CN203737216U - 一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器 - Google Patents

Abstract

一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，属于石油化工设备领域。该新型气液分布器由雨帽、连接体、分布盘、气液上升管、进气孔和折流挡板构成。所述的气液上升管上端通过连接体与分布盘流体连通；连接体与雨帽之间形成引流通道；在气液上升管下端设有折流挡板；在气液上升管管壁上设置有若干进气孔。与现有技术相比，本实用新型具有气液分布均匀度高，有效确保大气泡破碎，操作弹性大，加工制造便利等优势，可广泛用于石油化工和环保等领域。

Description

一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器

技术领域

本实用新型涉及一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，用于上行式气液两相进入催化剂床层前的流体分布设备，属于石油化工设备领域。

背景技术

目前，气‐液‐固三相反应器已广泛应用于石油化工领域，传统的固定床反应器及滴流床反应器多采用将气液混合物料自上向下分布到反应器横截面上，而目前气液固三相沸腾床反应器和微膨胀床反应器在石油化工领域也得到了广泛应用，特别是用于粘度大、杂质多的渣油加氢领域。此类反应器的特征是：气液混合物料采用自下向上分布到反应器横截面上，在反应器内以液相为连续相、气固为分散相、形成气液固三相共存的反应床层，该床层内呈沸腾状态或微膨胀状态。

对于上行式气液固三相反应器，反应器内的气液固三相的有效混合、传质效率及操作弹性是影响反应效率的重要因素，而性能优异的气液分布器，是改善此类反应器流体力学性能的关键部件。

美国专利US6,554,994B1介绍了一种用于渣油加氢处理的微膨胀床反应工艺，该工艺中介绍了一种上行式气液分布器，由折流挡板、设置有进气孔的气液上升管组成。该分布器存在产生的气泡较大、传质效率低等不足。中国专利CN202621143U介绍了一种上行式气液分布器，包括分布管和分布板，多根分布管垂直安装在分布板上。该分布器产生的气泡较大、需要加装催化剂支撑栅或孔板来防止催化剂倒流。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的产生气泡较大、传质效率低等不足，及增加目前上行式气液分布器的设计结构多样性，提供了一种可以用于气液固三相反应器的上行式气液分布器。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，主要包括折流挡板（8）、气液上升管（7）、进气孔（6）、连接体（4）、分布盘（5）和雨帽（1）；气液上升管（7）为竖直筒状，下端与折流挡板（8）固定连接，但折流挡板（8）和气液上升管（7）之间有空隙；气液上升管（7）的上端与连接体（4）固定连接，连接体（4）为内部具有候口的环状结构，连接体（4）环腔内侧面的下端设有与气液上升管（7）相匹配的槽，气液上升管（7）位于槽内；连接体（4）从气液上升管（7）内腔处向上内腔直径逐渐缩小直到候口下端处，逐渐缩小的内腔称为下锥腔；连接体（4）内腔直径最小部分称为候口；连接体（4）从候口上端内腔直径逐渐增大直到连接体（4）上端表面，连接体（4）上端表面沿径向为光滑的、凸出弧状结构；连接体（4）的上面为雨帽（1）的底面，雨帽（1）的外形为圆锥形结构，雨帽（1）的底面即圆锥形的底面的中心为凸起的圆锥结构，圆锥结构沿径向相外为光滑连接的凹形弧状结构，沿凹形弧状径向向外即轴向突出的连接体（4）的下底面边缘，连接体（4）上端表面与雨帽（1）的底面结构相匹配且连接体（4）上端表面与雨帽（1）的底面中间留有间隙形成引流通道（连接体（4）与雨帽（1）对应端面呈相似形，形成引流通道），引流通道出口是竖直向下的；

所述的折流挡板（8）设置在气液上升管（7）的下端，防止大气泡直接进入气液上升管；在气液上升管（7）管壁设有1～4层进气孔，每层至少一个进气孔（6），进气孔位于气液上升管上端靠近分布盘处。

