CN102224099A

CN102224099A - 高速低冲击的液体给料分配器

Info

Publication number: CN102224099A
Application number: CN2009801470196A
Authority: CN
Inventors: M·范维斯; J·M·斯劳特尔; B·W·赫德里克; B·H·约翰逊
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Honeywell UOP LLC; Universal Oil Products Co
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-10-19
Also published as: EP2349909A2; US20100126621A1; WO2010065166A2; WO2010065166A3; CA2740647A1; BRPI0921558A2; AU2009322917A1; RU2011126182A; JP2012509759A

Abstract

本发明涉及一种液体分配装置，所述液体分配装置包括：液体分配器，该液体分配器具有入口管，所述入口管与管道歧管相连，所述管道歧管还包括多个液体分配管，每个液体分配管包括出口和与管道歧管相连的入口；以及液体冲击部分，所述液体冲击部分具有多个盘，所述盘设置成紧邻一个或多个液体分配管的出口。

Description

高速低冲击的液体给料分配器

技术领域

本发明涉及液体给料分配器，该液体给料分配器能够在积垢(fouling)很少以至没有积垢的情况下以相应的低压降分配高速给料。

背景技术

将液体给料均匀地引入填充液体的容器如接触器内可能是困难的。通常情况是，使用具有复杂分配管路的分配器来将液体给料均匀地分配到容器的横截面上。当前可用的分配器通常包括主分配臂或歧管以及次分配臂或歧管。该主分配臂和次分配臂中的一个或全部通常包括大量的小孔，液体给料穿过所述小孔流入容器内。许多分配臂以及大量小孔使穿过该分配器的压降——当液体给料经过该分配器流入容器内时——非常小。这与流经分配器的分配臂和小孔的液体的低速相关联。

分配臂中的低液体速度可导致分配器在某些应用中积垢。例如，在有固体悬浮在或形成在液体给料中的情况下，所述固体可使分配臂和/或小孔积垢，因为液体给料速度未足够大以防止固体材料阻塞或堵塞臂和孔。这又可导致不均匀的液体分配。因此，需要以较高速度分配液体和/或不包括容易积垢和堵塞的结构或特征的液体分配器。另外，需要将一种或多种不溶混的液体引入容器内的新型分配器。

发明内容

本发明通过提供一种允许液体在高速下被引入容器中的装置来解决现有技术的液体分配器的一个或多个问题。本发明的装置包括如下特征：将被引入的高速液体迅速分配至整个容器，同时减小该被引入的液体的速度。

本发明的一方面在于一种液体分配装置，该液体分配装置包括：液体分配器，该液体分配器包括入口管和管道歧管(管道组件，piping manifold)，所述管道歧管与入口管的第一端部相连，其中，所述管道歧管包括多个液体分配管，每个液体分配管包括出口和与该管道歧管相连的入口；以及冲击部分，该冲击部分包括多个盘，每个盘具有顶表面，其中，至少一个盘顶表面取向成基本上垂直于从多个液体分配管中的至少一个的出口排出的液体的方向。

本发明的另一方面在于一种液体分配装置，该液体分配装置包括：液体分配器，该液体分配器包括入口管和与该入口管相连的管道歧管，其中，所述管道歧管包括多个液体分配管，每个液体分配管包括与该管道歧管相连的入口和向下取向的出口，其中，出口分配管是基本上共面的；以及冲击部分，该冲击部分包括多个盘，所述多个盘具有基本上共面的且圆形的顶表面，其中，多个盘中的每一个与不同的液体分配管出口相关联，其中，每个盘顶表面基本上垂直于从每个液体分配管出口排出的液体的方向。

本发明的又一方面在于用于在容器中分配液体的方法，该方法包括：在容器内安装液体分配装置，该液体分配装置包括入口管、与该入口管的第一端部相连的管道歧管以及冲击部分，其中，该管道歧管包括多个液体分配管，每个液体分配管包括出口和与管道歧管相连的入口，该冲击部分包括多个盘，每个盘具有顶表面，其中，至少一个盘顶表面基本上垂直于从多个液体分配管中的一个或多个的出口排出的液体的方向；将一定量的液体经过所述入口管引导到管道歧管内，该量足以使在多个液体分配管中的每一个的出口处产生在1.2M/sec.(米/秒)到7.5M/sec.范围内的液体速度；以及将从多个液体分配管中的每一个的出口流出的液体引导到至少一个盘的顶表面处，使得至少一部分被引导的液体流以沿径向远离所述盘的中心的方式改变方向，其中，沿径向远离盘的中心流动的液体在盘的周缘处测得的速度不超过1.5M/second。

