CN208799791U - 多路径扩散的气体分布装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多路径扩散的气体分布装置。它解决了现有气体分布器气体分布不均匀等技术问题。它包括上环板、下环板、内挡板、轴向引气装置、支板、挡气板、内筒，加强板和底板。上环板、下环板、内筒和塔体内壁之间通过焊接组成气体一次分布环形通道。所述上环板上设置有沿圆周均布的轴向引气装置，形成第一气体均布通道；所述内筒、内挡板和底板通过焊接组成二次气体分布环形通道，形成第二气体均布通道；所述内挡板围成的区域形成第三气体均布通道。对比改进前分布器结构，通过将气体的扩散路径由一个增加为三个，大大减小了气体的径向扩散距离，实现了气体在大型及特大型塔截面上快速有效的均布。

Description

多路径扩散的气体分布装置

技术领域

本实用新型属于能源类空分、化工设备中的气体分布技术领域，具体涉及一种多路径扩散的气体分布装置。

背景技术

随着我国工业的快速发展，钢铁冶炼、石油化工、煤化工、大化肥等企业对氧氩氮的需求量急剧增加，从而带动精馏塔向着大型及特大型化发展，而气体和液体在塔内的均匀分布是塔器放大的主要问题。同时，随着填料技术的不断进步，大空隙率、低压降新型高效填料的开发，都对气体初始分布的要求越来越高，气体分布装置的优劣直接影响塔器精馏效率和产品质量。

目前，现有技术中对于精馏设备中常用的环形气体分布器，主要通过在环形分布器上开孔或加导流板将气体引入到塔中，气体经过一定的扩散空间后，通过自扩散均匀分布在塔器横截面上，气体的径向扩散距离如图1中的S所示。随着精馏塔向大型及特大型化发展，气体的径向扩散距离S急剧变大，因此，与小塔径精馏塔相比，此类分布器在相同的扩散空间内很难达到很好的气体均布效果，必须通过增加扩散空间来实现气体的均布，从而增加了塔体的高度，增加了管路及冷箱布置的复杂程度，增加了人力、物力和财力的消耗。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，采用多路径实现气流分布均匀的多路径扩散的气体分布装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本多路径扩散的气体分布装置，设置在呈中空的塔体内，其特征在于，本装置包括分别同轴设置在塔体周向内侧的外圆筒和内圆筒，所述的外圆筒位于内圆筒的周向外围，所述的外圆筒上端周向外侧和塔体内壁之间设有上环板，所述的外圆筒下端周向外侧和塔体内壁之间设有下环板，且所述的外圆筒周向外侧、塔体周向内侧、上环板和下环板之间形成第一气体均布通道，且所述的上环板上设有若干轴向引气装置，所述的外圆筒周向内侧和内圆筒周向外侧之间形成第二气体均布通道，所述的内圆筒上端设有具有轴向布气装置的气体分布板，所述的内圆筒下端设有底板，且所述的内圆筒周向内侧、气体分布板和底板之间形成第三气体均布通道，所述的外圆筒和内圆筒之间设有穿过第二气体均布通道且和第三气体均布通道相连通的进气通道，且所述的内圆筒上设有能将第三气体均布通道和第二气体均布通道相连通的连通结构。

