專利名稱：上流式氣液均布器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及氣流流動(dòng)形態(tài)的裝置。工業(yè)上，當(dāng)氣液混合物料由管道(不論是上流式還是下流式)進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器或換熱器時(shí)，由于通道截面的突然擴(kuò)大，形成一股射流，又由于液體擴(kuò)散性能較氣體差，導(dǎo)致流向設(shè)備主體截面的流速極不均勻，因而會(huì)影響反應(yīng)器或換熱器的利用效率。對(duì)于反應(yīng)器而言，還可能引起局部催化劑產(chǎn)生燒結(jié)的現(xiàn)象。本實(shí)用新型是一種上流式氣液均布器。
現(xiàn)有的氣液均布技術(shù)有民主德國(guó)專利DD270813A3，它的特點(diǎn)是下流式，即氣液混合物由設(shè)備頂部同時(shí)進(jìn)料，該專利利用液體重力將液滴分散，并且通過(guò)兩次分級(jí)噴嘴，使氣液混合均勻，該狀態(tài)下液體重力與流體運(yùn)動(dòng)方向一致，再用薄層擴(kuò)散導(dǎo)錐使流體分布均勻；另外華東化工學(xué)院實(shí)用新型專利90215379X，描述一種多層薄壁導(dǎo)錐的液體均布器，是用于單相流體流動(dòng)的均布設(shè)施。本實(shí)用新型考慮到兩相混合物由下往上運(yùn)動(dòng)，液體重力對(duì)分布的影響較大，液體重力與兩相流動(dòng)方向相反，采用宏觀均布液體和維持?jǐn)U散段兩相流動(dòng)形態(tài)的技術(shù)措施，因此，于現(xiàn)有公開(kāi)的均布技術(shù)不同。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種設(shè)計(jì)合理并可據(jù)此放大的流體阻力損失小、均布效果好的上流式氣液分布器。
目前人們?cè)u(píng)定一個(gè)均布器的流速均布效果好壞，主要以反應(yīng)器截面上流速的均勻性來(lái)衡量，可采用相對(duì)均方差S1來(lái)衡量。


圖1為上流式氣液均布器結(jié)構(gòu)，是由壓力式噴頭(6)、多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)和氣液分布板(2)構(gòu)成。圖中(1)是床層，(3)是擴(kuò)散段，(5)是設(shè)備底部入口管。
壓力式噴頭(6)放到擴(kuò)散段(3)底部下方0.5d～0.9d，d是進(jìn)口管直徑，使得噴頭出口液體射到擴(kuò)散段(3)底部時(shí)液錐外緣恰好與管徑d一致，即l＝(0.5～0.9)d。
多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)同心地排列，其頂部尺寸(T1、T2、T3……)以等間距為基準(zhǔn)，其底部尺寸(B1、B2、B3……)則以環(huán)形通道對(duì)應(yīng)的液體量之比與頂部環(huán)形通道面積比相同為基準(zhǔn)，從宏觀上保證到設(shè)備床層(1)截面處單位截面積所含有的液量相同；多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)與氣液分布板(2)的距離H－H1＝30～50mm，該距離與整臺(tái)設(shè)備的尺寸無(wú)關(guān)，多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)的控制面A－A面與該導(dǎo)錐的高度差H1－H2＝20～40mm，該高度差與整臺(tái)設(shè)備的尺寸也無(wú)關(guān)；該多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)的控制面A－A面上厚壁導(dǎo)錐內(nèi)徑(L1、L2、L3……)等于相鄰導(dǎo)錐頂部直徑的中間位置尺寸。A－A面各環(huán)形通道的面積等于該導(dǎo)錐底部以等間距劃分的環(huán)形通道的面積，這樣就可以決定A－A面厚壁導(dǎo)錐外徑(R1、R2、R3……)。
圖2是多層厚壁導(dǎo)錐聯(lián)結(jié)示意圖A－－中心擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐，B－－第二層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐，C－－第三層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐，D－－第四層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐，F(xiàn)－－下支桿，H－－中支桿，K支撐片。聯(lián)結(jié)各層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐有下層、中層支桿，從各層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐中穿過(guò)，一般情況下，同一層的支桿應(yīng)不少于三根。在最外層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐與擴(kuò)散段壁面間距較小的情況下，可用支撐片焊接于最外層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐上，其上段有孔，便于螺栓穿過(guò)與擴(kuò)散段壁面聯(lián)結(jié)。
