CN207981103U - 一种流体分布器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流体分布器，包括：安装在待分布设备内壁上的主环管组件：包括多段等分圆周并依次首尾相对构成圆环的圆弧形管，每段圆弧形管的末端密封，在圆弧形管上还设置有均匀分布的主环分布孔；分布支管组件：包括水平布置在所述主环管组件的各圆弧形管上多根开设有支管分布孔的分布子支管，每根分布子支管的一端接通与其连接的圆弧形管，另一端密封；入口接管组件：包括分别对应每段圆弧形管连接设置的入口子接管。与现有技术相比，本实用新型在有限空间结构内使得流经的流体介质均匀分布，并解决了因分布器内外两侧冷、热介质温差造成设备上介质进口产生高热应力问题要求的设备工艺性能，并实现设备安全运行目标。

Description

一种流体分布器

技术领域

本实用新型涉及一种流体分布器，尤其是涉及一种适用于高温差环境的流体分布器。

背景技术

当前，装置产能的大型化带来了各种设备的大型化，加之操作工况亦趋于更加的严苛，特别是高温操作。高温设备大型化后面临的问题和考验也更严峻，其中介质分布的均匀性便是其中设备保证工艺性能的重要环节。介质分布的均匀程度直接影响到装置的效率，更严重的情况是直接影响到产品产物的质量等级，甚至影响到设备本身的安全运行。

如果介质分布不均匀，将直接影响到设备的工艺效果，更有甚者会影响到设备的安全运行。这不仅影响到设备的运行成本，更影响到整个装置的安全成本。

目前，行业内有多种分布器结构，中国专利CN203577760U提供了一种新型气体分布器，该结构更适合于中间轴向进料分布，且未解决对于分布器内外侧介质温差较大的情况而产生较大变形位移差的问题。中国专利CN204320250U提供了一种可消除热膨胀的新型分布器结构，由于其弯管具有一定强度和刚性，而不能胜任于热膨胀位移较大的大型设备。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种流体分布器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种流体分布器，包括：

安装在待分布设备内壁上的主环管组件：包括多段等分圆周并依次首尾相对构成圆环的圆弧形管，每段圆弧形管的末端密封，在圆弧形管上还设置有均匀分布的主环分布孔；

分布支管组件：包括水平布置在所述主环管组件的各圆弧形管上多根开设有支管分布孔的分布子支管，每根分布子支管的一端接通与其连接的圆弧形管，另一端密封；

入口接管组件：包括分别对应每段圆弧形管连接设置的入口子接管。

优选的，本实用新型的主环分布孔的数量、孔径以及位置根据需要设置。此外，支管分布孔的数量及直径也应依据工艺操作需要的介质通过的流速确定。

优选的，所述的圆弧形管包括三通管，以及两段对称布置并连接三通管的两个接口的圆弧子管，所述三通管的另一个接口与所述入口子接管连接，所述两个圆弧子管的自由端密封，在三通管与圆弧子管上均布置有所述主环分布孔。

更优选的，所述的三通管的下部中间与两段圆弧子管的端部的底侧均设置有泪孔。

优选的，所述的圆弧形管沿待分布设备内壁布置，并与待分布设备内壁留有间隙，各圆弧形管的端部也留有间隙。优选的，各分布子支管的端部之间也留有间隙。上述的间隙都是为了保证整个主环管组件与分布支管组件的热胀冷缩需要。

优选的，圆弧形管的流通截面面积与入口子接管的截面积相当。

优选的，所述分布子支管在主环管组件上对称布置，并平行于待分布设备截面的中心线。

优选的，每段圆弧形管布置的所有分布子支管的横截面积之和不小于该段圆弧形管的横截面积。

优选的，所有圆弧形管上的各分布子支管的横截面积之和宜不小于所有圆弧形管横截面积之和的1.5倍。本实用新型还可以通过调节各截面流通面积来调节分布孔出口流速及流体通过整个分布器的压力损失。

