Устройство распределения текучей среды - RU2670066C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройству распределения однофазной или двухфазной текучей среды в однофазной или многофазной окружающей среде, имеющей более высокую объемную плотность, чем распределяемая текучая среда.

Устройство в соответствии с изобретением находит свое применение в реакторах, используемых в очистительных установках, нефтехимических установках или в установках обработки фракций, получаемых после обработки биомассы.

Устройство в соответствии с изобретением позволяет, в частности, улучшить распределение газа или газовой смеси в жидкой среде или в среде, содержащей псевдоожиженное твердое вещество. В частности, его можно применять в следующих установках:

- реакторы для процессов FCC (каталитический крекинг в псевдоожиженном слое или Fluidized Catalytic Cracking в англосаксонской терминологии);

- реакторы регенерации катализаторов, например, для каталитического крекинга;

- реакторы, содержащие псевдоожиженный слой катализаторов;

- реакторы гидрообработки или гидрокрекинга, работающие с восходящим потоком с входом двухфазного потока газ/жидкость или газ/твердая фаза через дно камеры;

- шламовые реакторы;

- стрипперы, сушилки, аэраторы или увлажнители.

Предшествующий уровень техники

Обычно устройства распределения газа используют, когда необходимо распределить равномерно газ или газовую смесь для обеспечения растворения и однородного смешивания между газом и другой фазой, которая является либо жидкой, либо твердой.

Такие устройства применяют, например, в камере реактора для осуществления реакций, требующих равномерного распределения между газом и жидкостью или между газом и псевдоожиженным твердым веществом. В качестве примеров можно указать реакции гидрообработки, в которых участвуют газ, которым является водород, и жидкость, которая является углеводородной фракцией, в присутствии катализатора. Для обеспечения каталитической эффективности и высокой степени конверсии водород необходимо равномерно распределить в жидкой углеводородной фазе перед контактом двухфазной смеси H₂/углеводороды с каталитическим слоем.

Эти устройства можно также устанавливать в реакторах регенерации или активации катализаторов с применением газа. Например, можно указать процессы регенерации посредством оксихлорирования или процессы активации посредством сульфирования и/или восстановления катализаторов.

Наконец, распределители газа можно применять для нагнетания так называемого «псевдоожижающего» газа в каталитический слой с целью поддержания гранул катализатора в псевдоожиженном состоянии.

В документе US 5,571,482 раскрыт прибор, позволяющий контролировать температуру катализатора во время его регенерации (catalyst cooler в англо-саксонской терминологии). Этот прибор используют с двухкаскадной системой регенерации катализатора и в рамках процесса каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC). В этом документе используют распределитель «грибкового» типа (mushroom type distributor в англо-саксонской терминологии) для распределения катализатора и псевдоожижающего газа в плотной фазе псевдоожиженного слоя регенератора.

Показанный на фиг. 1 известный «грибковый» распределитель содержит:

- полую трубу впуска газа, имеющую первый и второй концы, при этом труба содержит отверстия для пропускания части газа, поступающего через трубу;

- крышку чечевицеобразной формы с круглым сечением, имеющую выпуклую наружную поверхность и вогнутую внутреннюю поверхность, при этом крышка неподвижно соединена со вторым концом упомянутой трубы своей вогнутой внутренней поверхностью. Кроме того, крышка содержит сквозные отверстия, выполненные с возможностью пропускания газа, а на своем свободном конце имеет круглую юбку, проходящую в направлении первого конца полой трубы. Внутренний объем определяют как объем, описанный крышкой и служащий резервуаром для газа, распределяемого через сквозные отверстия.

Во время работы газ, выходящий через отверстия впускной трубы, скапливается внизу до определенного уровня, близкого к нижнему краю. Таким образом, между верхней стороной и нижней стороной крышки устанавливается разность давления, которая равна высоте воздушного кармана (H_газ), умноженной на разность объемной плотности между газом и окружающей средой (rho_окр-rho_газ) и на гравитационную постоянную (g):

dP=H_газ*(rho_окр-rho_газ)*g

Эту разность давления используют для распределения газа, скапливающегося под крышкой и на площади всей ее проекции, при помощи калиброванных отверстий, число которых и интервал между которыми рассчитывают таким образом, чтобы общая пропускная площадь отверстий была недостаточной для пропускания всего газа, поступающего в камеру.

