專利名稱：一種液體收集、混合和均布的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體混合分布的設(shè)備，尤其涉及在石油化工領(lǐng)域塔、立式罐或反應(yīng)器內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)固體顆粒床層之間的液體混合均布的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在化工行業(yè)，特別是石油化工行業(yè)，有多種塔、立式罐、或固定床反應(yīng)器，其床層內(nèi)催化劑或吸附劑等固體粒子為密實(shí)填裝。固體粒子床層之間根據(jù)工藝需要，在收集上部床層來(lái)的主物流或循環(huán)物流(物料A)的同時(shí)，還需與外部注入的新鮮物流或輔助物流(物料B)充分混合，然后盡可能地均勻分布至整個(gè)塔、立式罐、或固定床反應(yīng)器的橫截面。其中最為典型的是用于同分異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu)體分離的模擬移動(dòng)床。對(duì)二甲苯與CS芳族化合物中其它異構(gòu)體、乙苯與CS芳族化合物中其它異構(gòu)體、葡萄糖與果糖、甲酚位置異構(gòu)體和光學(xué)異構(gòu)體等石化產(chǎn)品或天然產(chǎn)物由于沸點(diǎn)相近，采用精餾方法難以分離，模擬移動(dòng)床是目前的主要分離手段。模擬移動(dòng)床一般至少包括3個(gè)床層，床層之間設(shè)置內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件不僅起到隔離上下游粒子床層的目的，同時(shí)需要收集來(lái)自上部床層來(lái)的主物流或循環(huán)物流(物料A)，還根據(jù)工藝需要引入新鮮物流或輔助物流(物料B)，并將上述兩物流盡可能地混合均勻，然后均勻分配到下一個(gè)床層。目前，應(yīng)用于模擬移動(dòng)床或其它內(nèi)含多個(gè)粒子床層的塔、立式罐、或固定床反應(yīng)器的具有收集-混合-分配功能的內(nèi)件較少，其中專利CN101056684公開了一種混合器-分布器-收集器設(shè)備，但是該設(shè)備的混合箱結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，僅僅是通過(guò)小孔的射流效應(yīng)提高新鮮物料或輔助物料(物料B)的流速與來(lái)自上游床層的主物流或循環(huán)物流(物料A)進(jìn)行簡(jiǎn)單混合，在未被混合均勻的情況下就被送至下游床層，且小孔射流在該設(shè)備流體分布器上產(chǎn)生大量的渦流擾動(dòng)，嚴(yán)重影響了對(duì)下游床層的均布效果。同時(shí)該設(shè)備對(duì)下游床粒子沖擊較大，不得不在下游設(shè)置“流量控制器”充當(dāng)再混合器和減緩器，以提高混合效果和減緩對(duì)下游床層的沖擊。專利CN1131394A公開了一種單相流體分配-混和-提取器，簡(jiǎn)稱DME。該DME設(shè)備通過(guò)混合室可將新鮮物流或輔助物流(物料B)與來(lái)自上游床層的主物流或循環(huán)物流(物料A)，并將混合時(shí)產(chǎn)生的紊流或渦流盡量限制于混合室內(nèi)。但該DME設(shè)備的混合室和分配/收集室頂部和底部均為封閉結(jié)構(gòu)，使得與之相接觸的上部顆粒床層的催化或吸附效率大為降低或者成為死區(qū)，同時(shí)與之相接觸的下部/游顆粒床層混合液相分布很少或無(wú)分布，進(jìn)而形成死區(qū)，不利于下部/游顆粒床層橫截面上流量均布。中國(guó)專利CN201592090U公開了一種液體收集混合分配裝置，該專利在液體收集混合分配裝置的混合室內(nèi)設(shè)置了一組迷宮結(jié)構(gòu)，以強(qiáng)化混合效果。但是該專利的迷宮結(jié)構(gòu)預(yù)達(dá)到強(qiáng)化混合的效果，必然要求流體以一定的流速通過(guò)，從而產(chǎn)生較大的壓降，從而大大增加了整個(gè)液體收集混合分配裝置的壓降；同時(shí)該液體收集混合分配裝置的總高度較高，使余隙容積較大，在一定程度上浪費(fèi)了裝置的有效利用空間，并增加了設(shè)備投資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液體收集、混合和均布的設(shè)備不僅使液體在混合室內(nèi)得到較好的混合效果并把混合所產(chǎn)生的紊流限制在混合室內(nèi)；而且混合后的液體分布均勻，沒(méi)有死區(qū)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種的液體收集、混合和均布的設(shè)備包括頂部柵板、底部柵板以及支撐頂部柵板和底部柵板的支撐筋板；頂部柵板和底部柵板間設(shè)置有分配收集室，與分配收集室相連的出口穿過(guò)頂部柵板與出口管線相通，分配收集室兩側(cè)外壁上各有一組或多組射流孔，分配收集室左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有橫隔板，橫隔板與分配收集室之間形成隔板窄縫，分配收集室下方設(shè)置有底部擋板，橫隔板和底部擋板間豎直設(shè)置有折流板，將混合室與下部液體分布空間隔開。