專利名稱：扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多相流混合器，具體的說是涉及一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器。
背景技術：
石油化工、煤化工等流程型工業(yè)是國民經濟發(fā)展的支柱產業(yè)，是保障我國在21世紀中葉達到中等發(fā)達國家水平的重要基礎。流動腐蝕是流程型工業(yè)裝置大型化、運行工況苛刻化、原料劣質化等發(fā)展過程中普遍存在的失效現象，特別是加氫反應流出物空冷器系統(tǒng)(Reactor Effluent Air Coolers,簡稱REAC)、換熱器系統(tǒng)、常減壓三頂系統(tǒng)在油、氣、水多相流輸送中涉及多相流動、傳熱傳質、相變腐蝕等復雜過程，引發(fā)的管束堵塞、爆管等流動腐蝕失效事故具有明顯的局部性、突發(fā)性和風險性，已成為制約該類裝置安全、穩(wěn)定、長周期運行的重要障礙?，F有研究結果表明:加氫REAC管束、換熱器管束的頻繁失效與反應過程中的銨鹽結晶沉積密切相關。因為原料油富含硫(S)和氮(N)的化合物，并含有部分氯(Cl)化物，經加氫反應后轉變?yōu)镹H3、H2S和HCl，在換熱器管束或空冷器管束中反應生成的NH4Cl和NH4HS會直接由氣相冷凝成固態(tài)晶體，在缺少液態(tài)水的情況下會迅速堵塞管束。為避免銨鹽堵塞管束通常需在REAC上游換熱器前后注水以洗滌結晶沉積的銨鹽。但由于油、氣、水三相流的密度、粘度等物理性質不同使其流動狀況差別很大，即便是注水量充分若混合效果不佳仍無法充分有效的沖洗銨鹽。國外某廠的加氫高壓空冷器系統(tǒng)盡管按照API 932-B要求進行足量的注水，并保證空冷器入口存在25%注水總量的液態(tài)水，但由于混合效果不均勻，無法有效沖洗結晶沉積的銨鹽，解剖發(fā)現空冷器管束首排管束出現了嚴重的銨鹽堵塞管束現象。為保證油、氣、水多相流的充分混合，提高混合效果，研發(fā)高效靜態(tài)混合器是解決該類問題的關鍵所在。但·遺憾的是，化工行業(yè)中的靜態(tài)混合器主要應用于氣/氣混合、氣/液混合、液/液混合、萃取、多相流反應、強化傳熱等過程，現有混合器在多相流混合的過程中大多存在結構復雜、制造成本高、混合過程能量損失大、混合效果不顯著等特點。特別是要求油-氣-水三相流充分混合的場所，受介質物性差別等因素的制約，使得混合器的單元長度大大加長，流體的壓力損失增大，同時也給管道結構布置帶來困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器，可使油-氣-水三相流短距離快速、高效混合，可有效避免多相流輸送過程中易結晶組分(NH4Cl, NH4HS或其它固相介質)的結晶沉積堵塞管束問題，顯著提升加氫空冷器系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)、常減壓三頂系統(tǒng)的抗流動腐蝕能力，延長該類設備系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長周期運行。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
本發(fā)明包括第一扭曲片、第二扭曲片、第三扭曲片和混合管束段；第一扭曲片、第二扭曲片和第三扭曲片均為以與平板最長邊相垂直的面為起始面沿最長邊扭曲180°構成，第一扭曲片與第二扭曲片，第二扭曲片與第三扭曲片相鄰兩扭曲片之間聯(lián)接的兩個連接面以垂直交叉的方式安裝并通過焊接固定；第一扭曲片、第二扭曲片、第三扭曲片相鄰扭曲片聯(lián)接后內嵌于混合管束段，并通過焊接與混合管束段內壁固定構成靜態(tài)混合器；靜態(tài)混合器通過焊接或法蘭聯(lián)接在主管束段之間。所述的平板長度大于寬度，寬度大于高度，由長寬組成的平面沿寬度的垂直平分線兩側布置三相流第一混合孔、三相流第二混合孔。所述的三相流第一混合孔、三相流第二混合孔為通孔。所述的扭曲片個數為2 10個。本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明通過多個開有混合孔的扭曲片單元的垂直交錯布置，可以達到油-氣-水多相流的快速高效混合和減少壓力損失；扭曲片上開設的多相流混合孔可顯著增加多相流體的湍動效應，使連續(xù)流體相破碎成離散相而達到多相流相間快速混合的效果。本發(fā)明可有效避免多相流輸送過程中結晶沉積堵塞管束問題，顯著提升加氫空冷器系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)、常減壓三頂系統(tǒng)的抗流動腐蝕能力，延長該類設備系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長周期運行。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是第一扭曲片與第二扭曲片聯(lián)接左視圖。