Таким образом, часть газа, нагнетаемого и выходящего из трубы, перетекает через нижний край юбки крышки для обеспечения постоянного присутствия газового кармана под крышкой и непрерывной работы распределителя.

Несмотря на свою функциональность, это устройство распределения газа может быть усовершенствовано. Действительно, было установлено, что газ, выходящий под нижним краем (на уровне юбки) распределителя, не отрывается быстро от этого края, а, наоборот, остается вблизи верхней поверхности крышки и продолжает проходить вдоль нее на большом удалении от края, поэтому возникает действующее на газ центростремительное движение. Следовательно, газ стремится концентрироваться в направлении центральной оси устройства, от которой он отрывается, и за счет вытяжного эффекта образует единую струю в центре камеры. Кроме того, часть газа, проходящего через отверстия крышки, оказывается частично захваченной этим газовым факелом, проходящим от нижнего края, и тоже увлекается к центральной оси распределителя, создавая, таким образом, неравномерность в распределении газа над крышкой.

Задачей изобретения является усовершенствование описанного выше распределителя текучей среды, и оно призвано предложить распределитель «грибкового» типа, который осуществляет равномерное распределение текучей среды, выходящей из упомянутого распределителя, и одновременно уменьшает явление образования центрального факела на выходе распределителя.

Сущность изобретения

Таким образом, объектом изобретения является устройство распределения текучей среды, содержащее:

- по меньшей мере, одно средство транспортировки текучей среды, содержащее отверстия и имеющее первый и второй концы;

- крышку, содержащую главный корпус в виде колокола, при этом главный корпус имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и неподвижно соединен со вторым концом средства транспортировки текучей среды своей внутренней поверхностью, при этом упомянутый главный корпус продолжен юбкой, проходящей в направлении от второго конца к первому концу средства транспортировки текучей среды, и содержащую множество отверстий,

- и в котором крышка содержит, по меньшей мере, одно средство отражения, расположенное на ее наружной поверхности и выполненное с возможностью направления текучей среды в сторону упомянутой крышки или ее удержания на периферии крышки.

Устройство в соответствии с изобретением существенно усовершенствовано по сравнению с известным распределителем, показанным на фиг. 1, за счет добавления средства отражения, расположенного на наружной поверхности крышки. В рамках изобретения термином «средство отражения» обозначены не только средства, препятствующие прохождению текучей среды, выходящей от нижнего края (или свободного конца) юбки, вверх вдоль наружной поверхности крышки, но также средства, выполненные с возможностью отклонения и удаления от центра крышки текучей среды, выходящей от нижнего края (или свободного конца) юбки.

Таким образом, это средство отражения заставляет текучую среду, перетекающую под нижним краем юбки, отрываться от верхней поверхности и, следовательно, позволяет уменьшить и даже устранить центростремительную силу, приводящую к созданию центрального факела текучей среды. Равномерное распределение текучей среды улучшается за счет того, что часть текучей среды, проходящая через отверстия, не засасывается в направлении центральной оси распределителя, а, наоборот, образует независимые скопления текучей среды (или пузырьки, если текучая среда является газом), которые идеально распределяются по всей площади проекции распределителя в соответствии с расположением упомянутых отверстий.

Предпочтительно средство отражения расположено на наружной поверхности главного корпуса и неподвижно соединено с упомянутым главным корпусом.

Предпочтительно средство транспортировки текучей среды является трубой.

Предпочтительно главный корпус имеет чечевицеобразную форму круглого сечения и продолжен цилиндрической юбкой. В альтернативном варианте главный корпус имеет усеченную конусную форму и продолжен цилиндрической юбкой.

Средство отражения содержит отражающую поверхность, и средство отражения образует с осью юбки угол α, составляющий от 0 до 70°.

Предпочтительно отражающая поверхность по существу совмещена с упомянутой юбкой, и угол α по существу равен 0°. В этом варианте выполнения средство отражения проходит в верхнем направлении и является практически вертикальным относительно юбки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, средство отражения образует сплошной кольцевой фланец, расположенный на периферии крышки. Предпочтительно фланец проходит в верхнем направлении и практически вертикально относительно юбки.

