CN206688666U - 一种气液再分布器及上流式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及上流式反应器技术领域，公开了一种气液再分布器，包括上下叠置的第一层分布组件和第二层分布组件，所述第一层分布组件和第二层分布组件均包括多条间隔设置的档条，所述第一层分布组件的档条和所述第二层分布组件的档条交错设置形成分布孔。本实用新型还公开了一种上流式反应器，包括上述的气液再分布器。本实用新型提出的气液再分布器，第一层分布组件的档条和第二层分布组件的档条交错设置形成分布孔，气液能够由下而上通过该分布孔，使得气液分布均匀度高，避免壁面效应的发生，传质效率高，同时该结构简单，加工制造便利，成本低。

Description

一种气液再分布器及上流式反应器

技术领域

本实用新型涉及上流式反应器技术领域，尤其涉及一种气液再分布器及上流式反应器。

背景技术

目前，随着气-液-固三相反应器在石油化工领域已广泛应用，气-液-固三相上流式反应器在石油化工领域也得到了广泛应用，尤其是用于粘度大、杂质多、工艺复杂的渣油加氢反应领域。此类反应器为上流式反应器，其特点是：气液混合物料自下向上流动与混合，以液体为连续相、气体和催化剂颗粒为分散相，形成气液固三相共存的反应床层，该反应床层在反应器内呈微膨胀状态，典型的渣油加氢工业上流式反应器高十五米，直径五点二米，由于上流式反应器内反应床层的高度较高，壁面附近的空隙率较大，阻力比较小，气液在近壁处的流速必大于反应床层内部，因此气液贴壁流动产生壁面效应，气液出现径向不均匀流动；同时由于反应器内反应床层较高，气泡在由下而上过程中会发生聚合生成直径较大的气泡，造成反应器内催化剂不能被充分利用从而使传质效率低。

气液再分布器的出现使上述问题得到了缓解，在上流式反应器内设置一个再分布器，使得气液再次均匀混合，有效改善了气液不均匀的现象。但现有气液再分布器包括多孔板和与多孔板相连的管件，多孔板上的每个孔均与下方垂直设置的气管件相连，而且每根管件侧向开有一个垂直反应器轴向的小孔，液相由管件底部进入，而气体由管件侧孔进入，气液分路然后再次混合。此结构虽然实现了气液的再次混合，但是小孔和多孔板的下表面具有一定的距离，在小孔和多孔板之间形成一个滞留气室，该区域的气体无法进入小孔与液体混合，因此减少了反应器空间的利用率；而且小孔容易被堵塞，同时由于是侧开孔设计，再分布器对于加工、安装的水平度要求较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种气液再分布器及上流式反应器，解决了现有反应器气液易贴壁流动产生壁面效应，气液径向不均匀流动；气相发生聚合，反应器内催化剂不能被充分利用传质效率低的问题。

本实用新型的另一个目的在于提出一种气液再分布器及上流式反应器，解决了现有再分布器反应器空间利用率低，容易出现堵塞的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种气液再分布器，包括上下叠置的第一层分布组件和第二层分布组件，所述第一层分布组件和第二层分布组件均包括多条间隔设置的档条，所述第一层分布组件的档条和所述第二层分布组件的档条交错设置形成分布孔。

该气液再分布器的第一层分布组件的档条和第二层分布组件的档条交错设置形成分布孔，气液能够由下而上通过该分布孔，使得气液分布均匀度高，避免壁面效应的发生，传质效率高，同时该结构简单，加工制造便利，成本低。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述分布孔与催化剂颗粒沿平行于所述第一层分布组件的截面的最大面积的重合面积小于所述催化剂颗粒沿平行于所述第一层分布组件的截面的最大面积。能够避免催化剂颗粒在再分布器的两侧互窜，保证催化剂分级反应的顺利进行；同时有效防止分布孔堵塞，提高反应器的空间利用率。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述第一层分布组件和所述第二层分布组件的档条分别为第一档条和第二档条，相邻所述第一档条平行且等距设置，相邻所述第二档条平行且等距设置，所述第一档条与所述第二档条交错设置形成的夹角为α，使得气液通过该分布孔后分布更均匀。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述夹角α的范围为：30°～90°。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述第一档条两侧边沿平行于所述第二档条方向之间的距离C₁是所述分布孔的任一边长的1.25～5倍；所述第二档条两侧边沿平行于所述第一档条方向之间的距离C₂是所述分布孔的任一边长的1.25～5倍。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述分布孔的边长的范围是1.5mm～20mm。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述相邻所述第一档条之间的垂直距离为A₁，相邻所述第二档条之间的垂直距离为A₂，A₁和A₂的范围均为：1mm～10mm，所述第一档条和所述第二档条的厚度的范围是2mm～8mm。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述第一层分布组件和所述第二层分布组件连接形成长方体或圆柱体结构。

