CN103285779A

CN103285779A - 一种流体混合分布设备

Info

Publication number: CN103285779A
Application number: CN2012100487386A
Authority: CN
Inventors: 朱振兴; 张占柱; 王少兵; 郁灼
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: CN103285779B

Abstract

一种流体混合分布设备，包括：支撑上部固体粒子床，并且允许流体通过的上表面支撑部件(5)；水平延伸穿过所述容器的截面区域并与所述的上表面支撑部件(5)间隔开的流体收集板(7)；贯穿所述流体收集板(7)的至少一个通道(9)；位于流体收集板之下，与通道(9)相通，并与流体收集板(7)相连的流体收集混合室(8)，所述的流体收集混合室(8)包括位于通道(9)之下的储槽和储槽内部垂直于流体收集板(7)的立板，所述的储槽上开有孔或条缝；和位于流体收集混合室(8)下方，并且与流体收集混合室(8)间隔开的下表面流体分布部件(6)。本发明提供的流体混合分布设备既能有效的对流体进行收集，又强化了流体的混合，并在一定程度上改善了流体的分布。

Description

一种流体混合分布设备

技术领域

本发明涉及一种用于混合和/或分布流体的设备。更具体地说，涉及一种含有多个固体粒子床层的容器中，收集上游粒子床流下来的流体，将收集的流体与从外界引入的流体充分混合，并将混合后的流体均匀的分配到设备下游粒子床中的设备。

背景技术

石油化工领域中，在含有固体粒子的容器中进行的流体与固体粒子接触的过程被广泛用于诸如吸附分离、催化反应等操作中。其中吸附分离是石油化工中常用的分离技术，对于结构相近、沸点差很小的混合物的提纯具有非常好的效果。用于吸附分离的设备有固定床、移动床和模拟移动床，其中模拟移动床是目前吸附分离采用的主要设备。在模拟移动床中，可将固定相吸附剂设想为是逆于物料移动方向运动，待分离混合物料在分离工作区中部的某一点被连续输入，选定两个方向流动的流速的比率，料液自入口处就分成逆向流动的两部分，以进料入口为参考点，吸附剂似乎吸附了产品向上移动，因此称为“模拟移动床”。在进料点以上的位置越高，产品纯度就越高，而副产品却是在相反方向富集。模拟移动床的生产能力和分离效率比固定吸附床高，又可避免移动床吸附剂磨损、碎片或粉尘堵塞设备或管道以及固体颗粒缝间的沟流。

当流体流经含有固体粒子床层的模拟移动床、固定床这种分离或反应设备时，需要在设备内部设置一个或多个流体分布设备，将设备中的固体离子分成两个或多个固体粒子床层。流体分布设备设置在最上部的固体粒子床层之上和两个固体粒子床层之间，可以使通过该设备内的截面区域的流体流动更均匀，从而提高操作的效率。例如，设置流体分布设备可以降低甚至消除固体粒子床层内的沟流、短路和流动死区，从而减少温差以及流体浓度的变化。

CN201592090U公开了一种液体收集混合分配装置。该设备的特点是内部设置若干用于强化流体混合的迷宫构件。

CN101056684A公开了一种用于流体-固体接触容器中的固体粒子床之间的混合器-分布器-收集器设备。该设备包括用于保持固体粒子的上部床层，并且容许流体向下流经所述混合器-分布器-收集器设备的上边界；位于上边界之下并与该上边界间隔开的流体分布器；上述两者之间并且和两者分别隔开的流体偏转板；贯穿偏转板的至少一个通道；还包括选自穿孔板、丝网、栅格、多孔固体、蜂窝状物体及其组合的流量控制器；其中所述的最下部的流量控制器上的开孔面积大于其上的流体分布器的开孔面积。该设备还可以选择性的包括一个与管道连接的混合箱，外部流体的引入或从容器中抽出流体都通过该混合箱进行。该设备对容器内的流体有良好的分配效果，但是流体在设备中的流动路径较长，存在比较明显的流动死区，局部会产生高速射流，增加流体通过设备时的压降。并且在进行流体的导入或抽出的操作切换时，必须对管道进行冲洗。