本实用新型中，将第一气体均布通道和第三气体均布通道均看做静压箱，气体进入第一气体均布通道后，将动能转化为势能，在压力的作用下，按设计比例将气体分成两部分，一部分通过设置在上环板上的轴向引气装置进入第一气体均布通道上方的轴向空间，另一部分通过进气通道进入到第三气体均布通道中，在第三气体均布通道中同样在压力的作用下按比例将气体分成两部分一部分通过气体分布板进入到第三气体均布通道上方的轴向空间，另一部分通过内圆筒壁上的连通结构进入到第二气体均布通道中，并向其上方扩散。因此本实用新型将气体的径向扩散路径由一个分为三个，大大减小气体径向扩散距离，从而提高气体分布器的均布性能。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的上环板周向外侧和下环板周向外侧分别通过焊接方式和塔体内壁相连；所述的上环板周向内侧和下环板周向内侧分别通过焊接方式和外圆筒周向外侧相连。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的轴向引气装置呈周向均匀分布设置在上环板上，且每一个轴向引气装置均包括沿塔体轴向延伸设置的轴向引气孔，所述的轴向引气孔上方设有第一挡气板。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的外圆筒周向内侧和内圆筒周向外侧之间通过若干周向分布设置的支板相连，且所述的支板两端分别采用双面焊接方式与内圆筒外壁和外圆筒的内壁相连。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的进气通道的横截面呈圆形或多边形；且所述的进气通道的截面面积与上环板上的轴向引气装置中的轴向引气孔的横截面面积之间的比值等于第二气体均布通道和第三气体均布通道面积之和与第一气体均布通道的面积之间的比值。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的轴向布气装置包括若干设置在气体分布板的开孔，所述的开孔上方均设有第二挡气板。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的连通结构包括若干设置在内圆筒远离进气通道的下端周向的小孔，所述的小孔呈长方形、腰型和圆形中的任意一种。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的小孔的开孔面积总和与所述气体分布板的开孔面积总和之间的比值等于第二气体均布通道和第三气体均布通道面积之间的比值。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的塔体横截面在径向由所述的外圆筒和内圆筒均匀的分成三等份或分成各不相同的三份。

在上述多路径扩散的气体分布装置中，所述的底板上设有若干周向均匀分布设置的降液孔。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1.在本实用新型中，将第一气体均布通道和第三气体均布通道均看作静压箱，气体进入第一气体均布通道后，将动能转化为势能，在压力的作用下，按设计比例将气体分成两部分，一部分通过设置在上环板上的轴向引气装置进入第一气体均布通道上方的轴向空间，另一部分通过进气通道进入到第三气体均布通道中，在第三气体均布通道中同样在压力的作用下按比例将气体分成两部分一部分通过气体分布板进入到第三气体均布通道上方的轴向空间，另一部分通过内圆筒壁上的小孔进入到第二气体均布通道中，并向其上方扩散。因此本实用新型将气体的径向扩散路径由一个分为三个，大大减小气体径向扩散距离，从而提高气体分布器的均布性能。

2.本实用新型通过合理设计开孔面积，从而使气体均匀的分配到各个气体均布通道中，从而避免气流分布不均的问题。

附图说明

图1是现有技术中气体分布器径向扩散示意图；

图2是本实用新型中结构改进后气体分布器径向扩散示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型A—A剖面图；

图5为本实用新型B—B剖面图；

图中，上环板1、塔体11、下环板2、内圆筒3、小孔31、轴向引气装置4、轴向引气孔41、第一挡气板42、支板5、挡气板6、外圆筒7、进气通道8、外侧孔81、内侧孔82、底板9、降液孔91、气体分布板10、开孔101、第一气体均布通道P1、第二气体均布通道P2、第三气体均布通道P3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图2-5所示，本多路径扩散的气体分布装置，设置在呈中空的塔体11内，包括分别同轴设置在塔体11周向内侧的外圆筒7和内圆筒3，外圆筒7位于内圆筒3的周向外围，外圆筒7上端周向外侧和塔体11内壁之间设有上环板1，外圆筒7下端周向外侧和塔体11内壁之间设有下环板2，且外圆筒7周向外侧、塔体11周向内侧、上环板1和下环板2之间形成第一气体均布通道P1，且上环板1上设有若干轴向引气装置4，外圆筒7周向内侧和内圆筒3周向外侧之间形成第二气体均布通道P2，内圆筒3上端设有具有轴向布气装置的气体分布板10，内圆筒3下端设有底板9，且内圆筒3周向内侧、气体分布板10和底板9之间形成第三气体均布通道P3，外圆筒7和内圆筒3之间设有穿过第二气体均布通道P2且和第三气体均布通道P3相连通的进气通道8，其中，这里的外圆筒7周向具有和进气通道8一端相连通的外侧孔81，在内圆筒3周向具有和进气通道8另一端相连通的内侧孔82，例如，可以通过连接管道两端将外侧孔81和内侧孔82相连，进气通道8形成于连接管道中，可以在连接管道周向内壁设有沿连接管道轴向延伸且呈螺旋状分布设置的螺旋凸起，这样使得气体通过进气通道8时能产生螺旋状推进，其中，内圆筒3上设有能将第三气体均布通道P3和第二气体均布通道P2相连通的连通结构，优选地，这里的塔体11横截面在径向由外圆筒7和内圆筒3均匀的分成三等份或分成各不相同的三份。