优选的，所述入口子接管包括外管和内衬管，在外管和内衬管的间隙处填充有保温隔热材料。

更优选的，外管与内衬管的间隙不小于10mm。

优选的，本实用新型的流体分布器还包括固定设置在待分布设备上并用于承载所述主环管组件和分布支管组件的支撑结构。

更优选的，所述支撑结构包括支撑主环管组件的托板和支撑所述分布支管组件的分布子支管端部的主梁，其中，在托板和主梁上都预留有可使得支撑主环管组件和分布支管组件自由热膨胀的支撑空间。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型属于石油化工行业内，用于立式圆筒形容器气体或液体分布的特殊结构分布器。该特殊结构分布器有效的解决了分布管内外存在较高温度差的流体介质在大型设备内分布不均匀及高局部热应力问题，高温差操作下，尤其是在分布器内外两侧介质的温差≥100℃时，在有限的空间结构内使流经的流体介质均匀分布，并解决因冷、热介质温差造成设备上介质进口产生高热应力问题要求的设备工艺性能，并实现设备安全运行目标。

(2)本实用新型主要采用对流体介质的多次直接分流的方式使其被分布到预期的空间区域，同时解决因分布器内外两侧介质间温差大导致设备壳体与入口管间高热应力、分布管间的热膨胀变形协调的问题。

(3)本实用新型原理简单，效果明显，适用于各种大型立式圆筒形设备由径向进入的流体介质的均匀分布，尤其是针对大型反应器、立式圆筒形容器的上述内容的流体分布。同时，通过调整入口接管与主环管之间的连接，也可适用于轴向进入设备的流体介质。

附图说明

图1为本实用新型的安装示意图；

图2为本实用新型的入口子接管与圆弧形管的连接示意图；

图3为本实用新型的主环管组件与分布支管组件的连接示意图；

图4为本实用新型的主环管组件或分布支管组件与支撑结构的连接示意图；

图5为本实用新型流体经过分布器的立项效果示意图；

图6为图5中的A-A剖面示意图；

图中，1-入口接管组件，11-入口子接管，12-外管，13-内衬管，14-保温隔热材料，2-主环管组件，21-圆弧形管，22-圆弧子管，23-三通管，3-分布支管组件，31-分布子支管，4-支撑结构，41-下托板，5-分布孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

一种流体分布器，其结构参见图1所示，包括安装在待分布设备内壁上的主环管组件2、分布支管组件3和入口接管组件1，其中，主环管组件2安装在待分布设备内壁上，其包括多段等分圆周并依次首尾相对构成圆环的圆弧形管21，每段圆弧形管21的末端密封，在圆弧形管21上还设置有均匀分布的主环分布孔；分布支管组件3包括水平布置在所述主环管组件2的各圆弧形管21上多根开设有支管分布孔的分布子支管31，每根分布子支管31的一端接通与其连接的圆弧形管21，另一端密封；入口接管组件1包括分别对应每段圆弧形管21连接设置的入口子接管11。

通过采用上述等分圆周和对称布置的方式设置主环管组件2和分布支管组件3，使得当流体介质从对称布置的入口子接管流入主环管组件2中时，其中部分介质可以通过主环分布孔流出分布器，均匀的分布在设备内壁的周围，其余大部分介质则流入分布支管组件3，并通过分布子支管31上的支管分布孔流出本分布器，并均匀的分布在相应的区域，本实用新型可以将流体介质分布到相应区域。由于在入口接管组件1的外管12与内衬管13之间填充有保温隔热材料14，使得外管12与设备壁连接处的温差受分布管内介质温度的影响降到最低，与一般结构相比，该结构大幅度降低冷、热介质温差在设备壳体与入口子接管间产生的高热应力。在各主环管组件2的圆弧形管21端部和分布支管组件3的分布子支管31端部均留有适当的间隙，可供由于设备壁与分布器之间的自由热膨胀变形协调之用。同样的，在分布器与支撑结构4的连接处也均采用可使分布器在平面内自由膨胀的螺栓连接。最后流体流经整个流体分布器后的理想分布效果如图5和图6所示，图6中，当分布孔5(可以是主环分布孔或支管分布孔)布置在图中下侧时，分布器适用的流体为气体或液体流体介质，当分布孔5布置在图中上侧细线部分时，则该分布器适用气体介质。

