一种多级板式缓冲结构的气体分配器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将气体流经由入口均匀地导入反应装置或者反应器内部的反应装置用气体分配器，以及该气体分配器的安装方法及其使用范围。
【背景技术】
[0002]与气体流体不均匀流入相关的问题是由于流入的水力直径小于反应器的水力直径所致。其中水力直径是流体力学的一个名词术语，是指流道的截面积的4倍与其周长的比值。实验室或者工业生产中经常会遇到将气流通过其管道的水力直径小于反应装置的入口的水力直径情况。由于气流流经较狭小的管道入口进入较宽阔的反应装置的内部时，流道条件的改变导致气流不均匀的分布在该反应器装置的横截面上。对于管型固体氧化物燃料电池的进气，或者反应器内设有连续固定床或有多通道的反应流道，以及对装填有固体反应物的催化剂反应管，反应物不均匀分布的问题普遍存在。
[0003]管型固体氧化物燃料电池堆、连续固定床、或者装填有固体反应物的催化剂反应管，或在反应器中有多通道的反应流道，通常位于该反应器的中部7，气体分配腔1的下部。
[0004]气体入口位于分配腔1的侧部或顶部。经由该入口进入到反应装置内部的气流形成喷射流，冲击管型固体氧化物燃料电池堆、固定床层或不均匀的进入装填有固体反应物的催化剂反应管。经过管型固体氧化物燃料电池堆或固定床形成气体的非均匀流动，导致整个电堆或床层的横截面上的气体流的不均匀。同时也会引起固定床层变形产生凸凹不平的表面，增加气流的不均匀性。当气体直接进入装填有固体反应物的催化剂反应管时，会导致每根反应管的气量分布不均匀，影响反应效果，降低产率。
[0005]为了避免上述情况的发生，需要将气体分配器用于气体入口，以均匀分布气体。一般的气体分配器采用如下结构:安置在气体入口正前方来防止气体产生喷射流冲击床层或催化管的上表面；在圆形反应器中有采用多孔的防冲击板结构来阻止喷射流的冲击。但是一级防冲击板仍然不能有效地阻止上述问题的产生。
[0006]也有些设计采用多孔板或穿孔板等相类似能产生压降的结构来解决上述问题。但是，这些设计会产生高的压降，增加运营成本。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供反应装置使用的一种多级板式缓冲结构的气体分配器，将气体均匀的导入反应装置内部，该气体分配器可以确保气体均匀的流过反应装置的横截面并具有低压降。
[0008]本发明已经找到了一种解决方案来达到上述目的，采用一种用来将气体经过其管道的水力直径小于反应装置的入口的水力直径时，均匀地注入反应器内的气体分配器。本发明提供的气体分布器结构设计，用于气体通过管道的水力直径小于反应装置的水力直径的入口时，将气体均匀地导入反应器内，其中，气体分配器1具备第一、第二横向导流板2、3和横向挡板4，以及竖向导流板5，形成折流，其中2与5接触相交，3与气体分配器1的侧表面相交，4与气体分配器1的外表面相交的同时与5接触相交，形成流道。
[0009]具体描述为气体分配器为一下端开口、上端密闭的方形筒体，于方形筒体内的上部或中部横向设有一挡板4，挡板的前后二侧边缘与方形筒体的内表面间密闭连接；挡板的左右二侧边缘与方形筒体的内表面间留有空隙；
[0010]于挡板的上方竖向设有二个竖向导流板5，竖向导流板的上端边缘与方形筒体的上端内表面间留有空隙，竖向导流板的前后二侧边缘与方形筒体的内表面间密闭连接，竖向导流板的下端边缘与挡板的上表面间密闭连接；
[0011]于竖向导流板与方形筒体的内表面间横向设有二个横向导流板2,横向导流板与方形筒体的上端内表面间、二个横向导流板间、以及横向导流板与挡板间均留有空隙；上方的横向导流板与竖向导流板间密闭连接，上方的横向导流板与方形筒体的内表面间留有空隙；下方的横向导流板与方形筒体的内表面间密闭连接，下方的横向导流板与竖向导流板间留有空隙；
[0012]于二个竖向导流板之间的方形筒体侧壁面上设有进气口。
[0013]所述气体分配器的使用不受反应器类型的限制，特别适合于方形结构的反应器。所述气体分配器用于作为管型固体氧化物燃料电池的燃料或空气进气分配腔来使用，或者用于具有多根催化管的反应器进气，也可以用于整体式催化床层的气体进料。
[0014]所述气体分配器包括二个横向导流板、一个横向挡板和一个竖向导流板，形成折流，而横向或竖向导流板不局限于一个固定的方向，也可以有一定的角度来调节气体的流动方向。
[0015]所述气体分配器不受反应器的具体几何形状的限制。主要适合于方形结构。所述反应器的进料位置也不受限制，可以是侧方进料或传统的顶部进料。
[0016]所述气体分配腔是方形反应器的结构。气体入口和气体分配器可以很好地安装在反应器的上部或底部，以适应反应的需要。
[0017]所述气体分配器中的垂直方向的隔板与分配器的边缘的间距为隔板宽的2%至20%，隔板间距为气体流的流动通道。
[0018]所述气体分配器中的顶部水平方向的隔板与分配器的顶部的间距为隔板宽的2%至20%，隔板间距为气体流的流动通道。
