专利名称：扭曲孔片式油气水三相流静态混合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多相流混合器，具体的说是涉及一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器。
背景技术：
石油化工、煤化工等流程型工业是国民经济发展的支柱产业，是保障我国在21世纪中叶达到中等发达国家水平的重要基础。流动腐蚀是流程型工业装置大型化、运行工况苛刻化、原料劣质化等发展过程中普遍存在的失效现象，特别是加氢反应流出物空冷器系统(Reactor Effluent Air Coolers,简称REAC)、换热器系统、常减压三顶系统在油、气、水多相流输送中涉及多相流动、传热传质、相变腐蚀等复杂过程，引发的管束堵塞、爆管等流动腐蚀失效事故具有明显的局部性、突发性和风险性，已成为制约该类装置安全、稳定、长周期运行的重要障碍。现有研究结果表明:加氢REAC管束、换热器管束的频繁失效与反应过程中的铵盐结晶沉积密切相关。因为原料油富含硫(S)和氮(N)的化合物，并含有部分氯(Cl)化物，经加氢反应后转变为NH3、H2S和HCl，在换热器管束或空冷器管束中反应生成的NH4Cl和NH4HS会直接由气相冷凝成固态晶体，在缺少液态水的情况下会迅速堵塞管束。为避免铵盐堵塞管束通常需在REAC上游换热器前后注水以洗涤结晶沉积的铵盐。但由于油、气、水三相流的密度、粘度等物理性质不同使其流动状况差别很大，即便是注水量充分若混合效果不佳仍无法充分有效的冲洗铵盐。国外某厂的加氢高压空冷器系统尽管按照API 932-B要求进行足量的注水，并保证空冷器入口存在25%注水总量的液态水，但由于混合效果不均匀，无法有效冲洗结晶沉积的铵盐，解剖发现空冷器管束首排管束出现了严重的铵盐堵塞管束现象。为保证油、气、水多相流的充分混合，提高混合效果，研发高效静态混合器是解决该类问题的关键所在。但·遗憾的是，化工行业中的静态混合器主要应用于气/气混合、气/液混合、液/液混合、萃取、多相流反应、强化传热等过程，现有混合器在多相流混合的过程中大多存在结构复杂、制造成本高、混合过程能量损失大、混合效果不显著等特点。特别是要求油-气-水三相流充分混合的场所，受介质物性差别等因素的制约，使得混合器的单元长度大大加长，流体的压力损失增大，同时也给管道结构布置带来困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器，可使油-气-水三相流短距离快速、高效混合，可有效避免多相流输送过程中易结晶组分(NH4Cl, NH4HS或其它固相介质)的结晶沉积堵塞管束问题，显著提升加氢空冷器系统、换热器系统、常减压三顶系统的抗流动腐蚀能力，延长该类设备系统的安全、稳定、长周期运行。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
本发明包括第一扭曲片、第二扭曲片、第三扭曲片和混合管束段；第一扭曲片、第二扭曲片和第三扭曲片均为以与平板最长边相垂直的面为起始面沿最长边扭曲180°构成，第一扭曲片与第二扭曲片，第二扭曲片与第三扭曲片相邻两扭曲片之间联接的两个连接面以垂直交叉的方式安装并通过焊接固定；第一扭曲片、第二扭曲片、第三扭曲片相邻扭曲片联接后内嵌于混合管束段，并通过焊接与混合管束段内壁固定构成静态混合器；静态混合器通过焊接或法兰联接在主管束段之间。所述的平板长度大于宽度，宽度大于高度，由长宽组成的平面沿宽度的垂直平分线两侧布置三相流第一混合孔、三相流第二混合孔。所述的三相流第一混合孔、三相流第二混合孔为通孔。所述的扭曲片个数为2 10个。本发明具有的有益效果是:
本发明通过多个开有混合孔的扭曲片单元的垂直交错布置，可以达到油-气-水多相流的快速高效混合和减少压力损失；扭曲片上开设的多相流混合孔可显著增加多相流体的湍动效应，使连续流体相破碎成离散相而达到多相流相间快速混合的效果。本发明可有效避免多相流输送过程中结晶沉积堵塞管束问题，显著提升加氢空冷器系统、换热器系统、常减压三顶系统的抗流动腐蚀能力，延长该类设备系统的安全、稳定、长周期运行。
图1是本发明的结构示意图。图2是第一扭曲片与第二扭曲片联接左视图。
图3是未开混合孔的平板结构立体图。图4是未开混合孔的扭曲片正视图。图5是扭曲片未扭曲前的平板结构一俯视图。图6是扭曲片未扭曲前的平板结构二俯视图。图7是扭曲片未扭曲前的平板结构三俯视图。图中:1、第一扭曲片；2、第二扭曲片；3、第三扭曲片；4、混合管束段；5、三相流第一混合孔；6、三相流第二混合孔；7、主管束段，8、平板。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2所示，图1为本发明的结构示意图，图2为第一扭曲片与第二扭曲片联接左视图。本发明包括第一扭曲片1、第二扭曲片2、第三扭曲片3、混合管束段4、三相流第一混合孔5、三相流第二混合孔6、主管束段7。