CN103084084A - 一种液体收集、混合和均布的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体收集、混合和均布的设备，包括顶部栅板、底部栅板以及支撑顶部栅板和底部栅板的支撑筋板；顶部栅板和底部栅板间设置有分配收集室，与分配收集室相连的出口穿过顶部栅板与出口管线相通，分配收集室两侧外壁上各有一组或多组射流孔，分配收集室两侧对称设置有横隔板，分配收集室底部设置有底部挡板，横隔板和底部挡板间竖直设置有折流板，将混合室与下部液体分布空间隔开。本发明不仅使液体在混合室内得到较好的混合效果并把混合所产生的紊流限制在混合室内；并使混合液体以溢流的形式进入下部分布空间，流动较为平稳。

Description

一种液体收集、混合和均布的设备

技术领域

本发明属于流体混合分布的设备，尤其涉及在石油化工领域塔、立式罐或反应器内的两个或多个固体颗粒床层之间的液体混合均布的设备。

背景技术

在化工行业，特别是石油化工行业，有多种塔、立式罐、或固定床反应器，其床层内催化剂或吸附剂等固体粒子为密实填装。固体粒子床层之间根据工艺需要，在收集上部床层来的主物流或循环物流(物料A)的同时，还需与外部注入的新鲜物流或辅助物流(物料B)充分混合，然后尽可能地均匀分布至整个塔、立式罐、或固定床反应器的横截面。其中最为典型的是用于同分异构体或光学异构体分离的模拟移动床。

对二甲苯与C8芳族化合物中其它异构体、乙苯与C8芳族化合物中其它异构体、葡萄糖与果糖、甲酚位置异构体和光学异构体等石化产品或天然产物由于沸点相近，采用精馏方法难以分离，模拟移动床是目前的主要分离手段。模拟移动床一般至少包括3个床层，床层之间设置内构件，该内构件不仅起到隔离上下游粒子床层的目的，同时需要收集来自上部床层来的主物流或循环物流(物料A)，还根据工艺需要引入新鲜物流或辅助物流(物料B)，并将上述两物流尽可能地混合均匀，然后均匀分配到下一个床层。

目前，应用于模拟移动床或其它内含多个粒子床层的塔、立式罐、或固定床反应器的具有收集-混合-分配功能的内件较少，其中专利CN101056684公开了一种混合器-分布器-收集器设备，但是该设备的混合箱结构过于简单，仅仅是通过小孔的射流效应提高新鲜物料或辅助物料(物料B)的流速与来自上游床层的主物流或循环物流(物料A)进行简单混合，在未被混合均匀的情况下就被送至下游床层，且小孔射流在该设备流体分布器上产生大量的涡流扰动，严重影响了对下游床层的均布效果。同时该设备对下游床粒子冲击较大，不得不在下游设置“流量控制器”充当再混合器和减缓器，以提高混合效果和减缓对下游床层的冲击。

专利CN1131394A公开了一种单相流体分配-混和-提取器，简称DME。该DME设备通过混合室可将新鲜物流或辅助物流(物料B)与来自上游床层的主物流或循环物流(物料A)，并将混合时产生的紊流或涡流尽量限制于混合室内。但该DME设备的混合室和分配/收集室顶部和底部均为封闭结构，使得与之相接触的上部颗粒床层的催化或吸附效率大为降低或者成为死区，同时与之相接触的下部/游颗粒床层混合液相分布很少或无分布，进而形成死区，不利于下部/游颗粒床层横截面上流量均布。

中国专利CN201592090U公开了一种液体收集混合分配装置，该专利在液体收集混合分配装置的混合室内设置了一组迷宫结构，以强化混合效果。但是该专利的迷宫结构预达到强化混合的效果，必然要求流体以一定的流速通过，从而产生较大的压降，从而大大增加了整个液体收集混合分配装置的压降；同时该液体收集混合分配装置的总高度较高，使余隙容积较大，在一定程度上浪费了装置的有效利用空间，并增加了设备投资。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种液体收集、混合和均布的设备不仅使液体在混合室内得到较好的混合效果并把混合所产生的紊流限制在混合室内；而且混合后的液体分布均匀，没有死区。

为实现上述目的，本发明一种的液体收集、混合和均布的设备包括顶部栅板、底部栅板以及支撑顶部栅板和底部栅板的支撑筋板；顶部栅板和底部栅板间设置有分配收集室，与分配收集室相连的出口穿过顶部栅板与出口管线相通，分配收集室两侧外壁上各有一组或多组射流孔，分配收集室左右两侧对称设置有横隔板，横隔板与分配收集室之间形成隔板窄缝，分配收集室下方设置有底部挡板，横隔板和底部挡板间竖直设置有折流板，将混合室与下部液体分布空间隔开。折流板与横隔板和/或底部挡板间或折流板间形成折流窄缝。

