CN204051638U - 一种流体混合分布设备 - Google Patents

Abstract

一种流体混合分布设备，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；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之下，并与所述的上表面支撑部件间隔开的流体收集板；介于上表面支撑部件与流体收集板之间的流体分布管；贯穿所述流体收集板的至少一个通道；位于流体收集板和通道之下，水平延伸穿过所述容器的截面区域的流体分布板；和位于流体分布板下方，并且与流体分布板间隔开的下表面流体分布部件。本实用新型提供的流体混合分布设备具有如下优点：具有独特的流体分布管，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。而且结构简单，流体通过时压降较小。

Description

一种流体混合分布设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于收集、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。

CN102451647A公开了一种流体收集、混合、分布设备，沿容器的主轴方向从上到下通常包括以下部件：上表面支撑部件，流体收集部件，流体整流部件，下表面流体分布部件。流体收集部件位于上表面支撑部件下方，各部件以合理的间隔依次排布。该设备独特的流体整流部件使通过设备的流体获得更均匀的流动，能够更充分的混合和更小的流动波动干扰。另外该设备具有多种外部形状，能适应各种规模和安装要求的容器的使用需要。

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。

CN1123372C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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型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；

介于上表面支撑部件5与流体收集板7之间的流体分布管8；

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和通道9之下，水平延伸穿过所述容器的截面区域的流体分布板10；

和位于流体分布板10下方，并且与流体分布板10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，本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的流体分布设备具有独特的流体分布管，既能有效的将外部流体导入设备，强化了外部流体与上游流下的流体的混合；又能有效的收集上游流下的流体，并将其导出设备。本实用新型提供的流体分布设备的流体收集板，可根据设备的尺寸调节通道的数量，满足不同规模设备的流体分布需要。本实用新型提供的设备，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。而且结构简单，流体通过时压降较小，能适应各种规模的容器的流体分配要求，特别适用于大型容器的流体分配过程。

附图说明

图1为含有多层粒子床和流体混合混合分布设备的容器的剖面侧视图；

图2为本实用新型提供的流体混合分布设备的剖面示意图；

图3为上表面支撑部件结构示意图；

图4为流体收集板的结构示意图；

图5A为流体分布管的剖面侧视示意图；

图5B为流体分布管的俯视示意图；

图6为流体分布板的结构示意图；

图7为流体收集板区段划分示意图；

图8A为沿图7中A-A标记的剖面线截取的本实用新型的剖面侧视示意图；

图8B为沿图7中B-B标记的剖面线截取的本实用新型的剖面侧视示意图；

图9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

本实用新型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。本实用新型提供的设备优先推荐使用于吸附分离过程。

本实用新型提供的流体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。

本实用新型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，可以有几种结构。

本实用新型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；

位于上表面支撑部件5与流体收集板7之间的流体分布管8，提供外部流体导入设备或者设备内流体导出容器的通路；

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和通道9之下的流体分布板10；

和位于流体分布板10下方，并且与流体分布板间隔开的下表面流体分布部件6。

本实用新型提供的流体混合分布设备中，所述的上表面支撑部件5由两部分构成，上部分为开有小孔或条缝的成型金属丝网或其它多孔材料，用以阻挡固体颗粒进入设备；下部分为支撑条，支撑上游床层颗粒的重量和流体流动造成的力。

本实用新型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为开有小孔或条缝的成型金属丝网或其它多孔材料，对设备内流入下游床层的流体进行分布，同时阻挡下游床层的固体颗粒进入设备；根据情况，也可以在其上方增加支撑条。优选在其上方增加支撑条。

本实用新型提供的流体混合分布设备中，所述的流体分布管8包括流体导入或抽出管15和分布支管16。根据设备的规模，分布支管16至少为1个，可以是多个，优选为两个以上。优选地，所述的分布支管上开有孔或条缝，斜向上开孔，孔中心与竖直方向成10～90°夹角。

优选地，所述的分布支管16上的总开孔面积与设备截面积之比为1：(5～100)。更优选地，所述的分布支管16上的小孔孔径或条缝宽度为1.5～10mm，小孔或条缝的间距为5～30mm。

