用于流體進(jìn)料的設(shè)備及其進(jìn)料方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于流體進(jìn)料的設(shè)備及其進(jìn)料方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中返混較多、存在死區(qū)的問題。本發(fā)明通過采用一種用于流體進(jìn)料的設(shè)備及其進(jìn)料方法，流體經(jīng)過設(shè)置于設(shè)備入口處的旋流導(dǎo)向器進(jìn)入體積較大連續(xù)流動(dòng)的全充滿流體的所述設(shè)備，使得流體主體形成沿進(jìn)料方向繞所述設(shè)備中心軸螺旋推進(jìn)的流動(dòng)，設(shè)備內(nèi)流體具有較為均勻的周向和軸向流速；所述旋流導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)至少包括進(jìn)料管、導(dǎo)流管，導(dǎo)流管與進(jìn)料管相連，導(dǎo)流管型式為內(nèi)置旋流槽型、內(nèi)置Z型或外置鉗型的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于具有較高雷諾數(shù)、化學(xué)性質(zhì)活潑的液相流體物料進(jìn)料中。
【專利說明】用于流體進(jìn)料的設(shè)備及其進(jìn)料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于流體進(jìn)料的設(shè)備及其進(jìn)料方法，尤其適用于具有較高雷諾數(shù)、化學(xué)性質(zhì)活潑的液相流體物料進(jìn)料。
技術(shù)背景
[0002]石油、化工及醫(yī)藥行業(yè)所用到的工藝設(shè)備液體進(jìn)料方式多種多樣，比較普遍采用的是流體經(jīng)管道在設(shè)備入口連接處直接進(jìn)料的方式，對(duì)于一般的工藝流體來說，此種進(jìn)料方式最簡單直接而不會(huì)造成顯著地不利影響。對(duì)于在管道內(nèi)具有較高雷諾數(shù)、化學(xué)性質(zhì)活潑的液相流體物料，經(jīng)管道連續(xù)進(jìn)入體積較大的全充滿液體的管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行近似平推流化學(xué)反應(yīng)的情況，目前同樣采用了直接進(jìn)料的進(jìn)料方式，即管道內(nèi)物料經(jīng)入口直接進(jìn)入設(shè)備。
[0003]對(duì)于此種直接進(jìn)料方式，由于設(shè)備空間明顯大于管道尺寸，液體進(jìn)入設(shè)備時(shí)流道空間會(huì)突然擴(kuò)大，設(shè)備內(nèi)主體流速與入口流速梯度很大，流體以射流形式進(jìn)入，會(huì)形成“卷吸”現(xiàn)象，產(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)，返混程度較大，不利于需要在平推流的條件下反應(yīng)物的反應(yīng)生成期望產(chǎn)物。由于物料性質(zhì)活潑，在返混的作用下，反應(yīng)加速并引起局部過熱，在入口處的區(qū)域容易生成不希望得到的副產(chǎn)物，這類副產(chǎn)物多為多聚體及一些粘稠膠狀的物質(zhì)，逐漸堆積后附著在反應(yīng)器內(nèi)壁上，影響產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也會(huì)造成設(shè)備清洗的困難。
[0004]CN93216520.6涉及一種與空調(diào)機(jī)相配置的送風(fēng)旋流導(dǎo)向器，包括一可配置于空調(diào)機(jī)送風(fēng)口的框架，框架的內(nèi)壁上配置有導(dǎo)向百葉，可使空調(diào)送風(fēng)呈旋流狀態(tài)，從而減輕了局部吹風(fēng)強(qiáng)度，且增加了與室內(nèi)被調(diào)節(jié)空氣的混合，提高了熱交換。據(jù)測(cè)試，配置本實(shí)用新型的空調(diào)機(jī)比未配置前效率提高了 10?20%。但該實(shí)用新型無法應(yīng)用液體進(jìn)料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中返混較多、存在死區(qū)的問題，提供一種新的用于流體進(jìn)料的設(shè)備進(jìn)料方法。該設(shè)備用于較高雷諾數(shù)、化學(xué)性質(zhì)活潑的液相流體物料進(jìn)料中，具有返混較小、基本不存在死區(qū)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相適應(yīng)的新的用于流體進(jìn)料的設(shè)備進(jìn)料方法。
[0006]為解決上述問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種用于流體進(jìn)料的設(shè)備，包括進(jìn)料管、設(shè)有流體入口和出口的容器，其特征在于在容器的流體入口處的內(nèi)部或外部設(shè)置有旋流導(dǎo)向器，所述旋流導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)至少包括進(jìn)料管、導(dǎo)流管，導(dǎo)流管與進(jìn)料管相連，導(dǎo)流管型式為內(nèi)置旋流槽型、內(nèi)置Z型或外置鉗型。
[0007]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管型式為內(nèi)置旋流槽型時(shí)，旋流導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)包括進(jìn)料管、旋流槽和擋板，進(jìn)料管連接在容器入口，旋流槽沿進(jìn)料管軸心呈對(duì)稱的螺旋分布設(shè)置，底部與入口封頭內(nèi)壁連接；擋板覆蓋在旋流槽上方，與容器內(nèi)壁面之間形成封閉的以進(jìn)口為中心雙向旋流的空間，進(jìn)料液體在旋流器內(nèi)流向由垂直進(jìn)入轉(zhuǎn)變?yōu)檠匦鞑蹐A周對(duì)稱兩端相反的方向垂直于容器橫截面切向流入容器，出料液體在容器內(nèi)形成螺旋流動(dòng)。[0008]上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述旋流槽的兩端流出口平面在沿中心軸對(duì)稱的同一條直徑面上，且流出方向垂直于容器橫截面。
[0009]上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述旋流槽外徑di與容器主體內(nèi)徑Di比值在0.2?