壓力式噴頭(6)結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示1是噴頭外殼，導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2安放在直徑為D1、高為L(zhǎng)1的腔室內(nèi)，導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2的作用是使液體產(chǎn)生徑向旋轉(zhuǎn)力，噴頭外殼總高L2約是噴頭外殼內(nèi)徑D1的兩倍，腔室高L1約為噴頭外殼內(nèi)徑D1的0.66倍，噴頭出口內(nèi)徑D2約0.44D1，噴頭出口段高L3約為0.44D1，用于固定導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2的小孔高L4為0.4D1；導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2直徑D3比D1小1～2mm，其高L5約0.7D1，導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)片傾角為37°。導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)片厚L6為0.09D1，通道孔寬為0.2D1。
氣液分布板(2)與擴(kuò)散段壁間有1～5mm間隙，氣液分布板的開(kāi)孔率為12％～25％。氣液分布板如圖51是床層管板，其直徑為D1，板厚為T(mén)1，床層列管以正方形排列，2是分布板，其直徑為D2，板厚為T(mén)2，分布板開(kāi)孔也以正方形排列，但與床層列管排列錯(cuò)開(kāi)，且分布板孔與相鄰各床層列感距離相等，分布板開(kāi)孔為倒錐臺(tái)，上直徑為D3，下直徑為D4；連接固定孔的孔徑為D5；床層列管直徑D6；列管間距與分布板孔間距都是L。
按上述原則設(shè)計(jì)制作的組合式流速均布器，經(jīng)冷模實(shí)驗(yàn)證明具有如下的顯著效果(1)流體阻力小，以進(jìn)口管流體流速計(jì)，其阻力系數(shù)小于1.0。
(2)流速均布效果好，經(jīng)測(cè)定設(shè)備截面上流速的不均勻性S1小于10％。
下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1參見(jiàn)
圖1在一直徑D為φ340mm的冷模裝置中，在其底部入口擴(kuò)張段(3)設(shè)置一個(gè)上流式流速均布器。底部入口管(5)直徑d為φ150mm，擴(kuò)散段高度H為175mm，水液量為1.4m3／h，壓力式噴頭(6)壓力為0.7MPa，空氣壓力0.029atm(表壓)，流量0.357m3／s，氣溫26℃，壓力式噴頭(6)安放位置l＝82mm。
在擴(kuò)張段(3)設(shè)置兩層厚壁導(dǎo)錐(4)。厚壁導(dǎo)錐高H1＝128.9mm，控制面高度H2＝100mm。根據(jù)等間距原則導(dǎo)錐Ⅰ頂部尺寸T1為96.7mm，導(dǎo)錐Ⅱ的頂部尺寸T2為193.3mm；又由于上環(huán)形通道對(duì)應(yīng)的液體量之比與上部環(huán)形通道面積比相同，B1＝90.2mm、B2＝120mm。
多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)離開(kāi)氣液分布板(2)的距離H－H1＝46.1mm，多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)的控制面A－A面與該導(dǎo)錐的高度差H1－H2＝28.9mm；該厚壁導(dǎo)錐(4)的控制面A－A面上厚壁導(dǎo)錐內(nèi)徑等于相鄰導(dǎo)錐頂部尺寸的中間位置尺寸，即L1＝50mm、L2＝145mm。A－A面各環(huán)形通道的面積等于該導(dǎo)錐底部以等間距劃分的環(huán)形通道的面積，這樣就可以決定A－A面厚壁導(dǎo)錐外徑R1＝116.3mm、R2＝233.2mm。
壓力式噴頭(6)結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示1是噴頭外殼。導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2安放在直徑D1為16mm、高L1為10mm的腔室內(nèi)，導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2的作用是使液體產(chǎn)生徑向旋轉(zhuǎn)力，噴頭外殼總高L2為32mm，噴頭出口內(nèi)徑D2為6mm，噴頭出口段高L3約為6mm，用于固定導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2的小孔高L4為6mm；導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2直徑D3為15mm，其高L5為8mm，導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)片傾角為37°。導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)片厚L6為1.4mm，通道孔寬L7為3.4mm。
