CN2200479Y - 上流式气液均布器 - Google Patents

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杨腾
叶必潼
吕建如
杜茜
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Abstract

一种上流式气液均布器，是由压力式喷头(6)、多 层扩散厚壁导锥(4)和气液分布板(2)构成。它适用 于立式设备气液两相由设备底部同时进料时使设备 主体截面气液均匀分布的装置。其特征在于压力式 喷头(6)必须安放在扩散段(3)底部下方合适位置，各 层扩散厚壁导锥(4)同心地排列，多层扩散厚壁导锥 (4)从宏观上保证塔设备截面处单位截面积所含的液 量相同，气液混合物再经过与塔壁有间隙的气流分布 板(2)，整个截面上的气流流速不均匀度S1小于 10％。

Description

本实用新型是涉及气流流动形态的装置。工业上，当气液混合物料由管道（不论是上流式还是下流式）进入固定床催化反应器或换热器时，由于通道截面的突然扩大，形成一股射流，又由于液体扩散性能较气体差，导致流向设备主体截面的流速极不均匀，因而会影响反应器或换热器的利用效率。对于反应器而言，还可能引起局部催化剂产生烧结的现象。本实用新型是一种上流式气液均布器。
现有的气液均布技术有民主德国专利DD270813A3，它的特点是下流式，即气液混合物由设备顶部同时进料，该专利利用液体重力将液滴分散，并且通过两次分级喷嘴，使气液混合均匀，该状态下液体重力与流体运动方向一致，再用薄层扩散导锥使流体分布均匀；另外华东化工学院实用新型专利90215379X，描述一种多层薄壁导锥的液体均布器，是用于单相流体流动的均布设施。本实用新型考虑到两相混合物由下往上运动，液体重力对分布的影响较大，液体重力与两相流动方向相反，采用宏观均布液体和维持扩散段两相流动形态的技术措施，因此，于现有公开的均布技术不同。
本实用新型的目的在于提供一种设计合理并可据此放大的流体阻力损失小、均布效果好的上流式气液分布器。
目前人们评定一个均布器的流速均布效果好坏，主要以反应器截面上流速的均匀性来衡量，可采用相对均方差S1来衡量。
图1为上流式气液均布器结构，是由压力式喷头（6）、多层扩散厚壁导锥（4）和气液分布板（2）构成。图中（1）是床层，（3）是扩散段，（5）是设备底部入口管。
压力式喷头（6）放到扩散段（3）底部下方0.5d～0.9d，d是进口管直径，使得喷头出口液体射到扩散段（3）底部时液锥外缘恰好与管径d一致，即l＝（0.5～0.9）d。
多层扩散厚壁导锥（4）同心地排列，其顶部尺寸（T1、T2、T3……）以等间距为基准，其底部尺寸（B1、B2、B3……）则以环形通道对应的液体量之比与顶部环形通道面积比相同为基准，从宏观上保证到设备床层（1）截面处单位截面积所含有的液量相同；多层扩散厚壁导锥（4）与气液分布板（2）的距离H－H1＝30～50mm，该距离与整台设备的尺寸无关，多层扩散厚壁导锥（4）的控制面A－A面与该导锥的高度差H1－H2＝20～40mm，该高度差与整台设备的尺寸也无关；该多层扩散厚壁导锥（4）的控制面A－A面上厚壁导锥内径（L1、L2、L3……）等于相邻导锥顶部直径的中间位置尺寸。A－A面各环形通道的面积等于该导锥底部以等间距划分的环形通道的面积，这样就可以决定A－A面厚壁导锥外径（R1、R2、R3……）。
图2是多层厚壁导锥联结示意图：A－－中心扩散厚壁导锥，B－－第二层扩散厚壁导锥，C－－第三层扩散厚壁导锥，D－－第四层扩散厚壁导锥，F－－下支杆，H－－中支杆，K支撑片。联结各层扩散厚壁导锥有下层、中层支杆，从各层扩散厚壁导锥中穿过，一般情况下，同一层的支杆应不少于三根。在最外层扩散厚壁导锥与扩散段壁面间距较小的情况下，可用支撑片焊接于最外层扩散厚壁导锥上，其上段有孔，便于螺栓穿过与扩散段壁面联结。
压力式喷头（6）结构如图3、图4所示：1是喷头外壳，导流旋转内件2安放在直径为D1、高为L1的腔室内，导流旋转内件2的作用是使液体产生径向旋转力，喷头外壳总高L2约是喷头外壳内径D1的两倍，腔室高L1约为喷头外壳内径D1的0.66倍，喷头出口内径D2约0.44D1，喷头出口段高L3约为0.44D1，用于固定导流旋转内件2的小孔高L4为0.4D1；导流旋转内件2直径D3比D1小1～2mm，其高L5约0.7D1，导流旋转片倾角为37°。导流旋转片厚L6为0.09D1，通道孔宽为0.2D1。
气液分布板（2）与扩散段壁间有1～5mm间隙，气液分布板的开孔率为12％～25％。气液分布板如图5：1是床层管板，其直径为D1，板厚为T1，床层列管以正方形排列，2是分布板，其直径为D2，板厚为T2，分布板开孔也以正方形排列，但与床层列管排列错开，且分布板孔与相邻各床层列感距离相等，分布板开孔为倒锥台，上直径为D3，下直径为D4；连接固定孔的孔径为D5；床层列管直径D6；列管间距与分布板孔间距都是L。
按上述原则设计制作的组合式流速均布器，经冷模实验证明具有如下的显著效果：
（1）流体阻力小，以进口管流体流速计，其阻力系数小于1.0。
（2）流速均布效果好，经测定设备截面上流速的不均匀性S1小于10％。
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容。
实施例1：
参见图1：在一直径D为φ340mm的冷模装置中，在其底部入口扩张段（3）设置一个上流式流速均布器。底部入口管（5）直径d为φ150mm，扩散段高度H为175mm，水液量为1.4m3／h，压力式喷头（6）压力为0.7MPa，空气压力0.029atm（表压），流量0.357m3／s，气温26℃，压力式喷头（6）安放位置l＝82mm。
在扩张段（3）设置两层厚壁导锥（4）。厚壁导锥高H1＝128.9mm，控制面高度H2＝100mm。根据等间距原则导锥Ⅰ顶部尺寸T1为96.7mm，导锥Ⅱ的顶部尺寸T2为193.3mm；又由于上环形通道对应的液体量之比与上部环形通道面积比相同，B1＝90.2mm、B2＝120mm。
多层扩散厚壁导锥（4）离开气液分布板（2）的距离H－H1＝46.1mm，多层扩散厚壁导锥（4）的控制面A－A面与该导锥的高度差H1－H2＝28.9mm；该厚壁导锥（4）的控制面A－A面上厚壁导锥内径等于相邻导锥顶部尺寸的中间位置尺寸，即L1＝50mm、L2＝145mm。A－A面各环形通道的面积等于该导锥底部以等间距划分的环形通道的面积，这样就可以决定A－A面厚壁导锥外径R1＝116.3mm、R2＝233.2mm。
压力式喷头（6）结构如图3、图4所示：1是喷头外壳。导流旋转内件2安放在直径D1为16mm、高L1为10mm的腔室内，导流旋转内件2的作用是使液体产生径向旋转力，喷头外壳总高L2为32mm，喷头出口内径D2为6mm，喷头出口段高L3约为6mm，用于固定导流旋转内件2的小孔高L4为6mm；导流旋转内件2直径D3为15mm，其高L5为8mm，导流旋转片倾角为37°。导流旋转片厚L6为1.4mm，通道孔宽L7为3.4mm。
气液分布板（2）与扩散段壁间有间隙1mm，气液分布板的开孔率为13.4％。气液分布板如图5：1是床层管板，其直径D1＝384mm，板厚T1为20mm，床层列管以正方形排列，2是分布板，其直径D2＝338mm，板厚T2为16mm，分布板开孔也以正方形排列，但与床层列管排列错开，且分布板孔与相邻各床层列管距离相等，分布板开孔为倒锥台，上直径D3＝10mm，下直径D4＝13mm。连接固定孔孔径D5为11mm。床层管板开孔直径D6＝18mm；列管间距与分布板孔间距L都是23.5mm。
测量结果如下：S液＝7.7％＜10％；
S气＝8.3％＜10％；
可见上述组合式气液流速均布器均布效果好。

