專利名稱：上流式氣液均布器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型是涉及氣流流動形態(tài)的裝置。工業(yè)上，當氣液混合物料由管道(不論是上流式還是下流式)進入固定床催化反應器或換熱器時，由于通道截面的突然擴大，形成一股射流，又由于液體擴散性能較氣體差，導致流向設備主體截面的流速極不均勻，因而會影響反應器或換熱器的利用效率。對于反應器而言，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)有民主德國專利DD270813A3，它的特點是下流式，即氣液混合物由設備頂部同時進料，該專利利用液體重力將液滴分散，并且通過兩次分級噴嘴，使氣液混合均勻，該狀態(tài)下液體重力與流體運動方向一致，再用薄層擴散導錐使流體分布均勻；另外華東化工學院實用新型專利90215379X，描述一種多層薄壁導錐的液體均布器，是用于單相流體流動的均布設施。本實用新型考慮到兩相混合物由下往上運動，液體重力對分布的影響較大，液體重力與兩相流動方向相反，采用宏觀均布液體和維持擴散段兩相流動形態(tài)的技術(shù)措施，因此，于現(xiàn)有公開的均布技術(shù)不同。
本實用新型的目的在于提供一種設計合理并可據(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。
目前人們評定一個均布器的流速均布效果好壞，主要以反應器截面上流速的均勻性來衡量，可采用相對均方差S1來衡量。


圖1為上流式氣液均布器結(jié)構(gòu)，是由壓力式噴頭(6)、多層擴散厚壁導錐(4)和氣液分布板(2)構(gòu)成。圖中(1)是床層，(3)是擴散段，(5)是設備底部入口管。
壓力式噴頭(6)放到擴散段(3)底部下方0.5d～0.9d，d是進口管直徑，使得噴頭出口液體射到擴散段(3)底部時液錐外緣恰好與管徑d一致，即l＝(0.5～0.9)d。
多層擴散厚壁導錐(4)同心地排列，其頂部尺寸(T1、T2、T3……)以等間距為基準，其底部尺寸(B1、B2、B3……)則以環(huán)形通道對應的液體量之比與頂部環(huán)形通道面積比相同為基準，從宏觀上保證到設備床層(1)截面處單位截面積所含有的液量相同；多層擴散厚壁導錐(4)與氣液分布板(2)的距離H－H1＝30～50mm，該距離與整臺設備的尺寸無關，多層擴散厚壁導錐(4)的控制面A－A面與該導錐的高度差H1－H2＝20～40mm，該高度差與整臺設備的尺寸也無關；該多層擴散厚壁導錐(4)的控制面A－A面上厚壁導錐內(nèi)徑(L1、L2、L3……)等于相鄰導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面厚壁導錐外徑(R1、R2、R3……)。
圖2是多層厚壁導錐聯(lián)結(jié)示意圖A－－中心擴散厚壁導錐，B－－第二層擴散厚壁導錐，C－－第三層擴散厚壁導錐，D－－第四層擴散厚壁導錐，F(xiàn)－－下支桿，H－－中支桿，K支撐片。聯(lián)結(jié)各層擴散厚壁導錐有下層、中層支桿，從各層擴散厚壁導錐中穿過，一般情況下，同一層的支桿應不少于三根。在最外層擴散厚壁導錐與擴散段壁面間距較小的情況下，可用支撐片焊接于最外層擴散厚壁導錐上，其上段有孔，便于螺栓穿過與擴散段壁面聯(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，導流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2安放在直徑為D1、高為L1的腔室內(nèi)，導流旋轉(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，用于固定導流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2的小孔高L4為0.4D1；導流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2直徑D3比D1小1～2mm，其高L5約0.7D1，導流旋轉(zhuǎn)片傾角為37°。導流旋轉(zhuǎn)片厚L6為0.09D1，通道孔寬為0.2D1。
氣液分布板(2)與擴散段壁間有1～5mm間隙，氣液分布板的開孔率為12％～25％。氣液分布板如圖51是床層管板，其直徑為D1，板厚為T1，床層列管以正方形排列，2是分布板，其直徑為D2，板厚為T2，分布板開孔也以正方形排列，但與床層列管排列錯開，且分布板孔與相鄰各床層列感距離相等，分布板開孔為倒錐臺，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。