附图说明

图1是本发明的一液体分配器实施例的侧视图，该液体分配器实施例包括液体分配器(10)和冲击部分(30)；

图2是本发明的液体分配器实施例的冲击部分(30)的仰视图；

图3A和3B是本发明的一种可能的盘的实施例的侧视图和顶视图；以及

图4是示出与本发明的液体分配装置相关联的分配器与盘之间的关系的示例的侧视图。

具体实施例

本发明涉及液体分配装置，所述液体分配装置可用于将以高初始速度运动的液体迅速引导到容纳液体的容器内并在此后使被引入液体的速度迅速减小，以在容器中均匀地分配被引入液体。与现有技术中的液体分配器不同，本发明的液体分配装置不包括小孔。因此，本发明解决了至少一些与以低速经过大量小孔分配液体相关联的问题。本发明的液体分配装置解决了一些现有技术中的分配问题，因为本发明的液体分配装置包括多个液体分配管，这些液体分配管朝向相对的盘引导高速液体。当从分配管出口排出的高速液体冲击盘时，该液体流改变方向并被进一步分配，这使所述液体在流出盘时速度大大减小。

现在将参考附图1-4描述本发明的液体分配装置。本发明的液体分配装置包括两个主要元件。第一主要元件是液体分配器10，第二主要元件是液体冲击部分30。液体分配器10和液体冲击部分30可相互连接以形成位于容器内的单一液体分配装置结构。或者，液体分配器10和冲击部分30可以以如下描述的取向方式独立地与容器相关联。

现在参考图1，液体分配器10包括入口管12，入口管12具有与管道歧管16相关联的第一端部14。入口管12的相对的第二端部(未示出)与液体给料源如泵相关联，所述给料泵与填充有液体的给料箱、液体给料源等相关联。管道歧管16包括多个液体分配管18。每个液体分配管18包括与管道歧管16相关联的入口20和敞开的出口22。

液体分配管18及其对应的出口22可以以使液体在容器中有效分配的任何数目和任何取向的方式与管道歧管16相关联。所使用的液体分配管18的数目依赖多种因素而变化，这些因素包括但不局限于液体容器的横截面积、所设计的液体给料速率以及所希望的从出口22排出的给料速度。

管道歧管16和分配管18通常与歧管16相关联并且具有长度和内部尺寸，以确保尽可能在实践中基本相同量的液体以基本相同的速度从每个液体分配管10的出口22排出。从出口22排出的液体的速度通常在1.2M/sec.到7.5M/sec.范围内，优选在2.0M/sec.到6.0M/sec.范围内，最优选在3.5M/sec.到5.0M/sec.范围内。然而，在一些情况下，将分配器10设计成使得管18将不同量的液体分配至不同的容器位置和/或将液体以不同的速度传送至不同的容器位置可为有益的。

为了确保在容器内均匀地分配液体给料，必须减小从液体分配管18的出口22排出的液体的速度。冲击部分30设有液体速度减小元件。本发明的液体分配装置的冲击部分30在图1中示出。冲击部分30包括多个盘32，每个盘包括顶表面34和底表面36。盘顶表面34优选具有一足够大的面积，以使从出口22排出的撞击到盘32上的液体的速度减小。在一个实施例中，该盘使在盘32的边缘33处横向地流动的液体的速度减小至不超过1.5M/sec.，优选不超过0.6M/sec.，最优选不超过0.25M/sec.。每个盘32的横截面积通常是对应的液体分配管出口22的横截面积的4倍至200倍。例如，在常规容器中，出口22具有圆形开口，该圆形开口的直径为从2cm至6cm或更大。而盘32是直径为从30cm至50cm的圆形。

