一种降液管及抽吸型、溢流型、混合型气液分配器

摘要

本发明公开了一种降液管及抽吸型、溢流型、混合型气液分配器。降液管的两端敞开，且降液管的侧壁为向内凹陷的弧形，其两端的直径大于其中间部位的直径；降液管的底端的中心处设有碎液板，碎液板上设置有碎液孔，碎液板通过第一连接杆与降液管的侧壁连接。抽吸型气液分配器包括上述降液管和罩设于降液管上方的帽罩，帽罩包括帽罩顶壁及帽罩侧壁，帽罩侧壁的底端设置有沿其高度方向延伸的条形缝。溢流型气液分配器包括上述降液管，降液管上开设有溢流孔。混合型气液分配器包括上述降液管和罩设于降液管上方的帽罩，降液管上开设溢流孔。本发明提供一种能改善和稳定气液两相分布，使其均匀进入床层的降液管及抽吸型、溢流型、混合型气液分配器。

权利要求

1.一种降液管，用于气液分配器，其特征在于，所述降液管的两端敞开，且所述降液管的侧壁为向内凹陷的弧形，其两端的直径大于其中间部位的直径；所述降液管的底端的中心处设有碎液板，所述碎液板上设置有碎液孔，所述碎液板通过第一连接杆与所述降液管的侧壁连接；

所述降液管的半径R随其高度H变化的表达式为：其中，R0、a1、a2、a3、a4均为结构参数，R0＝20.44～29.74，a1＝11.37～22.15，a2＝‑

134.77～‑106.15，a3＝91.77～119.42，a4＝22.30～25.80，或所述降液管的半径R随其高度H变化的表达式为：其中，R0、b1、b2、b3均为结构参数，R0＝15.0641～21.0246，b1＝0.0126～0.0176，b2＝

49.5464～51.5468，b3＝‑0.1497～‑0.2096，或所述降液管的半径R随其高度H变化的表达式为：其中，R0、c0、c1、c2、c3、c4、c5均为结构参数，R0＝21.75～30.61，c0＝1.4957～1.5031，c1＝16.86～22.53，c2＝‑0.0768～‑0.0753，c3＝‑19.5075～‑21.7601，c4＝‑0.0282～‑

0.0297，c5＝42.4387～46.7967。

2.根据权利要求1所述的降液管，其特征在于，所述碎液板为锥形，所述碎液孔设于所述碎液板中心的周围处，所述碎液板的总开孔率ε为0.20～0.80。

3.根据权利要求1所述的降液管，其特征在于，若所述降液管为上下对称的结构时，公式(一)中的阻尼项 忽略不计，a2＝60.45～88.79，a3＝91.77～119.42。

4.一种抽吸型气液分配器，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的降液管，还包括罩设于所述降液管上方的帽罩，所述帽罩包括帽罩顶壁及帽罩侧壁，所述帽罩侧壁的底端设置有沿所述帽罩侧壁的高度方向延伸的条形缝。

5.根据权利要求4所述的抽吸型气液分配器，其特征在于，所述帽罩侧壁为随形于所述降液管的弧形，或所述帽罩侧壁为倾斜设置的侧壁，或所述帽罩侧壁为垂直于水平面的侧壁。

6.一种溢流型气液分配器，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的降液管，所述降液管上开设有溢流孔。

7.一种混合型气液分配器，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的降液管，还包括罩设于所述降液管上方的帽罩，所述降液管上开设有溢流孔。

说明书

一种降液管及抽吸型、溢流型、混合型气液分配器

技术领域

[0001] 本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种降液管及抽吸型、溢流型、混合型气液分配器。

背景技术

[0002] 气液两相流在床层中的均布程度是填充床反应器的重要指标，直接影响催化剂润湿情况、反应物接触时间、填料床层内是否会形成偏流、短路和局部热点，并最终影响到催
化剂寿命、装置的运转周期和产品质量。而气液在填料床层中的分布是否均匀很大程度上
取决于气液分配器，特别是在某些规模较大、精细化程度较高的反应器中，气液分布的重要
性愈加突出。

[0003] 气液分配器是一种用于填充床反应器的内构件，它的作用是使气液两相均匀分布到填料床层中，得以最大化发挥装填催化剂的性能。按照气液作用机理可将气液分配器归
为三类：溢流型、抽吸型和混合型。

