CN101940897B - 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一固一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；其密度为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，止逆球的直径为喉管直径的1.1～1.5倍，所述的端盖封装于直管段上端；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。
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，所述进气孔的孔径为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，所述止逆球的密度为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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