通树脂床层的压强降，因此，具有相似的流动分布特征。

4.这种细颗粒树脂浆液能容易地保持成悬浮状态，因此可很容易地用泵输送，其意义将在以下变得十分明显。

使用足够的树脂，这样树脂是“过量填充”的（见上述定义），而在树脂床46以上存在自由空间。因此，不会造成树脂的明显移动。因此，只要树脂填充均匀，树脂床46的厚度和整个床层面上的压强降是均匀的。按此装填的树脂层另一优点是，它容许流体向上流动，而不扰动树脂床层46。当液体进入床层，并试图将筛网由端盖板54或56推开，把它由端盖板的封闭表面与壳体法兰60、62之间拉开时，杂质填充的树脂床层可为筛网66、68提供有效地支承。按上述方式填充的无自由空间的树脂在反洗时不可能象传统的柱子那样使树脂流化。

过量填充也会引起少量的树脂变形。这种变形补偿了在操作过程中可能产生的树脂收缩，因此，消除了树脂收缩而引起的填充不规则性。用这种方法填充柱子能确保整个柱子都充满树脂，而且在任何时候都可均匀充填。

还发现过量填充不仅能使流体通过细粒介质的短床层时，在垂直方向上分布均匀，而且，可使柱子与它的中心线平面相适应，因此，流体能以水平方向流过柱子。这在传统的柱子中是行不通的，而且与先有技术的概念有显著的差别，因为，树脂总是置于柱子的底部，尔后液体在树脂床层的顶部通过，而不是均匀地通过床层。例如，亨特的美国专利3，385，788曾以如下的概念为依据，即柱子是垂直的，而过程中所用的液体流过柱子。这样无论在什么时候，两种液体相接触密度高的液体总在密度低的液体下方。

操作传统的离子交换柱使它达到最大的离子交换能力，通常是在超过最大能力的75%的情况下进行的。离子交换能力用每升树脂的克当量来表示。

另一方面，本发明选用小于总离子交换能力的75%、一般是小于35%的树脂。例如，当离子交换树脂全部由一种离子形式转换成另一种形式时，体积变化是15%，如果利用了总离子交换能力的12.5%，而它的体积变化只有1.9%。这正好是在大多数离子交换树脂的可容许形变的范围以内。此外，如以上讨论所述，使用细颗粒树脂比使用传统的粗颗粒树脂要坚固得多。减小树脂的收缩也会减少填充的不规则性和流动过量的不均性。

有许多不同的方法来实现容器中树脂的过量填充。以下给出的三个实例并参考图4、5和6来说明。

方法1

首先参考图4，图中是部分组装的设备。有装配在一起的壳体（58、60、62）、下端盖板46、加强板74、筛网66和垫圈70。把离子交换树脂倾入或铲到柱子的开口顶部，并把离子交换树脂堆放到超过壳体顶部法兰的表面54的边缘，如图4所示。柱子中的游离水分通过底部孔口50排出。然后将顶部筛网68、端盖板54和加强板76置于树脂堆的顶上。最后装入螺栓80并拧紧。这样压挤树脂堆，直到这些构件连接到壳体法兰的表面达到密封为止，使得柱内所填充的树脂处于受压的状态。

方法2

如图5所示柱子配备有位于壳体侧面的孔口98，用它来加入树脂。这种情况下柱子是完全装配好的，其中没有树脂。然后，如图6所示树脂以水的浆液形式由料源100通过侧口98。用一个合适的泵，例如先进的空腔泵102，加入柱子内。当浆液加入柱子后，树脂积累在柱子内，而水通过筛网66、68，经由顶部和底部的孔口48、50排出。用泵加入树脂水浆液直到达到预定的树脂压缩程度为止。在这种情况下，可通过测定泵出口压强来决定。当压强达到一个高值时，例如约大于100磅/英寸时，关闭紧靠在壳体侧口98处阀门104，然后关泵。这样柱子就被树脂紧密地充填了。当然，树脂压缩程度也可以用其它方法测定。