[0004] 溢流型气液分配器的特征是液体通过栅格导流至气液分配塔板进行积聚，形成一定厚度的液层后通过溢流孔直接进入降液管，其优点是压降小，结构简单，中心集聚程度
低，有较强容垢能力且适合高粘度介质，但气液混合效率和液滴雾化性能均不如抽吸型气
液分配器，且抗安装倾斜能力较差，降液管壁处易形成壁流现象，气液混合物经过上层的入
口扩散器易直接流入降液管形成短路，且在仍存在残余动量时还会使盘板上的液层形成推
浪现象，使溢流型气液分配器堵塞。

[0005] 抽吸型气液分配器的特征是利用帽罩下端条缝附近的高速气流将液体卷吸起来，经过帽罩与降液管之间的环形间隙，再流入降液管，因此，抽吸型气液分配器的结构更复
杂，压降更高，且普遍存在难以消除的中心汇流现象。但相对地，抽吸型气液分配器的气液
混合效率较高，液滴雾化效果较好，能够克服分配板安装倾斜，对盘板的要求更低，上层来
料的液体不会直接流入降液管，其形成的推浪现象影响亦更小。

[0006] 中心汇流现象的削弱、液滴雾化性能的提升和气液混合效率的提高是抽吸型气液分配器的主要改进方向，目前，改进的主要手段是在帽罩和降液管特定位置开槽或开孔，或
者通过额外加设构件来实现，这些额外增加的小型构件既容易结垢或磨损，又不易安装和
拆卸，还会增大压降。

[0007] 因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种降液管及抽吸型、溢流型、混合型气液分配器。

[0009] 本发明采用以下技术方案：

[0010] 一种降液管，用于气液分配器，所述降液管的两端敞开，且所述降液管的侧壁为向内凹陷的弧形，其两端的直径大于其中间部位的直径；所述降液管的底端的中心处设有碎
液板，所述碎液板上设置有碎液孔，所述碎液板通过第一连接杆与所述降液管的侧壁连接。

[0011] 在本发明一种可选的实施方式中，所述碎液板为锥形，所述碎液孔设于所述碎液板中心的周围处，所述碎液板的总开孔率ε为0.20～0.80。

[0012] 在本发明一种可选的实施方式中，所述降液管的半径R随其高度H变化的表达式为：

[0013]

[0014] 其中，R0、a1、a2、a3、a4均为结构参数，R0＝20.44～29.74，a1＝11.37～22.15，a2＝‑134.77～‑106.15，a3＝91.77～119.42，a4＝22.30～25.80。

[0015] 在本发明一种可选的实施方式中，若所述降液管为上下对称的结构时，公式(一)中的阻尼项 忽略不计，a2＝60.45～88.79，a3＝91.77～119.42。

[0016] 在本发明一种可选的实施方式中，所述降液管的半径R随其高度H变化的表达式为：

[0017]

[0018] 其中，R0、b1、b2、b3均为结构参数，R0＝15.0641～21.0246，b1＝0.0126～0.0176，b2＝49.5464～51.5468，b3＝‑0.1497～‑0.2096。

[0019] 在本发明一种可选的实施方式中，所述降液管的半径R随其高度H变化的表达式为：

[0020]

[0021] 其中，R0、c0、c1、c2、c3、c4、c5均为结构参数，R0＝21.75～30.61，c0＝1.4957～1.5031，c1＝16.86～22.53，c2＝‑0.0768～‑0.0753，c3＝‑19.5075～‑21.7601，c4＝‑
0.0282～‑0.0297，c5＝42.4387～46.7967。

[0022] 一种抽吸型气液分配器，所述抽吸型气液分配器包括如上所述的降液管，还包括罩设于所述降液管上方的帽罩，所述帽罩包括帽罩顶壁及帽罩侧壁，所述帽罩侧壁的底端
设置有沿所述帽罩侧壁的高度方向延伸的条形缝。

[0023] 在本发明一种可选的实施方式中，所述帽罩侧壁为随形于所述降液管的弧形，或所述帽罩侧壁为倾斜设置的侧壁，或所述帽罩侧壁为垂直于水平面的侧壁。

[0024] 一种溢流型气液分配器，所述溢流型气液分配器包括如上所述的降液管，所述降液管上开设有溢流孔。

[0025] 一种混合型气液分配器，所述混合型气液分配器包括如上所述的降液管，还包括罩设于所述降液管上方的帽罩，所述降液管上开设有溢流孔。

[0026] 本发明的有益之处为：

[0027] 降液管的侧壁为向内凹陷的弧形，其两端的直径大于其中间部位的直径，形成流线型的降液管，有效地减缓了液体在降液管中的中心汇流现象，气流不会出现涡流，液体不
会出现壁流，节省了气液混合空间，增强了气液在降液管中的混合性能，增加了气液喷淋面
积；