Предпочтительно юбка содержит вырезы, выполненные на уровне свободного конца упомянутой юбки для поддержания стабильной границы раздела текучая среда/окружающая среда (для ограничения флуктуаций на уровне границы раздела) под крышкой устройства распределения. Предпочтительно вырезы имеют треугольную или прямоугольную форму.

Если юбка устройства распределения имеет вырезы, средство отражения расположено на уровне над упомянутыми вырезами.

Предпочтительно для обеспечения равномерного распределения текучей среды за пределами крышки сквозные отверстия, выполненные в крышке, расположены концентрично с равномерным шагом на главном корпусе. Предпочтительно сквозные отверстия имеют круглое сечение.

В рамках изобретения предпочтительно текучая среда является газом, жидкостью, смесью газ/жидкость или смесью газ/твердое вещество. Устройство позволяет распределять текучую среду в однофазной или многофазной окружающей среде с более высокой объемной плотностью, чем плотность распределяемой текучей среды. Окружающая среда является, например, газом, жидкостью, смесью газ/жидкость или смесью газ/твердое вещество, псевдоожиженное газом.

Распределитель в соответствии с изобретением находит свое применение в случае, когда текучая среда является газом, который необходимо равномерно распределить в окружающей среде, которая может быть жидкостью или фазой, содержащей твердое вещество, псевдоожиженное газом.

В частности, устройство распределения применяют для осуществления каталитических реакций, требующих хорошего перемешивания газовой фазы и жидкой фазы. Не ограничительно можно указать гидрообработку углеводородов, при которой распределяемая газовая фаза в основном содержит водород, а окружающая среда представляет собой углеводородную смесь. Под термином «гидрообработка» следует понимать, например, гидрокрекинг, гидродесульфирование, гидродеазотирование, селективное или полное гидрирование, гидродеметаллизацию углеводородных фракций.

Устройство в соответствии с изобретением применяют также для селективного гидрирования парокрекинговых бензинов, для гидрирования ароматических соединений в алифатических и/или нафтеновых фракциях и для гидрирования олефинов в ароматических фракциях. Устройство в соответствии с изобретением можно применять для других реакций, требующих хорошего перемешивания газовой фазы и жидкой фазы, например, для реакций частичного или полного окисления, реакций окисления ацетилена, окисления аммония или реакций галогенирования, в частности, хлорирования.

Наконец, устройство распределения в соответствии с изобретением находит свое применение для распределения газа в псевдоожиженной окружающей среде, содержащей твердое вещество (то есть частицы катализатора) в виде взвеси в газе, который может быть таким же или отличаться от газа, распределяемого при помощи устройства.

Объектом изобретения является также реактор, содержащий камеру и устройство распределения в соответствии с изобретением. В рамках настоящего изобретения термин «реактор» обозначает любое устройство, содержащее камеру, выполненную с возможностью установки в ней устройства распределения. Например, речь может идти о реакторе, в котором протекает реакция химического преобразования.

Согласно варианту выполнения, реактор в соответствии с изобретением содержит гранулированный слой, расположенный на выходе упомянутого распределителя. Под «гранулированным слоем» следует понимать слой твердых частиц в виде гранул, причем эти гранулы могут иметь любую форму, но чаще всего приблизительную цилиндрическую или сферическую форму и имеют типовые размеры порядка нескольких миллиметров. Эти гранулированные твердые вещества предпочтительно обладают каталитической активностью. Предпочтительно устройство смешивания и распределения в соответствии с настоящим изобретением установлено в реакторе, который может содержать один или несколько разделенных между собой последовательных неподвижных слоев.

В альтернативном варианте реактор может содержать псевдоожиженный слой катализаторов, в который погружено устройство распределения. Реактор этого типа применяют, например, для регенерации катализаторов при помощи регенерирующего газа; в этом случае вместо термина «реактор» можно использовать термин «регенератор».

Объектом изобретения является также использование вышеуказанного реактора в процессе обработки углеводородной фракции или в процессе обработки катализаторов, содержащихся в гранулированном слое, или для обработки катализатора в псевдоожиженном слое. В рамках настоящего изобретения термином «обработка катализаторов» обозначена любая обработка, изменяющая химический состав катализатора, например, такая как сульфирование или восстановление катализаторов.