连接体（4）上端的外侧面与雨帽（1）的底面的最外端之间通过限位套（2）来控制引流通道的间隙，限位套（2）由连杆（3）固定。

所述的进气孔孔径为Φ1mm～Φ3mm，进气孔总截面积为气液上升管截面积的10%～40%。

所述的引流通道的出口处截面积为气液上升管截面积的80%～120%。

所述的连接体喉口截面积为气液上升管截面积的40%～60%，喉口长度为10mm～50mm。

引流通道末端设置向下直段，向下直段的长度为3mm～10mm。

折流挡板的直径略大于气液上升管的直径。

所述气液上升管的直径范围是DN15mm～DN100mm，所述气液上升管的长度范围是150mm～1000mm。

一组所述气液上升管及雨帽通过连接体按照正三角形或正方形排布方式垂直均匀分布在分布盘上，相邻所述气液上升管的间距是所述气液上升管直径的3.5～10倍。

在具体的排布设置中，一组所述气液上升管按照正三角形排布布满所述分布盘上，即三根所述气液上升管围成正三角形单元，所述气液上升管组包含多组正三角形单元，至整个分布盘被正三角形单元布满，相邻所述气液上升管的间距是所述气液上升管直径的3.5～10倍。

另一种排布设置的实施例是：一组所述气液上升管按照正方形排布布满所述分布盘上，即四根所述气液上升管围成正方形单元，所述气液上升管组包含多组正方形单元，至整个分布盘被正方形单元布满，相邻所述气液上升管的间距是所述气液上升管直径的3.55～10倍。

在实际操作过程中，气液两相混合物料由下向上流动，由于折流挡板的遮盖，混合物料不能直接进入气液上升管，同时也防止了大气泡直接进入气液上升管。气体因密度轻并受到折流挡板的阻挡后继续向上流动到达分布盘下方并逐渐聚集。液体绕过折流挡板后进入气液上升管。

当气液流动达到平衡时，因分布盘下方形成一个厚度略大于气体通道的气体垫层，大部分气液分布管浸泡在液体中。因此，气体经进气孔进入气液上升管，液体经气液分布管下端进入气液分布管。由于气液分布管长度范围是150～1000mm，保证了气体垫层的稳定性和气液物料在反应器横截面的均匀分布。

液相在进气孔处夹带气相形成并流，通过连接体喉口实现加速，由于气液两相获得的速度不同，气相得到分散，形成均匀、细小气泡；设置雨帽和连接体，两者间形成引流通道，气液两相经引流通道进入反应器床层，实现气液分布、气液传质。连接体与雨帽形成的引流通道末端设置向下直段，防止在开停工时催化剂倒流。

本实用新型的气液分布器，可以作为气液固三相、气液上行式反应器的气液分布构件，具有形成的气泡均匀细小、传质效率高、操作弹性大等优点。

附图说明

图1为本实用新型的气液分布器的总体结构示意图；

图2为气液上升管底部折流挡板连接另一示意图；

图3为连接体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的分布管正三角形排布方式布局图示意图；

图5为本实用新型实施例1的俯视图；

1‐雨帽；2‐限位套；3‐连杆；4‐连接体；5‐分布盘；6‐进气孔；7‐气液上升管；8‐折流挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明，本实用新型的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实用新型适用于气液固三相反应器的上行式气液分布器由雨帽1、连接体4、分布盘5、气液上升管7、进气孔6、折流挡板8、限位套2、连杆3等部件构成。

在气液上升管7的顶端设置连接体4和雨帽1，连接体4和雨帽1对应端面呈相似形，两者间形成引流通道。连接体4喉口直径反向截面积为气液上升管7截面积的40%～60%；喉口轴向长度为10～50mm。连接体4和雨帽1两者间用限位套2和连杆3连在一起；两者间形成的出口截面积为气液上升管7截面积的80%～120%。气液两相经引流通道进入反应器床层，实现气液分布、气液传质。连接体4与雨帽1形成的引流通道末端设置向下直段，防止在开停工时催化剂倒流，该向下直段长度为3～10mm。

一组所述气液上升管7及雨帽1通过连接体4按照正三角形或正方形排布方式均匀分布在分布盘5上，相邻所述气液上升管7的间距是所述气液上升管7直径的1.25～5倍。

实施例1

如图1所示，气液上升管7采用DN50mm标准金属管，长度为600mm；进气孔6为2层圆孔，每层设有4个圆孔，圆孔直径为1mm；上层进气孔距离分布盘5底部的距离为100mm，两层进气孔的垂直间距为25mm。

