CN208139881U - 一种套管式流体混合设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油化工领域一种套管式流体混合设备，该混合设备由主管部分、连接件部分、注入管部分和内套管四部分组成,其中主管部分依次由沿同一轴线设置的内套管固定段、异径三通、混合流体混温段组成,所述内套管固定段、异径三通、混合流体混温段为同径形成主管部分的外套管，在外套管内设置内套管。采用本实用新型一种套管式流体混合设备，能解决现有技术中用于冷热流体混合设备的连接部位处易于出现热疲劳失效的问题和流体混合设备应用范围受限制的技术问题。

Description

一种套管式流体混合设备

技术领域

本实用新型属于石油化工领域，尤其涉及石油化工行业的流体混合的套管式设备。

背景技术

在石油化工行业中,经常要求温差较大的冷热两股流体相互混合,该工况会对流体混合部位元件提出很高的要求,现有的一些用于冷热流体混合的设备,主要由单层结构的热流体主管和冷流体注入管组成。热流体主管和冷流体注入管的连接部位,在冷热流体温差较大的情况下,由于热胀冷缩,元件会受到复杂交变应力的作用,易于出现疲劳失效等问题。单纯通过增加热流体主管和冷流体注入管壁厚的方法并不能很好的解决这一问题。在石化装置实际生产中,经常会发生冷热流体混合连接部位由于热疲劳失效后发生开裂的情况,导致工艺装置非正常停工,影响装置安全平稳运行。

现有的一些用于冷热流体混合的设备,热(冷)流体主管和冷(热)流体注入管的连接形式上普遍使用的一种方式是在管道上使用异径三通,在异径端使用法兰和法兰盖封堵后,注入管通过在法兰盖上开孔的方式与法兰盖焊接,采用这种方式，在法兰盖上开孔会减弱法兰盖的强度,并且开孔与管道要进行焊接,很难保证其焊缝强度。此外国内标准(SH3059)限制了法兰盖用做异颈法兰时的开孔比率,在很多情况下注入管尺寸均超过了法兰盖的最大允许开孔尺寸,限制了流体混合设备的实际应用。此外,冷(热)流体注入管插入主管没有适当的导向支撑,引起管线振动会产生流体局部偏流涡流,对管线产生腐蚀,减短了流体混合设备的使用寿命，严重时将引起生产装置非正常停工。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就是提供一种安全有效耐用的冷热流体混合设备，以解决现有技术中用于冷热流体混合设备的连接部位处易于出现热疲劳失效的问题和流体混合设备应用范围受限制的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种套管式流体混合设备，其特征在于:该混合设备由主管部分、连接件部分、注入管部分和内套管四部分组成,其中主管部分依次由沿同一轴线设置的内套管固定段、异径三通、混合流体混温段组成,所述内套管固定段、异径三通、混合流体混温段为同径；在主管部分设置内套管,所述内套管一端与内套管固定段焊接,另一端为自由端,不与任何元件焊接；所述连接件部分包括依次沿同一轴线设置的注入管入口异颈法兰、与异径三通支管等口径的同径法兰；所述注入管部分包括依次沿同一轴线设置的孔板、注入管和封堵件；所述连接件部分的同径法兰与异径三通的支管相连；所述注入管入口异颈法兰和同径法兰间是孔板，所述注入管穿过连接件部分、孔板和异径三通的支管进入内套管。

