一种流体分配装置及一种吸附塔的制作方法

1.本实用新型涉及石油化工的分离技术领域，特别涉及一种流体分配装置及一种吸附塔。


背景技术：

2.固体颗粒模拟移动床吸附分离技术具有投资省、能耗低、易于大型化、可连续运行、运行平稳、产品纯度高、吸附剂利用效率高等优点，近年来持续发展，应用领域也不断拓展，应用领域包含石油化工、生物化工、制药等领域。
3.吸附塔是固体颗粒模拟移动床吸附分离技术的核心设备。根据分离要求的不同，吸附塔往往沿轴向分成多个固体颗粒床层，相邻两个固体颗粒床层之间设置流体分配装置。流体分配装置的作用是收集上一固体颗粒床层的流体，然后通过进出管道送出吸附塔，或者把上一固体颗粒床层的流体与经进出管道进入吸附塔的流体充分混合后均匀分配至下一固体颗粒床层。流体分配装置的性能对吸附塔吸附剂的性能发挥有重要影响，是固体颗粒模拟移动床吸附分离技术的关键设备。
4.现有的流体分配装置在流体的收集-混合-再分配上，采用多重折流板折流或采用流体小孔喷射的方式实现均匀混合，采用加大出口阻力降的方式实现均匀分配。