CN1316917A公开了一种流体分配-收集系统，该设备包括用于混合、分配或抽出流体的若干分配盘和若干板条。该系统具有两个腔室，其功能类似于前文提到的混合箱，其中一个腔室进行外部流体的引入，另一个腔室进行容器内流体的抽出。在操作过程中，进行流体的导入或抽出的操作切换时，无须对管道进行冲洗。该设备能提供有比较好的流体分配效果，但是内部结构复杂，增加流体通过设备时的压降。而且腔室数量的增加导致管道数量的增加，减小了容器内的有效体积。该设备外形结构比较单一，适合用于规模较大的容器，对于较小的容器，安装该设备比较困难。

综上所述，目前使用的流体分布设备还存在以下问题需要改进：(1)流体在设备中的流动路径较长，容易形成流动死区。(2)流体在设备内存在比较大的浓度梯度，流体混合不充分。(3)内部结构导致流体流经设备时的压降较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有技术的基础上，提供一种提高流体流动均匀性，使流体充分混合，降低流体流经设备时的压降的流体混合分布设备。

本发明提供的流体混合分布设备在容器中位于垂直于轴线的两个固体粒子床层之间、顶部床层上部或底部床层下部，所述设备包括：

用于支撑上部固体粒子床，并且允许流体通过的上表面支撑部件5；

水平延伸穿过所述容器的截面区域并位于上表面支撑部件5之下，并与所述的上表面支撑部件5间隔开的流体收集板7；

贯穿所述流体收集板7的至少一个通道9，所述通道9提供上表面支撑部件5与流体收集板7之下空间的流体通路；

位于流体收集板7之下，与通道9相通，并与流体收集板7相连的流体收集混合室8；

和位于流体收集混合室8下方，并且与流体收集混合室8间隔开的下表面流体分布部件6。

与现有流体分布设备相比，本发明具有如下优点：

本发明提供的流体混合分布设备具有独特的流体收集混合室8，既能有效的对流体进行收集，又强化了流体的混合，并在一定程度上改善了流体的分布。而且开孔或条缝的结构又能减小流体流经整个设备的压力降。本发明提供的设备，使通过设备的流体获得更均匀的流动，更充分的混合和更小的流动波动干扰。而且开孔或条缝的结构又能减小流体流经整个设备的压力降。

附图说明

图1为含有多层粒子床和流体收集、混合、分布设备的容器的剖面侧视图；

图2为上表面支撑部件结构示意图；

图3为流体收集板的结构示意图；

图4为流体进入或抽出部件的结构示意图；

图5为流体收集混合室的结构示意图；

图6A-6B为流体收集板区段划分示意图；

图7A-7B为沿图6A和6B中标记的剖面线截取的本发明的剖面侧视示意图；

图8为CN101056684A中公开的混合器-分布器-收集器设备结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的流体混合分布设备可用于任何流体与固体粒子接触的过程，流体和固体粒子接触的容器中可单独使用一个流体混合分布设备，也可以同时使用多个设备。流体在容器内沿主轴向下流经通过各个分隔的粒子床。构成粒子床的材料包括吸附剂、树脂、催化剂以及惰性材料，但并不因此而受到限制。流经粒子床的流体可以是蒸汽、液体或超临界流体，且流体可以是纯物质，也可以是多种化合物或多种流体的混合物，只要这些混合物必须基本上是一个相。石油化工行业中有许多这种流体与固体粒子接触的过程，例如各种反应及分离过程。本发明提供的设备优先推荐使用于吸附分离过程。

本发明提供的流体收集、混合、分布设备不仅可以安装于诸如模拟移动床这类含有固体粒子的容器的中部，使粒子床层间相互分隔，对流体起到收集、混合和分配的作用，也可以放在容器的顶部起流体的初始分配作用，或者放在容器的底部起最终收集作用。