[0028] 当本发明的带流线型的降液管用于抽吸型气液分配器中时，可降低抽吸型气液分配器的压降，在保留抽吸型气液分配器优势的同时，既增强了气液混合性能、气液分配器的
液滴雾化性能和抗中心汇流性能，又拥有较大的喷淋范围，同时不需要加设其他附件，易安
装拆卸，操作压降小。

附图说明

[0029] 图1是本发明中填充床反应器实施例的结构示意图；

[0030] 图2是本发明中气液分配器在盘板上的分布示意图；

[0031] 图3是本发明中降液管的结构示意图；

[0032] 图4是本发明中抽吸型气液分配器第一实施例的结构示意图；

[0033] 图5是本发明中碎液板实施例的剖视结构示意图；

[0034] 图6是本发明中碎液孔在碎液板上的分布示意图；

[0035] 图7是本发明中碎液孔实施例的结构示意图；

[0036] 图8是本发明中抽吸型气液分配器第二实施例的结构示意图；

[0037] 图9是用本发明中抽吸型气液分配器与现有的气液分配器进行试验后液体均匀分布程度对比示意图；

[0038] 图10是用本发明中抽吸型气液分配器与现有的气液分配器进行试验后床层压降对比示意图；

[0039] 图11是用本发明中抽吸型气液分配器与现有的气液分配器进行试验后液位分布云对比示意图；

[0040] 图12是本发明中抽吸型气液分配器第三实施例的结构示意图；

[0041] 图13是本发明中抽吸型气液分配器第四实施例的结构示意图；

[0042] 图14是本发明中溢流型气液分配器实施例的结构示意图；

[0043] 图15是本发明中混合型气液分配器实施例的结构示意图。

[0044] 图中：

[0045] 100、填充床反应器；110、壳体；120、盘板；130、填充床层；200、气液分配器；210、降液管；211、喉管；212、溢流孔；220、帽罩；221、帽罩顶壁；222、帽罩侧壁；223、条形缝；224、第
二连接杆；225、连接壁；230、碎液板；231、第一连接杆；232、碎液孔。

具体实施方式

[0046] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

[0047] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也
可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上
述术语在本发明中的具体含义。

[0048] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

[0049] 在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或
元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此
外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

[0050] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0051] 本发明提供了一种填充床反应器，图1是本发明中填充床反应器实施例的结构示意图，如图1所示，填充床反应器100包括壳体110，设置在壳体110内的盘板120和填充床层
130，以及设置在盘板120上的气液分配器200。填充床层130设置在盘板120的下方，盘板120
上设置有若干安装孔，气液分配器200穿设在安装孔内。当气液分配器200采用抽吸型气液
分配器时，气液两相从壳体110顶部进入填充床反应器100，经过盘板120上的抽吸型气液分
配器抽吸混合后喷到下方的填充床层130上。当气液分配器200采用溢流型气液分配器时，
液体从壳体110顶部进入填充床反应器100，在盘板120上形成液层，液层积累到一定高度
后，进入溢流型气液分配器，并喷到下方的填充床层130上。

[0052] 气液分配器200在盘板120上的分布如图2所示，可以有若干种分布方式，如图2的第一个图所示按照正多边形分布，也可以按照如图2中第二个图所示按照同心圆分布，也可
以如图2的第三个图所示按照若干小正方形分布，当然也可以为其它排布方式，或者以杂乱
的方式排布，在此不作限制。

[0053] 本发明提供了一种降液管，图3是本发明中降液管的结构示意图，如图3所示，降液管210可用于抽吸型气液分配器，也可以用于溢流型气液分配器和混合型气液分配器。如图
3所示，降液管210竖直穿设在盘板120上，降液管210的上下两端敞开，降液管210的侧壁为
向内凹陷的弧形，使得降液管210形成流线型，降液管210两端的直径大于其中间部位的直
径，如图3，降液管210上端的直径D1和下端的直径D2均大于中间的直径D3，整个降液管210
类似于一个沙漏的形状，上下两端较大，中间较小。