技术实现要素：

5.现有的流体分配装置如果要达到好的混合效果，需要更多的折流次数或者需要更高的喷射速度，更多的折流次数或者更高的喷射速度往往导致压降太大。鉴于上述问题，有必要提出一种流体分配装置以解决或部分解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：
6.第一方面，本实用新型提出了一种流体分配装置，包括至少两个流体分配器，所述流体分配器包括内部隔板、外部隔板和两个径向侧板，所述外部隔板为圆弧状，内部隔板和外部隔板分别与两个径向侧板连接形成一个腔体，所述腔体中设置有若干流体分配单元，每个所述流体分配单元包括上层板、下层板，以及由上至下依次设置于所述上层板和下层板之间的上部旋流组件、中间挡板、下部稳流组件，其中：
7.所述上层板和下层板平行，所述上层板和下层板上分别设有若干导流孔；
8.所述中间挡板的中部设置有流体通道；
9.所述上部旋流组件包括上部挡板、至少两个旋流导流叶片，所述至少两个旋流导流叶片固定于所述中间挡板上且以流体通道的中心为圆心沿360度均匀布置，所述上部挡板位于所述流体通道上方且固定于所述至少两个旋流导流叶片；
10.所述下部稳流组件包括至少两个导流板，所述至少两个导流板固定于所述下层板。
11.进一步的，所述腔体中设有中间隔板和径向隔板，中间隔板的两端分别与两径向侧板连接，径向隔板两端分别与所述外部隔板和中间隔板连接，以用于将所述腔体分成径
向截面积相等的三个流体分配单元。
12.进一步的，所述旋流导流叶片为圆弧形，且旋流导流叶片内侧圆弧直径与流体通道当量直径之比在0.1到10之间。
13.进一步的，所述至少两个导流板沿所述下层板均匀布置。
14.进一步的，所述上部挡板与所述中间挡板相互平行。
15.进一步的，所述上部挡板当量直径大于所述流体通道当量直径。
16.进一步的，所述下部稳流组件还包括下部挡板，所述下部挡板位于所述流体通道下方，且部分遮挡住所述至少两个导流板。
17.进一步的，所述下部挡板与所述中间挡板相互平行。
18.进一步的，所述下部挡板当量直径大于所述流体通道当量直径。
19.进一步的，所述上部挡板与下部挡板的间距与流体通道当量直径之比在0.4到1.6之间。
20.进一步的，每个所述流体分配器径向截面积相同。
21.进一步的，所述至少两个流体分配器沿360度均匀布置。
22.进一步的，所述流体分配器还包括进出管道，所述进出管道一端连接所述上层板且通向流体分配器内部，另一端通向流体分配器外部，以用于将流体送出流体分配器，或者流体分配器外部的流体输送至流体分配器内部。
23.另一方面，本实用新型提出了一种吸附塔，包括筒体、若干固体颗粒床层，以及所述的流体分配装置，所述筒体沿轴向设置有中心支柱，所述若干固体颗粒床层间隔设置于筒体内部，所述流体分配装置设置于每两层固体颗粒床之间，且位于所述中心支柱与筒体内壁之间。
24.基于上述技术方案，本实用新型较现有技术而言的有益效果为：
25.本实用新型提出了一种流体分配装置，旋流导流叶片可以利用进入流体分配器流体自身的动能和静压能把流体的流型转化为稳定的旋流，使流体在流体通道上侧混合均匀，并且该旋流可以促进流体通过流体通道后均匀分布，旋流导流叶片对流体起的是导流作用，与采用多重折流板折流或采用流体小孔喷射的方式相比，流体流动压降较小。
附图说明
26.图1是本实用新型实施例中，流体分配装置的结构示意图；
27.图2是本实用新型实施例一中，流体分配器的结构示意图；
28.图3是本实用新型实施例一中，流体分配单元的结构示意图；
29.图4是本实用新型实施例一中，流体分配器的a-a剖面示意图；
30.图5是本实用新型实施例一中，流体分配器每个流体分配单元内流体流向的示意图；
31.图6是本实用新型实施例二中，吸附塔的结构示意图。
32.其中，300-流体分配器，1-上层板，2-下层板，3-上部旋流组件，31-旋流导流叶片，32上部挡板，4-中间挡板，41-流体通道，5-下部稳流组件，51-导流板，52-下部挡板，6-进出管道，7-固体颗粒床层，21-径向侧板，22-中间隔板，200-中心支柱，24-外部区，25-内部隔板，26-内部区，27-径向隔板，28-外部隔板，100-筒体。
具体实施方式
33.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.本实用新型中，当量直径等于4倍的径向截面积除以该截面周长。径向截面积相等是指各径向截面积相差5％以内。
35.实施例一
36.本实施例提出了一种流体分配装置，放置于两层固体颗粒床之间，结合图1-3所示，包括至少两个流体分配器，所述流体分配器包括内部隔板25、外部隔板28和两个径向侧板21，所述外部隔板28为圆弧状，内部隔板25和外部隔板28分别与两个径向侧板21连接形成一个腔体，所述腔体中被分隔为若干流体分配单元，每个所述流体分配单元包括上层板1、下层板2，以及由上至下依次设置于所述上层板1和下层板2之间的上部旋流组件3、中间挡板4、下部稳流组件5，其中：
37.所述上层板1和下层板2平行，所述上层板1和下层板2上分别设有若干导流孔。
38.所述中间挡板4的中部设置有流体通道41。
39.所述上部旋流组件3包括上部挡板32、至少两个旋流导流叶片31，所述至少两个旋流导流叶片31固定于所述中间挡板4上且以流体通道41的中心为圆心沿360度均匀布置，所述上部挡板32位于所述流体通道41上方且固定于所述至少两个旋流导流叶片31上。旋流导流叶片31可以利用进入流体分配器流体自身的动能和静压能把流体的流型转化为稳定的旋流，使自上一层固体颗粒床的流体和自进出管道的流体在流体通道41上侧混合均匀，并且该旋流可以促进流体通过流体通道41后均匀分布。上部挡板32可以有效地分布自上层板1进入的流体，防止自上层板1进入的流体直接冲击由旋流导流叶片31引发的稳定旋流，起到了使旋流平稳的作用。
40.所述下部稳流组件5包括至少两个导流板51，所述至少两个导流板51固定于所述下层板2。在一些具体的实施例中，如图3所示，所述至少两个导流板51沿所述下层板2均匀布置。
41.本实用新型实施例提出的流体分配装置，旋流导流叶片31可以利用进入流体分配器流体自身的动能和静压能把流体的流型转化为稳定的旋流，使流体在流体通道41上侧混合均匀，并且该旋流可以促进流体通过流体通道41后均匀分布，旋流导流叶片31对流体起的是导流作用，与采用多重折流板折流或采用流体小孔喷射的方式相比，流体流动压降较小。
42.在一些实施例中，所述腔体中被分隔为三个流体分配单元，具体的，如图2所示，所述腔体中设有中间隔板22和径向隔板27，中间隔板22的两端分别与两径向侧板21连接，径向隔板27两端分别与所述外部隔板28和中间隔板22连接，以用于将所述腔体分成径向截面积相等的三个流体分配单元，如图2中所示的两个外部流体分配单元24、一个内部流体分配单元26。流体分配器内部被分隔成径向截面积相等的三个流体分配单元，且每个流体分配单元内部结构相同，流体的最小流通单位仍为单块流体分配器内的流体分配单元，起到混合及再分配作用的仍为流体分配单元的相同内部结构，有利于消除吸附塔的放大效应。当然，腔体也可以分成其他数量的流体分配单元，流体分配单元的数量不限于三个。
43.在一些实施例中，结合图4所示，所述旋流导流叶片31为圆弧形，所述旋流导流叶片31内侧圆弧313直径与流体通道41当量直径之比在0.1到10之间。由于旋流导流叶片31的这个特定的弧度，流体经过旋流导流叶片31后仍将保持旋流，进而使流体充分混合均匀。
44.在一些实施例中，如图3所示，所述上部挡板32与所述中间挡板4相互平行。平行是指上部挡板32、中间挡板4之间沿长度方向延长线的夹角(特指形成的小于90
°
角)不超过5
°
。所述上部挡板32与所述中间挡板4相互平行，可以挡住流体对旋流导流叶片31的垂直冲击，确保旋流的稳定。
45.在一些实施例中，如图3所示，所述上部挡板32当量直径大于所述流体通道41当量直径。如此，上部挡板可以较好地挡住自进出管道进入的流体对流体通道41中由旋流导流叶片31引发的稳定旋流的直接冲击。
46.在一些实施例中，如图3所示，所述下部稳流组件5还包括下部挡板52，所述下部挡板52位于所述流体通道41下方，以部分遮挡住所述至少两个导流板51，下部挡板52可以固定在导流板51上，当然下部挡板52可以是其他方式进行固定。下部挡板52可防止流体直接冲击下一层固体颗粒床。优选的，所述下部挡板52与所述中间挡板4相互平行。平行是指中间挡板4、下部挡板52相互之间沿长度方向延长线的夹角(特指形成的小于90
°
角)不超过5
°
。
47.在一些实施例中，所述下部挡板52当量直径大于所述流体通道41当量直径。如此，下部挡板52可以较好地挡住自流体通道41进入下部挡板52下方的流体对下一层固体颗粒床中稳定旋流的直接冲击。
48.在一些实施例中，如果吸附塔的直径较大，如图2所示，所示流体分配装置可以包括多个流体分配器，每个所述流体分配器径向截面积相同。每块流体分配器的形状、结构一致，流体分配器易于批量化加工制造，且避免了可能因形状不一造成的放大效应，有利于放置流体分配装置的吸附塔的大型化。具体的，所述至少两个流体分配器沿360度均匀布置，可以使流体分配器的分配效果更加均匀，使流体到达下一固体颗粒床之前混合更加均匀，如图1所示，有18个流体分配器，沿360度的圆形均匀分布。流流体分配器的数量可以根据现有技术中的流体力学的公示计算得出，以满足流体的流动压力条件为准，其他数量的流体分配器的分布也类似于上述排布方式。
49.在一些实施例中，所述上部挡板32与下部挡板52的间距与流体通道41当量直径之比在0.4到1.6之间。所述上部挡板32与下部挡板52的间距与流体通道41当量直径的比例是根据流体力学计算得出的最佳比例范围，在确保不影响压降和流体分配效果的前提下，尽可能使流体分配器的整体厚度最小。
50.在一些实施例中，如图3所示，所述流体分配器还包括进出管道5，所述进出管道5一端连接所述上层板1且通向流体分配器内部，另一端通向流体分配器外部，以用于将流体送出流体分配器，或者流体分配器外部的流体输送至流体分配器内部。
51.在一些实施例中，如图3所示，所述进出管道5位于上部挡板32上方，且不与上部挡板32直接相连接。进出管道5不与上部挡板32直接相连接，进出管道5可以到达现场后再进行安装，便于运输且易于现场安装。
52.该流体分配装置的工作原理是：结合图4和图5所示，流体自上表层1汇聚至流体分配器内部，通过上部挡板32、旋流导流叶片31的作用充分混合，而后进入流体通道41送至下
部稳流组件，上部挡板32可以有效地分布来自上表层1的流体，防止流体直接冲击由旋流导流叶片31引发的稳定旋流，旋流导流叶片31可以利用进入流体分配器流体自身的动能和静压能把流体的流型转化为稳定的旋流，使自上表层1的流体在流体通道41上侧混合均匀，并且该旋流可以促进流体通过流体通道41后均匀分布，流体通过下部挡板52、导流板51的作用，使流体经过流体分配器下表层2。也就是说，流体分配器起到使流体汇聚至一个与流体通道41相当的区域内，并使流体在该区域内旋转流动，即产生了类似于流体均收集于带搅拌作用容器内进行混合的作用，所以能起到很好的流体混合效果；同时，上部挡板32起到了防止自进出管道5进入的流体直接冲击旋流导流叶片31，使旋流平稳的作用，由于旋流导流叶片31对流体起的是导流作用，不是折流或小孔喷射，流体流动压降较小。
53.实施例二
54.本实用新型实施例提出了一种吸附塔，如图1和图6所示，包括筒体100、若干固体颗粒床层7，以及所述的流体分配装置300，所述筒体100沿轴向设置有中心支柱200，所述若干固体颗粒床层7间隔设置于筒体100内部，所述流体分配装置300设置于每两层固体颗粒床7之间，且位于所述中心支柱200与筒体100内壁之间。
55.本实用新型实施例提出的吸附塔，其流体分配器的作用为收集自上一层固体颗料床层的流体，并将该流体通过进出料管道送出吸附塔，或将该流体与从进出管道送入的流体通过上部挡板、旋流导流叶片的作用充分混合，而后进入流体通道送至下部稳流组件，上部挡板可以有效地分布来自进出管道的流体，防止流体直接冲击由旋流导流叶片引发的稳定旋流，旋流导流叶片可以利用进入流体分配器流体自身的动能和静压能把流体的流型转化为稳定的旋流，使自上一层固体颗粒床的流体和自进出管道的流体在流体通道上侧混合均匀，并且该旋流可以促进流体通过流体通道后均匀分布，流体通过下部挡板、导流板的作用，使流体经过流体分配器下表层，进入下一层固体颗粒床层表面前分配均匀。该吸附塔中，旋流导流叶片对流体起的是导流作用，与采用多重折流板折流或采用流体小孔喷射的方式相比，流体流动压降较小；流体分配器内部被分隔成径向截面积相等的三个流体分配单元，且每个流体分配单元内部结构相同，流体的最小流通单位仍为单块流体分配器内的流体分配单元，起到混合及再分配作用的仍为流体分配单元的相同内部结构，有利于消除吸附塔的放大效应。
56.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。
57.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性
的或者”。