用这种方式装填的柱子，有利于侧面翻转，这样，当装填柱子时，树脂装入孔口98是朝上的。

方法3

为了避免按照方法1壳体法兰平面上有必要树脂堆和为了降低按方法2所要求的泵输送压强，可将方法1和方法2稍加改进。

也就是当把树脂放入柱子之前，使树脂收缩。这可通过把要用树脂的离子形式改变成膨胀小的离子形式来实现。例如，把强碱性阴离子树脂变成氯化物形式，这种氯化物形式的树脂膨胀性比羟基形式的树脂要小得多。一些树脂也可不改变离子的形式而收缩。例如，可以把树脂置入使其收缩的溶剂中。例如，用方法1或方法2将树脂加入柱子里之前，把强酸型阳离子树脂置于浓酸溶液中。另外，可以在一些树脂已加到柱子里以后，从封盖上的入口用泵将酸打入柱子中去，使树脂收缩，从而为添加更多的树脂腾出了空间。当柱子投入使用时，树脂将多少有点膨胀，这样使得树脂紧紧地填充在柱子中。

图10是另外一种树脂床的示意图。为简化起见，没有画出设备本身的结构。图例号46表示树脂床本身，它具有环状结构。床层的圆筒形侧面用46a′和46b′标出。液体经这两个侧面进入和离开树脂床层。床层的厚度以52′标出，而整个床层是均匀的。但是，床层的横截面积显然将从内侧面46a′到外侧面46b′逐渐均匀增加。设备将被设计成使待处理液体可经筒形侧面46a′加入到树脂床层中去，如图10中箭头106所示，并使经处理后的液体通过表面46b′离开床层，如箭头108所示，反之亦然。

显然，端盖板、筛网、和支撑结构的设计必须适合环形树脂床的结构。用上述方法1，不可能将树脂床层过量填充，但可使用方法2和方法3。

实例

通过测定离开柱子的液体纯度，可以评价流体在离子交换柱中的分布的好坏。如果流体分布差，一些被处理的液体将会在一部分树脂短路，因而降低了提纯程度。

另一种评价流体分布好坏的方法是液体置换法，即用一种液体将另一种液体从柱子中置换出来。离开柱子的流出液浓度分布曲线的形状反映柱中流体分布的情况。

例1

图2所示的离子交换柱，其设计尺寸为内径为36英寸，标定床高为3英寸，等于壳体长。用方法1和方法2将强磺酸型离子交换树脂装入柱子，树脂的标定尺寸分布为80～120筛目（美国）。按照下面的步骤用液体置换来评价流体的分布。

1.用泵把水打入柱子中以确保将柱子中以确保将柱子中全部空隙中的空气排除。

2.以每分钟约80升的流速，用泵将浓度约为50克/升、体积约为50升的硫酸经底部口50打入。

3.以每分钟约80升的流速，用泵将体积约为100升的水经底部口50打入。

4.多次重复步骤1和2′。重复用方法2装填树脂，以保证树脂紧紧地填充入柱子内。

5.几次反复步骤2和步骤3后，按从顶部出口流出的液体量能被约5升整除的次数收集样品。

6.分析步骤5收集的试样，试样中硫酸的浓度以原始硫酸浓度的分率表示。

7.用树脂床的体积表示收集到的溶液体积为函数，将步骤6的结果作图，如图7所示。

从图7可以看出，浓度上升得很快，在0.床层体积范围内，由初始浓度10%增长到90%。这说明流体在柱内有极好的分布。

例2

用例1叙述的方法评价流体在与例1同样的柱子中分布，只是把柱子侧转，使液体以水平方向流经柱子，而不是从垂直方向流经柱子。

所得的置换曲线如图8所示。从图8可看出，浓度很快上升，在0.55床层体积内，从初始浓度10%增长到90%。这说明流体在柱内有极好的分布。

应当指出，图8中置换曲线的形状与图7中的曲线很相似。图7是在液体垂直向上进入柱子的情况下得到的，但不管流动方向如何，液体在柱内分布是很相似的。

在实验结束之后，将柱子的顶部端盖板54、垫板76和筛网68移开，然后检查树脂床。发现树脂完全充满柱子的空间，而且树脂顶层在壳体法兰表面以上约0.5英寸。这说明树脂一定处于受压缩的状态，当拆卸后，树脂膨胀。