本发明所述液体收集、混合和均布的设备分为上部液体收集空间、混合室和下部分布空间。

上部液体收集空间由顶部栅板、分配收集室外壁和横隔板合围而成，且顶部栅板由筋板支撑，以承受上游床的重量。

混合室由折流板、横隔板、分配收集室外壁以及底部挡板组。底部挡板可以设置在底部支撑筋板上，也可以直接设置在底部格栅上。当直接设置在底部格栅上时，为增加底部格栅强度，并控制液体直接穿过混合室下方格栅的压降、避免短路，可在底部挡板上开孔，开孔率在2％～20％之间，此时底部挡板为多孔底部挡板。

下部分布空间由横隔板、折流板和底部栅板合围成；充分混合后的不同物料的混合液体通过折流板与横隔板或底部挡板之间的折流窄缝，进入下部空间。为进一步增强液体混合效果，并缓冲混合液体的径向冲击力，在液体进入下部分布空间前设置出口溢流堰，出口溢流堰设置在底部挡板两侧。此时，下部分布空间由横隔板、折流板、出口溢流堰和底部栅板合围而成。

本发明所述的折流板可是单折流板，也可以是双折流板，将混合室与下部液体分布空间隔开。本发明所述设备的折流板可采用全斜或半斜式结构以减少混合室底部投影面积或防冲板面积。

本发明所述折流板可以只与横隔板或底部挡板相连，也可与横隔板和底部挡板均相连，即折流窄缝可位于横隔板和底部挡板间的折流板上纵向任何位置。

本发明所述液体收集、混合和均布的设备的折流板与横隔板或底部挡板间的折流窄缝的宽度可在3～30mm之间，最佳范围为5～20mm；出口溢流堰与折流板的间距在5～30mm之间，最佳间距为10～20mm；出口溢流堰高度在3～20mm之间，最佳高度范围为5～10mm。

本发明所述设备的分配收集室下部几何形状，结合混合室折流板的型式，除了方形外，还可以是三角形、半圆形或其它达到同样目的的几何形状从而增加分配室/收集室和混合室之间的流道面积，减少流动阻力和压降。

本发明所述顶部栅板和底部栅板可以是金属条筛网也可以是金属丝网；顶部和底部栅板可以单层，也可以两层或多层的，且层间可以有2～20mm的高度间隔，层之间可用筋板连接。

本发明所述底部栅板可铺满整个塔、立式罐、或反应器的横截面。

本发明所述的液体收集、混合和均布的设备在使用时，从上部床层来的主物流或循环物流(物料A)穿过顶部栅板、进入由顶部栅板、分配收集室外壁、横隔板围成上部液体收集空间；物料A在该空间被收集，然后通过横隔板与分配收集室外壁之间的窄缝进入混合室；在分配收集室两侧外壁上各有一组或多组射流孔，新鲜物流或辅助物流(物料B)经由分配收集室的出口进入分配收集室后，由射流孔喷射入混合室，并在混合室内与物流进行充分混合。充分混合后的混合液体通过折流板与横隔板或底部挡板之间的折流窄缝，经折流、缓冲动量，将混合时产生的紊流限制在混合室内，然后以溢流的方式通过出口溢流堰，平铺至整个底部栅板，在整个横截面上均匀分布，并进入下部床层。

本发明所述设备可通过分配收集室上的出口向液体收集空间和混合室注入物料B，或从液体收集空间和混合室抽出物料A和物料B的混合流体。

本发明所述设备与现有技术相比，其优点是：

1)通过一组射流孔、混合室、折流板和出口溢流堰不仅使液体在混合室内得到较好的混合效果并把混合所产生的紊流限制在混合室内；

2)折流板和出口溢流堰消除了因小孔射流而导致在下部液体分布空间内所产生的紊流，并使混合液体以溢流的形式进入下部分布空间，流动较为平稳。

3)混合效果较好，压降低，余隙容积较小、液体分布均匀。

4)结构简单，易于工业化生产。

附图说明

图1为本发明的第一种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图2为本发明的第二种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图3为本发明的第三种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图4为本发明的第四种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图5为本发明的第五种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图6为本发明的第六种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图7为本发明的第七种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图8为本发明的第八种液体收集-混合-均布设备结构示意图