Claims (4)

1、一种用于立式设备气液两相上流式气液流速均布器，系由压力式喷头(6)、多层扩散厚壁导锥(4)和气液分布板(2)组合而成，本实用新型的特征是：液体压力式喷头(6)安放在扩散段(3)底部下方合适位置，在扩散段(3)底部混合的气液两相流体通过安放在设备扩散段(3)内的具有控制面A-A面的多层扩散厚壁导锥(4)，气液两相流体再流经气液分布板(2)，从宏观上保证塔设备床层(1)截面处单位截面积所含的液量相同。
2、如权利要求1所述的上流式气液均布器，其特征是压力式喷头（6）放到扩散段（3）底部下方，使得喷头出口液体射到扩散段（3）底部时液锥外缘恰好与入口管管径d一致，即l＝（0.5～0.9）d。
3、如权利要求1所述的上流式气液均布器，其特征是多层扩散厚壁导锥（4）同心地排列，其顶部直径（T1、T2、T3……）以等间距为基准，其底部直径（B1、B2、B3……）则以环形通道对应的液体量之比与顶部环形通道面积比相同为基准，从宏观上保证到设备床层（1）截面处单位截面积所含有的液量相同，多层扩散厚壁导锥（4）与气液分布板（2）的距离H－H1＝30～50mm，该距离与整台设备的尺寸无关，多层扩散厚壁导锥（4）的控制面A－A面与该导锥的高度差H1－H2＝20～40mm；该高度差与整台设备的尺寸也无关；该厚壁导锥（4）的控制面A－A面上厚壁导锥内径（L1、L2、L3……）等于相邻导锥顶部直径的中间位置尺寸；A－A面各环形通道的面积等于该导锥底部以等间距划分的环形通道的面积，这样就可以决定A－A面厚壁导锥外径（R1、R2、R3……）。
4、如权利要求1所述的上流式气液均布器，其特征是气液分布板（2）与扩散段壁面有间隙，间隙距离为1～5mm，气液分布板的开孔率为12％～25％。
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