作为上述气液再分布器的一种优选方案，所述分布孔为平行四边形。

一种上流式反应器，包括上述的气液再分布器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的气液再分布器，第一层分布组件的档条和第二层分布组件的档条交错设置形成分布孔，气液能够由下而上通过该分布孔，使得气液分布均匀度高，避免壁面效应的发生，传质效率高，同时该结构简单，加工制造便利，成本低。

分布孔与催化剂颗粒沿平行于所述第一层分布组件的截面的最大面积的重合面积小于所述催化剂颗粒沿平行于所述第一层分布组件的截面的最大面积。能够避免催化剂颗粒在再分布器的两侧互窜，保证催化剂分级反应的顺利进行；同时有效防止分布孔堵塞，提高反应器的空间利用率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的气液再分布器的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的气液再分布器的主视图；

图3是图2沿B-B的剖面图。

其中，1、第一层分布组件；2、第二层分布组件；3、分布孔；

11、第一档条；21、第二档条。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施方式保护一种气液再分布器，如图1-3所示，包括上下叠置的第一层分布组件1和第二层分布组件2，第一层分布组件1和第二层分布组件2均包括多条间隔设置的档条，第一层分布组件1的档条和第二层分布组件2的档条交错设置形成分布孔3。该气液再分布器应用于上流式反应器中，反应器内分散着催化剂颗粒，气液混合物料自下而上流动，在催化剂颗粒的作用下进行反应。第一层分布组件1和第二层分布组件2连接可以形成长方体或圆柱体结构等，优选的，还可以为正方体结构。第一层分布组件1和第二层分布组件2连接形成的结构的形状应当根据具体反应器的情况来选择。

第一层分布组件1和第二层分布组件2的档条分别为第一档条11和第二档条21，相邻第一档条11平行且等距设置，相邻第二档条21平行且等距设置，第一档条11与第二档条21交错设置形成的夹角为α，该分布孔3用于使气液通过时，使得较大的气泡在经过分布孔3时发生破裂，进而气体与液体接触面积更大，使得气液通过该分布孔3后分布更均匀，在催化剂颗粒的作用下加快传质作用，同时减小了壁面效应的发生。

第一档条11与第二档条21交错形成分布孔3，分布孔3与催化剂颗粒沿平行于第一层分布组件1的截面的最大面积的重合面积小于催化剂颗粒沿平行于第一层分布组件1的截面的最大面积。也就是说催化剂颗粒不会穿过分布孔3。能够避免催化剂颗粒在再分布器的两侧互窜，保证催化剂分级反应的顺利进行；同时有效防止分布孔堵塞，提高反应器的空间利用率。优选的，相邻第一档条11之间的垂直距离为A₁，相邻第二档条21之间的垂直距离为A₂，本实施例中将A₁设置为小于反应所需的催化剂颗粒的直径；将A₂设置为小于反应所需的催化剂颗粒的直径，使得位于分布器两侧的催化剂颗粒无法进入第一档条11之间，同时也无法第二档条21之间，防止了再分布器堵塞，保证催化剂分级反应的顺利进行。第一档条11和第二档条21交错设置形成分布孔3的形状为平行四边形，具体形状应当根据实际需要设置，优选的，分布孔33可以设置为菱形、长方形或正方形等。

具体的，夹角α的范围为：30°～90°。分布孔3的夹角α的不同导致开孔率的变化，开孔率为分布孔3的总面积与再分布器的截面的面积之比，通过改变分布孔3夹角α的大小调节气泡在分布孔3处的破碎程度，进而调节气液混合的均匀度。如图2和3所示，相邻第一档条11之间的垂直距离A₁和相邻第二档条21之间的垂直距离A₂的改变也可以影响开孔率的大小。通常通过改变A₁、A₂以及夹角α的角度来改变开孔率，使气液均匀流畅地分布到反应器横截面积上，进而使得气液两相的混合程度发生改变，操作弹性大，可以减少上流式反应器内气相中心聚流、气液径向流动不均匀性以及气液易出现壁面效应的现象，使气液与催化剂的接触面积更大。具体的，相邻第一档条11之间的垂直距离为A₁，相邻第二档条21之间的垂直距离为A₂，A₁和A₂范围均为1～10mm，优选的，A₁和A₂范围均2～5mm，分布孔3的边长的范围是1.5mm～20mm，开孔率为0.04～0.83，更为优选的，本实施方式开孔率选用为0.12～0.36。