[0019]本发明还提供将上述气体分配器装在反应装置内的安装方法，包括直接焊接在反应装置上部，以及用螺丝和螺栓固定在反应装置上，针对多根催化反应管的反应装置也可以采用导流管直接导入每根催化反应管内。
【附图说明】
[0020]图1为气体分配器的实施例的气体分配腔的三维结构示意图。
[0021]图2为气体分配器的实施例的反应装置的纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0022]图1为本发明的气体分配器的实施例的气体分配腔的三维结构示意图。采用方形结构的气体进气分配腔。6为进气口，采用侧方进料。气体进入分配腔后，直接接触第三横向挡板4和竖向导流板5,第三横向挡板4只有一块,引导物流向前方流动，而竖向导流板5有两块，然后引导物流向上部流动，向两侧散开，进入第一横向导流板2控制的区域，横向导流板2有两块，引导物流向两侧流动，到达气体分配腔1的侧面，进入第二横向导流板3控制的区域，第二横向导流板3有两块，引导物流向内侧流动，到达竖向导流板5的侧面，弓丨导物流向下方流动，进入第三横向挡板4控制的区域，再次引导物流向两侧流动，到达气体分配腔1的侧面，然后进入反应装置的中心部位7，反应装置可以为管型固体氧化物燃料电池、具有多根催化管的反应器、固定床层或者整体式催化床层。
[0023]图2为本发明的气体分配器的实施例的反应装置的纵向剖视图。剖视图可以更加清晰地出示多级导流板结构的气体分配腔，物流进入气体分配腔(1)后，直接与第三横向挡板4和竖向导流板5接触，第三横向挡板4横贯于气腔截面，需要焊接到或用螺栓连接到气腔的前后端板上，而两块竖向导流板5引导物流向上部流动，进入第一横向导流板2，竖向导流板5和第一横向导流板2在各自端头连接(根据实际需要也可以有一定的交错)，第一横向导流板2与气体分配腔1的上部形成狭小的流道来分散物流，引导物流向两侧流动，到达气体分配腔1的侧面，进入第二横向导流板3控制的区域，第二横向导流板3直接连接到气体分配腔1的侧面，可以选择焊接或螺栓连接，引导物流向内侧流动，到达竖向导流板5的侧面，引导物流向下方流动，进入第三横向挡板4再次引导物流向两侧流动，到达气体分配腔1的侧面，然后进入反应装置，其中第一、第二横向导流板2、3、第三横向挡板4和竖直方向的5为一个整体结构连接到气腔前后壁面。
【主权项】
1.一种多级板式缓冲结构的气体分配器，其特征在于: 气体分配器为一下端开口、上端密闭的方形筒体，于方形筒体内的上部或中部横向设有一挡板，挡板的前后二侧边缘与方形筒体的内表面间密闭连接；挡板的左右二侧边缘与方形筒体的内表面间留有空隙； 于挡板的上方竖向设有二个竖向导流板，竖向导流板的上端边缘与方形筒体的上端内表面间留有空隙，竖向导流板的前后二侧边缘与方形筒体的内表面间密闭连接，竖向导流板的下端边缘与挡板的上表面间密闭连接； 于竖向导流板与方形筒体的内表面间横向设有二个横向导流板，横向导流板与方形筒体的上端内表面间、二个横向导流板间、以及横向导流板与挡板间均留有空隙；上方的横向导流板与竖向导流板间密闭连接，上方的横向导流板与方形筒体的内表面间留有空隙；下方的横向导流板与方形筒体的内表面间密闭连接，下方的横向导流板与竖向导流板间留有空隙； 于二个竖向导流板之间的方形筒体侧壁面上设有进气口。2.如权利要求1所述的气体分配器，其特征在于:所述竖向导流板与方形筒体的上端内表面的间距为竖向导流板宽的2%至20%，此间距为气体流的流动通道。3.如权利要求1所述的气体分配器，其特征在于:所述上方的横向导流板与方形筒体的上端内表面间的间距为上方的横向导流板宽的2%至20%，此间距为气体流的流动通道。4.一种权利要求1-3任一所述气体分配器的应用，其特征在于: 所述气体分配器应用于采用气体物料的反应装置中，所述气体分配器的下方开口端可与采用气体物料的反应装置的气体物料入口相连。5.按照权利要求4所述气体分配器的应用，其特征在于: 所述反应装置为管型固体氧化物燃料电池堆、连续固定床、或者装填有固体反应物的催化剂反应管，或在反应器中有多通道的反应流道。6.按照权利要求4或5所述气体分配器的应用，其特征在于: 气体分配腔可以很好地安装在反应装置的上部或底部，以适应反应的需要； 所述气体分配腔可以采用包括直接焊接在反应装置上部，或用螺丝和螺栓固定在反应装置上，或针对多根催化反应管的反应装置也可以采用导流管直接导入每根催化反应管内。
【专利摘要】本发明提供一种反应器用的具有多级板式缓冲结构的气体分配器，特别适合于方形结构的反应器。该气体分布器用于在气体通过管道的水力直径小于反应装置的入口的水力直径时，均匀的将气体导入反应器内，其中，气体分配器具备横向导流板和横向挡板，以及竖向导流板，形成折流流道。
【IPC分类】B01J4/00, B01J8/06
【公开号】CN105289418
【申请号】CN201410255958
【发明人】崔大安, 程谟杰
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月10日