0.8之間；所述旋流導(dǎo)向器旋流槽繞中心旋轉(zhuǎn)圈數(shù)η為I Sn <9。
[0010]上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述的旋流導(dǎo)向器旋流槽設(shè)置為流道寬度繞中心漸進(jìn)擴(kuò)大的形式，使得進(jìn)料流體在導(dǎo)流槽內(nèi)流速更好的完成初步的穩(wěn)定降低，更有利于流體在容器內(nèi)接近平推流螺旋流動(dòng)。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管型式為內(nèi)置Z型時(shí)，旋流導(dǎo)向器包括進(jìn)料管和導(dǎo)流管兩部分，進(jìn)料管在容器入口內(nèi)壁處連接入導(dǎo)流管對(duì)稱中心，導(dǎo)流管垂直于進(jìn)料方向設(shè)置，兩個(gè)出口在平行管道的兩端垂直彎出，方向沿導(dǎo)流管中心對(duì)稱，并緊貼容器內(nèi)壁。進(jìn)料流體經(jīng)此導(dǎo)流管將使流體軸向進(jìn)入容器轉(zhuǎn)變?yōu)檩S徑向進(jìn)入容器，出料后在容器內(nèi)形成螺旋流動(dòng)。
[0012]上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管垂直于進(jìn)料段的長度L與容器內(nèi)徑Di比值在0.2?0.8之間。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管型式為外置鉗型時(shí)，旋流導(dǎo)向器包括進(jìn)料管和導(dǎo)流管兩部分，進(jìn)料管在容器外經(jīng)三通平分成至少兩路導(dǎo)流管進(jìn)入容器，每個(gè)導(dǎo)流管沿容器軸心對(duì)稱進(jìn)入，進(jìn)料方向與容器主體軸向垂直，出口中心在同一容器徑向平面上但空間相錯(cuò)，流體經(jīng)導(dǎo)流管流出后在容器內(nèi)形成螺旋推進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
[0014]上述技術(shù)方案中，更優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管的兩出口中心與容器軸心垂直距離為
0.1D?0.4D之間。
[0015]為解決上述問題之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種用于流體進(jìn)料的設(shè)備的進(jìn)料方法，流體經(jīng)過設(shè)置于容器入口處的旋流導(dǎo)向器進(jìn)入體積較大連續(xù)流動(dòng)的全充滿流體的所述容器，使得流體主體形成沿進(jìn)料方向繞所述容器中心軸螺旋推進(jìn)的流動(dòng)，容器內(nèi)流體具有較為均勻的周向和軸向流速。
[0016]本發(fā)明提供了一種液體旋流進(jìn)料的方法和設(shè)備，使得管道內(nèi)高雷諾數(shù)的液相流體經(jīng)旋流進(jìn)料進(jìn)入體積較大連續(xù)流動(dòng)的全充滿液體的容器后進(jìn)行沿進(jìn)料方向的螺旋狀近似平推流動(dòng)，此種流動(dòng)方式同時(shí)具有周向和軸向的速度，可使得容器進(jìn)料端液體流速下降梯度平緩穩(wěn)定，有效的降低了剛進(jìn)入容器的液體因突然的流道擴(kuò)大而引起的渦流及返混運(yùn)動(dòng)，并減少了死區(qū)的產(chǎn)生，取得了較好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述設(shè)備的示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述設(shè)備中內(nèi)置旋流槽型導(dǎo)向器的側(cè)視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所述設(shè)備中內(nèi)置旋流槽型導(dǎo)向器的俯視圖。
[0020]圖4為本發(fā)明所述設(shè)備中內(nèi)置Z型導(dǎo)向器的側(cè)視圖。
[0021]圖5為本發(fā)明所述設(shè)備中內(nèi)置Z型導(dǎo)向器的俯視圖。
[0022]圖6為本發(fā)明所述設(shè)備中外置鉗型導(dǎo)向器的側(cè)視圖。
[0023]圖7為本發(fā)明所述設(shè)備中外置鉗型導(dǎo)向器的俯視圖。
