CN101940897A - 一种气液分布器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气液分布器，属于石油化工设备领域。本发明的气液分布器由气相围堰、导液管、混合部件、止逆球和端盖等部件构成。其中所述的混合部件由下而上依次由收缩段、喉管、扩张段及直管段构成，在所述的喉管管壁上开设若干进气孔，在直管段上开设气液流道，在扩张段与直管段内设置有止逆球，端盖封装于直管段上端。本发明的气液分布器结构简单、体积小、压降小、传质效率高，尤其适用于在沸腾床反应器内实现气-固-液三相呈沸腾状态的气液分布，可广泛应用于石油化工和环保等领域。

Description

一种气液分布器
技术领域
本发明涉及一种气液分布器，用于气液两相混合，及气液两相在以液相为连续相的床层内实现分散的工况，属于石油化工设备领域。本发明的气液分布器适用于反应器床层内的气、液分布，尤其适用于在沸腾床反应器内实现气-固-液三相呈沸腾状态的气液分布。
背景技术
目前，气-固-液三相反应器多采用鼓泡式反应器和搅拌釜式反应器，上述反应器效率低、能耗高，应用规模、应用领域受到反应体系的限制。
沸腾床工艺技术以床层压降小、反应温度均匀、无堵塞、易于取热而广泛应用于石油化工和环保等领域，特别是用于粘度大、杂质多的渣油加氢领域。该工艺特征是：在反应器内以液相为连续相、气固为分散相相、形成气-固-液三相共存的反应床层，该床层内呈沸腾状态。
气-固-液三相的有效混合、传质效率及操作弹性是沸腾床反应器的重要性能，因此，性能优异的气液分布器，是沸腾床反应器的关键部件。
中国专利CN1600413A介绍了一种用于三相浆态床反应器的气体分布器，由假板、多根气体上升管、气体分布管组和多个开口垂直朝下的喷嘴组成。该分布器存在结构复杂、当气量波动时液相倒流、只分布气相、产生的气泡较大、传质效率低等不足。
中国专利CN2425703Y介绍了一种沸腾床反应器的内部装置，该内构件有立置横粱和双层倒V形件组成，气泡在双层倒V形件上形成，该分布器存在结构复杂、只分布气相、产生的气泡较大、气泡不均匀、传质效率低等不足。在一些反应器内，通常使用的气体分布器，多数采用约翰逊网产生气泡，存在仅分布气相、且产生的气泡较大、传质效率低等不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小、压降小、传质效率高的气液分布器。本发明的气液分布器适用于反应器床层内的气、液分布，尤其适用于在沸腾床反应器内实现气-固-液三相呈沸腾状态的气液分布。
本发明的技术方案为：一种气液分布器，由气相围堰、导液管、混合部件、止逆球和端盖构成：所述的导液管固定于混合部件下端，气相围堰套装在导液管外并固定于混合部件上，气相围堰与导液管间形成进气通道；所述的混合部件由下而上依次由收缩段、喉管、扩张段及直管段构成，在所述的喉管管壁上开设若干进气孔，在直管段上开设2～6个气液流道，在直管段内设置止逆球，所述的端盖封装于直管段上端。
根据气液传质与反应器床层物料分布特点，本发明的气液分布器设置气相围堰与导液管，形成气液相分流；液相经导液管、混合部件的收缩段，进入混合部件的喉管，因截面积的缩小而产生提速效果；气相经气相围堰、混合部件的喉管管壁上的进气孔，进入混合部件的喉管；在混合部件的喉管处，高速流动的液相冲击气相，形成均匀、细小气泡，气相得到分散；以液相为连续相、气相为分散相的流体，经混合部件的扩张段、气液流道，进入反应器床层，实现气液分布、气液传质，并形成平推流，气液两相冲击床层内的颗粒状催化剂，在反应器内实现以液相为连续相、气固为分散相的气-固-液沸腾状态；混合部件的直管段内设置止逆球，气液停止输入时，止逆球回落至混合部件的扩张段锥面上，两者形成密封状态，防止在开停工时催化剂倒流。
本发明的气液分布器设备结构简单，体积小，压降小，传质效率高，可广泛应用于石油化工和环保等领域。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的混合部件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的气液分布器做进一步详述。如图1所示，本发明的气液分布器由气相围堰2、导液管3、混合部件6、止逆球5、端盖4及螺钉1等部件构成。
本发明的气液分布器，包括气相围堰2及导液管3，气相围堰2套装在导液管3外，两者固定在混合部件6上；气相围堰长度为导液管长度的1/3～2/3；气相围堰与导液管间的环形面积为导液管截面积的1/3～2倍，优选1/2～1倍；气相围堰与导液管间的环形区域构成气相通道，导液管伸入液层下，构成液相通道。
所述的混合部件6自下而上依次由收缩段、喉管、扩张段及直管段构成。混合部件的收缩角b为20°～60°，优选23°～40°；混合部件的喉管截面积为导液管截面积的40％～60％；喉管长度为5mm～30mm，优选10mm～15mm；液相流经导液管、混合部件的收缩段、混合部件的喉管处，提高了流速，形成射流。
在混合部件的喉管管壁上开设若干进气孔：孔径∮0.5mm～∮8mm，优选∮1mm～∮4mm；开孔层数1～4层；每层开孔数2～12个，优选4个～8个。气相流经气相围堰与导液管间形成的气象通道、混合部件喉管管壁上的进气孔，进入混合部件的喉管；在混合部件的喉管处，高速流动的液相冲击气相，形成均匀、细小的气泡，气相得到分散。
混合部件扩张段的扩张角a为10°～30°，优选14°～20°；在直管段上开设若干气液流道，气液流道直径∮2mm～∮8mm；气液流道轴线与混合部件轴线的夹角为10°～30°，优选14°～20°；气液流道数量为2～6个，优选3～5个；气液流道总截面积为导液管截面积的40％～60％。以液相为连续相、气相为分散相的流体经混合部件的扩张段、气液流道，进入反应器床层，实现气液分布和气液传质，并形成平推流，气液两相冲击床层内的颗粒状催化剂，在反应器内实现以液相为连续相、气固为分散相的气-固-液沸腾状态。
在混合部件的直管段内设置止逆球5，并用端盖4及螺钉1封装；止逆球为空心球或实心球；其材质为陶瓷或金属；其比重为1.5～10g/cm3；止逆球直径为混合部件喉管直径的1.1～1.5倍；混合部件的直管段的直径为止逆球直径的1～2.5倍，优选1～2倍；工作时，止逆球在气液吹动下，悬浮在直管段内，并作上下运动；气液停止输入时，止逆球回落至混合部件的扩张段锥面上，两者形成密封状态，防止在开停工时催化剂倒流。
本发明的气液分布器，工作时，液相由插入液层的导液管输入气液分布器，气相由气相围堰与导液管间的环形流道进入气液分布器，形成气液分流；液相流经导液管、混合部件的收缩段，进入混合部件的喉管，因截面积的缩小而形成提速；气相经气相围堰、混合部件的喉管管壁上的进气孔，进入混合部件的喉管；在混合部件的喉管处，高速流动的液相冲击气相，形成均匀、细小气泡，气相得到分散；以液相为连续相、气相为分散相的流体经混合部件的扩张段、气液流道，进入反应器床层，实现气液分布、气液传质，并形成平推流，气液两相冲击床层内的颗粒状催化剂，在反应器内实现以液相为连续相、气固为分散相的气-固-液沸腾状态；混合部件的直管段内设置止逆球，气液两相停止输入时，止逆球回落至混合部件的扩张段锥面上，两者形成密封状态，防止在开停工时催化剂倒流。

