CN107349898A - 一种气体分布结构、气体分布器 - Google Patents

Abstract

一种气体分布结构、气体分布器，属于化工设备领域。气体分布结构包括多个分流板，分流板包括相互匹配连接的圆环板和锥形挡板，锥形挡板限定锥形腔。圆环板具有板孔，圆环板连接于起始端且板孔与起始开口连通，多个分流板沿预设方向以间隔形成通道的形式布置、且各个圆环板的板孔相对且连通。弧形挡板，弧形挡板具有弧形凸面，且弧形挡板的弧形凸面对应朝向相邻的分流板的圆环板的板孔。气体分布结构为气体的流动起到了高效的导流作用，气体在各通道内压力均等、流速分布均匀、阻力降小。气体经分布器进入设备后，能够迅速达到均布状态，在床层入口截面处可达到均匀一致，气流湍动及返混程度低，均布效果好，能量损失小。

Description

一种气体分布结构、气体分布器

技术领域

本发明涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种气体分布结构、气体分布器。

背景技术

气体气体分布器是一种非常重要的设备内构件。气体气体分布器被广泛应用于塔器、吸附罐、反应器等设备上。其性能的好坏，对设备内的气体均布效果及设备性能会产生巨大的影响。高性能的气体气体分布器能减轻高速流体进入设备后的湍流与紊乱状态，使其在更短距离内达到理想的均布化水平。高性能的气体气体分布器一般具有如下特点：1)气源组分分布均匀，在床层入口截面处达到均匀一致；2) 流体经过气体气体分布器时产生的压降值小，能量损失少；3)流体流经气体气体分布器后能够迅速达到均布状态，尽量减小设备高度值；4)制造便捷，结构简单，方便安装，价格低廉。

近年来随着石油化工、煤化工的发展及装置规模的不断扩大，设备内径不断增大，设备内气体的均布难度也越来越大，设备内气体偏流情况严重，降低了设备的性能及设备出口处的产品指标，因而设备内气体的均布问题成了大型工程开发研究的关键问题之一，开发高效的入口气体气体分布器也显得尤为重要。

发明内容

有鉴于现有技术中的问题，本发明提出了一种气体分布结构、气体分布器，通过优化设备入口后的气流分布状态，来解决大型设备内气体均布难度大、气体偏流情况严重、气体湍流状况剧烈等问题。

本发明是这样实现的：

在本发明的第一方面，提供了一种气体分布结构。

一种气体分布结构，其定义有沿预设方向分布的第一分流区和第二分流区。

气体分布结构包括：

设置于第一分流区的多个分流板，分流板呈圆台形结构，分流板包括相互匹配连接的圆环板和锥形挡板，锥形挡板由起始端至终止端延伸而成，且起始端设置有起始开口，终止端设置有终止开口，锥形挡板限定分别与起始开口、终止开口连通的锥形腔，圆环板具有板孔，圆环板连接于起始端且板孔与起始开口连通，多个分流板沿预设方向以间隔形成通道的形式布置、且各个圆环板的板孔相对且连通；