折流板與橫隔板和/或底部擋板間或折流板間形成折流窄縫。本發(fā)明所述液體收集、混合和均布的設(shè)備分為上部液體收集空間、混合室和下部分布空間。上部液體收集空間由頂部柵板、分配收集室外壁和橫隔板合圍而成，且頂部柵板由筋板支撐，以承受上游床的重量?；旌鲜矣烧哿靼?、橫隔板、分配收集室外壁以及底部擋板組。底部擋板可以設(shè)置在底部支撐筋板上，也可以直接設(shè)置在底部格柵上。當(dāng)直接設(shè)置在底部格柵上時(shí)，為增加底部格柵強(qiáng)度，并控制液體直接穿過(guò)混合室下方格柵的壓降、避免短路，可在底部擋板上開孔，開孔率在2% 20%之間，此時(shí)底部擋板為多孔底部擋板。下部分布空間由橫隔板、折流板和底部柵板合圍成；充分混合后的不同物料的混合液體通過(guò)折流板與橫隔板或底部擋板之間的折流窄縫，進(jìn)入下部空間。為進(jìn)一步增強(qiáng)液體混合效果，并緩沖混合液體的徑向沖擊力，在液體進(jìn)入下部分布空間前設(shè)置出口溢流堰，出口溢流堰設(shè)置在底部擋板兩側(cè)。此時(shí)，下部分布空間由橫隔板、折流板、出口溢流堰和底部柵板合圍而成。本發(fā)明所述的折流板可是單折流板，也可以是雙折流板，將混合室與下部液體分布空間隔開。本發(fā)明所述設(shè)備的折流板可采用全斜或半斜式結(jié)構(gòu)以減少混合室底部投影面積或防沖板面積。本發(fā)明所述折流板可以只與橫隔板或底部擋板相連，也可與橫隔板和底部擋板均相連，即折流窄縫可位于橫隔板和底部擋板間的折流板上縱向任何位置。本發(fā)明所述液體收集、混合和均布的設(shè)備的折流板與橫隔板或底部擋板間的折流窄縫的寬度可在3 30mm之間，最佳范圍為5 20mm ;出口溢流堰與折流板的間距在5 30mm之間，最佳間距為10 20mm ;出口溢流堰高度在3 20mm之間，最佳高度范圍為5 IOmm0本發(fā)明所述設(shè)備的分配收集室下部幾何形狀，結(jié)合混合室折流板的型式，除了方形外，還可以是三角形、半圓形或其它達(dá)到同樣目的的幾何形狀從而增加分配室/收集室和混合室之間的流道面積，減少流動(dòng)阻力和壓降。本發(fā)明所述頂部柵板和底部柵板可以是金屬條篩網(wǎng)也可以是金屬絲網(wǎng)；頂部和底部柵板可以單層，也可以兩層或多層的，且層間可以有2 20mm的高度間隔，層之間可用筋板連接。
本發(fā)明所述底部柵板可鋪滿整個(gè)塔、立式罐、或反應(yīng)器的橫截面。本發(fā)明所述的液體收集、混合和均布的設(shè)備在使用時(shí)，從上部床層來(lái)的主物流或循環(huán)物流(物料A)穿過(guò)頂部柵板、進(jìn)入由頂部柵板、分配收集室外壁、橫隔板圍成上部液體收集空間；物料A在該空間被收集，然后通過(guò)橫隔板與分配收集室外壁之間的窄縫進(jìn)入混合室；在分配收集室兩側(cè)外壁上各有一組或多組射流孔，新鮮物流或輔助物流(物料B)經(jīng)由分配收集室的出口進(jìn)入分配收集室后，由射流孔噴射入混合室，并在混合室內(nèi)與物流進(jìn)行充分混合。充分混合后的混合液體通過(guò)折流板與橫隔板或底部擋板之間的折流窄縫，經(jīng)折流、緩沖動(dòng)量，將混合時(shí)產(chǎn)生的紊流限制在混合室內(nèi)，然后以溢流的方式通過(guò)出口溢流堰，平鋪至整個(gè)底部柵板，在整個(gè)橫截面上均勻分布，并進(jìn)入下部床層。本發(fā)明所述設(shè)備可通過(guò)分配收集室上的出口向液體收集空間和混合室注入物料B,或從液體收集空間和混合室抽出物料A和物料B的混合流體。本發(fā)明所述設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是:I)通過(guò)一組射流孔、混合室、折流板和出口溢流堰不僅使液體在混合室內(nèi)得到較好的混合效果并把混合所產(chǎn)生的紊流限制在混合室內(nèi)；2)折流板和出口溢流堰消除了因小孔射流而導(dǎo)致在下部液體分布空間內(nèi)所產(chǎn)生的紊流，并使混合液體以溢流的形式進(jìn)入下部分布空間，流動(dòng)較為平穩(wěn)。