[0054] 碎液板230设置在降液管210底端的中心处，具体的，碎液板230可通过第一连接杆231与降液管210的侧壁连接，第一连接杆231沿降液管210的径向设置，第一连接杆231的一
端连接降液管210，另一端连接降液管210中心处的碎液板230。如图5所示，碎液板230上设
置有碎液孔232，以使液体破碎并均匀的喷至填充床层130。

[0055] 降液管210采用扩缩式变径圆管且为流线型，有效地减缓了液体在降液管210中的中心汇流现象，气流不会出现涡流，液体不会出现壁流，节省了气液混合空间，增强了气液
在降液管210中的混合性能，增加了气液喷淋面积；当本发明的带流线型的降液管210用于
抽吸型气液分配器中时，可降低抽吸型气液分配器的压降，在保留抽吸型气液分配器优势
的同时，既增强了气液混合性能、气液分配器的液滴雾化性能和抗中心汇流性能，又拥有较
大的喷淋范围，同时不需要加设其他附件，易安装拆卸，操作压降小。

[0056] 本发明还提供一种抽吸型气液分配器，图4是本发明中抽吸型气液分配器第一实施例的结构示意图，如图4所示，抽吸型气液分配器包括降液管210和帽罩220。降液管210竖
直穿设在盘板120上，帽罩220罩设于降液管210的上方，帽罩220包括帽罩顶壁221及帽罩侧
壁222，帽罩侧壁222的底端设置有沿帽罩侧壁222的高度方向延伸的条形缝223，以利用此
条形缝223附近的高速气流将液体卷吸起来。在一种实施方式中，如图4所示，帽罩侧壁222
为随形于降液管的弧形，帽罩侧壁222的弧形与降液管210对应，并且在沿竖直方向上，降液
管210与帽罩侧壁222之间的径向间隙不变，也就是说，降液管210与帽罩侧壁222之间形成
环形间隙，环形间隙的大小D4由上到下均保持一致，以使气液混合均匀。

[0057] 如图4所示，气液混合物来自盘板120上侧，液体经过帽罩220阻挡在盘板120上侧形成一定厚度的液层，降液管210和帽罩220均采用了流线型结构，且帽罩220与降液管210
中间的环形间隙的间距D4始终保持一致，气体均匀地通过条形缝223和条形缝223下侧液体
未充满的空间实现加速，并对盘板120上的液层进行抽吸，使其进入流线型的帽罩220和降
液管210之间的环形间隙中，再次形成气液混合物；进入环形间隙的液体在高速气流的夹带
下破碎为尺寸更小的液滴，并在等距环隙中形成向上流动的气液混合物时，流体速度随着
高度的增高逐渐降低，且在流线型侧壁的阻挡作用下逐渐具备径向向外运动的趋势，最终
达到降液管210顶端，使得帽罩220处的液体更难被高速气相夹带至中心，而是在降液管210
的顶端均匀分散，从而大幅减缓中心汇聚现象；气液混合物离开环形间隙后进入降液管
210，再经过碎液板230的碎液孔232再次破碎并形成30～50度的喷射角，并跟随气流均匀地
进入床层。

[0058] 本发明的抽吸型气液分离器中，降液管210为具备流线型结构的不开孔扩缩式变径圆管，气液混合物从直径最大处D1的降液管210顶部进入，随后降液管210直径逐渐变小
直至最小直径D3，使气液混合物在其中加速、相互接触、强化混合，并进一步减小液滴尺寸，
待气液混合物经过D3后，降液管210尺寸又会快速且顺滑地放大至出口直径D2，使气相能够
在不发生边界层分离的条件上迅速向外扩散，使小液滴获得喷射角度并均匀分布到床层
中。集中在中心区域的较大尺度液滴则通过碎液板230和碎液板230上的碎液孔232进一步
减小其尺寸，并在中心气流吹扫的作用下一部分沿碎液板230向外运动滑出抽吸型气液分
配器，一部分通过碎液孔232垂直撒布在下层床层中，至此，抽吸型气液分配器完成了对气
液混合物的均匀分配。

[0059] 本发明的降液管210和帽罩220都采用了具有流线型结构的扩缩式变径圆管，其主要的优势在于边壁附近流动的气相不会出现边界层分离，节省气液混合空间，并进一步提
升对液滴的夹带能力并削弱中心汇聚现象，从而改善抽吸型气液分配器出口的液体喷射角
和整体分配性能。