盘32可以是能够将从出口22排出的液体的速度减小至所希望速率的任何形状，所述形状包括但不局限于诸如下列形状：圆形、正方形、星形、矩形以及无定形的形状。然而，优选的是，盘32的形状为圆形。另外，优选的是，使液体分配管的出口22朝向盘顶表面，使得从出口22流出的液体基本上在盘顶表面34的中心35处冲击盘顶表面34。在大部分情况下，这将意味着出口22相对于盘32取向成使得从出口22流出的液体垂直地冲击盘顶表面34。盘的圆形形状与将从出口22流出的液体引导至圆形盘顶表面34的中心处相结合使液体的流动方向大部分改变90°并在量上基本上均匀地遍布在盘顶表面34上。该结合还有利于使从出口22排出的液体的液体速度有效下降。当从出口22流出的液体冲击盘32的顶表面34时，液体流改变方向，从而平行于盘顶部34流动。最初，水平速度与出口22的半径成比例。当液体流动经过盘顶表面34时，液体的水平速度减小。液体从盘的顶部上方流动至表面34的这些距离优选足够大，从而使液体速度从在出口22处的1.2M/sec.至7.5M/sec.下降至在盘周缘处的0.25M/sec.至1.5M/sec.。另外，这些尺寸通常在液体经过盘顶表面34时均匀地减小液体速度，这意味着在盘32的边缘33周围的任何点处的液体速度基本上等于和/或降至低于上面叙述的在盘周缘处的液体速度。

应设想，单一盘32可与多于一个的液体分配管出口22相关联。例如，两个液体分配管出口22可与单一盘32相关联，该单一盘32具有类似数字8的形状的顶表面。在这个实施例中，每个出口22在数字8的圆形部分中的一个的上方居中地设置。然而，优选的是，每个液体分配管出口22与对应的盘32相关联。这样，每个出口22可尽可能地位于该出口被朝向其定向的盘顶表面34的中心上方，并且这种方式使得从不同的分配出口22排出的液体流之间的相互作用最小。

当如图1所示地安装在容器内时，盘32优选取向成使得每个盘顶表面34垂直于从液体分配管18的每个出口22排出的液体流的方向。因为液体以高速从液体分配管18排出，所以液体以高速撞击盘顶表面34，这将改变液体的方向并使液体沿着所有横向方向朝向盘32的边缘33横向地流动，从而使液体均匀地分配至整个容器。

分配管18的出口22与盘32的顶表面34之间的距离H可不同。该距离H应允许基本上所有穿过出口22的液体撞击盘顶表面34，并且该距离还应与盘尺寸相协作，以使从盘周缘流出的液体具有所希望的液体流速且优选地在盘周缘处为从0.25M/sec.到1.5M/sec.。例如，H可在5cm到60cm范围内或更大。

距离H对于液体分配装置中的所有分配管和盘可以是相同的，或者一些高度H可以是相同的而一些高度是不同的，或者所有高度H对于不同出口/盘组合可以是不同的。本发明的这一方面在图4中示出，其包括水平的管道歧管16，管道歧管16具有多个液体分配管18。在图4中，液体分配管出口22不是全部共面的。然而，在优选的实施例中，出口22是共面的。另外，在图4中，每个盘32的顶表面34也不是共面的。然而，在优选的实施例中，所有盘32的顶表面32相对于彼此是基本上共面的。最后，在图4中，出口22与盘32之间的距离H不同。然而，当出口22和盘32都基本上共面时，距离H对于所有出口/盘对是基本上相同的。

盘顶表面34可包括颗粒和/或速度减小表面，该颗粒和/或速度减小表面促使容器内的或从液体分配管出口22排出的液体中的任何颗粒的尺寸减小。然而，可有助于颗粒尺寸减小的任何盘顶表面特征也可容易引起颗粒在盘表面上的所不期望的沉积。因此，通常优选盘顶表面是光滑的。

盘顶表面34可包括隆起部41，隆起部41是带凹口的或锯齿形的，从而可用于控制盘30上的液体水平。优选的隆起部41是如图3A和3B中所示的锯齿形的。在图3A-3B中，锯齿形隆起部41是径向间隔开的锯齿，该锯齿起始于盘顶表面34的中心处并向四周扩展终止于盘周缘33处。锯齿的尖峰37与谷底39之间的距离并不特别关键。然而，可用的锯齿的尖峰37与谷底39之间的距离通常为从1cm至5cm。