其中，将第一气体均布通道P1和第三气体均布通道P3均看作静压箱，气体进入第一气体均布通道P1后，将动能转化为势能，在压力的作用下，按设计比例将气体分成两部分，一部分通过设置在上环板1上的轴向引气装置4进入第一气体均布通道P1上方的轴向空间，另一部分通过进气通道进入到第三气体均布通道P3中，在第三气体均布通道P3中同样在压力的作用下按比例将气体分成两部分一部分通过气体分布板10进入到第三气体均布通道P3上方的轴向空间，另一部分通过内圆筒3壁上的连通结构进入到第二气体均布通道P2中，并向其上方扩散。因此本实用新型将气体的径向扩散路径由一个分为三个，大大减小气体径向扩散距离，从而提高气体分布器的均布性能。

该装置适用于各种形式的塔式容器。为方便描述，将外圆筒7和塔体11内壁之间的区域定义为第一气体均布通道P1，外圆筒7与内圆筒3之间的区域定义为第二气体均布通道P2，内圆筒3所围成的圆形区域定义为第三气体均布通道P3，如图2所示，通过对现有环形气体分布器进行结构改进，将送入分布器内的气体按比例分别引入到第一气体均布通道P1、第三气体均布通道P3和第三气体均布通道P3中，然后气体在上升过程中在其均布通道内进行径向扩散，使气体在较短的上升距离内实现在塔截面上的均布。将结构改进前的较长扩散距离S变为如图2所示的较短的扩散距离S1、S2和S3，从而实现气体在大型及特大型塔截面上快速有效的均布。

进一步地，这里的上环板1周向外侧和下环板2周向外侧分别通过焊接方式和塔体11内壁相连；上环板1周向内侧和下环板2周向内侧分别通过焊接方式和外圆筒7周向外侧相连。外圆筒7周向内侧和内圆筒3周向外侧之间通过若干周向分布设置的支板5相连，且支板5两端分别采用双面焊接方式与内圆筒3外壁和外圆筒7的内壁相连。

其中，这里的轴向引气装置4呈周向均匀分布设置在上环板1上，且每一个轴向引气装置4均包括沿塔体11轴向延伸设置的轴向引气孔41，轴向引气孔41上方设有第一挡气板42。

优选地，这里的进气通道8的横截面呈圆形或多边形；且进气通道8的截面面积与上环板1上的轴向引气装置4中的轴向引气孔41的横截面面积之间的比值等于第二气体均布通道P2和第三气体均布通道P3面积之和与第一气体均布通道P1的面积之间的比值。