[0060] 如图4所示，帽罩顶壁221与降液管210之间具有间隙，以使气液混合物能进入降液管210，帽罩220通过第二连接杆224与降液管210连接，以使帽罩220支撑在降液管210上不
会掉落，第二连接杆224的一端连接至帽罩顶壁221，另一端连接至降液管210的顶部。如图4
所示，第二连接杆224可采用L形结构。

[0061] 如图4所示，帽罩顶壁221水平设置，帽罩顶壁221与帽罩侧壁222之间设置有连接壁225，连接壁225竖直设置。也就是说，只需保证帽罩侧壁222的顶端与降液管210的顶端齐
平即可，无需再将帽罩侧壁222再继续向上延伸至比降液管210的顶端更高处，帽罩220的位
于降液管210顶端与帽罩顶壁221之间的侧壁可以设置为竖直的侧壁，即图4所示的连接壁
225，这样与将帽罩侧壁222一直延伸至帽罩顶壁221相比，可以减小帽罩220的径向尺寸，使
抽吸型气液分配器的尺寸更小，不仅节省材料，而且抽吸型气液分配器尺寸更小可以在盘
板120上设置更多的抽吸型气液分配器，使液体的分散更均匀。

[0062] 图5是本发明中碎液板实施例的剖视结构示意图，如图5所示，碎液板230为锥形，其与平面形成夹角a，以便降落到碎液板230上的大液滴可以快速地被气体扫落，并形成一
定喷射角，有利于后续的气液均匀分布。碎液孔232设置在碎液板230中心的周围处，也就是
说，碎液板230的中心不设置碎液孔232，由于抽吸型气液分配器100普遍存在中心汇流效
应，因此避免在碎液板230的中心处布置碎液孔232。碎液孔232在碎液板230上的布置形式
有很多，图6是本发明中碎液孔在碎液板上的分布示意图，如图6中第一幅图至第三幅图所
示，碎液孔232在碎液板230上可以按照同心圆形、同心月牙形或混合型布置，使得总体上碎
液板230边缘处空隙度大于中心处，并确保碎液板230总开孔率ε为0.20～0.80，以尽可能减
缓中心汇流现象，并强化碎液效果。锥形结构的碎液板230和多层环式布置的碎液孔232能
够有效阻碍中心汇流现象，改善了中心区域的液体分布均匀性，提升了液滴雾化性能，并有
效降低了降液管210中心处液体的冲击力，使反应器设计时可选用高度更小的惰性床层。

[0063] 碎液孔232的形状也可以为很多种，除了可以采用图6中所示的形状外，还可以依据流动体系的工况和物性以及生产目标的需求，如图7所示(图7是本发明中碎液孔实施例
的结构示意图)，将碎液板230上的碎液孔232设计为圆形、椭圆形、月牙形、矩形、菱形、波浪
形、梯形、胶囊形、三角形、文丘里形、双椭圆形、正多边形、星形、十字形及多角星形等，从而
进一步改善碎液板230对大液滴的打散作用和附近的气液接触效率。

[0064] 请参考图4，在一种实施方式中，条形缝223为多条，多条条形缝223沿帽罩220的周向均匀分布，以使液体被均匀的吸入帽罩220中。

[0065] 如前文所述，降液管210为两端直径大、中间直径小的流线型，在一种实施方式中，降液管210的半径R随其高度H变化的表达式为：

[0066]

[0067] 其中，R0、a1、a2、a3、a4均为结构参数；R0控制降液管210半径的截距，R0＝20.44～29.74；a1控制降液管210半径的系数，a1＝11.37～22.15；a2和a3共同控制降液管210的流线
型的形状，a2＝‑134.77～‑106.15；a3＝91.77～119.42，应确保(H‑a2)/a3为大于1的系数；a4
控制降液管210在盘板120两侧的不对称的程度，a4＝22.30～25.80。

[0068] 由于降液管210在盘板120上并不是上下对称的，所以应该在公式(一)种加入阻尼项 当降液管210为上下对称的结构时，公式(一)中的阻尼项 忽略不计，此
时参数的取值相应变化，a2＝60.45～88.79、a3＝91.77～119.42。