例3

水的去离子系统包括一个内径为16英寸，标定床高为6英寸的柱子，装有80～120筛目（美国）的强酸阳离子交换树脂和一个内径测定为16英寸、标定床高为4英寸，装有80～120筛目（美国）的强碱阴离子交换树脂。按照填充方法1装填这些柱子。将阳离子柱和阴离子柱以这样的方式连接，使得它们能够分别被盐酸和氢氧化钠逆流方式再生，然后用无离子水清洗。

将含有总溶解固体物（如Ca CO₃）约170毫克/升的自来水，以每分钟80升的流速，用泵打入阳离子树脂柱子，然后流过阴离子柱子，以除去水中溶解的杂质。装置经过几次生产/再生循环后，对每个柱子用同样的方式补加少量树脂，以保证柱子充分填充。树脂床层是这样放置的，使液体以水平方向先通过阳离子柱子，然后通过阴离子柱子。在循环过程中，测定一个生产周期内产生的无离子水的电阻率。测定结果表示在图9中。可以看出，在生产周期约为18分钟的范围内，产生的水的电阻率从约1兆欧一厘米增加到最大值约为4.5兆欧一厘米。在该周期内约使用12.5%的阳离子树脂床的总交换能力，和27%的阴离子树脂床的总交换能力。

产生的水的高电阻率说明了在生产和再生过程中，液体在树脂床层中的分布极好。

例4

将例3使用的柱子重新放置，使它在去离子周期内，流体垂直向下流过柱子。在循环过程中，测定在一个周期内产生的无离子水的电阻率，结果表示在图9中。可以看出，在生产周期约为18分钟的范围内，生产的水的电阻率从约为1兆欧一厘米增加到最大值约为4.5兆欧一厘米。产生的水的高电阻率说明液体通过树脂床层时分布极好。另外还可看出，本例的实验与例3的实验结果相似，说明流体垂直流经柱子和水平流经柱子的分布基本上相同。因此，应该指出上述分析仅与本发明特有的、优先选择的实施方案有关，在本发明的很大范围内，有可能进行许多改进。

Claims (20)

1、处理流体的装置，用一种方法从流体中除去一个组分，该方法是流体通过能提取流体中该组分的颗粒物料构成的床层，其中该装备包括：

一个容纳上述床层的容器，该容器有第一个和第二个允许流体流过床层的孔口，

把床层固定在容器内的构件，这样一来，床层就有第一和第二端面，在这两个端面之间，固定床的厚度基本恒定，而且横截面积是不变的，从一个侧面到另一个侧面均匀地递增，上述构件包括相应床层端面的端板，每个端板装有流体流动的通道，将床层和上述的相应的一个孔口连接起来，流体通道是这样安装的，即流体从上述的孔口进入床层，流经上述的床层横截面时分布基本上是均匀的。

构成床层的颗粒物料的尺寸大体上是均匀的，并且在过量填充的条件下，用所说的限制方法也能完全约束得住，所说的粒子尺寸和过量填充程度是这样选择的，即流体在上述两床层端面间流过床层截面时分布基本均匀。

2、根据权利要求1所述的装置，其中所用的颗粒物料的粒子尺寸小于40筛目（美国）。

3、根据权利要求2所述的装置，其中所用的上述物料的粒子尺寸范围为80～120筛目（美国）。

4、根据权利要求1所述的装置，其中所说的每个端板包括：由上述流体流动通道构成的端盖板，与相应的上述孔口相连的中心位置向外伸展的通道;与上述盖板的内表面相通的许多流道;覆盖在上述流道上的筛网;以及带有比上述床内最小颗粒尺寸预期值更小的开孔，因而，筛网可防止粒子进入到所说的通道中，而且过量填充的树脂也能把筛网固定在相应的上述端盖板上。