本实用新型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和其上的流体收集板7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。

本实用新型提供的流体混合分布设备中，所述的流体收集板7由上部基本无孔的折流板构成，也可以在其下部的设置导流板18。

本实用新型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。所述的通道9至少为一个，也可以是多个。

本实用新型提供的流体混合分布设备中，所述的流体分布板10为一贯穿设备截面的开孔的平板，平板上可以开有孔或条缝，或者是具有一定孔隙率的多孔材料。优选地，所述的流体分布板10上的总开孔面积与设备截面积之比为1：(4～30)。

下面结合附图详细的描述本实用新型和具体的实施方式。但本实用新型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14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之间设置本实用新型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实用新型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。

图2为本实用新型提供的流体混合分布设备的剖面示意图，容器1的主轴14基本上垂直于水平方向，沿主轴14方向从上到下，本实用新型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；位于上表面支撑部件5和流体收集板7之间的流体分布管8，所述的流体分布管8包括流体导入或抽出管15和分布支管16，所述的分布支管16上开有孔或条缝，开孔中心与主轴14一般10～90°夹角，分布支管16至少为1个，根据容器1的规模，可以是多个；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之下的贯穿整个设备截面的流体分布板10，流体分布板为具有一定开孔率的平板或多孔材料；和位于流体分布板10下方，并且与流体收分布板10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共同限定出本实用新型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11与流体收集板和下表面流体分布部件6之间的空间12。上表面支撑部件5、流体分布管8、流体收集板7、流体分布板10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14。

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3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2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11与流体收集板7之下的下部空间12的流体通路。所述的上部空间11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12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。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4为流体收集板7的一种实施方式的结构示意图，如图4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4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可完全被流体收集板7围绕，或如图4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与流体收集板7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和流体收集板7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。

本实用新型提供的设备中，还可以包括流体分布管8，图5A为流体分布管8的剖面侧视示意图，描述了一个流体分布管8可选的实施结构，但是不局限这种结构。图5A中的流体分布管8由流体导入或抽出管15和分布支管16组成。流体分布管8设置在通道9上方，功能是将容器外通过流体导入或抽出管15导入的流体，例如解吸剂，通过分布支管16上的开孔或条缝17，均匀的分布到本实用新型提供的流体混合分布设备中，使之在空间11内与流体收集板7收集的流体充分混合；或者是将通过流体收集板7收集的上游床层的流体通过流体导入或抽出管15抽出到容器外。流体分布管8的分布支管16是一个或多个开有小孔或条缝的方管或圆管，例如图5A的分布支管16开有小孔17，小孔中心与容器主轴一般成10～90°夹角。根据容器的规模，分布支管16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，从而缩短了流体在设备中的流动路径，降低或消除了流动死区。分布支管16上开有小孔或条缝，使得流体分布管8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。分布支管16上的总开孔面积优选与通道9面积的比为1：(5～100)。连接分布支管16之间的管路可以在设备内，也可以在设备外，同时通过调控分布支管16上开孔或条缝的尺寸、孔中心与主轴的夹角和排列方式，使离开分布支管16的流体均有比较均匀和适当的流速。图5B是流体分布管8的俯视示意图，分布支管16与连接分布支管16的管路一般是垂直的。

本实用新型提供的流体混合分布设备中，所述的流体分布板10用以将进过通道9流入设备空间12的流体均匀的进行分布。图6为流体收集混合室的一种实施结构示意图，如图6所示，流体收集板10为一具有一定开孔率的部件，本实施结构中为具有相同孔径的成型金属筛网，但是不局限于这种结构，也可以是多孔板、烧结金属板等一种或几种的组合。本实施例中，流体收集板10具有相同的孔径和均匀的孔间距，根据实际情况，可以在流体收集板10上设置不同孔径的孔或缝，孔或缝的间接可以是不相等的。