设置于第二分流区的弧形挡板，弧形挡板具有弧形凸面，且弧形挡板的弧形凸面对应朝向相邻的分流板的圆环板的板孔，弧形凸面与相邻的分流板之间间隔布置。

在较佳的一个示例中，分流板的数量为2～4个，且沿预设方向，各个圆环板的板孔的孔径逐渐减小、各个圆环板的外径逐渐减小。

在较佳的一个示例中，各个圆环板的板孔具有共同的轴向中心线，且各个圆环板的板孔连通形成中心气体通道。

在较佳的一个示例中，相邻的分流板之间形成第一流体通道。

在较佳的一个示例中，相邻的弧形挡板与分流板之间形成第二流体通道。

在较佳的一个示例中，弧形挡板贯穿设置有流体孔。

在较佳的一个示例中，弧形挡板的流体孔的开孔率为20～70％。

在较佳的一个示例中，多个分流板、弧形挡板通过支撑筋板连接，且支撑筋板是连接在分流板的圆环板上的。

在较佳的一个示例中，支撑筋板的数量为4～8个，且呈圆周布置。

在本发明的第二方面，提供了一种气体气体分布器。气体气体分布器包括如前述的气体分布结构。

上述方案的有益效果：

本发明提供的新型设备入口气体分布器，使用时，气体通过设备入口管进入气体分布器的中心通道，由中心通道缓冲后，分别从第一分流区和第二分流区的各气体通道及弧形挡板上的流体孔进入设备内部。各通道为气体的流动起到了高效的导流作用，气体在各通道内压力均等、流速分布均匀、阻力降小。气体经分布器进入设备后，能够迅速达到均布状态，在床层入口截面处可达到均匀一致，气流湍动及返混程度低，均布效果好，能量损失小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的气体分布结构中的分流板的结构示意图；

图2示出了图1提供的分流板的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的气体分布结构中的弧形挡板的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的气体分布结构中的分流板和弧形挡板相对布置位置的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的气体分布结构中的气体通道分布结构示意图。

图标：200-分流板；201-锥形挡板；202-圆环板；203-起始端； 204-终止端；205-板孔；300-弧形挡板；301-弧形凸面；500-上封头； 501-气体入口；503-支撑筋板；901-第一气体通道；902-第二气体通道；903-第三气体通道；904-中心气体通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

参阅图1至图4。

本实施例提供了一种气体分布结构。通常地，气体分布结构用于对进入设备内的气体进行分布，使气体分布更均匀，从而避免或减弱气流湍流等问题。

一般地，气体分布结构是连接在设备的气体容纳、反应腔室内的。所述气体容纳、反应腔室由设备的内壁限定，如图4，设备内壁设置气体入口501以便通入有待被分布的气体。本实施例中，气体分布结构是连接在设备的上封头500的内壁，并且与气体入口501连通，即将气体分布结构设置在气体进入设备后的流动路径上。

为更清楚地描述气体分布结构，根据其结构特点，气体分布结构定义有沿预设方向分布的第一分流区和第二分流区。在第一分流区和第二分流区，气体分布结构通过适当的结构设计，可以对气流产生不同程度的分布。一般地，前述定义的第一分流区和第二分流区是沿气体整体流向排列的。例如，当气体由A点流向B点时，第一分流区和第二分流区的分布方式是，第一分流区邻近A点而远离B点，第二分流区邻近B点而远离A 点。气体首先通过第一分流区被分流，然后部分地进入第二分流区而被继续分流。在以下描述中，所述的预设方向即为待分布的气体的整体流向，如前述的从A至B。

以下结合附图，对气体分布结构进行更详细的阐述。

气体分布结构包括弧形挡板300和多个分流板200。

其中，多个分流板200设置于第一分流区。需要说明的是，分流板200 的具体数量可以根据需要进行选择，以能够更好地促进气体分布为宜。本发明不对其具体数量做限定。作为一种可选的示例，分流板200的数量为2 个、或3个、或4个。

参阅图4，多个分流板200(本实施例中为三个)通过适当的形状和分布，整体呈锥形结构。

其中，如图1和图2所示，分流板200呈圆台形结构。本实施例中，分流板200包括相互匹配连接的圆环板202和锥形挡板201。圆环板202和锥形挡板201的之间连接方式可通过两者的如图4所示的夹角α来调整。

圆环板202为平面结构，且贯穿设置板孔205。板孔205的设置位置可以根据需要进行选择，但是，作为一种更优的选择，板孔205位于其中心。圆环板202的厚度也可根据需要进行调整和改进。

锥形挡板201大致呈锥形，其由起始端203至终止端204延伸而成，且起始端203设置有起始开口，终止端204设置有终止开口。锥形挡板201 还具有分别与起始开口、终止开口连通的锥形腔。圆环板202与锥形挡板 201的连接方式通过以下描述被限定：圆环板202连接于起始端203且板孔 205与起始开口连通。前述的多个分流板200沿预设方向以间隔形成通道的形式布置、且各个圆环板202的板孔205相对且连通；

所述的多个分流板200的布置方式对其分流效果形成一定的影响。因此，在理论设计和实际制造气体分布结构时，可以使各个分流板200的圆环板202具有不同的分布方式，可按需调整。例如，沿预设方向，各个分流板200间隔地布置，间隔布置的分流板200使得相邻的分流板200之间形成第一流体通道。各层分流板200的对应圆环板202的板孔205相对，各层的板孔205的可以在与预设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轴线为佳，并且依据此，各个圆环板202的板孔205 连通形成中心通道。