另外，在具体布置时，主环分布孔的数量、孔径以及位置根据需要设置。此外，支管分布孔的数量及直径也应依据工艺操作需要的介质通过的流速确定。

为了方便组装，优选的，所述的圆弧形管21可以采用三通管23和两段对称布置并连接三通管23的两个接口的圆弧子管22组成，其中，所述三通管23的另一个接口与所述入口子接管11连接(所述三通管23的另一个接口与所述入口子接管11直接连接，使得入口子接管与圆弧子管处在同一平面，也可以在所述三通管23的另一个接口与所述入口子接管11之间增设弯头或弯头+直管结构使得入口子接管与圆弧子管处在不同平面内，连接方式可采用焊接或法兰螺栓(柱)连接。)，所述两个圆弧子管22的自由端采用堵板密封，在三通管23与圆弧子管22上均布置有所述主环分布孔。此外，所述的三通管23的下部中间与两段圆弧子管22的端部的底侧均设置有泪孔。入口子接管11与圆弧形管21要求不在同一平面内的连接结构参见图2所示，其中，与内衬管13相连的弯头向下弯时适用于管内介质为液体或气体，弯头向上则适用于介质为气体。

进一步的，为了适应高温工作环境下的热胀冷缩情况，所述的圆弧形管21沿待分布设备内壁布置，并与待分布设备内壁留有间隙，各圆弧形管21的端部也留有间隙。同时，各分布子支管31的端部之间也留有间隙。优选的，圆弧形管21的流通截面面积应与入口子接管11的截面积相当。

圆弧形管21与分布子支管31可以采用直接连接的方式使圆弧形管21与分布子支管3的中心线处于同一高度或在圆弧形管21上部或下部增设弯管连接，使圆弧形管21与分布子支管3的中心线处于不同高度位置，连接方式可采用焊接或法兰螺栓(柱)连接。图3所示，圆弧形管21与分布子支管31处于不同高度位置(即非同平面内)，当分布子支管31位于圆弧形管21上部的结构则适用于气体介质，分布子支管31位于圆弧形管21下部的结构则适用于液体或气体介质。

优选的，所述分布子支管31在主环管组件2上对称布置，一般按照平行于待分布设备截面的中心线布置。流体流经各处的截面积和入口面积及主环分布孔和支管分布孔总面积应考虑流体介质流出分布孔流速需求决定。优选的，每段圆弧形管21布置的所有分布子支管31的横截面积之和不小于该段圆弧形管21的横截面积。同时，所有圆弧形管21上的各分布子支管31的横截面积之和也不宜小于所有圆弧形管21横截面积之和的1.5倍。

本实用新型还可以通过调节各截面流通面积和/或分布子支管的间距来调节分布孔出口流速及流体通过整个分布器的压力损失。

进一步的，考虑到整个分布器的高温工作环境，所述入口子接管11包括外管12和内衬管13，在外管12和内衬管13的间隙处填充有保温隔热材料14，这样，当入口子接管内介质温度与设备内温度差值较高时，由于内衬管13与外管12间隙内以填充保温材料，使得外管12与设备连接处的温差受衬管内介质温度的影响较小，即提供了较小的温差进而使得该结构温差应力变小。更优选的，外管12与内衬管13的间隙不小于10mm。