3)混合效果較好，壓降低，余隙容積較小、液體分布均勻。4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的第一種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的第二種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明的第三種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明的第四種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明的第五種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明的第六種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意7為本發(fā)明的第七種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意8為本發(fā)明的第八種液體收集-混合-均布設(shè)備結(jié)構(gòu)示意9為本發(fā)明實(shí)施例一的床層結(jié)構(gòu)及流動(dòng)示意10為本發(fā)明實(shí)施例二的床層結(jié)構(gòu)及流動(dòng)示意中所不附圖標(biāo)記1-頂部柵板；2_出□ ;3_橫隔板；4_分配收集室；5_射流孔；6-隔板窄縫；7_上部液體收集空間；8_底部擋板；9_折流板；10_出口溢流堰；11_混合室；12-下部分布空間；13_筋板；14-底部柵板；15-折流窄縫；16-上部床層；17_出口管線；18-液體收集-混合-均布設(shè)備；19_下部床層；20_多孔底部擋板；21_防沖板；22_物料A ；23-物料B ；24-混合流體(物料A和物料B) ;25_抽出物流。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:實(shí)施例1
如圖1和圖9所示，從上部床層16來(lái)的主物流或循環(huán)物流(物料A)以一定的流速穿過(guò)催化劑或吸附劑，經(jīng)過(guò)頂部柵板1，進(jìn)入上部液體收集空間7 ;物料A在該空間匯流、收集，然后通過(guò)橫隔板3與分配收集室4外壁之間的隔板窄縫6進(jìn)入混合室；在分配收集室4兩側(cè)外壁上各有一組或兩組射流孔5，新鮮物流或輔助物流(物料B)經(jīng)由進(jìn)料抽出管線17進(jìn)入分配收集室4后，由射流孔5以0.4 1.5m/s的速度將物料B噴射入混合室，在混合室11內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)回流，使混合室內(nèi)的兩股物流進(jìn)行充分混合；充分混合后的混合流體通過(guò)折流板9與橫隔板3或底部擋板8之間的折流窄縫15，進(jìn)行折流、以緩沖沖量，并將混合時(shí)產(chǎn)生的紊流限制在混合室內(nèi)，然后該混合流體通過(guò)出口溢流堰10，以溢流的方式平鋪整個(gè)底部柵板14，在整個(gè)橫截面上均勻分布，并進(jìn)入下部床層19，從而使下游床層截面上物流的流量均布和濃度均一。實(shí)施例2如圖1和圖10所示，從上部床層16來(lái)的物料A和物料B的混合流體以一定的流速穿過(guò)催化劑或吸附劑，經(jīng)過(guò)頂部柵板1，進(jìn)入上部液體收集空間7 ;混合流體在該空間匯流、收集，然后通過(guò)橫隔板3與分配收集室4外壁之間的隔板窄縫6進(jìn)入混合室；在分配收集室4兩側(cè)外壁上各有一組或兩組射流孔5，其中一部分混合流體在壓差或外部真空吸力作用下，經(jīng)由射流孔5以0.05 1.2m/s的速度從混合室11進(jìn)入分配收集室4，然后經(jīng)由出口管線17抽至裝置外，從而根據(jù)工藝要求完成特定物料的抽出過(guò)程；剩余的混合流體經(jīng)折流板進(jìn)入下部分布空間12，均布后，經(jīng)由底部柵板14進(jìn)入下部床層19。
權(quán)利要求