进一步地，各层圆环板202的板孔205的尺寸可以不同或相同。作为一种优选的实现方案，各个圆环板202的板孔205的孔径逐渐减小、各个圆环板202的外径逐渐减小，并且是按照预设方向逐渐减小。参阅图2和图4，第一个分流板200中圆环板202的板孔205的孔径为D11，圆环板 202的外径为D12，锥形挡板201的最大外径为D13；第二个分流板200中圆环板202的板孔205的孔径为D21；第三个分流板200中圆环板202的板孔205的孔径为D31。

本发明实施例中，各个分流板200均为中心对称结构。各层的分流板 200的圆环板202具有公共的第一中心轴线，相应地，各层的分流板200的锥形挡板201也具有公共的第二中心轴线，并且第一中心轴线和第二中心轴线共线。基于以上说明，各层圆形板的板孔同轴连通形成供气体流动的中心通道。

参阅图4，第一个分流板200中的圆环板202与第二个分流板200中圆环板202之间的距离为h2，第三个分流板200中的圆环板202与第二个分流板200中的圆环板202之间的距离为h3。第一个分流板200中的圆环板 202与前述上封头500内壁之间的距离为h1。

包括于气体分布结构的弧形挡板300是设置于第二分流区的，且相邻的弧形挡板300与分流板200之间形成第二流体通道。参阅图4，本实施例中的弧形挡板300的截面为扇形，且具体结构可通过弦长L、半径R以及圆心角β进行调整。

如图3所示，弧形挡板300具有弧形凸面301，且弧形挡板300的弧形凸面301对应朝向相邻的分流板200的圆环板202的板孔205。换言之，在预设方向，弧形挡板300形成弧形凸面301。弧形挡板300的弧形凸面301 与第三个分流板200中的圆环板202之间的距离为h4。

作为一种可选的示例，弧形挡板300是通过在平面板上形成一个弧形凸面301而成。在本发明的实施例中，弧形挡板300整体为弧形结构，即弧形挡板300具有相对的弧形凸面301和弧形凹面，且是由弧形凸面301 至弧形凹面延伸而成。作为一种具体的实现形式，弧形挡板300可以是球体或椭球体外壁的一部分。

在本发明的一些改进示例中，弧形挡板300贯穿设置有流体孔，因此沿预设方向流通的气体可以直接通过流体孔。当弧形挡板300未开设流体孔时，流体可沿其弧形凸面301运动。弧形挡板300的开孔数量存在不同的选择，以流体孔的开孔率为20～70％为佳。

如前所述，气体分布结构包括多个分流板200和弧形挡板300。多个分流板200和弧形挡板300具有适当的排列分布形式。当多个分流板200和弧形挡板300的相互排列方式被固定或限定时，作为气体分布结构的整体，可以通过各种方式被固定。即气体分布结构可以被固定在前述的有待进行气体分布的设备内，或者通过可拆卸连接的方式被布置在有待进行气体分布的设备内。

因此，当将气体分布结构布置在设备内时，可以是使分流板200和弧形挡板300按照既定的空间排列方式被分别独立地固定或保持在适当位置。因此，分流板200和弧形挡板300被分别设置，以在保持既定的空间排列方式的同时，还可以通过适当的调节，以获得更好的气体分布效果，并且还能够根据气体的输入情况(速度、流量、成分等)做出适应性的调整。

在本实施例中，分流板200和弧形挡板300是被固定连接在一起的。例如，气体分布结构设置支撑筋板503。多个分流板200、弧形挡板300通过支撑筋板503连接，且支撑筋板503是连接在分流板200的圆环板202 上的。在设置有支撑筋板503的气体分布器的示例中，气体分布器整体再通过支撑筋板503连接在设备的内壁上。