按上述原則設計制作的組合式流速均布器，經(jīng)冷模實驗證明具有如下的顯著效果(1)流體阻力小，以進口管流體流速計，其阻力系數(shù)小于1.0。
(2)流速均布效果好，經(jīng)測定設備截面上流速的不均勻性S1小于10％。
下面將結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容。
實施例1參見
圖1在一直徑D為φ340mm的冷模裝置中，在其底部入口擴張段(3)設置一個上流式流速均布器。底部入口管(5)直徑d為φ150mm，擴散段高度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。
在擴張段(3)設置兩層厚壁導錐(4)。厚壁導錐高H1＝128.9mm，控制面高度H2＝100mm。根據(jù)等間距原則導錐Ⅰ頂部尺寸T1為96.7mm，導錐Ⅱ的頂部尺寸T2為193.3mm；又由于上環(huán)形通道對應的液體量之比與上部環(huán)形通道面積比相同，B1＝90.2mm、B2＝120mm。
多層擴散厚壁導錐(4)離開氣液分布板(2)的距離H－H1＝46.1mm，多層擴散厚壁導錐(4)的控制面A－A面與該導錐的高度差H1－H2＝28.9mm；該厚壁導錐(4)的控制面A－A面上厚壁導錐內(nèi)徑等于相鄰導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，用于固定導流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2的小孔高L4為6mm；導流旋轉(zhuǎn)內(nèi)件2直徑D3為15mm，其高L5為8mm，導流旋轉(zhuǎn)片傾角為37°。導流旋轉(zhuǎn)片厚L6為1.4mm，通道孔寬L7為3.4mm。
氣液分布板(2)與擴散段壁間有間隙1mm，氣液分布板的開孔率為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，分布板開孔也以正方形排列，但與床層列管排列錯開，且分布板孔與相鄰各床層列管距離相等，分布板開孔為倒錐臺，上直徑D3＝10mm，下直徑D4＝13mm。連接固定孔孔徑D5為11mm。床層管板開孔直徑D6＝18mm；列管間距與分布板孔間距L都是23.5mm。
測量結(jié)果如下S液＝7.7％＜10％；S氣＝8.3％＜10％；可見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)、多層擴散厚壁導錐(4)和氣液分布板(2)組合而成，本實用新型的特征是液體壓力式噴頭(6)安放在擴散段(3)底部下方合適位置，在擴散段(3)底部混合的氣液兩相流體通過安放在設備擴散段(3)內(nèi)的具有控制面A-A面的多層擴散厚壁導錐(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)放到擴散段(3)底部下方，使得噴頭出口液體射到擴散段(3)底部時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，其特征是多層擴散厚壁導錐(4)同心地排列，其頂部直徑(T1、T2、T3……)以等間距為基準，其底部直徑(B1、B2、B3……)則以環(huán)形通道對應的液體量之比與頂部環(huán)形通道面積比相同為基準，從宏觀上保證到設備床層(1)截面處單位截面積所含有的液量相同，多層擴散厚壁導錐(4)與氣液分布板(2)的距離H－H1＝30～50mm，該距離與整臺設備的尺寸無關，多層擴散厚壁導錐(4)的控制面A－A面與該導錐的高度差H1－H2＝20～40mm；該高度差與整臺設備的尺寸也無關；該厚壁導錐(4)的控制面A－A面上厚壁導錐內(nèi)徑(L1、L2、L3……)等于相鄰導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)與擴散段壁面有間隙，間隙距離為1～5mm，氣液分布板的開孔率為12％～25％。
專利摘要一種上流式氣液均布器，是由壓力式噴頭(6)、多層擴散厚壁導錐(4)和氣液分布板(2)構(gòu)成。它適用于立式設備氣液兩相由設備底部同時進料時使設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)必須安放在擴散段(3)底部下方合適位置，各層擴散厚壁導錐(4)同心地排列，多層擴散厚壁導錐(4)從宏觀上保證塔設備截面處單位截面積所含的液量相同，氣液混合物再經(jīng)過與塔壁有間隙的氣流分布板(2)，整個截面上的氣流流速不均勻度S1小于10％。
文檔編號B01J8/02GK2200479SQ9323270
公開日1995年6月14日 申請日期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 申請人:中國石化金陵石油化工公司