Подробное описание изобретения

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид в изометрии известного устройства распределения.

Фиг. 2 - вид в изометрии изнутри камеры, которая может быть, например, камерой реактора или регенератора, оборудованного известным устройством распределения.

Фиг. 3 - пример моделирования при помощи компьютера типа CFD (Computational Fluid Dynamics в англо-саксонской терминологии) потоков жидкости и газа, проходящих через известное устройство распределения.

Фиг. 4 - вид в изометрии первого варианта выполнения устройства распределения в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 - вид в разрезе устройства распределения, показанного на фиг. 4.

Фиг. 6 - пример моделирования при помощи компьютера типа CFD (Computational Fluid Dynamics в англо-саксонской терминологии) потоков жидкости и газа, проходящих через устройство распределения, показанное на фиг. 4.

Фиг. 7 - вид в разрезе второго варианта выполнения устройства распределения в соответствии с изобретением.

Фиг. 8 - увеличенный вид показанной в рамке на фиг. 7 части юбки устройства распределения.

Идентичные элементы имеют на фигурах одинаковые обозначения.

На фиг. 1 показано известное устройство 1 «грибкового» типа для распределения текучей среды, например, газа или смеси, выполненное из металла или металлического сплава (углеродистая сталь, низколегированная сталь, высоколегированная сталь, аустенитная сталь). Это устройство содержит впускную трубу 2, имеющую первый и второй концы 3, 4, и крышку, которая установлена на второй конце 4 упомянутой трубы 2, например, посредством сварки, завинчивания, заклинивания или защелкивания.

Крышка 5 образована главным корпусом 6 в виде колокола, который продолжен юбкой 8, проходящей в направлении первого конца 3 впускной трубы 2. В частном варианте выполнения, показанном на фиг.1, главный корпус имеет чечевицеобразную форму с круглым сечением и продолжен цилиндрической юбкой. Согласно другому варианту выполнения, главный корпус устройства в соответствии с изобретением может иметь форму усеченного конуса.

Размеры крышки 5 предусмотрены таким образом, чтобы она накрывала площадь, превышающую площадь сечения впускной трубы 2. Кроме того, диаметр главного корпуса выбирают в зависимости от внутреннего диаметра (ID) реактора, в котором устанавливают устройство. Предпочтительно соотношение между диаметром главного корпуса и внутренним диаметром (ID) реактора составляет от 0,1 до 0,8 и предпочтительно от 0,5 до 0,7. Например, диаметр главного корпуса находится в пределах от 1 до 3 метров.

Крышка имеет выпуклую наружную поверхность, расположенную над крышкой и в направлении, противоположном впускной трубе 2, и вогнутую внутреннюю поверхность, расположенную в направлении впускной трубы 2.

Впускная труба 2 позволяет транспортировать текучую среду, например, газ или двухфазную смесь (газ/жидкость) или (газ/твердое вещество) внутрь камеры, в которой установлено устройство 1, как показано на фиг. 2.

Предпочтительно впускная труба 2 расположена в центре крышки 2, то есть в центре главного корпуса 6. Труба 2 дополнительно содержит отверстия 7, которые могут иметь круглое или прямоугольное сечение (как показано на фиг. 1) или любую другую форму и которые позволяют текучей среде выходить из впускной трубы 2. Предпочтительно отверстия 7 расположены в верхней половине трубы 2.

Как показано на фиг. 1, направление юбки 8 и направление впускной трубы 2 являются по существу параллельными между собой. Вместе с тем, в рамках изобретения эти два направления могут образовать угол, составляющий от 0° до 45°.

Кроме того, юбка 8 содержит выемки или вырезы 9, например, треугольного сечения, которые сообщаются со свободным концом юбки 8.

Главный корпус 6 содержит множество сквозных отверстий 10, расположенных концентрично и предпочтительно с равномерным шагом. Предпочтительно отверстия 10 имеют круглое сечение с калиброванным диаметром, который обычно составляет от 5 до 50 мм, предпочтительно от 10 до 20 мм. Плотность отверстий может меняться от 20 до 200 на квадратный метр.

Устройство 1 распределения применяют в реакторах, в которых должно происходить равномерное распространение текучей среды в камере упомянутого реактора. В частности, устройство выполнено с возможностью проведения реакций, требующих непосредственного контакта между газом (или газовой смесью) и жидкостью и/или твердой фазой.

