本发明属于气体净化技术领域，具体涉及一种液体分配器、一种适用于液体喷淋的多级高效分配器以及利用高效分配器进行洗涤液喷淋的方法。
背景技术：
在石油化工生产过程中，当某种气体中存在其它种类气体或者固体颗粒时，有时需要对气体进行喷淋洗涤，目的是脱除杂质性气体成分或固体颗粒，亦或是通过溶剂回收混合气体中某一种或者几种气体成分。
喷淋洗涤塔相对于其他洗涤器的主要优点是完全开放式的设计：除喷嘴外，没有内部零件，此功能消除了许多与其他洗涤器相关的结垢和堵塞问题。
在喷淋洗涤塔中，可以通过减小液滴的尺寸或增加液体-气体比(l/g)来增加吸收。然而，为了实现这其中的任何一个，需要增加功耗和操作成本。此外，洗涤塔的物理尺寸将限制液体的用量和可以使用的液滴的尺寸。
因此，为使洗涤段喷雾均匀、最小液体分配量(喷淋密度)满足要求，必须合理设计喷嘴的空间布置。喷嘴的合理空间配置，是保证洗涤塔截面均匀的液体覆盖、满足截面最小液体分配量的关键所在，不合理的配置可能会导致出现“漏洞”，造成洗涤效果降低、洗涤不充分。
专利cn208786038u公开了一种化工废气喷淋洗涤塔，采用直接在喷淋管上安装喷头的方式进行洗涤液的喷淋洗涤，该种方法结构简单，但忽视了洗涤液在管路前后的压力变化，从而导致安装在喷淋管不同位置的喷嘴不能同时达到最佳喷淋效果。专利cn208275174u公开了一种voc废气净化用洗涤塔，能够通过辅助分流管和喷淋头均匀喷洒吸收剂，但此种布置方式并不能保证吸收剂在喷淋洗涤塔横截面上分布的均匀性及覆盖的完整性。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种液体分配器、一种适用于液体喷淋的多级高效分配器以及利用高效分配器进行洗涤液喷淋的方法，具有结构简单、流体分配均匀及截面覆盖完整的优点。
本发明解决上述技术问题的第一个技术方案如下：一种液体分配器，包括底部密封的竖直筒体，所述筒体包括上部的进料腔和下部的分配腔，所述进料腔内壁从上到下环设有多个螺旋叶片，所述螺旋叶片的内侧边缘连接到位于中间的竖直固定柱上，所述分配腔包括多个隔板，所述隔板将分配腔分成多个独立腔，每个所述独立腔的外壁上开有一个通孔，所述通孔上连接有出口管。流体从各个螺旋叶片向下快速进入各个独立腔，并迅速而均匀的进入不同空间区域，实现快速而均匀的分布分散。
本发明进一步设置为，每个所述独立腔的体积一样以保证每个部位流体流量一致，所有出口管均匀分布且沿分配腔的外壁切向设置，以减少流体阻力，减少能量损耗。
本发明进一步设置为，所述螺旋叶片的螺旋角度为20-45°。
本发明进一步设置为，出口管为圆管或方管，其长度根据其数量以及所需覆盖的喷淋面积确定，数量为2-9根。
本发明进一步设置为，连接管为的长度可相同或不同。
本发明进一步设置为，所述分配腔为圆管状，其内径根据洗涤液流量确定，长度为直径的0.5-5倍。
本发明提供的第二个技术方案为：一种适用于液体喷淋的多级高效分配器，包括上述的液体分配器作为中心分配器，出口管均沿分配腔的外壁切向设置，每个中心分配器的出口管通过连接管连接着径向分配器，所述径向分配器包括至少一级分支分配器，所述至少一级分支分配器为1级分支分配器或者2级以上串联连接的分支分配器，所述分支分配器包括出口管，出口管向下连接着竖直伸出管，所述竖直伸出管的底部连接着喷嘴。
本发明进一步设置为，在包括至少一级分支分配器中，中心分配器的出口管向下连接着竖直伸出管，所述竖直伸出管的底部连接着喷嘴。这是针对较大面积分布，需要较均匀的覆盖，分支分配器为四周提供喷淋，再在增加中心分配器的出口管向下连接着竖直伸出管和喷嘴，就能将中间区域也覆盖，进而实现全面覆盖。
本发明进一步设置为，每一个所述分支分配器的喷淋边界与中心分配器的圆心的连线近似为扇形，扇形角度为30-120°。
本发明进一步设置为，所述竖直伸出管可以为相同的长度，可以为不同的长度，例如有两种长度且两种长度间隔设置。
本发明进一步设置为，出口管可以为相同的长度，可以为不同的长度，例如有两种长度且两种长度间隔设置。
本发明进一步设置为，所述喷嘴为实心锥形喷嘴，喷射角度为90-120°。
本发明还提供了上述高效分配器进行洗涤液喷淋的方法，所述多级高效分配器安装在设备筒体内，所述设备筒体上开有设备入口，设备入口连通中心分配器，包括以下步骤：
(1)洗涤液从设备入口进入后，通过设置在设备筒体中间的中心分配器分配到四周的径向分配器；