Claims (12)

1.一种气液分布器，由气相围堰、导液管、混合部件、止逆球和端盖构成：所述的导液管固定于混合部件下端，气相围堰套装在导液管外并固定于混合部件上，气相围堰与导液管间形成气相通道；所述的混合部件由下而上依次由收缩段、喉管、扩张段及直管段构成，在所述的喉管管壁上开设若干进气孔；在直管段上开设2～6个气液流道；在直管段内设置止逆球，所述的端盖封装于直管段上端。
2.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于，在所述的喉管管壁上开设1～4层进气孔，每层开孔数为2～12个。
3.按照权利要求1或2所述的气液分布器，其特征在于，所述进气孔的孔径∮0.5mm～∮8mm。
4.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于，所述收缩段的收缩角为20°～60°，所述扩张段的扩张角为10°～30°。
5.按照权利要求1或4所述的气液分布器，其特征在于，所述受缩段的收缩角为23°～40°，所述扩张段的扩张角为14°～20°。
6.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于，所述喉管的截面积为导液管截面积的40％～60％，喉管长度为5mm～30mm。
7.按照权利要求1或6所述的气液分布器，其特征在于，所述喉管的长度为10～15mm。
8.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于，所述气液流道的直径∮2mm～∮8mm，气液流道的总截面积为导液管截面积的40％～60％。
9.按照权利要求1或7所述的气液分布器，其特征在于，所述的气液流道与混合部件的轴线夹角为10°～30°。
10.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于，所述止逆球的直径为喉管直径的1.1～1.5倍，止逆球的比重为1.5～10g/cm3。
11.按照权利要求1或10所述的气液分布器，其特征在于，所述的止逆球为空心球或实心球，止逆球的材质为陶瓷或金属。
12.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于，所述的气相围堰长度为导液管长度的1/3～2/3，气相围堰与导液管间的环形面积为导液管截面积的1/3～2倍。
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