Обычно устройство в соответствии с изобретением устанавливают в реакторе, в котором реализуют, например, каталитические реакции конверсии или реакции преобразования катализаторов, то есть активации посредством восстановления или сульфирования, или реакции регенерации при помощи газа или газовой смеси.

Как показано на фиг. 2, устройство 1 распределения установлено в нижней части камеры 12 реактора 11 при помощи муфты 13, которая выполнена заодно с реактором 11 и в которую заходит часть впускной трубы 2 устройства 1. Таким образом, предназначенная для распределения текучая среда поступает в камеру 12 восходящим потоком.

Реактор 11 может быть реактором с псевдоожиженным слоем, содержащим камеру 12, в которой находится псевдоожиженный слой катализаторов, то есть гранулы катализатора находятся во взвешенном состоянии в содержащейся в камере газовой фазе. Такой реактор (или регенератор) с псевдоожиженным слоем используют, в частности, для регенерации катализаторов, например, FCC, при помощи горючего газа. В таком варианте применения устройство 1 распределения в соответствии с изобретением, которое погружено в окружающую среду, в основном состоящую из газа и взвешенного твердого вещества, питают двухфазной смесью, содержащей транспортирующий газ и предназначенный для регенерации твердый катализатор.

Согласно другому варианту выполнения, камера 12 включена в реактор 11 типа реактора с неподвижным каталитическим слоем, в котором гранулированный слой катализаторов (не показан) расположен на площадке на выходе устройства 1 распределения. Такой тип реактора с восходящим потоком применяют, например, для гидрообработки углеводородов, которая требует хорошего распределения газа (водорода) и жидкости (углеводородная загрузка) на входе слоя катализаторов. При таком применении двухфазную смесь, содержащую реакционный газ в смеси с предназначенной для обработки жидкой углеводородной загрузкой, подают в реактор при помощи устройства 1 распределения в камере 12 реактора 11.

Как показано на фиг. 2, диаметр крышки 5 меньше внутреннего диаметра камеры 12, поэтому часть нагнетаемой текучей среды может выходить через отверстия 7 впускной трубы 2 и свободно циркулировать в камере 12.

Далее следует описание работы устройства распределения в случае, когда распределяемой текучей средой является газ, а окружающей средой является жидкость, более плотная, чем газ.

Газ поступает через впускную трубу 2 и выходит через отверстия 7 трубы, поэтому часть газа скапливается под крышкой 5 до определенного уровня вблизи нижнего края юбки 8. Таким образом, между верхней стороной и нижней стороной крышки устанавливается разность давления, которая равна высоте газового кармана (H_газ), умноженной на разность объемной плотности между газом и окружающей средой (rho_окр-rho_газ) и на гравитационную постоянную (g):

dP=H_газ*(rho_окр-rho_газ)*g

Эту разность давления используют для распределения текучей среды, скапливающейся под крышкой 5, которая может затем выходить на всей площади ее проекции через калиброванные отверстия 10, число которых и интервал между которыми рассчитывают таким образом, чтобы общая пропускная площадь отверстий была недостаточной для пропускания всего газа, поступающего в камеру. Таким образом, часть нагнетаемого газа выходит из трубы и перетекает через нижний край юбки крышки для обеспечения постоянного присутствия газового кармана под крышкой и непрерывной работы устройства 1 распределения.

На практике работу обеспечивают таким образом, чтобы при расходе на холостом ходу (как правило, 50% от нормального расхода) часть газа все равно проходила под нижним краем, и чтобы под крышкой все время образовывался газовый карман.

Для вычисления расхода в отверстии и для определения необходимого общего числа отверстий используют формулу расчета напора dP=1/2K rho_газ(V_газ)².

Инверсия формулы приводит к следующему уравнению определения числа отверстий:

где:

Q_v: объемный расход газа, проходящего через все отверстия, который является частью общего расхода газа,

d_отв: диаметр отверстий

rho_газ: плотность газа

dP: разность давления с учетом присутствия газового кармана

K: коэффициент потери напора, обычно меняющийся от 1,5 до 2,7 в зависимости от геометрии отверстия.