(2)流经到各级分支分配器的洗涤液被再一次均匀分配到每个出口管，洗涤液最后从喷嘴喷出；
其中，中心分配器中，入口流速为1.5-5m/s，出口管内流速为1.5-10m/s。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的液体分配器的结构简单，设置螺旋叶片和均分的独立腔，使流体分配均匀，该旋流结构使除了分布更均匀外，也可增加液体流速，增加动能，进而提升洗涤效率。
(2)本发明可设置多级高效分配器、不同长度的出口管、不同长度的连接管以及不同长度的竖直伸出管，使将洗涤液通过高效分配器进行均匀分配，使得所有喷嘴的喷淋效果相同，使得喷嘴在空间布置时喷淋重合区的计算更加准确。
(3)通过巧妙的布置使得不同喷嘴之间的喷淋重合区得到较好的控制，最终实现了喷淋洗涤横截面上有着均匀且完全的洗涤液覆盖，与传统布置方式相比，在相同洗涤液流量时的洗涤效率得到提高。
(4)高效分配器及利用高效分配器进行洗涤液喷淋的方法能有效避免因管道长度不同、结构不对称或者工况不稳定等原因造成的喷淋液分布不均匀的情况，同时模块化结构使得安装、维护更加方便。
附图说明
图1为液体分配器的结构示意图。
图2为带有四个出口管的液体分配器的结构示意图；
图3为带有六个出口管(三长三短)的液体分配器的结构示意图；
图4为图3中出口管和竖直伸出管的连接结构示意图；
图5为二级高效分配器的正视图；
图6为二级高效分配器的俯视图(中心分配器有六个出口管，第二级分配器有六个出口管)；
图7为图6中第二级分配器的喷射范围示意图；
图8为图6中二级高效分配器的喷射范围示意图；
图9为三级高效分配器的俯视图；
图10为三级高效分配器的正视图。
其中，100、中心分配器；200、第二级分配器；300、第三级分配器；1、筒体；2、进料腔；3、分配腔；4、螺旋叶片；5、固定柱；6、隔板；7、独立腔；8、出口管；9、竖直伸出管；10、喷嘴；11、进料管；12、连接管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供一种液体分配器，参见图1，包括底部密封的竖直筒体1，筒体1包括上部的进料腔2和下部的分配腔3，进料腔2内壁从上到下环设有多个螺旋叶片4，螺旋叶片4的内侧边缘连接到位于中间的竖直固定柱5上，为减轻重量，固定柱5的内部设置为空心较佳。分配腔3包括多个隔板6，隔板6将分配腔3分成多个独立腔7，每个独立腔7的外壁上开有一个通孔，通孔上连接有出口管8。液体从进料腔2顶部进入，由螺旋叶片4加速分配给各个独立腔7。优选的，每个独立腔7的体积一样，出口管8均匀分布且沿分配腔3的外壁切向设置，螺旋叶片4的螺旋角度为20-45°，出口管8为圆管或方管，数量为2-9根。举例，出口管8为4根参见图2，实现将流体四均分；出口管8为6根参见图3，实现将流体六均分；分配腔3为圆管状，其长度为直径的0.5-5倍。
实施例2
一种适用于液体喷淋的高效分配器(二级)，参见图4和图5，包括上述的液体分配器做中心分配器100也是第一级分配器，每个出口管8通过连接管12连接着一个第二级分配器200，位于中间的中心分配器100高于四周的第二级分配器200，所有出口管8均沿分配腔3的外壁切向设置，位于下层的第二级分配器200的出口管8向下连接着竖直伸出管9，竖直伸出管9的底部连接着喷嘴10。
优选的，参见图3和图4，竖直伸出管9有两种长度且两种或多种长度间隔设置，这样能让喷嘴10的高度不同，使得喷出的液体在不同高度更均匀分布。
优选的，参见图4，位于下层的第二级分配器200的出口管8有两种长度且两种长度间隔设置，这样能使喷嘴10喷出的液体在径向不同位置更均匀分布。
作为一种实际应用，喷嘴10可选实心锥形喷嘴10，喷射角度为90-120°。
参见图5和图6，上述高效分配器在进行液体喷淋时，设置在设备筒体1中心分配器100通过进料管11与进料腔2相连通，洗涤液从进料腔2进入后，通过螺旋叶片4、分配腔3、出口管8和连接管12均匀的分配到下层的第二级分配器200，流经到下层第二级分配器200的洗涤液被再一次均匀分配到每个切向出口管8，再通过竖直伸出管9从喷嘴10喷出。中心分配器100与四周的第二级分配器200的出口管数量没有直接关系，根据使用需要可选择不同的布置方式，除了图6中的中心分配器100有6个出口管8，第二级分配器200有6个出口管8(3长3短)外，还可以有多种其他方式，如中心分配器100有6个出口管8，第二级分配器200有4个出口管8。