本实用新型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，但是特别适用于大型容器，例如工业规模的容器。在大型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7流体收集板7区划分方式的俯视图。如图7所示，一根承重管(中心管)21沿容器的主轴14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，区段间以肋板22限定。在图7中，每一区段的通道9均为完全横穿肋板22之间的流体收集板7围成的矩形开口。对于只有一根分布支管16的扇形区段中，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。对于具有两根分布支管16的扇形区段中，靠近中心管的通道9距离两侧的流体收集板7的长度比通常介于1.1至3.0的范围内，靠近塔壁的通道9两端的流体收集板长度比通常介于1.2至1.6的范围内。在图7中，分布支管16方向基本是垂直于容器截面径向的，但是也可以如图7中所示，沿截面径向设置。

图8A和8B分别对应于图7中所标记的剖面线，用以说明本实用新型的附加细节。

图8A所示的实施例中，中心管两侧各有一个区段，分别由区段肋板22、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23安装于容器外壳13和中心管21上。图8A中的上表面支撑部件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。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。下部分由横支撑梁20和基本上与其垂直的以一定的间距排列的纵支撑梁19组合构成。每一区段都具有各自的肋板22，从而使相邻的区段如图7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22连接，肋板横断面可以是是矩形，也可以是T形。图8A中还包括流体分布管8，由流体导入或抽出管15和分布支管16。每个区段可具有一个或多个流体分布管8，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。流体导入或抽出管15通常连接于该设备的空间V内的分布支管16。如图8A中心管左侧的区段中所示，分布支管16至少为一个；也可以如图8A中心管右侧的区段中所示，使用多个分布支管16，强化流体的导入和抽出。连接分布支管16的管路设置设备内部，分布支管16位于设备的上部空间11内，且位于通道9的正上方。分布支管16可以是与流体导入或抽出管15等直径或不等直径，可以与通道9的长度相等或不相等，其截面可以如图8A中心管右侧区段所示为圆形，也可以如8A中心管左侧区段所示为矩形或其他形状。分布支管16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，条缝或开孔的方向可以向下，也可以与容器主轴14成10～90°夹角。图8A中心管左侧区段中，流体收集板7为基本上封闭容器设备截面的斜板，并且流体收集板7最薄的部分最靠近通道9，导流板18紧贴在流体收集板7下方；图8A中心管右侧区段中，流体收集板7为基本上封闭容器设备截面的平板，且不包含导流板18。图8A中流体分布板10位于流体收集板7和通道9下方，为一块具有一定开孔率的基本上封闭容器设备截面的平板，使由流体收集板7收集的流体，经过通道9流入空间11时，被均匀的向设备下方分布。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可以如图8A中心管左侧区段所示，由一层成型金属筛网构成；也可以如图8A中心管右侧区段所示，由具有一定开孔率的孔板、多孔介质和支撑梁共同组合构成。

图8B中的中心管两侧各有一个区段，分别由区段肋板22、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23安装于容器外壳13和中心管21上。如图8B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8B中心管右侧所示，可选的包含一支撑梁。如图8B所示，容器外壳13的内表面是可见的。流体收集板7如图8B中心管左侧所示可以为一平板，完全围绕通道9，并在其下方设置导流板18；也可以如图B中心管右侧所示逐渐变薄，成阶梯状。图8B中还包括流体分布管8，由流体导入或抽出管15和分布支管16。每个区段可具有一个或多个流体分布管8，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。流体导入或抽出管15通常连接于该设备的空间V内的分布支管16。分布支管16位于设备的上部空间11内，且位于通道9的正上方。如图8B中心管左侧的区段中所示，分布支管16为一个，设置于区段中心线上，方向与区段径向一致；也可以如图8B中心管右侧的区段中所示，使用多个分布支管16，强化流体的导入和抽出，方向与区段径向垂直，并按照控制区域的面积相等的原则，排列分布支管16。连接分布支管16的管路可以如图8B中心管左侧的区段中所示，设置在设备内部；也可以如图8B中心管右侧的区段中所示，设置在设备外。分布支管16可以与流体导入或抽出管15等直径或不等直径，可以与通道9的长度相等或不相等，其截面可以如图8B中心管右侧区段所示为圆形，也可以为矩形或其他形状。分布支管16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，条缝或开孔的方向可以向上，也可以与容器主轴14成10～90°夹角。图8B中流体分布板10位于流体收集板7和通道9下方，使由流体收集板7收集的流体，经过通道9流入空间11时，被均匀的向设备下方分布。流体分布板10可以如图8B中心管左侧区段所示，为一块具有一定开孔率的基本上封闭容器设备截面的平板；也可以如图8B中心管右侧区段所示，为两块具有一定开孔率或不开孔的平板，其长度与通道9相等，其宽度与通道9的宽度之比在1.1～3范围内。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可以如图8B中心管左侧区段所示，由一层成型金属筛网构成；也可以如图8B中心管右侧区段所示，由具有一定开孔率的孔板、多孔介质和支撑梁共同组合构成。设备底部可按图8B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。