本实用新型一种套管式流体混合设备,其进一步技术特征在于：所述异径三通的支管与设置在上面的同径法兰对焊连接,该同径法兰依次与上游的孔板和注入管入口异径法兰通过垫片以及螺柱和螺母连接。所述垫片为八角垫；所述螺柱为全螺纹螺柱或等长双头螺柱；所述螺母为六角头螺母。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述同径法兰与孔板连接时，以及孔板与注入管入口异径法兰连接时均通过八角垫进行密封。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述注入管依次穿过注入管入口异径法兰、孔板和同径法兰，注入管上端与注入管入口异径法兰相齐平。所述注入管穿过孔板时与孔板上下两端焊接,下游端用封堵件封堵且位于内套管内。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述封堵件为管帽或钢板。封堵件在本系统内为非承压部件，空间允许的情况下，推荐选用管帽；在注入管侧壁开孔较大，主管内套管内空间不足时，管帽可更换为与注入管同材质的钢板。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述注入管入口异径法兰内径与注入管内径相等，异径法兰异径端与注入管的管径及壁厚相等。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述注入管下游端侧壁开有矩形孔,矩形孔中心与异径三通的主管中心平齐且开孔方位朝向主管内介质流动方向的下游侧。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述孔板开孔直径与注入管外径相等，为了便于注入管插入孔板以及插入后的焊接，孔板开孔直径也可略大于注入管外径，间隙不超过2mm，孔板两侧均需要与注入管通过焊接填充缝隙。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述异径三通支管内径要大于注入管外径。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述注入管于异径三通支管部分设置有3个导向件,所述导向件沿注入管外侧圆周均匀布置,焊接在注入管外壁上,导向件外缘与异径三通支管内壁之间的距离h1为1～3mm。当注入管外径与异径三通支管内径差值小于6mm时，可不设置导向件。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述内套管朝向异径三通支管侧开设圆孔，该圆孔与异径三通支管同轴，开孔内壁与注入管外壁之间的距离h2为1～3mm。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述内套管的长度是流体混温段管道直径的12～20倍。

本实用新型一种套管式流体混合设备,其进一步技术特征在于：所述内套管外壁与主管部分间均匀焊有支撑导向块。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:在所述内套管外壁轴向设置9个支撑导向块,每3个为一组，其中一组设置在主管内套管固定段部分,其余两组均布在流体混温段上。每组支撑导向块沿套管外壁同周均匀布置，且其中一个位于内套管正下方，除起到导向作用还可用于支撑内套管，增加套管稳定性，组内其余相邻两个导向块间隔120度设置。

本实用新型提供一种套管式流体混合设备,其进一步特征在于:所述每组支撑导向块中设置在套管正下方的支撑块外缘与主管内壁间隙h3为0～1mm，其余2个导线块与主管内壁之间的间隙h4为0～3mm。

本实用新型主要用于石油化工行业中低温小口径和高温大口径的流体混合,也可用于石油化工行业中高温小口径和低温大口径的流体混合。

与现有技术相比，本实用新型具有下述优点：

1)本实用新型在使用过程中,冷(热)流体经注入管进入主管内套管与热(冷)流体混合,由于冷热流体混合时不与外管直接接触,使得冷热流体的外管连接部位得到了保护,防止该部位由于冷热流体温差较大而受到复杂交变应力的作用,从而可以避免该连接部位出现由于热疲劳失效而发生开裂的情况。

2)本实用新型在内套管外壁设置支撑导向块时,可对内套管起到支撑及导向作用，增加了内套管的稳定性，减少流体混合时产生的振动,降低了内套管与主管焊接脱落的风险。

3)本实用新型采用异径法兰和注入介质管线对焊连接,可保证其焊缝强度。

4)本实用新型采用异径法兰规避了法兰盖最大允许开孔率的限制因素,异径法兰选用灵活多样，可满足不同管径介质混合需要，使该流体混合设备应用范围更广。

5)本实用新型主路流体管线与外部系统连接方式为对焊连接，减少了主路流体的泄漏风险,更加安全可靠；同时注入流体与主流体干管连接方式采用法兰连接,且注入管部分整体性好,便于拆卸检修注入管线零部件以及检查注入管侧壁开孔是否堵塞。

6)本实用新型中选用孔板对注入管起到一定的支撑作用，提高了混合设备的稳定性。

7)本实用新型使用导向板时,导向板可对注入管起导向作用，增加了设备的稳定性，减少流体混合时产生的振动。

下面用附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细，但附图和具体实施方式并不限制本实用新型的范围。

附图说明

图1为本实用新型一种套管式流体混合设备的内部结构图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为图1中的B-B剖视图；

图4为图1中注入管侧壁开矩形孔的I向视图。

图中所示附图标记为:

1-注入管入口异径法兰,2-孔板,3-同径法兰，4-八角垫,5-全螺纹螺柱(或等长双头螺柱),6-厚型六角头螺母,7-注入管,8-导向件,9-封堵件,10-主管内套管固定段,11-异径三通,12-混合流体混温段,13-主管内套管,14-主管内套管支撑导向块,15-矩形孔，16-异径三通支管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如附图1，附图2，附图3和附图4所示,一种套管式流体混合设备,主要由主管部分、连接件部分、注入管部分和内套管四部分组成,其中主管部分依次由沿同一轴线设置的内套管固定段10、异径三通11、混合流体混温段12组成,主流体管内部设置内套管13,内套管一端与主管内套管固定段10焊接,另一端为自由端,不与任何元件焊接.连接件部分包括依次由沿同一轴线设置的注入管入口异颈法兰1、垫片(八角垫)4、全螺纹螺柱(或等长双头螺柱)5和厚型六角头螺母6、与异径三通支管16等口径的法兰3等元件组成.注入管部分依次由沿同一轴线设置的孔板2、注入管7、导向件(根据需要设置,为可选件)8和封堵件9组成。

所述异径三通11的支管与设置在上面的同径法兰3对焊,该法兰依次与上游的孔板2和注入管入口异径法兰1通过垫片(八角垫)4以及全螺纹螺柱(或等长双头螺柱)5和厚型六角头螺母6连接。

所述同径法兰3与孔板2连接时，以及孔板2与注入管入口异径法兰1连接时均通过八角垫4进行密封。

所述注入管7上游端依次穿过与异径三通11支管同径的法兰3和连接孔板2,所述注入管7穿过孔板2时与孔板上下两端焊接,下游端用封堵件9封堵且位于异径三通主管套管13内。

如图1和图4所示，所述注入管7侧壁开有矩形孔15,矩形孔中心与异径三通11的主管中心平齐且开孔方位朝向主管内介质流动方向的下游侧。

所述孔板2开孔直径与注入管7外径相等，为了便于注入管插入孔板以及插入后的焊接，孔板开孔直径也可略大于注入管外径，间隙为0～2mm，孔板两侧均需要与注入管通过焊接填充缝隙，注入管上游端与孔板朝向异径法兰侧相齐平。

所述注入管入口异径法兰1内径与注入管7内径相等，异径法兰异径端与注入管的管径及壁厚相等。

所述异径三通11的支管内径要大于注入管7的外径。

如图2所示，所述注入管7于异径三通11的支管部分设置有3个导向件8,沿注入管外侧圆周均匀布置,所述导向件焊接在注入管外壁上,导向件外缘与异径三通的支管内壁之间的距离h1为1-3mm。当注入管外径与异径三通支管16内径差值小于6mm时，可不设置导向件。

所述封堵件9在本系统内为非承压部件，空间允许的情况下，推荐选用管帽，在注入管7侧壁开孔较大，主管内套管13内空间不足时，管帽可更换为与注入管同材质的钢板。

所述主管内套管13朝向异径三通支管16侧开设圆孔，该圆孔与异径三通支管同轴，开孔内壁与注入管7外壁之间的距离h2为1-3mm。

所述主管内套管13的长度是流体混温段12管道直径的12～20倍，以保证冷热流体充分混合。

如图1所示，所述主管内套管13外壁轴向设置9个支撑导向块14,每3个为一组，每组支撑导向块沿套管外壁圆周均匀布置，且其中一个位于套管正下方，除起到导向作用还可用于支撑主管内套管，增加套管稳定性，组内其余相邻两个导向块间隔120度设置。其中一组设置在主管内套管固定段10部分,其余两组均布在流体混温段12上。

如图3所示，所述每组支撑导向块14中设置在套管13正下方的支撑块外缘与主管内壁间隙h3为0～1mm，其余2个导线块与主管内壁之间的间隙h4为0～3mm。

本实用新型所述的流体混合设备的各部件,可以使用相同的碳钢,合金钢,不锈钢,镍基合金,哈氏合金等材料制造,注入管部分可根据实际需要选择与主管及内套管不同的材料,以满足更多工况需要。