图9为本发明实施例一的床层结构及流动示意图

图10为本发明实施例二的床层结构及流动示意图

图中所示附图标记1-顶部栅板；2-出口；3-横隔板；4-分配收集室；5-射流孔；6-隔板窄缝；7-上部液体收集空间；8-底部挡板；9-折流板；10-出口溢流堰；11-混合室；12-下部分布空间；13-筋板；14-底部栅板；15-折流窄缝；16-上部床层；17-出口管线；18-液体收集-混合-均布设备；19-下部床层；20-多孔底部挡板；21-防冲板；22-物料A；23-物料B；24-混合流体(物料A和物料B)；25-抽出物流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1和图9所示，从上部床层16来的主物流或循环物流(物料A)以一定的流速穿过催化剂或吸附剂，经过顶部栅板1，进入上部液体收集空间7；物料A在该空间汇流、收集，然后通过横隔板3与分配收集室4外壁之间的隔板窄缝6进入混合室；在分配收集室4两侧外壁上各有一组或两组射流孔5，新鲜物流或辅助物流(物料B)经由进料抽出管线17进入分配收集室4后，由射流孔5以0.4～1.5m/s的速度将物料B喷射入混合室，在混合室11内产生强回流，使混合室内的两股物流进行充分混合；充分混合后的混合流体通过折流板9与横隔板3或底部挡板8之间的折流窄缝15，进行折流、以缓冲冲量，并将混合时产生的紊流限制在混合室内，然后该混合流体通过出口溢流堰10，以溢流的方式平铺整个底部栅板14，在整个横截面上均匀分布，并进入下部床层19，从而使下游床层截面上物流的流量均布和浓度均一。

实施例2

如图1和图10所示，从上部床层16来的物料A和物料B的混合流体以一定的流速穿过催化剂或吸附剂，经过顶部栅板1，进入上部液体收集空间7；混合流体在该空间汇流、收集，然后通过横隔板3与分配收集室4外壁之间的隔板窄缝6进入混合室；在分配收集室4两侧外壁上各有一组或两组射流孔5，其中一部分混合流体在压差或外部真空吸力作用下，经由射流孔5以0.05～1.2m/s的速度从混合室11进入分配收集室4，然后经由出口管线17抽至装置外，从而根据工艺要求完成特定物料的抽出过程；剩余的混合流体经折流板进入下部分布空间12，均布后，经由底部栅板14进入下部床层19。

Claims (19)

1.一种液体收集、混合、均布的设备，包括顶部栅板、底部栅板以及支撑顶部栅板和底部栅板的支撑筋板；顶部栅板和底部栅板间设置有分配收集室，与分配收集室相连的出口穿过顶部栅板与出口管线相通，分配收集室两侧外壁上各有一组或多组射流孔，分配收集室两侧对称设置有横隔板，横隔板与分配收集室之间形成隔板窄缝；分配收集室下方设置有底部挡板，横隔板和底部挡板间竖直设置有折流板。

2.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述折流板设置在横隔板或底部挡板上，折流板与横隔板或底部挡板间形成折流窄缝。

3.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述折流板设置在横隔板和底部挡板上，折流板与横隔板和底部挡板间形成折流窄缝，或者折流板与折流板间形成折流窄缝。

4.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述折流板为直板、半斜板或全斜板。

5.根据权利要求1-3任一所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述折流窄缝宽度在3～30mm。

6.根据权利要求4所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述折流窄缝宽度在5～20mm。

7.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：由所述顶部栅板、分配收集室外壁和横隔板合围而成上部液体收集空间。

8.根据权利要求4所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：由所述折流板、横隔板、分配收集室外壁以及底部挡板组成混合室。

9.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：由所述横隔板、折流板和底部栅板合围成下部分布空间。

10.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述底部挡板设置在底部支撑筋板上。

11.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述底部挡板设置在底部格栅上。

12.根据权利要求11所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述底部挡板上开有孔，开孔率在2％～20％之间，此时底部挡板为多孔底部挡板。

13.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：在所述底部挡板两侧设置出口溢流堰。

14.根据权利要求7所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述出口溢流堰与折流板的间距为5～30mm，出口溢流堰高度为3～20mm。

15.根据权利要求8所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述出口溢流堰与折流板的间距为10～20mm，高度为5～10mm。

16.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述分配收集室下部形状为方形、三角形或半圆形。

17.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述顶部栅板和底部栅板是金属条筛网或金属丝网。

18.根据权利要求1所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述顶部和底部栅板为单层、两层或多层。

19.根据权利要求18所述的液体收集、混合、均布的设备，其特征在于：所述顶部和底部栅板为两层或多层时，层间高度间隔为2～20mm，层之间用筋板连接。

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