本发明提供的流体混合分布设备，在一个含有固体粒子的容器的圆形截面上，根据容器的规模和安装要求，可以有几种外部形状。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的下表面流体分布部件6由两部分构成，上部分为支撑条，下部分为开有小孔或条缝的成型金属丝网或其它多孔材料。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的流体收集混合室8包括位于通道9之下的储槽和储槽内部垂直于流体收集板7的立板。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的流体收集混合室8储槽的侧面和/或底部开有小孔或条缝。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的流体收集混合室的储槽上的总开口面积与设备截面积之比为1∶(20-100)。优选所述的流体收集混合室8的小孔孔径或条缝宽度为1.5-10mm，小孔或条缝的间距为2-15mm。

本发明提供的流体混合分布设备中，一般地，所述的下表面流体分布部件6和其上的流体收集混合室8之间的距离为H，下表面流体分布部件网孔或间距为M_G，即M_G为主平面内的临近开口之间的平均中心线距离；H/M_G的值为2-100。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的流体收集部件7由上部基本无孔的折流板和下部的导流板构成。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的设备所在的容器截面积与通道9的总截面积之比为(3～90)∶1。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的通道9内部或附近设有流体进入或抽出部件，流体进入或抽出部件由开有小孔和/或条缝的腔室构成。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的流体进入或抽出部件的腔室上的总开孔面积为通道9面积的1/100-1/5。

下面结合附图详细的描述本发明和具体的实施方式。但本发明并不仅限于提及的这几种实施方式。附图都是简化的示意图且未按比例画出。

图1为一个含有多层粒子床的容器的剖面侧视示意图，图1显示的容器1中，容器1的主轴13基本上垂直于水平方向，沿主轴方向竖直叠置多个粒子床2，两个粒子床2之间设置本发明提供的流体混合分布设备3。一股或多股流体通过入口4流入容器1的上部，经过流体混合分布设备3的收集、混合和分配后，沿主轴方向竖直向下按顺序流过每个粒子床2和流体混合分布设备3，并通过未示出的出口从该容器的下部排出。容器1中最上层粒子床2的上面可选的使用本发明所涉及的流体混合分布设备3。容器中最下面一层粒子床的下面也可选的放置流体混合分布设备3。

容器1的主轴13基本上垂直于水平方向，沿主轴13方向从上到下，本发明提供的流体混合分布设备包括以下部件：用于支撑上部固体粒子床，并且允许流体通过的上表面支撑部件5；

水平延伸穿过所述容器的截面区域并位于上表面支撑部件5之下，并与所述的上表面支撑部件5间隔开的流体收集板7；贯穿所述流体收集板7的至少一个通道9，所述通道9提供上表面支撑部件5与流体收集板7之下空间的流体通路；位于流体收集板7之下，并与流体收集板7相连的流体收集混合室8，所述的流体收集混合室8包括位于通道9之下的储槽和储槽内部垂直于流体收集板7的立板，所述的储槽上开有孔或条缝；和位于流体收集混合室8下方，并且与流体收集混合室8间隔开的下表面流体分布部件6。下表面流体分布部件6位于上表面支撑部件5之下，且与该上表面支撑部件5共同限定出本发明所提供的流体混合分布设备的内部空间V。基本上无孔的流体收集板7位于设备空间V内，并将该空间分为上下两部分，即上表面支撑部件5和流体收集板7之间的上部空间10与流体收集板和下表面流体分布部件6之间的空间11。流体收集混合室8位于通道9与下表面流体分布部件6之间，并通常与流体收集板7相连。上表面支撑部件5、流体收集板7和下表面流体分布部件6以合理的间隔彼此基本上平行，且基本上垂直于该容器的竖直主轴虚线13。