圖3是未開混合孔的平板結構立體圖。圖4是未開混合孔的扭曲片正視圖。圖5是扭曲片未扭曲前的平板結構一俯視圖。圖6是扭曲片未扭曲前的平板結構二俯視圖。圖7是扭曲片未扭曲前的平板結構三俯視圖。圖中:1、第一扭曲片；2、第二扭曲片；3、第三扭曲片；4、混合管束段；5、三相流第一混合孔；6、三相流第二混合孔；7、主管束段，8、平板。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1、圖2所示，圖1為本發(fā)明的結構示意圖，圖2為第一扭曲片與第二扭曲片聯(lián)接左視圖。本發(fā)明包括第一扭曲片1、第二扭曲片2、第三扭曲片3、混合管束段4、三相流第一混合孔5、三相流第二混合孔6、主管束段7。第一扭曲片I與第二扭曲片2相鄰兩個扭曲片之間聯(lián)接的兩個連接面以垂直交叉的方式安裝并通過焊接點Kl固定；類似地，第二扭曲片2與第三扭曲片3相鄰兩個扭曲片之間聯(lián)接的兩個連接面以垂直交叉的方式安裝并通過焊接點K2固定，其中焊接點K1、焊接點K2為點接觸焊點。第一扭曲片1、第二扭曲片2、第三扭曲片3相鄰扭曲片聯(lián)接后內嵌于混合管束段4，并通過焊接與混合管束段4內壁固定構成靜態(tài)混合器；靜態(tài)混合器通過焊接或法蘭聯(lián)接在主管束段7之間，其中焊接形式可以節(jié)省空間，對于較小距離內安裝靜態(tài)混合器比較適用，法蘭聯(lián)接的形式便于三相流靜態(tài)混合器的檢修更換。圖1中給出的第一扭曲片1、第二扭曲片2、第三扭曲片3呈串聯(lián)結構，工程實際中可根據實際需要設置2 10個扭曲片串聯(lián)組成。如圖3所示，為未開混合孔的平板結構立體圖。其中定義長度大于寬度，寬度大于高度。其中由長寬組成的上表面左上角、右上角、左下角、右下角定義為A、B、C、D，AD與BC對角線相交于0點。如圖4所示，為未開混合孔的扭曲片正視圖。為更好的表現扭曲片的立體效果，圖4所示的扭曲片未開三相流混合孔，是由未開混合孔的平板扭曲后形成。扭曲片未扭曲前為長方體結構，即如圖3所示的平板結構。扭曲成型的步驟為:以與平板8最長邊相垂直的面為初始面，即以AC為長邊，高度為短邊組成的面為起始面，沿平板長度方向扭曲180°形成，扭曲成形后的扭曲片沿平板長度的垂直平分線對稱分布，垂直平分線通過圖3中的0點。如圖5所示，為扭曲片未扭曲前的平板8的結構一俯視圖，由長度和寬度組成的平面沿寬度的垂直平分線兩側，沿長度的中點位置對稱布設三相流第一混合孔5、三相流第二混合孔6，混合孔為通孔。如圖6、圖7所示，分別為扭曲片未扭曲前的平板8的結構二、結構三俯視圖。同樣地，平板的結構尺寸控制在長度大于寬度，寬度大于高度，沿長和寬組成的上平面對角線相交于0點，將左上角、右上角、左下角、右下角定義為A、B、C、D0其中圖6所示結構為DO的中點和AO的中點位置布設三相流第一混合孔5、三相流第二混合孔6。圖7所示的結構為CO的中點和BO的中點布設三相流第一混合孔5和三相流第二混合孔6，其中三相流第一混合孔5和三相流第二混合孔6均為直徑相同的通孔。本發(fā)明提出的一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器，其具體工藝過程是:油、氣、水多相流體介質先經主管束段7進入到三片或多片扭曲孔片串聯(lián)的三相流靜態(tài)混合器結構，油-氣-水在結構變化的扭曲片及混合孔內經過充分混合后，油、氣、水三相的相分率、湍動能、混合密度在徑向平面內均勻分布，實現油-氣-水三相流的充分高效快速混合，充分混合后的多相流體 介質再經三相流靜態(tài)混合器出口進入主管段7。上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器，其特征在于:包括第一扭曲片(I)、第二扭曲片(2)、第三扭曲片(3)和混合管束段(4);第一扭曲片(I)、第二扭曲片(2)和第三扭曲片(3)均為以與平板(8)最長邊相垂直的面為起始面沿最長邊扭曲180°構成，第一扭曲片(I)與第二扭曲片(2)，第二扭曲片(2)與第三扭曲片(3)相鄰兩扭曲片之間聯(lián)接的兩個連接面以垂直交叉的方式安裝并通過焊接固定；第一扭曲片(I)、第二扭曲片(2)、第三扭曲片(3)相鄰扭曲片聯(lián)接后內嵌于混合管束段(4)，并通過焊接與混合管束段(4)內壁固定構成靜態(tài)混合器；靜態(tài)混合器通過焊接或法蘭聯(lián)接在主管束段(7)之間。
2.根據權利要求1所述的一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器，其特征在于:所述的平板(8)長度大于寬度，寬度大于高度，由長寬組成的平面沿寬度的垂直平分線兩側布置三相流第一混合孔(5)、三相流第二混合孔(6);所述的三相流第一混合孔(5)、三相流第二混合孔(6)為通孔。
3.根據權利要求1所述的一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器，其特征在于:所述的扭曲片個 數為2 10個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種扭曲孔片式油氣水三相流靜態(tài)混合器。包括三片扭曲片和混合管束段；三片扭曲片均為以與平板最長邊相垂直的面為起始面沿最長邊扭曲180°構成，相鄰兩扭曲片之間聯(lián)接的兩個連接面以垂直交叉的方式安裝并通過焊接固定，聯(lián)接后內嵌于混合管束段，并通過焊接與混合管束段內壁固定構成靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器聯(lián)接在主管束段之間。還可在平板長度大于寬度，寬度大于高度，由長寬組成的平面沿寬度的垂直平分線兩側布置三相流通孔。本發(fā)明多個扭曲片片的垂直交錯布置，達到油-氣-水多相流的快速高效混合和減少壓力損失；扭曲片上開設的多相流混合孔可顯著增加多相流體的湍動效應，使連續(xù)流體相破碎成離散相而達到多相流相間快速混合。
文檔編號B01F5/06GK103240015SQ20131013750
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權日2013年4月19日
發(fā)明者金浩哲, 偶國富, 王寬心 申請人:浙江理工大學