5、根据权利要求4所述的装置，其中所说的每一个入口由一管状构件组成，它从相应的端盖板向外伸展并与通常在上述盖板中心处的开口相连接;为防止液体从上述的孔口进入床层时直接冲击床层，盖板上装有挡板，上述每个端盖板被安置在端侧面的垫板（可拆卸式）固定到容器上，垫板上有一个中心孔，上述的管状构件通过它向外伸展，垫板（可拆卸式）把端盖板固定在容器上，这样通过拆掉垫板而卸下端盖板，为颗粒物料进入床层提供入口。

6、根据权利要求5所述的装置，其中容器由一个带开口端的圆柱状体构成，所说的开口端各有一个环形法兰，相应端盖板的垫板（可拆卸式）固定在相应的法兰上，从而，把相应的端盖板固定在垫板和上述法兰之间。

7、根据权利要求5所述装置，其中每一个上述端盖板和相应的管状构件由塑料材料制成。

8、根据权利要求1所述装置，其中所说的容器还装有一个与上述床层连接的孔口，使颗粒物料通过该孔进入容器中而形成床层。

9、根据权利要求1所述的装置，其中每个端板上的流体通道内的液体截面体积为每平方英尺床层横截面小于0.04立方英尺。

10、根据权利要求9所述的装置，其中上述的液体截面体积为每平方英尺床层横截面小于0.03立方英尺。

11、从流体中脱除一个组分的处理方法，在该方法中，流体通过能够提取该组分的颗粒物料床层，床层是由尺寸基本均匀的颗粒构成，这些颗粒以过量填充状态放置在第一和第二两个床层端面间，所说的端面间的床层厚度基本上是恒定的，而且床层横截面积是不变的，或从一个侧面到另一个侧面均匀地递增，流体通过所说的端面之一可使流体基本均匀地分布并通过床层，这样可使流体通过床层并从另一端面基本均匀地收集流体，为了使通过上述床层端面间的流体在床层横截面上流动分布大体均匀，要选择好床层中的粒子尺寸和过量填充的程度。

12、根据权利要求11所述的方法，其中颗粒物料的粒子尺寸小于40筛目（美国）。

13、根据权利要求12所述的方法，其中所说的物料粒子的尺寸范围为80～120筛目（美国）。

14、根据权利要求11所述的方法，这种方法是在小于该方法最大能力的35%的条件下操作的。

15、根据权利要求14所述的方法，但它是接近最大能力的12.5%的情况下操作的。

16、根据权利要求12中所述的方法，但它是在上述环状床中进行的，所说的第一和第两个端面是由环形内外园筒形侧面构成的，流体经上述的其中一个圆筒侧面分配后，通过床层，然后，收集通过所述的另一个圆筒形侧面的流体。

17、根据权利要求11所述的方法，这种方法是在一个至少有一个可拆卸的并用以封闭床层另一端面端板的容器中进行的，其中床层是通过移开端板、用树脂颗粒过量填入容器，然后，把端板装到容器上，通过把颗粒压紧的程序来制得的。

18、根据权利要求17所述的方法，其中树脂在加入容器之前先使树脂收缩。

19、根据权利要求11所述的方法，它是在一个容器中进行的，该容器中装有所说的颗粒物料床层并有一个将上述物料送入容器的加料口，通过上述加料口，用泵把呈水淤浆状颗粒物料打入容器内，淤浆中的水从容器中排出，并继续用泵加料直至树脂压缩到预定程度，表明容器中的树脂已达到过量填充，这样就形成了树脂床层。

20、根据权利要求-19所述的方法，其中床层装有离子交换树脂颗粒，在把树脂颗粒装入容器之前先使树脂收缩。

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