上表面支撑部件5的功能是支撑流体混合分布设备上游的粒子床，阻挡设备上方的固体粒子进入设备之内，而又允许流体流入设备。该部件通常由上下两部分组成，也可以由多个部分组合组成。附图2为上表面支撑部件5一种实施方式的结构示意图，该部件的上部分采用称为“成型金属丝筛网”的特殊类型的栅格，但是不局限于这种结构，可以由诸如各种丝网、栅格、多孔筛板、蜂窝状物质等单独或组合构成。该部件的下部分由一系列横纵交错的支撑条组成，也可以由开孔的成型支撑板构成，还可以是多个支撑部件的组合。

如附图1所示，流体收集板7含有通道9，通道9提供流体收集板7之上的上部空间10与流体收集板7之下的下部空间11的流体通路。所述的上部空间10为上表面支撑部件5与流体收集板7之间的空间，所述的下部空间11为流体收集板7与下表面流体分布部件6之间的空间。流体收集板7的功能是收集穿过设备上方粒子床流下来的流体，并使流体穿过通道9时与从容器外引入的第二股流体进行初步混合。设备上方粒子床的容器截面积与通道9的总截面积之比在(3-90)∶1的范围内。设备中可以使用一个或多个通道9。通道9的形状通常为圆形、椭圆形或矩形。流体收集板7通常由无孔的平板、斜板或阶梯状板组成，也可以根据流体流动的需要在通道9附近开一系列孔或条缝。附图3为流体收集板7的一种实施方式的结构示意图，如图3所示，流体收集板7通常可以包括引导流体设备远端流动的导流板18。导流板18一般在流体收集板7的下方，由一系列基本上垂直于腔室的板条或圆柱构成，板条可以是直的，也可以是弯曲的，图3中虚线所示为导流板18在流体收集板7下方的一种排布方式。通道9可完全被折流板围绕，或如图3所示其可完全横穿该板。

下表面流体分布部件6与上表面支撑部件5的上部分结构类似，是用于改进和/或维持流体速度均匀分布的装置，可由诸如多孔筛板、成型金属丝网、栅格、蜂窝状物质、波纹板及其组合构成，其表面的开孔率可与上表面支撑部件5的上部分的开孔率相同或不同。实施例中采用称为“成型金属丝筛网”的特殊类型的栅格作为下表面流体分布部件，但是不局限于这种结构。该部件可选择在上方连接一系列横纵交错的支撑条或开孔的成型支撑板，用于阻止下游床层粒子的冲击。支撑条在流体流动方向彼此连通，对流体有引流和分配作用。下表面流体分布部件6与流体收集混合室8之间的距离H为网孔或间距M的函数。网孔M是指部件主平面内的临近开口之间的平均中心线距离。下表面流体分布部件6和流体收集混合室8之间的距离H由比率H/M_G来限定。其中M_G为下表面流体分布部件6的网孔或间距，且H/M_G至少为2。优选的方案是比率H/M_G的值为2-100。在某些过程中，有效距离H为3-30mm，但是不限定于这个数值。

本发明提供的设备中，还可以包括流体进入或抽出部件23，图4为流体进入或抽出部件的结构示意图，描述了一个连接管道15的流体进入或抽出部件23可选的实施结构，但是不局限这种结构，根据容器的规模，可以是一个或多个这种结构的组合。流体进入或抽出部件23设置在通道9内部或者附近，功能是将容器外通过管道15导入的流体，例如解吸剂，均匀的分布到本发明提供的流体混合分布设备中，使之在通道9与流体收集板7收集的流体初步混合；或者是将通过流体收集板7收集的上游床层的流体通过管道15抽出到容器外。流体进入或抽出部件23是一个或多个开有小孔或条缝的腔室，例如图4的流体进入或抽出部件的腔室开有小孔17。流体进入或抽出部件23通常与外部流体导入或从设备内抽出流体的管道15连接。腔室的数目可以是一个或多个，其形状可以是矩形、弧形、环形或十字形等。腔室上开有小孔或条缝，使得腔室内的流体与设备内的流体连通。这些小孔的排布可以是等间距排布，也可以按照一定比例不等间距排列。腔室上的总开孔面积优选与通道9面积的比为1∶(5-100)。腔室可只与一条兼顾流体导入和抽出的管道15相连，也可以与两条流体导入和抽出的管道15分别相连。同时通过调控腔室上开孔或条缝的尺寸和排列方式，使离开腔室的流体均有比较均匀和适当的流速。