[0024]I為進(jìn)料管；2為旋流導(dǎo)向器；3為容器；4為擋板。[0025]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本實(shí)施例僅為了更清楚的說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]本發(fā)明以石油裂解碳五餾份分離裝置的碳五二聚反應(yīng)器進(jìn)料為實(shí)施例做進(jìn)一步說明。[0028]由于碳五餾份中含有異戊二烯、間戊二烯和環(huán)戊二烯等化學(xué)性質(zhì)活潑的雙烯烴，彼此間沸點(diǎn)相近，且相互間均能反應(yīng)生成聚合物，從中分離出符合工業(yè)要求的純組分難度較高。用環(huán)戊二烯的熱二聚活性將其轉(zhuǎn)化為雙環(huán)戊二烯后再與其他雙烯烴進(jìn)行分離，該過程在二聚反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，物料在低溫及較穩(wěn)定的平推流條件下有利于熱二聚反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速度較慢，也因此該反應(yīng)器體積較大。該反應(yīng)器的進(jìn)料流速較高，雷諾數(shù)大，直接進(jìn)料的情況下，在反應(yīng)器入口區(qū)域因突然擴(kuò)大產(chǎn)生的渦流和返混嚴(yán)重，較易引起了雙烯烴自身及相互間的二聚、共聚、多聚等副反應(yīng)的發(fā)生，使反應(yīng)器污垢增多，并粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0029]將本發(fā)明的流體旋流進(jìn)料方法及設(shè)施應(yīng)用于碳五二聚反應(yīng)器進(jìn)料，在反應(yīng)器入口處設(shè)置液體旋流導(dǎo)向器，根據(jù)所發(fā)明的方法，提供了如下三種【具體實(shí)施方式】。
[0030]【實(shí)施例1】
[0031]如圖1、2、3，旋流導(dǎo)向器為內(nèi)置旋流槽型，旋流導(dǎo)向器由進(jìn)料管1、旋流槽式旋流導(dǎo)向器2及擋板4組成，其中進(jìn)料管內(nèi)徑80mm，旋流槽寬度50mm，高度100mm，旋流槽下部焊接在反應(yīng)器內(nèi)壁上，蓋板覆蓋焊接在旋流槽上部，與設(shè)備內(nèi)壁形成上下封閉的雙向旋流通道，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)流道繞進(jìn)料中心反向旋轉(zhuǎn)，沿半徑方向逐漸增加，各同時(shí)環(huán)繞I圈后至兩環(huán)形流道出口。出口在同一直徑平面上軸向?qū)ΨQ，使液體垂直于徑面方向沿旋流槽周向切出。反應(yīng)器內(nèi)徑1000mm,旋流導(dǎo)向器外徑460mm。
[0032]【實(shí)施例2】
[0033]如圖1、4、5，旋流導(dǎo)向器為內(nèi)置Z型，旋流導(dǎo)向器由進(jìn)料管I和導(dǎo)流管2兩部分組成，其中進(jìn)料管內(nèi)徑80mm，導(dǎo)流管內(nèi)徑80mm，導(dǎo)流管垂直于進(jìn)料管，并與反應(yīng)器內(nèi)壁緊密連接，出口管段在導(dǎo)流兩端垂直彎出100~200mm，方向沿導(dǎo)流管中心對(duì)稱。反應(yīng)器內(nèi)徑1000mm,導(dǎo)流管兩端距離500mm。
[0034]【實(shí)施例3】
[0035]如圖1、6、7，旋流導(dǎo)向器為外置鉗型，旋流導(dǎo)向器由進(jìn)料管I和導(dǎo)流管2兩部分組成，其中進(jìn)料管內(nèi)徑80mm，導(dǎo)流管內(nèi)徑80mm。進(jìn)料管與導(dǎo)流管在反應(yīng)器外由三通連接，導(dǎo)流管的兩支管沿反應(yīng)器軸心對(duì)稱進(jìn)入其封頭，進(jìn)料方向與反應(yīng)器主體軸向垂直，軸心在同一反應(yīng)器徑向平面上但空間相錯(cuò)。反應(yīng)器內(nèi)徑1000mm，導(dǎo)流管的兩出口中心與設(shè)備軸心垂直距離為500mm。
[0036]為量化反映本發(fā)明及設(shè)施的效果，通過CFD模擬計(jì)算比較了在同一反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置以上三種形式的旋流導(dǎo)向器、現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)直接進(jìn)料、現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)料口設(shè)置與旋流槽直徑相同擋板三種情況下反應(yīng)器內(nèi)流體的返混程度。
[0037]采用如下公式表達(dá)返混程度[0038]M=Vx-/V
[0039]式中，M代表流體返混程度，Vx-表示流體質(zhì)點(diǎn)與主體流動(dòng)方向相反的軸向分速度，V表示流體在反應(yīng)器內(nèi)的主體平均速度。
[0040]M值越趨近于O，返混程度越低。