再以图7和图8为例，采用本发明的高效分配器，以中心分配器100作为第一级，四周6个第二级分配器200作为第二级，喷嘴10数量总计36个。可以看出，喷淋区域全面且均匀覆盖，即使在油气流量变动或洗涤油流量变动的情况下也能保证该效果，因此能保证具有良好的洗涤效果。
实施例3
当所需喷淋的面积大于78.5m2时，为保证局部喷淋效果，高效分配器需采用三级喷淋布置方式，具体结构可参见图9和图10。中心分配器100的出口管通过连接管12连接着第二级分配器200，第二级分配器200的出口管通过连接管12连接着第三级分配器300。
本发明的高效分配器能够对单喷嘴10及多喷嘴10组合时的喷淋覆盖区域进行精确控制，从而能够保证高效洗涤及较强的适应性。在喷淋洗涤设备(如喷淋塔)中采用高效分配器并合理布置喷嘴10距离，能够提高气体洗涤效率。
下面具体举例说明，某石化厂需要对油气进行喷淋洗涤，原油洗涤塔由于无法达到洗涤效果，故采用本发明的洗涤液高效分配器及其布置方法进行洗涤喷淋段的重新设计，并安装在分馏塔内部，具体工况参数如下：
采用本发明的洗涤液高效分配器及其布置方法，在本工业装置中设计了两级高效分配器，第二级分配器有6个，第二级分配器的出口管有6个，分布于中心分配器下方四周，喷嘴数量总计36个，总流量68917kg/h，设计温度450℃，设计压力1.0mpa(g)，总重718.2kg。中心分配器和第二级分配器的圆心距离1400mm，进口管dn100，中心分配管φ250mm。
实际使用结果表明达到预期效果，设备进出口气相检测表明本发明中的洗涤液高效分配器及其布置方法具有优良的洗涤效果，在油气流量变动或洗涤油流量变动的情况下也能保证喷淋区域洗涤油的全面且均匀的覆盖。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种液体分配器，其特征在于，包括底部密封的竖直筒体，所述筒体包括上部的进料腔和下部的分配腔，所述进料腔内壁从上到下环设有多个螺旋叶片，所述螺旋叶片的内侧边缘连接到位于中间的竖直固定柱上，所述分配腔包括多个隔板，所述隔板将分配腔分成多个独立腔，每个所述独立腔的外壁上开有一个通孔，所述通孔上连接有出口管。
2.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，每个所述独立腔的体积一样，所有出口管均匀分布且沿分配腔的外壁切向设置。
3.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，所述螺旋叶片的螺旋角度为20-45°。
4.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，出口管为圆管或方管，数量为2-9根。
5.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，所述分配腔为圆管状，长度为直径的0.5-5倍。
6.一种适用于液体喷淋的多级高效分配器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的液体分配器作为中心分配器，出口管均沿分配腔的外壁切向设置；每个中心分配器的出口管通过连接管连接着径向分配器，所述径向分配器包括至少一级分支分配器，所述至少一级分支分配器为1级分支分配器或者2级以上串联连接的分支分配器，所述分支分配器包括出口管，出口管向下连接着竖直伸出管，所述竖直伸出管的底部连接着喷嘴。
7.根据权利要求6所述的适用于液体喷淋的多级高效分配器，其特征在于，所述竖直伸出管均有两种长度且两种长度间隔设置。
8.根据权利要求6所述的适用于液体喷淋的多级高效分配器，其特征在于，出口管有两种长度且两种长度间隔设置。
9.根据权利要求6所述的适用于液体喷淋的多级高效分配器，其特征在于，所述喷嘴为实心锥形喷嘴，喷射角度为90-120°。
10.利用权利要求6-9任一项所述的多级高效分配器进行洗涤液喷淋的方法，所述多级高效分配器安装在设备筒体内，所述设备筒体上开有设备入口，设备入口连通中心分配器，其特征在于，包括以下步骤：
(1)洗涤液从设备入口进入后，通过设置在设备筒体中间的中心分配器分配到四周的径向分配器；
(2)流经到各级分支分配器的洗涤液被再一次均匀分配到每个出口管，洗涤液最后从喷嘴喷出；
其中，中心分配器中，入口流速为1.5-5m/s，出口管内流速为1.5-10m/s。
技术总结