根据容器的规模，可在设备中设置多个流体导入和抽出部件23，可以缩短了流体在设备中的流动路径，降低或消除了流动死区。

本发明提供的流体混合分布设备中，所述的流体收集混合室8收集由流体收集板7收集并由通道9留下来的流体，并且将流体进一步混合均匀。图5为流体收集混合室的一种实施结构示意图，如图5所示，流体收集混合室8内通常具有垂直于流体收集板7的立板24，将流体收集混合室8内部分隔成若干流道，延长流体在流体收集混合室8内的流动路径，强化流体的混合，显著减少或消除由流体收集部件7和流体进入或抽出部件23引起的流体速度射流和/或扰动。流体收集混合室8上开有小孔或条缝25，通过小孔或条缝，使从通道9内流出的流体比较均匀的分布到设备的下部空间11。这些小孔或条缝的排布可以是等间距排布，也可以按照一定比例不等间距排列。本发明提供的设备具有独特的流体收集混合室，既能有效的对流体进行收集，又能强了流体的混合，又在一定程度上改善了流体的分布。

本发明所提供的流体混合分布设备可应用于不同规模和外部形状的容器中。能适应各种规模和安装要求的容器的使用需要，对于中小型容器，例如实验室规模的装置可以将该设备整体置于容器之内。

对于大型容器，例如工业规模的容器中，该设备通常根据该容器外壳的入孔或端口的尺寸分成若干区段，每一区段均包含该设备的所有部件。附图6A-6B分别为流体收集板区段两种划分方式的俯视图。如图6A所示，是一个具有垂直轴线13和外壳12的圆柱形容器的圆形截面。肋板14用以限定邻近区段之间的侧边界。在两个中间区段以及上弦区段中，通道9为贯穿流体收集板7与连接管道15的腔室23包围成的多个矩形开口。图6A的下弦区段中，通道9可弯曲以适应容器外壳的形状。

图6B描绘了本流体分布设备在圆柱形容器中的另一种可能的区段设计方式。一根承重管(中心管)16沿容器的主轴13同心设置于容器的中心。在容器的一个截面上，将该截面按一定角度划分为与中心管同心的若干扇形区段；也可以如图2B所示，设置与中心管同心的流通面积相等的两层区段，靠近中心管的内圈区段和远离中心管的外围一圈区段，但不仅限于两层。区段间以肋板14限定。在图6B中，每一区段的通道9均为完全横穿肋板14之间的流体收集板7围成的矩形开口。单层扇形区段中，通道9距离区段两端的距离比通常介于1.1至3.5的范围内。对于图6B中所示的两层区段，靠近中心管的区段中通道9距离区段两段的距离比通常介于1.1至3.0的范围内，远离中心管的外围一圈区段中，通道9距离区段两端的距离比通常介于1.2至1.6的范围内。在图6B中，单层扇形区段和两层区段中的流体收集部件7和通道9的方向基本是垂直于容器截面径向的，但是也可以如图6B中所示，沿截面径向设置。