本实用新型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11，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流体导入或抽出管15进入流体分布管8，则流体通过分布管支管16上的小孔17进入设备上部空间11，并在空间11内与上游床层进入设备的流体混合。混合流体在被流体收集板7收集后，然后通过通道9进入设备下部空间12。流体在设备的下部分空间12中，通过流体分布板10的整流和分配，最后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流体分布管8连接的流体导入或抽出管15抽出到容器外，则由流体收集板7收集的流体，一部分会分布支管16上的小孔17进入流体分布管8，进而通过流体导入或抽出管15抽出到容器外。剩余流体通过通道9流入设备下部空间11，通过流体分布板10的整流和分配，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实用新型提供的流体混合分布设备，但本实用新型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，将本实用新型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说明本实用新型的流体混合分布设备的分配效果。

实验方法：将本实用新型提供的流体混合分布设备，结构如图8A中心管右侧区段所示，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，所述的流体分布管支管管径与流体导入或抽出管管径相同，分布支管上的总开孔面积与通道(9)的总截面积之比为1:42。流体分布板为一具有一定开孔率的平板，其总开孔面积与容器截面积之比为1：5。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，

C_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

平均线速(mm/s)	15	20	40
				对比例1	0.092	0.065	0.080
实施例1	0.030	0.015	0.05

表2设备下方流体的浓度相对平均偏差评估结果

平均线速(mm/s)	15	20	40
				对比例2	1.0	0.83	1.15
实施例2	0.1	0.03	0.15

Claims (11)

1.一种流体混合分布设备，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，其特征在于，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)；

位于上表面支撑部件(5)与流体收集板(7)之间的流体分布管(8)，提供外部流体导入设备或者设备内流体导出容器的通路；

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)和通道(9)之下的流体分布板(10)；

和位于流体分布板(10)下方，并且与流体分布板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，所述的流体分布管(8)包括流体导入或抽出管(15)和分布支管(16)。

3.按照权利要求2的流体混合分布设备，其特征在于，所述的分布支管(16)为两个以上，所述的分布支管(16)上开有孔或条缝，斜向上开孔，孔的轴线方向与竖直方向成10～90°夹角。

4.按照权利要求3的流体混合分布设备，其特征在于，所述的分布支管(16)上的总开孔面积与设备截面积之比为1：(5～100)。

5.按照权利要求4的流体混合分布设备，其特征在于，所述的分布支管(16)上的小孔孔径或条缝宽度为1.5～10mm，小孔或条缝的间距为5～30mm。

6.按照权利要求1的流体混合分布设备，其特征在于，所述的上表面支撑部件(5)由两部分构成，上部分为开有小孔或条缝的成型金属丝网或多孔材料；下部分为支撑条。

7.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)和其上的流体收集板(7)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的流体混合分布设备，其特征在于，所述的流体收集板(7)由上部基本无孔的折流板构成，在其下部的设置导流板(18)。

9.按照权利要求1的流体混合分布设备，其特征在于，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。

10.按照权利要求1的流体混合分布设备，其特征在于，所述的流体分布板(10)为一贯穿设备截面的开孔的平板，平板上开有孔或条缝，或者是具有一定孔隙率的多孔材料。

11.按照权利要求10的流体混合设备，其特征在于，所述的流体分布板(10)上的总开孔面积与设备截面积之比为1：(4～30)。