第一扭曲片I与第二扭曲片2相邻两个扭曲片之间联接的两个连接面以垂直交叉的方式安装并通过焊接点Kl固定；类似地，第二扭曲片2与第三扭曲片3相邻两个扭曲片之间联接的两个连接面以垂直交叉的方式安装并通过焊接点K2固定，其中焊接点K1、焊接点K2为点接触焊点。第一扭曲片1、第二扭曲片2、第三扭曲片3相邻扭曲片联接后内嵌于混合管束段4，并通过焊接与混合管束段4内壁固定构成静态混合器；静态混合器通过焊接或法兰联接在主管束段7之间，其中焊接形式可以节省空间，对于较小距离内安装静态混合器比较适用，法兰联接的形式便于三相流静态混合器的检修更换。图1中给出的第一扭曲片1、第二扭曲片2、第三扭曲片3呈串联结构，工程实际中可根据实际需要设置2 10个扭曲片串联组成。如图3所示，为未开混合孔的平板结构立体图。其中定义长度大于宽度，宽度大于高度。其中由长宽组成的上表面左上角、右上角、左下角、右下角定义为A、B、C、D，AD与BC对角线相交于0点。如图4所示，为未开混合孔的扭曲片正视图。为更好的表现扭曲片的立体效果，图4所示的扭曲片未开三相流混合孔，是由未开混合孔的平板扭曲后形成。扭曲片未扭曲前为长方体结构，即如图3所示的平板结构。扭曲成型的步骤为:以与平板8最长边相垂直的面为初始面，即以AC为长边，高度为短边组成的面为起始面，沿平板长度方向扭曲180°形成，扭曲成形后的扭曲片沿平板长度的垂直平分线对称分布，垂直平分线通过图3中的0点。如图5所示，为扭曲片未扭曲前的平板8的结构一俯视图，由长度和宽度组成的平面沿宽度的垂直平分线两侧，沿长度的中点位置对称布设三相流第一混合孔5、三相流第二混合孔6，混合孔为通孔。如图6、图7所示，分别为扭曲片未扭曲前的平板8的结构二、结构三俯视图。同样地，平板的结构尺寸控制在长度大于宽度，宽度大于高度，沿长和宽组成的上平面对角线相交于0点，将左上角、右上角、左下角、右下角定义为A、B、C、D0其中图6所示结构为DO的中点和AO的中点位置布设三相流第一混合孔5、三相流第二混合孔6。图7所示的结构为CO的中点和BO的中点布设三相流第一混合孔5和三相流第二混合孔6，其中三相流第一混合孔5和三相流第二混合孔6均为直径相同的通孔。本发明提出的一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器，其具体工艺过程是:油、气、水多相流体介质先经主管束段7进入到三片或多片扭曲孔片串联的三相流静态混合器结构，油-气-水在结构变化的扭曲片及混合孔内经过充分混合后，油、气、水三相的相分率、湍动能、混合密度在径向平面内均匀分布，实现油-气-水三相流的充分高效快速混合，充分混合后的多相流体 介质再经三相流静态混合器出口进入主管段7。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器，其特征在于:包括第一扭曲片(I)、第二扭曲片(2)、第三扭曲片(3)和混合管束段(4);第一扭曲片(I)、第二扭曲片(2)和第三扭曲片(3)均为以与平板(8)最长边相垂直的面为起始面沿最长边扭曲180°构成，第一扭曲片(I)与第二扭曲片(2)，第二扭曲片(2)与第三扭曲片(3)相邻两扭曲片之间联接的两个连接面以垂直交叉的方式安装并通过焊接固定；第一扭曲片(I)、第二扭曲片(2)、第三扭曲片(3)相邻扭曲片联接后内嵌于混合管束段(4)，并通过焊接与混合管束段(4)内壁固定构成静态混合器；静态混合器通过焊接或法兰联接在主管束段(7)之间。
2.根据权利要求1所述的一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器，其特征在于:所述的平板(8)长度大于宽度，宽度大于高度，由长宽组成的平面沿宽度的垂直平分线两侧布置三相流第一混合孔(5)、三相流第二混合孔(6);所述的三相流第一混合孔(5)、三相流第二混合孔(6)为通孔。
3.根据权利要求1所述的一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器，其特征在于:所述的扭曲片个 数为2 10个。
全文摘要
本发明公开了一种扭曲孔片式油气水三相流静态混合器。包括三片扭曲片和混合管束段；三片扭曲片均为以与平板最长边相垂直的面为起始面沿最长边扭曲180°构成，相邻两扭曲片之间联接的两个连接面以垂直交叉的方式安装并通过焊接固定，联接后内嵌于混合管束段，并通过焊接与混合管束段内壁固定构成静态混合器，静态混合器联接在主管束段之间。还可在平板长度大于宽度，宽度大于高度，由长宽组成的平面沿宽度的垂直平分线两侧布置三相流通孔。本发明多个扭曲片片的垂直交错布置，达到油-气-水多相流的快速高效混合和减少压力损失；扭曲片上开设的多相流混合孔可显著增加多相流体的湍动效应，使连续流体相破碎成离散相而达到多相流相间快速混合。
文档编号B01F5/06GK103240015SQ20131013750
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者金浩哲, 偶国富, 王宽心 申请人:浙江理工大学