На фиг. 3 представлен результат моделирования при помощи компьютерной программы цифрового моделирования типа CFD (Computational Fluid Dynamics в англо-саксонской терминологии), показывающий распределение потока веществ на уровне крышки 5 известного устройства распределения. На фиг. 3 обозначения "G", "L" и "L+G" показывают, что поток веществ в основном состоит из газа, жидкости или смеси газа и жидкости соответственно.

Из фиг. 3 видно, что газ G, перетекающий под нижним краем (на уровне юбки 8) распределителя 1, не отрывается быстро от этого края, а, наоборот, остается вблизи наружной поверхности крышки 5 и продолжает проходить вдоль нее очень далеко от края, поэтому создается центростремительное движение, действующее на газ G. Следовательно, газ стремится концентрироваться в направлении центральной оси устройства, от которой он отрывается и за счет вытяжного эффекта образует единую струю в центре камеры. Кроме того, часть газа, проходящая через отверстия 10 крышки 5, оказывается частично захваченной этим газовым факелом, поступающим от нижнего края, и тоже увлекается к центральной оси распределителя 1, приводя, таким образом, к неравномерному распределению газа в жидкости над крышкой 5 в направлении каталитического слоя.

Чтобы ограничить и даже исключить образование факела текучей среды, проходящего вдоль наружной поверхности крышки, заявитель разработал усовершенствованное устройство распределения.

На фиг. 4 и 5 представлены соответственно вид в перспективе и вид в разрезе по линии AA фиг. 4 первого варианта выполнения устройства распределения в соответствии с изобретением.

Устройство в соответствии с изобретением отличается от устройства, показанного на фиг. 1, в основном присутствием средства 14 отражения, которое расположено на наружной поверхности крышки 5. Таким образом, описанные характеристики устройства, показанного на фиг. 1, и его принцип действия применимы к устройству в соответствии с изобретением, если только не указано иное в тексте описания.

В контексте изобретения средство 14 отражения выполнено с возможностью направления потока текучей среды, перетекающего от юбки 8, в сторону периферии крышки 5, или с возможностью удержания потока текучей среды, перетекающего от юбки 8, на периферии крышки 5, чтобы помешать ему подниматься вдоль наружной поверхности. Как показано на фиг. 4, 5 и 7, средство 14 отражения предпочтительно неподвижно соединено с наружной поверхностью главного корпуса 6.

Средство отражения образует с осью D юбки 8 угол α, составляющий от 0° до 70°.

Предпочтительно средство 14 отражения представляет собой сплошной фланец, проходящий вокруг крышки 5 и имеющий в основном плоскую поверхность отражения.

Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 4 и 5, средство 14 отражения выполнено в виде кольцевого фланца, образующего угол α, равный 0°, при этом поверхность 15 отражения проходит в направлении, параллельном юбке 8 и противоположном концу упомянутой юбки 8.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, средство отражения представляет собой фланец, расположенный в продолжении (напротив) юбки 8 и на ее вертикали.

Этот отражающий фланец закреплен на крышке 5 устройства распределения, например, посредством сварки.

Согласно частному варианту выполнения, верхний свободный край средства отражения (или фланца) содержит вырезы, например, треугольной или прямоугольной формы, которые за счет эффекта турбулентности способствуют созданию небольших пузырьков текучей среды (то есть газа).

Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 4 и 5, влияние присутствия средства отражения на потоки жидкости и газа в реакторе, оборудованном устройством распределения, показано на фиг. 6, где обозначения "G", "L" и "G+L" показывают, что среда в основном состоит соответственно из газа, жидкости или смеси газа и жидкости.

Отмечается, что устройство в соответствии с изобретением позволяет удерживать газовый поток, выходящий через юбку 8, на периферии крышки, одновременно препятствуя его возврату к центру крышки, что позволяет избегать образования центральной струи газа, как в известном распределителе. Присутствие средства отражения обеспечивает также равномерное распределение и смешивание в окружающей среде (то есть в жидкой среде или в среде газ/твердая фаза) газовых пузырьков, выходящих за пределы верхней поверхности крышки 5 через отверстия 10. Действительно, газ, проходящий через отверстия 10, не засасывается в сторону центра крышки под действием подъема газа, выходящего из юбки вдоль поверхности крышки, а образует независимые пузырьки, идеально распределенные по всей площади проекции распределителя.