图2中示出具有多个盘30的容器横截面的一个示例。图2中所示的横截面包括中心盘32A和多个外围盘32B。外围盘32B可相对于中心盘32A以允许液体从分配管出口流出以在容器中均匀地分配的任何方式取向。在一个实施例中，盘32B相对于中心盘32A以辐条式的方式取向。在这个实施例中，每个外围盘32B与其相邻的外围盘32B间隔一角度α，其中角度α对于每对相邻的外围盘32B通常是相同的。然而，应注意到的是，角度α不必是相同的，而是对于一个以至所有的相邻的外围盘32B可以是不同的。

术语“基本上”在这里用于修饰某些术语。因为术语“基本上”考虑到可由于例如装置构造和安装因素而与所希望的取向、长度、平面、中心等存在一定差异。

图1是安装在容器50中的本发明的液体分配器的一实施例。容器50包括具有外侧表面54和内侧表面56的壁51。角撑板60支承盘32，或者，角撑板60支承水平梁66，而水平梁66又支承盘32。因此，角撑板60确保冲击部分30在容器运行期间就位。在图1所示的实施例中，与盘支承梁66相关联的竖直支承梁67将一个或多个液体分配管18或歧管16保持在容器50内就位。在图1示出的将液体分配器10和液体冲击部分30支承和保持在容器内就位的方法仅是用于将容器内部部件固定就位的方法的示例。本发明可采用对于本领域的普通技术人员来说已知的、用于在运行期间将分配器或其它内部部件在容器中固定就位的任何其它方法。

图1示出液体分配器10相对于液体冲击部分30的取向，由此液体分配管出口向下取向并且盘30在液体分配管18的出口22的下方水平取向。可使用有利于将液体给料分配到容器内的任何其它盘/出口取向。例如，液体分配管出口22可朝向水平盘32向上取向。或者，出口22可以与容器成一角度地取向。液体分配器10相对于冲击部分的任何取向的重要特征在于：盘32应总是取向成使得盘表面34基本上垂直于从液体分配管出口22排出的液体流。

Claims

1.一种液体分配装置，包括：

液体分配器，所述液体分配器包括入口管和管道歧管，所述管道歧管与所述入口管的第一端部相连，其中，所述管道歧管包括多个液体分配管，每个液体分配管包括入口和出口，所述入口与所述管道歧管相连；以及

冲击部分，所述冲击部分包括多个盘，每个盘具有顶表面，其中，至少一个盘顶表面取向成基本上垂直于从所述多个液体分配管中的至少一个的所述出口排出的液体的方向。

2.根据权利要求1所述的液体分配装置，其特征在于，每个液体分配管出口与不同的盘相关联。

3.根据权利要求2所述的液体分配装置，其特征在于，每个盘顶表面是圆形的，并且每个液体出口将液体引导至每个圆形盘顶表面的大致中心处。

4.根据权利要求1所述的液体分配装置，其特征在于，所述每个液体分配器出口到每个盘顶表面的距离在5cm到60cm之间。

5.根据权利要求1所述的液体分配装置，其特征在于，所述盘顶表面的表面面积是相关联的液体分配管出口的面积的4倍至200倍。

6.根据权利要求1所述的液体分配装置，其特征在于，所述至少一个盘顶表面包括两个或更多个径向隆起部。

7.根据权利要求6所述的液体分配装置，其特征在于，至少一个所述径向隆起部是锯齿形的。

8.根据权利要求1所述的液体分配装置，其特征在于，所述多个液体分配管中的每一个的所述出口是彼此基本上共面的，并且所述多个盘顶表面中的每一个是彼此基本上共面的。

9.一种具有内部空间的容器，所述内部空间由具有内表面和外表面的壁来限定，其中，在所述容器的内部空间中设置有根据权利要求1所述的分配装置，使得所述液体分配器在高度方向上设置在所述冲击部分上方。

10.一种用于在容器中分配液体的方法，包括：

将根据权利要求1所述的液体分配装置安装在容器内，使得所述液体分配器在高度方向上设置在所述冲击部分上方；

将一定量的液体经过所述入口管引导到所述管道歧管内，所述量足以在所述多个液体分配管中的每一个的所述出口处产生在1.2M/sec到7.5M/sec范围内的液体速度；以及

将从所述多个液体分配管中的每一个的所述出口流出的液体引导到至少一个盘的所述预表面处，使得至少一部分被引导的液体改变方向，以沿径向远离所述盘的中心的方式流动，其中，沿径向远离盘的中心流动的所述改变方向的液体在所述盘的周缘处测得的速度不超过1.5M/sec。