进一步地，气体分布结构具有多个支撑筋板503，例如，支撑筋板503 的数量为4～8个，且呈圆周布置。支撑筋板503的尺寸小于不同层的分流板之间的间隙，也小于相邻的分流板与上封头内壁之间的间隙，也小于相邻的分流板与弧形挡板的弧形凸面之间的间隙，以便形成多个气体通道。此外，在本发明的其他示例中，还可以在支撑筋板设置通孔，以作为气体流动的通道。

采用本发明提供的气体分布结构可以形成多个气体分流通道，从而可以实现较好的分流效果。具体可参见图5，具有中心气体通道904，第一气体通道901，第二气体通道902，以及第三气体通道903。

需要说明的是，本发明中的各个分流板、弧形挡板的结构可以具有不同的设计。作为一种具体的可选示例，D₁₁—D₂₁(第一个圆形板的板孔孔径与第二个圆形板的板孔孔径之差)等于D₂₁—D₃₁；D₁₂—D₂₂(第一个圆形板的外径与第二个圆形板的外径之差)等于D₂₂—D₃₂。

本发明提供的新型设备入口气体分布器，使用时，气体通过设备入口管进入气体分布器的中心通道，由中心通道缓冲后，分别从第一分流区和第二分流区的各气体通道及弧形挡板上的流体孔进入设备内部。各通道为气体的流动起到了高效的导流作用，气体在各通道内压力均等、流速分布均匀、阻力降小。气体经分布器进入设备后，能够迅速达到均布状态，在床层入口截面处可达到均匀一致，气流湍动及返混程度低，均布效果好，能量损失小。

本实施例中，仅仅以气体作为示例进行说明，但是，应当理解的是，本发明提供的气体分布结构也可使用于其他的流动，如液体，熔融体等等，并不以气体为限。通过对气体分布结构的材料和结构进行适当的调整或者改进，也可被适用于其他流体领域。

基于前述的气体分布结构，本发明还提出了一种气体分布器。气体分布器可以设置壳体，气体分布结构固定于壳体内。壳体的一端设置流体输入接头。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体分布结构，其特征在于，所述气体分布结构定义有沿预设方向分布的第一分流区和第二分流区，所述气体分布结构包括：

设置于所述第一分流区的多个分流板，所述分流板呈圆台形结构，所述分流板包括相互匹配连接的圆环板和锥形挡板，所述锥形挡板由起始端至终止端延伸而成，且所述起始端设置有起始开口，所述终止端设置有终止开口，所述锥形挡板限定分别与所述起始开口、所述终止开口连通的锥形腔，所述圆环板具有板孔，所述圆环板连接于所述起始端且所述板孔与所述起始开口连通，所述多个分流板沿所述预设方向以间隔形成通道的形式布置、且各个圆环板的板孔相对且连通；

设置于所述第二分流区的弧形挡板，所述弧形挡板具有弧形凸面，且所述弧形挡板的所述弧形凸面对应朝向相邻的分流板的圆环板的板孔，所述弧形凸面与相邻的所述分流板之间间隔布置。

2.根据权利要求1所述的气体分布结构，其特征在于，所述分流板的数量为2～4个，且沿所述预设方向，各个所述圆环板的板孔的孔径逐渐减小、各个所述圆环板的外径逐渐减小。

3.根据权利要求1或2所述的气体分布结构，其特征在于，各个所述圆环板的板孔具有共同的轴向中心线，且各个所述圆环板的板孔连通形成中心气体通道。

4.根据权利要求1所述的气体分布结构，其特征在于，相邻的所述分流板之间形成第一流体通道。

5.根据权利要求1所述的气体分布结构，其特征在于，相邻的所述弧形挡板与所述分流板之间形成第二流体通道。

6.根据权利要求1所述的气体分布结构，其特征在于，所述弧形挡板贯穿设置有流体孔。

7.根据权利要求6所述的气体分布结构，其特征在于，所述弧形挡板的流体孔的开孔率为20～70％。

8.根据权利要求1所述的气体分布结构，其特征在于，所述多个分流板、所述弧形挡板通过支撑筋板连接，且所述支撑筋板是连接在所述分流板的所述圆环板上的。

9.根据权利要求8所述的气体分布结构，其特征在于，所述支撑筋板的数量为4～8个，且呈圆周布置。

10.一种气体气体分布器，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的气体分布结构。