[0069] 图8是本发明中抽吸型气液分配器第二实施例的结构示意图，如图8所示，特别的，当需要在降液管210上额外加设固定半径为D3、长度为H0的喉管211时，喉管211应从降液管
210的半径最小点插入，以确保降液管210整体的流线型结构不被破坏，降液管210的半径最
小点即公式(一)的H＝0mm处，H＝0mm处即降液管210上位于盘板120处，降液管210上的位于
盘板120处的半径最小。插入喉管211后，如果以公式表示降液管210半径R随其高度H变化，
则可按照具体加设喉管211的高度将公式(一)切割为三段分段函数。加设喉管211可以使得
气液混合更均匀。

[0070] 在另一种实施方式中，降液管210的半径R随其高度H变化的表达式还可以表示为：

[0071]

[0072] 其中，R0、b 1、b 2、b 3均为结构参数，b1控制降液管210在盘板120上侧随高度向外扩张的系数，b2控制降液管210斜率变化的幅度，b3与公式(一)中a4意义相同，R0＝15.0641
～21.0246，b 1＝0.0126～0.0176，b 2＝49.5464～51.5468，b 3＝‑0.1497～‑0.2096。

[0073] 在又一种实施方式中，降液管210的半径R随其高度H变化的表达式还可以表示为：

[0074]

[0075] 其中，R0、c0、c1、c2、c3、c4、c5均为结构参数，c0控制两项Dose‑response对流线型半径的贡献，c1控制整体流线型斜率变化的幅度，c2和c3表示正Dose‑response对流线型半径
的贡献，c4和c5表示Dose‑response对流线型半径的贡献，R0＝21.75～30.61，c0＝1.4957～
1.5031，c1＝16.86～22.53，c2＝‑0.0768～‑0.0753，c3＝‑19.5075～‑21.7601，c4＝‑
0.0282～‑0.0297，c5＝42.4387～46.7967。

[0076] 在其它实施方式中，降液管210的半径R随其高度H变化的表达式还可以表示为：

[0077]

[0078] 其中，R0、d1、d2、d3、d4均为结构参数；R0控制降液管210半径的截距，R0＝23.02～26.91；d1控制降液管210在盘板120上侧随高度向外扩张的系数，d1＝0.28～0.32；d2控制降
液管210斜率变化的幅度，d2＝3.76～7.52；d3控制降液管210的流线型的形状，d3＝10.23～
13.14；d4控制降液管210在盘板120两侧的不对称的程度，d4＝41.17～60.38。

[0079] 利用本发明的带流线型降液管210的抽吸型气液分配器进行冷模气液分布实验，与现有的气液分配器对比，考察不同类型分配器对气液分配性能的影响。实验介质为：水‑
液相，空气‑气相。实验在常温、接近常压下进行。加工一个带盘板120的、长度为1m、直径为
600mm的有机玻璃筒，并将本发明的抽吸型气液分配器安装在盘板120中心。

[0080] 抽吸型气液分配器同样采用有机玻璃材质，其固定方式是：加工为上下两段的降液管210，利用螺纹拼接垂直固定在盘板120上侧和下侧，形成一个完整的降液管210。冷模
实验采用的抽吸型气液分配器主要结构参数范围为：降液管210最小直径D3＝30mm，降液管
210顶端直径为D1＝40mm，降液管210底端直径D2＝53mm，降液管210高度H＝87mm，采用本发
明公式(一)构造流线结构。抽吸型气液分配器的其他部件参数范围为：帽罩220内径为
50mm，帽罩220高度为47mm，条形缝223长度为16mm，条形缝223数量为6条，碎液板230直径为
26mm，按照图6中第一幅图的方案布置碎液孔232，即固定在碎液板230上开设两层环形2mm
圆孔。展开性能对比实验，加工了规模等同的U.O.抽吸型和Technip溢流型气液分配器。实
3
验操作工况的范围为：气体负荷为10～40m/h，液体负荷为800～2000mL/min。

[0081] 为了更加系统地测定流线型的抽吸型气液分配器的压降和气液分配性能，加工一套立方体栅格型液体收集器，每个栅格的尺寸为15mm×15mm×500mm，栅格之间的厚度为
5mm，一共296个栅格。栅格型液体收集器的顶部带有可迅速抽插的挡板，用于开始与停止集
液。栅格型液体收集器的底部带有旋转式高度调节器，可灵活调节液体收集器与分配器的
间距。同时加工一套U型管用于测量压降，U型管一头垂直伸入有机玻璃筒以防对冲效应，一
头连接大气。具体测量方法为：确保液体收集器干燥后，关闭液体收集器的挡板，开启实验；
待流动体系稳定后，先读取压降，后迅速抽出挡板，同时开始计时；通过肉眼观测，待某一栅
格的液体量超过约90％后，立即插入挡板，同时停止计时，并关闭所有实验装置；实验结束
后，量取每个栅格中的液位高，并处理液位数据。