[0041]以下為CFD模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比表:
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種用于流體進(jìn)料的設(shè)備，包括進(jìn)料管、設(shè)有流體入口和出口的容器，其特征在于在容器的流體入口處的內(nèi)部或外部設(shè)置有旋流導(dǎo)向器，所述旋流導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)至少包括進(jìn)料管、導(dǎo)流管，導(dǎo)流管與進(jìn)料管相連，導(dǎo)流管型式為內(nèi)置旋流槽型、內(nèi)置Z型或外置鉗型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)流管型式為內(nèi)置旋流槽型時(shí)，旋流導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)包括進(jìn)料管、旋流槽和擋板，進(jìn)料管連接在容器入口，旋流槽沿進(jìn)料管軸心呈對(duì)稱的螺旋分布設(shè)置，底部與入口封頭內(nèi)壁連接；擋板覆蓋在旋流槽上方，與容器內(nèi)壁面之間形成封閉的以進(jìn)口為中心雙向旋流的空間，進(jìn)料液體在旋流器內(nèi)流向由垂直進(jìn)入轉(zhuǎn)變?yōu)檠匦鞑蹐A周對(duì)稱兩端相反的方向垂直于容器橫截面切向流入容器，出料液體在容器內(nèi)形成螺旋流動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述旋流槽的兩端流出口平面在沿中心軸對(duì)稱的同一條直徑面上，且流出方向垂直于容器橫截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述旋流槽外徑di與容器主體內(nèi)徑Di比值在0.2?0.8之間；所述旋流導(dǎo)向器旋流槽繞中心旋轉(zhuǎn)圈數(shù)η為I < η < 9。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述的旋流導(dǎo)向器旋流槽設(shè)置為流道寬度繞中心漸進(jìn)擴(kuò)大的形式，使得進(jìn)料流體在導(dǎo)流槽內(nèi)流速更好的完成初步的穩(wěn)定降低，更有利于流體在容器內(nèi)接近平推流螺旋流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)流管型式為內(nèi)置Z型時(shí)，旋流導(dǎo)向器包括進(jìn)料管和導(dǎo)流管兩部分，進(jìn)料管在容器入口內(nèi)壁處連接入導(dǎo)流管對(duì)稱中心，導(dǎo)流管垂直于進(jìn)料方向設(shè)置，兩個(gè)出口在平行管道的兩端垂直彎出，方向沿導(dǎo)流管中心對(duì)稱，并緊貼容器內(nèi)壁。進(jìn)料流體經(jīng)此導(dǎo)流管將使流體軸向進(jìn)入容器轉(zhuǎn)變?yōu)檩S徑向進(jìn)入容器，出料后在容器內(nèi)形成螺旋流動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)流管垂直于進(jìn)料段的長度L與設(shè)備內(nèi)徑Di比值在0.2?0.8之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)流管型式為外置鉗型時(shí)，旋流導(dǎo)向器包括進(jìn)料管和導(dǎo)流管兩部分，進(jìn)料管在容器外經(jīng)三通平分成至少兩路導(dǎo)流管進(jìn)入容器，每個(gè)導(dǎo)流管沿容器軸心對(duì)稱進(jìn)入，進(jìn)料方向與容器主體軸向垂直，出口中心在同一容器徑向平面上但空間相錯(cuò)，流體經(jīng)導(dǎo)流管流出后在容器內(nèi)形成螺旋推進(jìn)運(yùn)動(dòng)；所述導(dǎo)流管的兩出口中心與容器軸心垂直距離為0.1D?0.4D之間。
9.權(quán)利要求1所述用于流體進(jìn)料的設(shè)備的進(jìn)料方法，流體經(jīng)過設(shè)置于容器入口處的旋流導(dǎo)向器進(jìn)入體積較大連續(xù)流動(dòng)的全充滿流體的所述容器，使得流體主體形成沿進(jìn)料方向繞所述容器中心軸螺旋推進(jìn)的流動(dòng)，容器內(nèi)流體具有較為均勻的周向和軸向流速。
【文檔編號(hào)】B01J4/00GK103585931SQ201310561218
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】葛春方, 楊兆銀, 沙裕, 吳德榮, 鄭寧寧 申請(qǐng)人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司