图7A和7B分别对应于图6A和6B中所标记的剖面线，用以说明本发明的附加细节。

图7A所示的实施例中，上表面支撑部件5的上部分采用多孔板与金属丝筛网的组合部件，也可以是成型金属丝筛网或替他多孔物质。下部分由纵支撑梁19和基本上与横支撑梁20以一定的间距组合构成。每一区段都具有各自的肋板14，从而使相邻的区段如图7A所示沿相邻肋板外表面连接。相邻区段间也可以使用同一个肋板14连接，肋板横断面可以是是矩形，也可以是T形。图7A中还包括管道15和腔室23。每个区段可具有其一个或多个管道，提供该设备的空间V与容器外壳之外的其他设备之间的流体连通。管道15通常连接于该设备的空间V内的腔室23。可以使用多个腔室和/或腔室内的挡板作为其结构的各种变型。图7A中，腔室23位于设备的上部空间10内，且覆盖贯穿流体收集板的开口。腔室可以是与管道15等直径或不等直径，与通道9等长的，截面为圆形、矩形或其他形状的导管。腔室23至少应具有一个条缝或开孔以使流体分布设备空间V内的流体连通。图7A中，流体收集板7基本上封闭容器设备截面并包括导流板18，也可以不包含导流板18或包含诸如栅格等其他结构。图中流体收集板7为平板，导流板18紧贴在；流体收集板7下方且不与流体收集混合室8接触。流体收集混合室8为侧面开孔的矩形储槽，但并不局限于这种结构，其与流体收集板7相连，位于腔室23和通道9下方。可以紧贴腔室23，也可以与腔室23底部有一定的距离。流体收集混合室8内设有两个与流体收集板垂直的立板24，将流体收集混合室8内部分隔成若干流道。流体收集板7收集的流体通过通道9进入流体收集混合室8后，从流体收集混合室8侧面的开孔流入设备下部空间11。设备的最底端是下表面流体分布部件6，与上表面支撑部件5结构类似。流体分布部件6与流体收集混合室8间隔开。

图7B中的中心管两侧各有一个区段，分别由区段肋板14、上表面支撑部件5及下表面流体分布部件6所限定的区段仅通过底部的支撑圈21安装于容器外壳12和中心管16上。如图7B所示，上表面支撑部件5的上部分是成型金属丝筛网，但不局限于这种结构。下表面流体分布部件6由与上表面支撑部件5的上部分通常采用相同的材料制成。在其它应用中，这些部件可以由不同构型的材料构成。例如，一个为成型金属丝筛网，另一个为多孔板。床内粒子的平均粒径应为成型金属丝之间平均间距的至少两倍。下表面流体分布部件6也可以如图7B中心管右侧所示，可选的包含一支撑梁。如图7B所示，容器外壳12的内表面是可见的。同时，流体收集板7以梯形斜坡的形式逐渐变薄，并且流体收集板7最薄的部分最靠近通道9。流体收集板7的逐渐变薄也可以如图7B中心管右侧所示，成阶梯状，。管道15通过侧面开有小孔或条缝的腔室23与设备的空间连通。腔室23与通道9等长且延伸穿过该通道9，腔室23的可以是截面为距形的导管，也可以是如图7B中心管右侧所示的截面为圆形的导管。流体收集混合室8为开孔的储槽，位于通道9下方，并与流体收集板相连，其位置可以紧贴腔室23底部，也可如图7B中心管左侧所示，与腔室23底部有一定的距离。流体收集混合室8内设有两个与流体收集板垂直的立板24，将流体收集混合室8内部分隔成若干流道。流体收集混合室8侧面开有一系列孔25，也可在流体收集混合室8的侧面和底部同时开孔或条缝，流体经过这些孔从流体收集混合室8流入设备下部空间11。设备底部可按图7B所示与下游床层接触，也可以与下游床层间隔一定的距离。设备的下表面流体分布部件6与下游床层的粒子上表面的间距通常为2-20mm。