进一步的，本实用新型的流体分布器还包括固定设置在待分布设备上并用于承载所述主环管组件2和分布支管组件3的支撑结构4，其中，由于主环管组件2与设备内壁距离较近，可在相应设备内壁处设置托板支撑。分布子支管31则由于其跨度较大，故采用主梁支撑。此外，对整个分布器而言，由于设备安装时所有部件均处于常温状态，当设备内部温度与分布管内介质温度差值较高时，设备壳体的热膨胀量与分布器热膨胀量差异，因此，上述支撑结构4在设置时应预留有允许各部件按照各自热胀冷缩需要的位移变化空间。如图4所示，主环管组件2上的圆弧形管21采用下托板41进行支撑，下托板41与圆弧形管21之间采用带直边段的U形螺栓紧固，其中U形部位的直边段L应根据设备和主环管或分布支管的热胀或冷缩量确定。

另外，本流体分布器的分布原理较为简单，在各分布孔出口很短的一段距离内就可以得到理想的分布效果。本分布器还可以根据实际工况进行简单调整。比如在各部件间采用法兰螺栓(柱)连接便于增加检修空间的同时允许部分部件更换，也便于使部件进出设备。具体如上述中的入口子接管与主环管组件2采用螺栓结构可拆卸式连接等等。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体分布器，其特征在于，包括：

安装在待分布设备内壁上的主环管组件(2)：包括多段等分圆周并依次首尾相对构成圆环的圆弧形管(21)，每段圆弧形管(21)的末端密封，在圆弧形管(21)上还设置有均匀分布的主环分布孔；

分布支管组件(3)：包括水平布置在所述主环管组件(2)的各圆弧形管(21)上多根开设有支管分布孔的分布子支管(31)，每根分布子支管(31)的一端接通与其连接的圆弧形管(21)，另一端密封；

入口接管组件(1)：包括分别对应每段圆弧形管(21)连接设置的入口子接管(11)。

2.根据权利要求1所述的一种流体分布器，其特征在于，所述的圆弧形管(21)包括三通管(23)，以及两段对称布置并连接三通管(23)的两个接口的圆弧子管(22)，所述三通管(23)的另一个接口与所述入口子接管(11)连接，所述两个圆弧子管(22)的自由端密封，在三通管(23)与圆弧子管(22)上均布置有所述主环分布孔。

3.根据权利要求2所述的一种流体分布器，其特征在于，所述的三通管(23)的下部中间与两段圆弧子管(22)的端部的底侧均设置有泪孔。

4.根据权利要求1所述的一种流体分布器，其特征在于，所述的圆弧形管(21)沿待分布设备内壁布置，并与待分布设备内壁留有间隙，各圆弧形管(21)的端部也留有间隙；

各分布子支管(31)的端部之间也留有间隙。

5.根据权利要求1所述的一种流体分布器，其特征在于，所述分布子支管(31)在主环管组件(2)上对称布置，并平行于待分布设备截面的中心线。

6.根据权利要求1所述的一种流体分布器，其特征在于，每段圆弧形管(21)布置的所有分布子支管(31)的横截面积之和不小于该段圆弧形管(21)的横截面积；

所有圆弧形管(21)上的各分布子支管(31)的横截面积之和不小于所有圆弧形管(21)横截面积之和的1.5倍。

7.根据权利要求1所述的一种流体分布器，其特征在于，所述入口子接管(11)包括外管(12)和内衬管(13)，在外管(12)和内衬管(13)的间隙处填充有保温隔热材料(14)。

8.根据权利要求7所述的一种流体分布器，其特征在于，外管(12)与内衬管(13)的间隙不小于10mm。

9.根据权利要求1所述的一种流体分布器，其特征在于，还包括固定设置在待分布设备上并用于承载所述主环管组件(2)和分布支管组件(3)的支撑结构(4)。

10.根据权利要求9所述的一种流体分布器，其特征在于，所述支撑结构(4)包括支撑主环管组件(2)的托板和支撑所述分布支管组件(3)的分布子支管(31)端部的主梁，其中，在托板和主梁上都预留有可使得支撑主环管组件(2)和分布支管组件(3)自由热膨胀的支撑空间。