其中，轴向布气装置包括若干设置在气体分布板10的开孔101，开孔101上方均设有第二挡气板6。

更进一步地，这里的连通结构包括若干设置在内圆筒3远离进气通道8的下端周向的小孔31，小孔31呈长方形、腰型和圆形中的任意一种。其中，这里的小孔31可以为长方形、腰型、圆形等形状，小孔31距离下环板2有一定的距离。该小孔31的作用是将气体从第三气体均布通道P3引入到第二气体均布通道P2中。小孔31的开孔应避开进气通道8。其中，这里的小孔31的开孔101面积总和与所述气体分布板10的开孔101面积总和之间的比值等于第二气体均布通道P2和第三气体均布通道P3面积之间的比值。其中，这里的底板9上设有若干周向均匀分布设置的降液孔91。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了上环板1、塔体11、下环板2、内圆筒3、小孔31、轴向引气装置4、轴向引气孔41、第一挡气板42、支板5、挡气板6、外圆筒7、进气通道8、外侧孔81、内侧孔82、底板9、降液孔91、气体分布板10、开孔101、第一气体均布通道P1、第二气体均布通道P2、第三气体均布通道P3等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种多路径扩散的气体分布装置，设置在呈中空的塔体(11)内，其特征在于，本装置包括分别同轴设置在塔体(11)周向内侧的外圆筒(7)和内圆筒(3)，所述的外圆筒(7)位于内圆筒(3)的周向外围，所述的外圆筒(7)上端周向外侧和塔体(11)内壁之间设有上环板(1)，所述的外圆筒(7)下端周向外侧和塔体(11)内壁之间设有下环板(2)，且所述的外圆筒(7)周向外侧、塔体(11)周向内侧、上环板(1)和下环板(2)之间形成第一气体均布通道(P1)，且所述的上环板(1)上设有若干轴向引气装置(4)，所述的外圆筒(7)周向内侧和内圆筒(3)周向外侧之间形成第二气体均布通道(P2)，所述的内圆筒(3)上端设有具有轴向布气装置的气体分布板(10)，所述的内圆筒(3)下端设有底板(9)，且所述的内圆筒(3)周向内侧、气体分布板(10)和底板(9)之间形成第三气体均布通道(P3)，所述的外圆筒(7)和内圆筒(3)之间设有穿过第二气体均布通道(P2)且和第三气体均布通道(P3)相连通的进气通道(8)，且所述的内圆筒(3)上设有能将第三气体均布通道(P3)和第二气体均布通道(P2)相连通的连通结构。

2.根据权利要求1所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的上环板(1)周向外侧和下环板(2)周向外侧分别通过焊接方式和塔体(11)内壁相连；所述的上环板(1)周向内侧和下环板(2)周向内侧分别通过焊接方式和外圆筒(7)周向外侧相连。

3.根据权利要求2所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的轴向引气装置(4)呈周向均匀分布设置在上环板(1)上，且每一个轴向引气装置(4)均包括沿塔体(11)轴向延伸设置的轴向引气孔(41)，所述的轴向引气孔(41)上方设有第一挡气板(42)。

4.根据权利要求3所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的外圆筒(7)周向内侧和内圆筒(3)周向外侧之间通过若干周向分布设置的支板(5)相连，且所述的支板(5)两端分别采用双面焊接方式与内圆筒(3)外壁和外圆筒(7)的内壁相连。

5.根据权利要求3或4所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的进气通道(8)的横截面呈圆形或多边形；且所述的进气通道(8)的截面面积与上环板(1)上的轴向引气装置(4)中的轴向引气孔(41)的横截面面积之间的比值等于第二气体均布通道(P2)和第三气体均布通道(P3)面积之和与第一气体均布通道(P1)的面积之间的比值。

6.根据权利要求4所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的轴向布气装置包括若干设置在气体分布板(10)的开孔(101)，所述的开孔(101)上方均设有第二挡气板(6)。

7.根据权利要求6所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的连通结构包括若干设置在内圆筒(3)远离进气通道(8)的下端周向的小孔(31)，所述的小孔(31)呈长方形、腰型和圆形中的任意一种。

8.根据权利要求7所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的小孔(31)的开孔(101)面积总和与所述气体分布板(10)的开孔(101)面积总和之间的比值等于第二气体均布通道(P2)和第三气体均布通道(P3)面积之间的比值。

9.根据权利要求1所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的塔体(11)横截面在径向由所述的外圆筒(7)和内圆筒(3)均匀的分成三等份或分成各不相同的三份。

10.根据权利要求1所述多路径扩散的气体分布装置，其特征在于，所述的底板(9)上设有若干周向均匀分布设置的降液孔(91)。