折流挡板8为圆盘形，设置在距离气液上升管7下端50mm处，圆盘直径为70mm，用支撑架固定在气液上升管下端(也可以为图2中的结构)。

连接体4的技术规格如图3，a为103°（图中没有a），b为76°，c为25mm，d为15mm，e为60mm，连接体4与雨帽1用限位套2和连杆3连接在一起，两者间形成的出口截面积为气液上升管7截面积的80%～120%，连接体4与雨帽1形成的引流通道末端设置向下直段，其高度形成的堆积坡度，大于催化剂堆积角，防止在开停工时催化剂倒流。

如图4、图5所示，三个相邻的气液分布管7所围成的区域为正三角形，一组气液上升管7按照正三角形排列布满分布盘，相邻气液上升管的间距为200mm。

实施例1适用于沸腾床渣油加氢反应器的内构件设备。

Claims (9)

1.一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，主要包括折流挡板（8）、气液上升管（7）、进气孔（6）、连接体（4）、分布盘（5）和雨帽（1）；

气液上升管（7）为竖直筒状，下端与折流挡板（8）固定连接，折流挡板（8）和气液上升管（7）之间有空隙；气液上升管（7）的上端与连接体（4）固定连接，连接体（4）为内部具有候口的环状结构，连接体（4）环腔内侧面的下端设有与气液上升管（7）相匹配的槽，气液上升管（7）位于槽内；连接体（4）从气液上升管（7）内腔处向上内腔直径逐渐缩小直到候口下端处，逐渐缩小的内腔称为下锥腔；连接体（4）内腔直径最小部分称为候口；连接体（4）从候口上端内腔直径逐渐增大直到连接体（4）上端表面，连接体（4）上端表面沿径向为光滑的、凸出弧状结构；连接体（4）的上面为雨帽（1）的底面，雨帽（1）的外形为圆锥形结构，雨帽（1）的底面即圆锥形的底面的中心为凸起的圆锥结构，圆锥结构沿径向相外为光滑连接的凹形弧状结构，沿凹形弧状径向向外即轴向突出的连接体（4）的下底面边缘，连接体（4）上端表面与雨帽（1）的底面结构相匹配且连接体（4）上端表面与雨帽（1）的底面中间留有间隙形成引流通道，引流通道的出口是竖直向下的；连接体（4）固定在分布盘（5）上，分布盘（5）位于引流通道出口的下面；在气液上升管（7）管壁设有1～4层进气孔，每层至少一个进气孔（6），进气孔位于气液上升管上端靠近分布盘处；连接体（4）上端的外侧面与雨帽（1）的底面的最外端之间通过限位套（2）来控制引流通道的间隙，限位套（2）由连杆（3）固定。

2.按照权利要求1的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，所述的进气孔孔径为Φ1mm～Φ3mm，进气孔总截面积为气液上升管截面积的10%～40%。

3.按照权利要求1的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，所述的引流通道的出口处截面积为气液上升管截面积的80%～120%。

4.按照权利要求1的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，所述的连接体喉口截面积为气液上升管截面积的40%～60%，喉口长度为10mm～50mm。

5.按照权利要求1的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特

征在于，引流通道末端设置向下直段，向下直段的长度为3mm～10mm。

6.按照权利要求1的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，折流挡板的直径略大于气液上升管的直径。

7.按照权利要求1的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，所述气液上升管的直径范围是DN15mm～DN100mm，所述气液上升管的长度范围是150mm～1000mm。

8.按照权利要求1-7的任意一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，气液上升管及雨帽通过连接体（4）按照正三角形或正方形排布方式垂直均匀分布在分布盘上，相邻两气液上升管的间距是所述气液上升管直径的3.5～10倍。

9.按照权利要求8的一种用于气液固三相反应器的上行式气液分布器，其特征在于，在具体的排布设置中，一组所述气液上升管按照正三角形排布布满所述分布盘上，即三根所述气液上升管围成正三角形单元，所述气液上升管组包含多组正三角形单元，至整个分布盘被正三角形单元布满，相邻所述气液上升管的间距是所述气液上升管直径的3.5～10倍；

另一种排布设置的方式是：一组所述气液上升管按照正方形排布布满所述分布盘上，即四根所述气液上升管围成正方形单元，所述气液上升管组包含多组正方形单元，至整个分布盘被正方形单元布满，相邻所述气液上升管的间距是所述气液上升管直径的3.55～10倍。