Другой вариант выполнения устройства распределения газа, схематично представлен на фиг. 7.

Устройство аналогично варианту выполнения, показанному на фиг. 5, и отличается тем, что фланец 14 образует с осью D юбки 8 угол α, приблизительно равный 45°.

В этом варианте выполнения поверхность отражения выполнена таким образом, чтобы направлять поток текучей среды, выходящий из юбки, наружу периферии крышки 5, чтобы ограничить и даже исключить вышеупомянутое явление засасывания.

Как показано на фиг. 4 и 5, длину l поверхности 15 отражения средства 14 отражения выбирают таким образом, чтобы значение l превышало 0,5 H_{главного корпуса} и предпочтительно превышало 2/3 H_{главного корпуса}, при этом H_{главного корпуса} определяют как расстояние от точки пересечения нижнего конца главного корпуса 6 с юбкой 8 до вершины главного корпуса 6. При соблюдении вышеупомянутого условия отмечается, что текучая среда отклоняется практически по вертикальной траектории, когда поверхность 15 отражения находится в продолжении юбки 8 в вертикальном направлении.

В юбке 8 выполнены вырезы 9, например, треугольной формы, как показано на фиг. 5, 7 и 8. Предпочтительно эти вырезы 9 позволяют ограничивать явления колебаний поверхности раздела между распределяемой текучей средой и более плотной окружающей средой в объеме, находящемся под крышкой 5. Предпочтительно эти вырезы 9 достаточно удалены друг от друга, чтобы индивидуальные струи распределяемой текучей среды могли образоваться и выходить на уровне упомянутых вырезов, не смешиваясь между собой вплоть до достижения вершины крышки 5.

Как показано на фиг. 8, в случае, когда юбка содержит вырезы, длина 1 поверхности 15 отражения соответствует также следующему условию:

l_{отражателя}>0,4 B_max, предпочтительно l_{отражателя}>0, 5 B_max, еще предпочтительнее l_{отражателя}>0,7 B_max, при этом B_max является шириной выреза, измеренной от конца юбки 8.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, если юбка 8 содержит вырезы, число вырезов на окружности юбки выбирают таким образом, чтобы расстояние Ε между двумя последовательными вырезами превышало 2/3 B_max и предпочтительно превышало 3/4 B_max. Предпочтительно E и B_max выбирают также таким образом, чтобы E+B_max>0,5 (H_{главного корпуса} + H_юбки), где H_юбки является длиной юбки 8.

Например, устройство распределения в соответствии с изобретением имеет следующие характеристики:

- Диаметр колокола: 1-3 метра

- Длина впускной трубы: 0,5-2 метра

- H_{главного корпуса} - 0,3-1 метра

- l_{отражателя}: 0,2-0,5 метра

- Диаметр сквозных отверстий главного корпуса: 5-50 мм

- Плотность сквозных отверстий главного корпуса: 20-200 на квадратный метр

- Число вырезов: 10-30

- Расстояние E между двумя последовательными вырезами: 50-300 мм

- Ширина вырезов B_max: 50-250 мм.

Реферат

Изобретение относится к устройству распределения однофазной или двухфазной текучей среды в однофазной или многофазной окружающей среде, имеющей более высокую объемную плотность, чем распределяемая текучая среда. Устройство распределения текучей среды содержит: по меньшей мере одно средство транспортировки текучей среды, содержащее первый и второй концы и отверстия; крышку, содержащую главный корпус в виде колокола, при этом главный корпус имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и неподвижно соединен со вторым концом средства транспортировки текучей среды своей внутренней поверхностью, при этом упомянутый главный корпус продолжен юбкой, проходящей в направлении от второго конца к первому концу средства транспортировки текучей среды и содержащей множество отверстий, и в котором крышка содержит по меньшей мере одно средство отражения, расположенное на ее наружной поверхности и выполненное с возможностью направления текучей среды в сторону упомянутой крышки или ее удержания на периферии крышки, причем средство отражения расположено на наружной поверхности главного корпуса и неподвижно соединено с упомянутым главным корпусом, при этом средство отражения образует сплошной кольцевой фланец, расположенный на периферии крышки. Это позволяет обеспечить присутствие газового кармана под крышкой и непрерывную работу распределителя. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула