本發(fā)明涉及化工設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣體分布結(jié)構(gòu)、氣體分布器。

背景技術(shù)：

氣體氣體分布器是一種非常重要的設(shè)備內(nèi)構(gòu)件。氣體氣體分布器被廣泛應(yīng)用于塔器、吸附罐、反應(yīng)器等設(shè)備上。其性能的好壞，對設(shè)備內(nèi)的氣體均布效果及設(shè)備性能會產(chǎn)生巨大的影響。高性能的氣體氣體分布器能減輕高速流體進(jìn)入設(shè)備后的湍流與紊亂狀態(tài)，使其在更短距離內(nèi)達(dá)到理想的均布化水平。高性能的氣體氣體分布器一般具有如下特點：1)氣源組分分布均勻，在床層入口截面處達(dá)到均勻一致；2)流體經(jīng)過氣體氣體分布器時產(chǎn)生的壓降值小，能量損失少；3)流體流經(jīng)氣體氣體分布器后能夠迅速達(dá)到均布狀態(tài)，盡量減小設(shè)備高度值；4)制造便捷，結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝，價格低廉。

近年來隨著石油化工、煤化工的發(fā)展及裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大，設(shè)備內(nèi)徑不斷增大，設(shè)備內(nèi)氣體的均布難度也越來越大，設(shè)備內(nèi)氣體偏流情況嚴(yán)重，降低了設(shè)備的性能及設(shè)備出口處的產(chǎn)品指標(biāo)，因而設(shè)備內(nèi)氣體的均布問題成了大型工程開發(fā)研究的關(guān)鍵問題之一，開發(fā)高效的入口氣體氣體分布器也顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種氣體分布結(jié)構(gòu)、氣體分布器，通過優(yōu)化設(shè)備入口后的氣流分布狀態(tài)，來解決大型設(shè)備內(nèi)氣體均布難度大、氣體偏流情況嚴(yán)重、氣體湍流狀況劇烈等問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種氣體分布結(jié)構(gòu)。

一種氣體分布結(jié)構(gòu)，其定義有沿預(yù)設(shè)方向分布的第一分流區(qū)和第二分流區(qū)。

氣體分布結(jié)構(gòu)包括：

設(shè)置于第一分流區(qū)的多個分流板，分流板呈圓臺形結(jié)構(gòu)，分流板包括相互匹配連接的圓環(huán)板和錐形擋板，錐形擋板由起始端至終止端延伸而成，且起始端設(shè)置有起始開口，終止端設(shè)置有終止開口，錐形擋板限定分別與起始開口、終止開口連通的錐形腔，圓環(huán)板具有板孔，圓環(huán)板連接于起始端且板孔與起始開口連通，多個分流板沿預(yù)設(shè)方向以間隔形成通道的形式布置、且各個圓環(huán)板的板孔相對且連通；

設(shè)置于第二分流區(qū)的弧形擋板，弧形擋板具有弧形凸面，且弧形擋板的弧形凸面對應(yīng)朝向相鄰的分流板的圓環(huán)板的板孔，弧形凸面與相鄰的分流板之間間隔布置。

在較佳的一個示例中，分流板的數(shù)量為2～4個，且沿預(yù)設(shè)方向，各個圓環(huán)板的板孔的孔徑逐漸減小、各個圓環(huán)板的外徑逐漸減小。

在較佳的一個示例中，各個圓環(huán)板的板孔具有共同的軸向中心線，且各個圓環(huán)板的板孔連通形成中心氣體通道。

在較佳的一個示例中，相鄰的分流板之間形成第一流體通道。

在較佳的一個示例中，相鄰的弧形擋板與分流板之間形成第二流體通道。

在較佳的一個示例中，弧形擋板貫穿設(shè)置有流體孔。

在較佳的一個示例中，弧形擋板的流體孔的開孔率為20～70％。

在較佳的一個示例中，多個分流板、弧形擋板通過支撐筋板連接，且支撐筋板是連接在分流板的圓環(huán)板上的。

在較佳的一個示例中，支撐筋板的數(shù)量為4～8個，且呈圓周布置。

在本發(fā)明的第二方面，提供了一種氣體氣體分布器。氣體氣體分布器包括如前述的氣體分布結(jié)構(gòu)。

上述方案的有益效果：

本發(fā)明提供的新型設(shè)備入口氣體分布器，使用時，氣體通過設(shè)備入口管進(jìn)入氣體分布器的中心通道，由中心通道緩沖后，分別從第一分流區(qū)和第二分流區(qū)的各氣體通道及弧形擋板上的流體孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。各通道為氣體的流動起到了高效的導(dǎo)流作用，氣體在各通道內(nèi)壓力均等、流速分布均勻、阻力降小。氣體經(jīng)分布器進(jìn)入設(shè)備后，能夠迅速達(dá)到均布狀態(tài)，在床層入口截面處可達(dá)到均勻一致，氣流湍動及返混程度低，均布效果好，能量損失小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的氣體分布結(jié)構(gòu)中的分流板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了圖1提供的分流板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的氣體分布結(jié)構(gòu)中的弧形擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了本發(fā)明實施例提供的氣體分布結(jié)構(gòu)中的分流板和弧形擋板相對布置位置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了本發(fā)明實施例提供的氣體分布結(jié)構(gòu)中的氣體通道分布結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：200-分流板；201-錐形擋板；202-圓環(huán)板；203-起始端；204-終止端；205-板孔；300-弧形擋板；301-弧形凸面；500-上封頭；501-氣體入口；503-支撐筋板；901-第一氣體通道；902-第二氣體通道；903-第三氣體通道；904-中心氣體通道。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發(fā)明中，在不矛盾或沖突的情況下，本發(fā)明的所有實施例、實施方式以及特征可以相互組合。在本發(fā)明中，常規(guī)的設(shè)備、裝置、部件等，既可以商購，也可以根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容自制。在本發(fā)明中，為了突出本發(fā)明的重點，對一些常規(guī)的操作和設(shè)備、裝置、部件進(jìn)行的省略，或僅作簡單描述。

參閱圖1至圖4。

本實施例提供了一種氣體分布結(jié)構(gòu)。通常地，氣體分布結(jié)構(gòu)用于對進(jìn)入設(shè)備內(nèi)的氣體進(jìn)行分布，使氣體分布更均勻，從而避免或減弱氣流湍流等問題。

一般地，氣體分布結(jié)構(gòu)是連接在設(shè)備的氣體容納、反應(yīng)腔室內(nèi)的。所述氣體容納、反應(yīng)腔室由設(shè)備的內(nèi)壁限定，如圖4，設(shè)備內(nèi)壁設(shè)置氣體入口501以便通入有待被分布的氣體。本實施例中，氣體分布結(jié)構(gòu)是連接在設(shè)備的上封頭500的內(nèi)壁，并且與氣體入口501連通，即將氣體分布結(jié)構(gòu)設(shè)置在氣體進(jìn)入設(shè)備后的流動路徑上。

為更清楚地描述氣體分布結(jié)構(gòu)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，氣體分布結(jié)構(gòu)定義有沿預(yù)設(shè)方向分布的第一分流區(qū)和第二分流區(qū)。在第一分流區(qū)和第二分流區(qū)，氣體分布結(jié)構(gòu)通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計，可以對氣流產(chǎn)生不同程度的分布。一般地，前述定義的第一分流區(qū)和第二分流區(qū)是沿氣體整體流向排列的。例如，當(dāng)氣體由a點流向b點時，第一分流區(qū)和第二分流區(qū)的分布方式是，第一分流區(qū)鄰近a點而遠(yuǎn)離b點，第二分流區(qū)鄰近b點而遠(yuǎn)離a點。氣體首先通過第一分流區(qū)被分流，然后部分地進(jìn)入第二分流區(qū)而被繼續(xù)分流。在以下描述中，所述的預(yù)設(shè)方向即為待分布的氣體的整體流向，如前述的從a至b。

以下結(jié)合附圖，對氣體分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。

氣體分布結(jié)構(gòu)包括弧形擋板300和多個分流板200。

其中，多個分流板200設(shè)置于第一分流區(qū)。需要說明的是，分流板200的具體數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，以能夠更好地促進(jìn)氣體分布為宜。本發(fā)明不對其具體數(shù)量做限定。作為一種可選的示例，分流板200的數(shù)量為2個、或3個、或4個。

參閱圖4，多個分流板200(本實施例中為三個)通過適當(dāng)?shù)男螤詈头植迹w呈錐形結(jié)構(gòu)。

其中，如圖1和圖2所示，分流板200呈圓臺形結(jié)構(gòu)。本實施例中，分流板200包括相互匹配連接的圓環(huán)板202和錐形擋板201。圓環(huán)板202和錐形擋板201的之間連接方式可通過兩者的如圖4所示的夾角α來調(diào)整。

圓環(huán)板202為平面結(jié)構(gòu)，且貫穿設(shè)置板孔205。板孔205的設(shè)置位置可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，但是，作為一種更優(yōu)的選擇，板孔205位于其中心。圓環(huán)板202的厚度也可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

錐形擋板201大致呈錐形，其由起始端203至終止端204延伸而成，且起始端203設(shè)置有起始開口，終止端204設(shè)置有終止開口。錐形擋板201還具有分別與起始開口、終止開口連通的錐形腔。圓環(huán)板202與錐形擋板201的連接方式通過以下描述被限定：圓環(huán)板202連接于起始端203且板孔205與起始開口連通。前述的多個分流板200沿預(yù)設(shè)方向以間隔形成通道的形式布置、且各個圓環(huán)板202的板孔205相對且連通；

所述的多個分流板200的布置方式對其分流效果形成一定的影響。因此，在理論設(shè)計和實際制造氣體分布結(jié)構(gòu)時，可以使各個分流板200的圓環(huán)板202具有不同的分布方式，可按需調(diào)整。例如，沿預(yù)設(shè)方向，各個分流板200間隔地布置，間隔布置的分流板200使得相鄰的分流板200之間形成第一流體通道。各層分流板200的對應(yīng)圓環(huán)板202的板孔205相對，各層的板孔205的可以在與預(yù)設(shè)方向相互垂直的方向存在一定的偏差，但是以具有共同的中心軸線為佳，并且依據(jù)此，各個圓環(huán)板202的板孔205連通形成中心通道。

進(jìn)一步地，各層圓環(huán)板202的板孔205的尺寸可以不同或相同。作為一種優(yōu)選的實現(xiàn)方案，各個圓環(huán)板202的板孔205的孔徑逐漸減小、各個圓環(huán)板202的外徑逐漸減小，并且是按照預(yù)設(shè)方向逐漸減小。參閱圖2和圖4，第一個分流板200中圓環(huán)板202的板孔205的孔徑為d11，圓環(huán)板202的外徑為d12，錐形擋板201的最大外徑為d13；第二個分流板200中圓環(huán)板202的板孔205的孔徑為d21；第三個分流板200中圓環(huán)板202的板孔205的孔徑為d31。

本發(fā)明實施例中，各個分流板200均為中心對稱結(jié)構(gòu)。各層的分流板200的圓環(huán)板202具有公共的第一中心軸線，相應(yīng)地，各層的分流板200的錐形擋板201也具有公共的第二中心軸線，并且第一中心軸線和第二中心軸線共線?；谝陨险f明，各層圓形板的板孔同軸連通形成供氣體流動的中心通道。

參閱圖4，第一個分流板200中的圓環(huán)板202與第二個分流板200中圓環(huán)板202之間的距離為h2，第三個分流板200中的圓環(huán)板202與第二個分流板200中的圓環(huán)板202之間的距離為h3。第一個分流板200中的圓環(huán)板202與前述上封頭500內(nèi)壁之間的距離為h1。

包括于氣體分布結(jié)構(gòu)的弧形擋板300是設(shè)置于第二分流區(qū)的，且相鄰的弧形擋板300與分流板200之間形成第二流體通道。參閱圖4，本實施例中的弧形擋板300的截面為扇形，且具體結(jié)構(gòu)可通過弦長l、半徑r以及圓心角β進(jìn)行調(diào)整。

如圖3所示，弧形擋板300具有弧形凸面301，且弧形擋板300的弧形凸面301對應(yīng)朝向相鄰的分流板200的圓環(huán)板202的板孔205。換言之，在預(yù)設(shè)方向，弧形擋板300形成弧形凸面301?；⌒螕醢?00的弧形凸面301與第三個分流板200中的圓環(huán)板202之間的距離為h4。

作為一種可選的示例，弧形擋板300是通過在平面板上形成一個弧形凸面301而成。在本發(fā)明的實施例中，弧形擋板300整體為弧形結(jié)構(gòu)，即弧形擋板300具有相對的弧形凸面301和弧形凹面，且是由弧形凸面301至弧形凹面延伸而成。作為一種具體的實現(xiàn)形式，弧形擋板300可以是球體或橢球體外壁的一部分。

在本發(fā)明的一些改進(jìn)示例中，弧形擋板300貫穿設(shè)置有流體孔，因此沿預(yù)設(shè)方向流通的氣體可以直接通過流體孔。當(dāng)弧形擋板300未開設(shè)流體孔時，流體可沿其弧形凸面301運動?；⌒螕醢?00的開孔數(shù)量存在不同的選擇，以流體孔的開孔率為20～70％為佳。

如前所述，氣體分布結(jié)構(gòu)包括多個分流板200和弧形擋板300。多個分流板200和弧形擋板300具有適當(dāng)?shù)呐帕蟹植夹问?。?dāng)多個分流板200和弧形擋板300的相互排列方式被固定或限定時，作為氣體分布結(jié)構(gòu)的整體，可以通過各種方式被固定。即氣體分布結(jié)構(gòu)可以被固定在前述的有待進(jìn)行氣體分布的設(shè)備內(nèi)，或者通過可拆卸連接的方式被布置在有待進(jìn)行氣體分布的設(shè)備內(nèi)。

因此，當(dāng)將氣體分布結(jié)構(gòu)布置在設(shè)備內(nèi)時，可以是使分流板200和弧形擋板300按照既定的空間排列方式被分別獨立地固定或保持在適當(dāng)位置。因此，分流板200和弧形擋板300被分別設(shè)置，以在保持既定的空間排列方式的同時，還可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以獲得更好的氣體分布效果，并且還能夠根據(jù)氣體的輸入情況(速度、流量、成分等)做出適應(yīng)性的調(diào)整。

在本實施例中，分流板200和弧形擋板300是被固定連接在一起的。例如，氣體分布結(jié)構(gòu)設(shè)置支撐筋板503。多個分流板200、弧形擋板300通過支撐筋板503連接，且支撐筋板503是連接在分流板200的圓環(huán)板202上的。在設(shè)置有支撐筋板503的氣體分布器的示例中，氣體分布器整體再通過支撐筋板503連接在設(shè)備的內(nèi)壁上。

進(jìn)一步地，氣體分布結(jié)構(gòu)具有多個支撐筋板503，例如，支撐筋板503的數(shù)量為4～8個，且呈圓周布置。支撐筋板503的尺寸小于不同層的分流板之間的間隙，也小于相鄰的分流板與上封頭內(nèi)壁之間的間隙，也小于相鄰的分流板與弧形擋板的弧形凸面之間的間隙，以便形成多個氣體通道。此外，在本發(fā)明的其他示例中，還可以在支撐筋板設(shè)置通孔，以作為氣體流動的通道。

采用本發(fā)明提供的氣體分布結(jié)構(gòu)可以形成多個氣體分流通道，從而可以實現(xiàn)較好的分流效果。具體可參見圖5，具有中心氣體通道904，第一氣體通道901，第二氣體通道902，以及第三氣體通道903。

需要說明的是，本發(fā)明中的各個分流板、弧形擋板的結(jié)構(gòu)可以具有不同的設(shè)計。作為一種具體的可選示例，d11—d21(第一個圓形板的板孔孔徑與第二個圓形板的板孔孔徑之差)等于d21—d31；d12—d22(第一個圓形板的外徑與第二個圓形板的外徑之差)等于d22—d32。

本發(fā)明提供的新型設(shè)備入口氣體分布器，使用時，氣體通過設(shè)備入口管進(jìn)入氣體分布器的中心通道，由中心通道緩沖后，分別從第一分流區(qū)和第二分流區(qū)的各氣體通道及弧形擋板上的流體孔進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。各通道為氣體的流動起到了高效的導(dǎo)流作用，氣體在各通道內(nèi)壓力均等、流速分布均勻、阻力降小。氣體經(jīng)分布器進(jìn)入設(shè)備后，能夠迅速達(dá)到均布狀態(tài)，在床層入口截面處可達(dá)到均勻一致，氣流湍動及返混程度低，均布效果好，能量損失小。

本實施例中，僅僅以氣體作為示例進(jìn)行說明，但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明提供的氣體分布結(jié)構(gòu)也可使用于其他的流動，如液體，熔融體等等，并不以氣體為限。通過對氣體分布結(jié)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或者改進(jìn)，也可被適用于其他流體領(lǐng)域。

基于前述的氣體分布結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提出了一種氣體分布器。氣體分布器可以設(shè)置殼體，氣體分布結(jié)構(gòu)固定于殼體內(nèi)。殼體的一端設(shè)置流體輸入接頭。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。