[0082] 通过分布不均匀程度函数Mf表示液体分配的不均匀性：其中h为测量的每个栅格液位高，N代表实验中的总测量数量，等价于样本总数。气液混合物
在经过本发明的抽吸型气液分配器之后，所测不均匀程度、压降函数及液位分布云与U.O.
抽吸型和Technip溢流型气液分配器的比较分别见图9、图10和图11。

[0083] 由图9可见，随着气体流量增大，三种分配器的不均匀程度函数都逐渐减小，液体分布趋于均匀。与U.O.抽吸型和Technip溢流型气液分配器相比，本发明的流线型的抽吸型
气液分配器的不均匀程度函数均小于其它两种分配器，液体均匀分布性能显然好于U.O.抽
吸型和Technip溢流型气液分配器。

[0084] 由图10可见，随着气体流量增大，三种分配器的压降均逐渐增大。与U.O.抽吸型和Technip溢流型气液分配器相比，本发明的流线型的抽吸型气液分配器的压降大于Technip
溢流型气液分配器，远小于U.O.抽吸气液分配器，说明本发明中流线型结构起到了减小压
降，增强气液混合和分布的作用。

[0085] 由图11可见，U.O.抽吸型的喷淋面积较小，Technip溢流型和本发明提出的流线型的抽吸型气液分配器均形成了较广的喷淋面积和较好的分布均匀程度。另外，U.O.抽吸型
和Technip溢流型气液分配器都存在一定中心汇流现象，而通过本发明的流线型的抽吸型
气液分配器使得中心得到了很好的抑制，证明了运用本发明提出的降液管210、锥形碎液板
230及其碎液孔232布置方式可以获得较好的气液分配性能。

[0086] 图12是本发明中抽吸型气液分配器第三实施例的结构示意图，如图12所示，在另一种实施方式中，帽罩侧壁222也可以不设置为弧形，而是竖直的侧壁，帽罩侧壁222与水平
面垂直设置。图13是本发明中抽吸型气液分配器第四实施例的结构示意图，如图13所示，帽
罩侧壁222也可以倾斜设置。

[0087] 本发明还提供一种溢流型气液分配器，图14是本发明中溢流型气液分配器实施例的结构示意图，如图14所示，溢流型气液分配器是通过在降液管210上开设溢流孔212来形
成溢流型气液分配器，液层达到溢流孔212的高度后，从溢流孔212进入降液管210内，并从
降液管210喷到下方的填充床层130上。溢流孔212的数量和大小可根据需要具体调整。本发
明中溢流型气液分配器的降液管210可采用本发明中抽吸型气液分配器的降液管210结构，
只是在降液管210上增设了溢流孔212，其它结构特征，例如降液管210的半径R随其高度H变
化的表达式，以及可以在降液管210上增设喉管211等结构特征均可以与抽吸型气液分配器
的降液管210一致，在此不再重复赘述。本发明溢流型气液分配器由于采用了本发明的降液
管210，所以至少具有本发明降液管210所具有的有益效果，在此不再重复赘述。

[0088] 本发明还提供一种混合型气液分配器，图15是本发明中混合型气液分配器实施例的结构示意图，如图15所示，混合型气液分配器集合了抽吸型气液分配器和溢流型气液分
配器，混合型气液分配器包括降液管210，还包括罩设于降液管210的上方的帽罩220，降液
管210上开设有溢流孔212。本发明中混合型气液分配器的降液管210的半径R随其高度H变
化的表达式可与抽吸型气液分配器的降液管210一致，且也可以在混合型气液分配器的降
液管210上增设喉管211，帽罩220也可以采用抽吸型气液分配器的帽罩220结构，例如将帽
罩220的帽罩侧壁222设置为随形于降液管210的流线型或竖直设置等，在此不再重复赘述。
本发明混合型气液分配器由于采用了本发明的降液管210，所以至少具有本发明降液管210
所具有的有益效果，在此不再重复赘述。

[0089] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷
举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明
权利要求的保护范围之内。