本实施方式中第一档条11两侧边沿平行于第二档条21方向之间的距离C₁是分布孔3的任一边长的1.25～5倍；第二档条21两侧边沿平行于第一档条11方向之间的距离C₂是分布孔3的任一边长的1.25～5倍。如此设置能够保证再分布器的承压能力，防止再分布器的破裂。第一档条11的厚度和第二档条21的厚度可以设置为相等也可以设置为不相等，需根据具体的应用环境设置，本实施例中第一档条11和第二档条21的厚度的范围是2mm～8mm。

将上述气液再分布器应用在一个高度为1330mm，内径280mm，壁厚10mm的上流式渣油加氢反应器的内构件设备中，第一层分布组件1和第二层分布组件2连接形成和反应器的结构相适配的圆柱形结构，分布孔3为菱形结构，其夹角为α为45°，其边长为2mm，第一档条11和第二档条21的厚度均为5mm，相邻第一档条11之间的垂直距离A₁和相邻第二档条21之间的垂直距离A₂均为3mm。采用Φ360mm聚甲基丙烯酸甲酯材料加工制作再分布器，再分布器在上流式反应器内的有效区域为内径280mm的圆柱体结构，利用上述的气液再分布器，在催化剂床层总高度为1030mm，催化剂颗粒粒径为2-3mm，液速为u_L为1.76×10^-3m/s，气速为u_g为0.266m/s的操作条件下，所测床层压降ΔP为11.3kPa，床层停留时间t_m为439.9s，Peclet准数Pe为8.1，床层传质系数D为29.9×10^-4m²/s，与未使用上述的气液再分布器的床层压降11.7kPa，床层停留时间512.1s，Peclet准数Pe为5.2，床层传质系数39.7×10^-4m²/s。在相同工况条件下，通过安装上述的气液再分布器前后床层压降、平均停留时间、Peclet准数和轴向扩散系数相比，床层总压降降低，平均停留时间缩短了14.1％，轴向扩散系数减少了25.7％，Peclet准数Pe增加了55.8％，通过以上实验参数对比可以看出气液再分布器明显减少了反应器内的返混从而较好地改善上流式反应器的传质。

本实施方式保护的气液再分布器的第一层分布组件1的档条和第二层分布组件2的档条交错设置形成分布孔3，气液能够由下而上通过该分布孔3，使得气液分布均匀度高，避免壁面效应的发生，传质效率高，压降小，同时该结构简单，加工制造便利，成本低；

本实施方式还保护一种上流式反应器，包括上述的气液再分布器。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域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实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种气液再分布器，其特征在于，包括上下叠置的第一层分布组件(1)和第二层分布组件(2)，所述第一层分布组件(1)和第二层分布组件(2)均包括多条间隔设置的档条，所述第一层分布组件(1)的档条和所述第二层分布组件(2)的档条交错设置形成分布孔(3)。

2.根据权利要求1所述的气液再分布器，其特征在于，所述分布孔(3)与催化剂颗粒沿平行于所述第一层分布组件(1)的截面的最大面积的重合面积小于所述催化剂颗粒沿平行于所述第一层分布组件(1)的截面的最大面积。

3.根据权利要求2所述的气液再分布器，其特征在于，所述第一层分布组件(1)和所述第二层分布组件(2)的档条分别为第一档条(11)和第二档条(21)，相邻所述第一档条(11)平行且等距设置，相邻所述第二档条(21)平行且等距设置，所述第一档条(11)与所述第二档条(21)交错设置形成的夹角为α。

4.根据权利要求3所述的气液再分布器，其特征在于，所述夹角α的范围为：30°～90°。

5.根据权利要求3所述的气液再分布器，其特征在于，所述第一档条(11)两侧边沿平行于所述第二档条(21)方向之间的距离C₁是所述分布孔(3)的任一边长的1.25～5倍；所述第二档条(21)两侧边沿平行于所述第一档条(11)方向之间的距离C₂是所述分布孔(3)的任一边长的1.25～5倍。

6.根据权利要求3所述的气液再分布器，其特征在于，所述分布孔(3)的边长的范围是1.5mm～20mm。

7.根据权利要求3所述的气液再分布器，其特征在于，所述相邻所述第一档条(11)之间的垂直距离为A₁，相邻所述第二档条(21)之间的垂直距离为A₂，A₁和A₂的范围均为：1mm～10mm，所述第一档条(11)和所述第二档条(21)的厚度的范围是2mm～8mm。

8.根据权利要求1所述的气液再分布器，其特征在于，所述第一层分布组件(1)和所述第二层分布组件(2)连接形成长方体或圆柱体结构。

9.根据权利要求1所述的气液再分布器，其特征在于，所述分布孔(3)为平行四边形。

10.一种上流式反应器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的气液再分布器。