1.一種液體收集、混合、均布的設(shè)備，包括頂部柵板、底部柵板以及支撐頂部柵板和底部柵板的支撐筋板；頂部柵板和底部柵板間設(shè)置有分配收集室，與分配收集室相連的出口穿過(guò)頂部柵板與出口管線相通，分配收集室兩側(cè)外壁上各有一組或多組射流孔，分配收集室兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有橫隔板，橫隔板與分配收集室之間形成隔板窄縫；分配收集室下方設(shè)置有底部擋板，橫隔板和底部擋板間豎直設(shè)置有折流板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述折流板設(shè)置在橫隔板或底部擋板上，折流板與橫隔板或底部擋板間形成折流窄縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述折流板設(shè)置在橫隔板和底部擋板上，折流板與橫隔板和底部擋板間形成折流窄縫，或者折流板與折流板間形成折流窄縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述折流板為直板、半斜板或全斜板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述折流窄縫寬度在3 30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述折流窄縫寬度在5 20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:由所述頂部柵板、分配收集室外壁和橫隔板合圍而成上部液體收集空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:由所述折流板、橫隔板、分配收集室外壁以及底部擋板組成混合室。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:由所述橫隔板、折流板和底部柵板合圍成下部分布空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述底部擋板設(shè)置在底部支撐筋板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述底部擋板設(shè)置在底部格柵上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述底部擋板上開有孔，開孔率在2% 20%之間，此時(shí)底部擋板為多孔底部擋板。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:在所述底部擋板兩側(cè)設(shè)置出口溢流堰。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述出口溢流堰與折流板的間距為5 30mm，出口溢流堰高度為3 20mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述出口溢流堰與折流板的間距為10 20mm,高度為5 10mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述分配收集室下部形狀為方形、三角形或半圓形。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述頂部柵板和底部柵板是金屬條篩網(wǎng)或金屬絲網(wǎng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述頂部和底部柵板為單層、兩層或多層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液體收集、混合、均布的設(shè)備，其特征在于:所述頂部和底部柵板為兩層或多層時(shí) ，層間高度間隔為2 20_，層之間用筋板連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液體收集、混合和均布的設(shè)備，包括頂部柵板、底部柵板以及支撐頂部柵板和底部柵板的支撐筋板；頂部柵板和底部柵板間設(shè)置有分配收集室，與分配收集室相連的出口穿過(guò)頂部柵板與出口管線相通，分配收集室兩側(cè)外壁上各有一組或多組射流孔，分配收集室兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有橫隔板，分配收集室底部設(shè)置有底部擋板，橫隔板和底部擋板間豎直設(shè)置有折流板，將混合室與下部液體分布空間隔開。本發(fā)明不僅使液體在混合室內(nèi)得到較好的混合效果并把混合所產(chǎn)生的紊流限制在混合室內(nèi)；并使混合液體以溢流的形式進(jìn)入下部分布空間，流動(dòng)較為平穩(wěn)。
文檔編號(hào)B01F5/02GK103084084SQ20111034100
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者楊旭東, 馮偉, 徐又春, 趙霞, 董海芳, 閆初 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中石化洛陽(yáng)工程有限公司