本发明提供的流体分布设备的工作过程为：流体通过设备上游粒子床2，经过上表面支撑部件5进入设备上部空间10，被流体收集板7收集，并汇集到通道9。如果此时外部流体通过管道15进入腔室23，则流体通过腔室上的小孔17与流体收集部件7收集的流体在通道9处初步混合，然后通过通道9进入流体收集混合室8。流体在流体收集混合室8内沿立板24流动并进一步混合。然后流体从流体收集混合室侧面的开孔25流入设备的下部分空间11，通过下表面流体分布部件6的最终分配，均匀的进入下游粒子床。如果此时将设备内的流体通过腔室23连接的管道15抽出到容器外，则由流体收集板7收集的流体流经通道9时，一部分流体会通过腔室23上的小孔17进入腔室，进而通过管道15抽出到容器外。剩余流体通过通道9流入流体收集混合室8，然后从流体收集混合室8侧面的开孔25，流入设备下部空间11，并最终通过下表面流体分布部件6的最终分配进入下游粒子床层。

下面通过实施例进一步说明本发明提供的流体混合分布设备，但本发明并不因此受到任何限制。

整个实验系统由一直径为1000mm的垂直定向的圆柱形有机玻璃拄组成。由于系统内特定位置有一定的压力，所以在系统同时配备压力平衡组件。将液体储槽的液体(水)用泵打入该圆柱的顶部。调节泵量以控制水的体积流量，并通过流量计进行监控。水从圆柱的底部经管线回到液体储槽。实验时，将本发明提供的流体混合分布设备和现有技术提供的流体混合分布设备放置于圆柱内，且保证设备的上表面与液体入口的垂直距离为1400mm，以此来评估流体分布设备的性能。流体分布设备的上游和下游粒子床层的底部均配装填高度为300mm直径为6.0mm的瓷球、高度为100mm直径为2.0～3.0mm的球形玻璃珠，然后在床层顶部装填高度为100mm直径为1.0mm的实心球，床层顶部与格栅底部间距为10～40mm。

实施例1

实施例1说明本发明的流体混合分布设备的分配效果。

实验方法：将本发明提供的流体混合分布设备，结构如图7A所示，所述的流体混合分布设备所在容器截面积与通道(9)的总截面积之比为47.5∶1，所述的流体收集混合室的储槽的侧面和底部都开有小孔，总开口面积与设备截面积之比为1∶60。所述的流体进入或抽出部件的腔室上的总开孔面积与通道(9)的总截面积之比为1∶42。将流体混合分布设备放置于上面描述的实验系统中。然后，在不干扰粒子床的情况下缓慢将水注入并充满容器。系统充满水后，提高水的流量，使床层内的水以20mm/s的平均线速度向下流动，观察流体分布设备上游和下游粒子床层内的流体和粒子的运动情况。在设备下方和下游床层上方之间某一平面上内设置一系列的测速点，测量同一个高度、不同位置的流体的线速度评估流体速度分布是否均匀。判断标准为平面内每个测速点流体流速偏离这一平面流体平均流速的相对平均偏差，即速度不均匀度。改变床层内的平均线速度，进行一系列的评估，评估结果如表1所示。

速度不均匀度的计算方法：

平均速度：

速度平均偏差：

速度不均匀度：

n——测速点数量，

v_i——每个测量点的流体速度，m/s

——测量平面上流体的平均流速，m/s

对比例1

对比例1说明CN101056684A中公开的流体收集器-混合器-分配器的分配效果。

对比结构，采用现在技术中广泛应用的CN101056684A中公开的模拟移动床吸附分离混合器-分布器-收集器设备。该设备结构示意图如图8所示，包括固体阻滞筛5(上表面支撑部件)、流体偏转装置8(流体收集部件)、通道9、混合箱19(腔室)，管道18，防溅板20，流体分布器6(下表面流体分布部件)和流量控制器7。流经上游粒子床2的流体通过固体阻滞筛5进入设备，在流体偏转装置8的收集下，通过通道9进入设备下部空间，在防溅板20的阻挡下改变流动方向，在经过流体分布器6进行分配后，通过流量控制器7进入下游粒子床。