氣液分布板(2)與擴(kuò)散段壁間有間隙1mm，氣液分布板的開(kāi)孔率為13.4％。氣液分布板如圖51是床層管板，其直徑D1＝384mm，板厚T1為20mm，床層列管以正方形排列，2是分布板，其直徑D2＝338mm，板厚T2為16mm，分布板開(kāi)孔也以正方形排列，但與床層列管排列錯(cuò)開(kāi)，且分布板孔與相鄰各床層列管距離相等，分布板開(kāi)孔為倒錐臺(tái)，上直徑D3＝10mm，下直徑D4＝13mm。連接固定孔孔徑D5為11mm。床層管板開(kāi)孔直徑D6＝18mm；列管間距與分布板孔間距L都是23.5mm。
測(cè)量結(jié)果如下S液＝7.7％＜10％；S氣＝8.3％＜10％；可見(jiàn)上述組合式氣液流速均布器均布效果好。
權(quán)利要求1.一種用于立式設(shè)備氣液兩相上流式氣液流速均布器，系由壓力式噴頭(6)、多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)和氣液分布板(2)組合而成，本實(shí)用新型的特征是液體壓力式噴頭(6)安放在擴(kuò)散段(3)底部下方合適位置，在擴(kuò)散段(3)底部混合的氣液兩相流體通過(guò)安放在設(shè)備擴(kuò)散段(3)內(nèi)的具有控制面A-A面的多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)，氣液兩相流體再流經(jīng)氣液分布板(2)，從宏觀上保證塔設(shè)備床層(1)截面處單位截面積所含的液量相同。
2.如權(quán)利要求1所述的上流式氣液均布器，其特征是壓力式噴頭(6)放到擴(kuò)散段(3)底部下方，使得噴頭出口液體射到擴(kuò)散段(3)底部時(shí)液錐外緣恰好與入口管管徑d一致，即l＝(0.5～0.9)d。
3.如權(quán)利要求1所述的上流式氣液均布器，其特征是多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)同心地排列，其頂部直徑(T1、T2、T3……)以等間距為基準(zhǔn)，其底部直徑(B1、B2、B3……)則以環(huán)形通道對(duì)應(yīng)的液體量之比與頂部環(huán)形通道面積比相同為基準(zhǔn)，從宏觀上保證到設(shè)備床層(1)截面處單位截面積所含有的液量相同，多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)與氣液分布板(2)的距離H－H1＝30～50mm，該距離與整臺(tái)設(shè)備的尺寸無(wú)關(guān)，多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)的控制面A－A面與該導(dǎo)錐的高度差H1－H2＝20～40mm；該高度差與整臺(tái)設(shè)備的尺寸也無(wú)關(guān)；該厚壁導(dǎo)錐(4)的控制面A－A面上厚壁導(dǎo)錐內(nèi)徑(L1、L2、L3……)等于相鄰導(dǎo)錐頂部直徑的中間位置尺寸；A－A面各環(huán)形通道的面積等于該導(dǎo)錐底部以等間距劃分的環(huán)形通道的面積，這樣就可以決定A－A面厚壁導(dǎo)錐外徑(R1、R2、R3……)。
4.如權(quán)利要求1所述的上流式氣液均布器，其特征是氣液分布板(2)與擴(kuò)散段壁面有間隙，間隙距離為1～5mm，氣液分布板的開(kāi)孔率為12％～25％。
專利摘要一種上流式氣液均布器，是由壓力式噴頭(6)、多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)和氣液分布板(2)構(gòu)成。它適用于立式設(shè)備氣液兩相由設(shè)備底部同時(shí)進(jìn)料時(shí)使設(shè)備主體截面氣液均勻分布的裝置。其特征在于壓力式噴頭(6)必須安放在擴(kuò)散段(3)底部下方合適位置，各層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)同心地排列，多層擴(kuò)散厚壁導(dǎo)錐(4)從宏觀上保證塔設(shè)備截面處單位截面積所含的液量相同，氣液混合物再經(jīng)過(guò)與塔壁有間隙的氣流分布板(2)，整個(gè)截面上的氣流流速不均勻度S1小于10％。
文檔編號(hào)B01J8/02GK2200479SQ9323270
公開(kāi)日1995年6月14日 申請(qǐng)日期1993年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月31日
發(fā)明者楊騰, 葉必潼, 呂建如, 杜茜 申請(qǐng)人:中國(guó)石化金陵石油化工公司