本实用新型所述的流体混合设备各部件与冷流体,热流体或冷热流体混合流体相接触的表面,均可以堆焊或喷涂耐磨损,耐高温的合金材料。

本实用新型所述的流体混合设备主路流体管线与外部系统连接方式为对焊连接，减少了主路流体的泄漏风险,更加安全可靠；同时注入流体与主流体干管连接方式采用法兰连接,便于拆卸检修注入管线零部件以及检查注入管侧壁开孔是否堵塞。

本实用新型所述的流体混合设备主管两端在制造厂出厂前需要根据具体要求加工坡口,便于现场施工焊接。

本实用所述的流体混合设备在使用过程中,注入流体经注入管7进入主流体内套管13,主流体经主管内套管固定段10进入主流体内套管13与注入流体混合,混温流体经过混合流体混温段12充分混合后流出所述流体混合设备。在混合过程中,冷流体、热流体或冷热混合流体可以充满主流体内套管与主管的间隙,故内套管两侧压力相等,受力状况较好。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种套管式流体混合设备，其特征在于:该混合设备由主管部分、连接件部分、注入管部分和内套管四部分组成,其中主管部分依次由沿同一轴线设置的内套管固定段、异径三通、混合流体混温段组成,所述内套管固定段、异径三通、混合流体混温段为同径；在主管部分设置内套管,所述内套管一端与内套管固定段焊接,另一端为自由端,不与任何元件焊接；所述连接件部分包括依次沿同一轴线设置的注入管入口异颈法兰、与异径三通支管等口径的同径法兰；所述注入管部分包括依次沿同一轴线设置的孔板、注入管和封堵件；所述连接件部分的同径法兰与异径三通的支管相连；所述注入管入口异颈法兰和同径法兰间是孔板，所述注入管穿过连接件部分、孔板和异径三通的支管进入内套管。

2.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述异径三通的支管与设置在上面的同径法兰对焊连接,该同径法兰依次与上游的孔板和注入管入口异径法兰通过垫片以及螺柱和螺母连接。

3.根据权利要求2所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述垫片为八角垫，所述螺柱全螺纹螺柱或等长双头螺柱；所述螺母为六角头螺母。

4.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述注入管依次穿过注入管入口异径法兰、孔板和同径法兰,注入管上端与注入管入口异径法兰相齐平；所述注入管穿过孔板时与孔板上下两端焊接,下游端用封堵件封堵且位于内套管内。

5.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述注入管下游端侧壁开有矩形孔,矩形孔中心与异径三通的主管中心平齐且开孔方位朝向主管内介质流动方向的下游侧。

6.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述异径三通支管内径要大于注入管外径。

7.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述注入管于异径三通支管部分设置有3个导向件,所述导向件沿注入管外侧圆周均匀布置,焊接在注入管外壁上,导向件外缘与异径三通支管内壁之间的距离h1为1～3mm。

8.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述内套管朝向异径三通支管侧开设圆孔，该圆孔与异径三通支管同轴，开孔内壁与注入管外壁之间的距离h2为1～3mm。

9.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述内套管的长度是流体混温段管道直径的12～20倍。

10.根据权利要求1所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述内套管外壁与主管部分间均匀焊有支撑导向块。

11.根据权利要求10所述的套管式流体混合设备，其特征在于：在所述内套管外壁轴向设置9个支撑导向块,每3个为一组，其中一组设置在主管内套管固定段部分,其余两组均布在流体混温段上。

12.根据权利要求11所述的套管式流体混合设备，其特征在于：每组支撑导向块沿套管外壁同周均匀布置，其中一个位于内套管正下方，其余相邻两个导向块间隔120度设置。

13.根据权利要求11所述的套管式流体混合设备，其特征在于：所述每组支撑导向块中设置在套管正下方的支撑块外缘与主管内壁间隙h3为0～1mm，其余2个导线块与主管内壁之间的间隙h4为0～3mm。