实验方法同实施例1，结果见表1。

由表1可见，本方明所提供的流体分布设备能使流体进入设备下游粒子床前，具有更均匀的流动。

实施例2

实施例2说明本方明提供的流体混合分配设备的混合效果。

将本方明提供的流体分布设备，结构同实施例1，放置于上面描述的实验系统中。然后，在不干扰粒子床的情况下缓慢将水注入并充满容器，。系统充满水后，提高水的流量，使床层内的水以20mm/s的平均线速度向下流动。然后，从流体导入和抽出管道注入示踪剂，通常为一定浓度的盐水，在设备下方和下游粒子床之间的某一高度的平面内设置一系列浓度测量点，评估设备的混合效果。评判标准为，平面内浓度测量点测量的盐水浓度值偏离该平面内浓度平均值的浓度相对平均偏差，即浓度不均匀度，评估结果见表2。

浓度不均匀度的计算方法：

平均浓度：

浓度平均偏差：

浓度不均匀度：

n——测量点数量，

G_i——每个测量点的流体浓度，mol/m³

——测量平面上流体的平均浓度，mol/m³

对比例2

对比结构，采用现在技术中广泛应用的CN101056684A中公开的模拟移动床吸附分离混合器-分布器-收集器设备，具体结构同对比例1。实验方法同实施例2，结果见表2。

由表1、表2可见，本方明所提供的流体混合分布设备，使外部导入的流体与容器内的主流体得到更充分的混合。

表1设备下方流体的速度相对平均偏差评估结果

表2设备下方流体的浓度相对平均偏差评估结果

Claims

1.一种流体混合分布设备，该设备在容器中位于垂直于轴线的两个固体粒子床层之间、顶部床层上部或底部床层下部，其特征在于，该设备包括：

用于支撑上部固体粒子床，并且允许流体通过的上表面支撑部件(5)；

水平延伸穿过所述容器的截面区域并位于上表面支撑部件(5)之下，并与所述的上表面支撑部件(5)间隔开的流体收集板(7)；

贯穿所述流体收集板(7)的至少一个通道(9)，所述通道(9)提供上表面支撑部件(5)与流体收集板7之下空间的流体通路；

位于流体收集板(7)之下，与通道(9)相通，并与流体收集板(7)相连的流体收集混合室(8)；

和位于流体收集混合室(8)下方，并且与流体收集混合室(8)间隔开的下表面流体分布部件(6)。

2.按照权利要求1的流体混合分布设备，其特征在于，所述的下表面流体分布部件(6)由两部分构成，上部分为支撑条，下部分为开有小孔或条缝的成型金属丝网或其它多孔材料。

3.按照权利要求1或2的流体混合分布设备，其特征在于，所述的流体收集混合室(8)包括位于通道(9)之下的储槽和储槽内部垂直于流体收集板(7)的立板。

4.按照权利要求3的流体混合分布设备，其特征在于，所述的流体收集混合室(8)储槽的侧面和/或底部开有小孔或条缝。

5.按照权利要求3的流体混合分布设备，其特征在于，所述的流体收集混合室的储槽上的总开口面积与设备截面积之比为1∶(20-100)。

6.按照权利要求5的流体混合分布设备，所述的流体收集混合室8的小孔孔径或条缝宽度为1.5-10mm，小孔或条缝的间距为2-15mm。

7.按照权利要求1或2的流体混合分布设备，其特征在于，所述的下表面流体分布部件(6)和其上的流体收集混合室(8)之间的距离为H，下表面流体分布部件网孔或间距为M_G，即M_G为主平面内的临近开口之间的平均中心线距离；H/M_G的值为2-100。

8.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，所述的设备所在的容器(1)截面积与通道(9)的总截面积之比为(3～90)∶1。

9.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，所述的通道(9)内部或附近设有流体进入或抽出部件(23)，流体进入或抽出部件由开有小孔和/或条缝的腔室构成。

10.按照权利要求9的设备，其特征在于，所述的流体进入或抽出部件的腔室上的总开孔面积为通道(9)面积的1/100-1/5。