CN102049224B

CN102049224B - 一种流场扰流器

Info

Publication number: CN102049224B
Application number: CN 200910188144
Authority: CN
Inventors: 彭德强; 齐慧敏; 刘杰; 王岩; 李欣
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: CN102049224A

Abstract

本发明公开了一种流场扰流器，属于石油化工设备领域。本发明的流场扰流器包括导流格栅、整流格栅、搅拌器臂和推进式搅拌器。所述的导流格栅和整流格栅均由一组平行的筋板与一组等高的平行隔板呈十字交叉而成；搅拌器臂固定在导流格栅的中心；推进式搅拌器安装在立柱下端。本发明的流场扰流器结构简单、转动灵活、利用上升流体的冲击力实现转动，而无需动力驱动，实现破坏上升流态、利于气、固、液三相分离，但不影响扰流器以下床层流态。可广泛应用于石油化工和环保等领域，特别适用于沸腾床反应器内的气固液三相初步分离。

Description

一种流场扰流器

技术领域

本发明涉及一种流场扰流器，用于破坏流场流态，但不影响扰流器以下床层流态，属于石油化工设备领域。本发明的流场扰流器，适用于在无驱动力的状况下，实现反应器床层内的局部流态的扰动，可广泛应用于石油化工和环保等领域，尤其适用于在沸腾床反应器顶部改变床层流态、从而实现气、固、液三相初步分离的工况。

背景技术

沸腾床反应器是气、液、固三相流化床，可以处理高金属、高沥青质含量的重、劣质原料油，具有压力降小、温度分布均匀、可保持整个运转周期内催化剂活性恒定、可在运转中加入新鲜催化剂和取出废催化剂等特点。

US Re 25,770中描述了典型的沸腾床工艺，但该工艺方法在实际应用中存在以下不足：反应器内催化剂藏量较少，反应器空间利用率低；循环油泵维护保养费用较高，而且一旦循环油泵工作失常及损坏，就会造成催化剂下沉聚集，结果迫使装置被迫停工；反应器内液体产品在非催化加氢条件下停留时间过长，在高温下很容易进行二次热裂解反应结焦而降低产品质量。

中国专利CN02109404.7介绍了一种新型的沸腾床反应器，和典型的沸腾床反应器相比，具有结构简单、操作容易和反应器利用率高等特点。但由于使用粒径为0.1～0.2mm的微球催化剂，催化剂容易随反应油气带出反应器。要保证此种沸腾床反应器的正常稳定操作，关键是要求合理设计反应器的内部结构，使之与上部的高效的三相分离器相配合，将反应油气携带的催化剂分离出来，避免催化剂从反应器中带出造成损失和对下游装置造成影响。该专利介绍的三相分离器的下料口和反应器出口位置操作弹性小，被三相分离器分离下来的催化剂会黏附在催化剂下料口并且下料口处容易有串气现象发生，影响三相分离器的分离效果，并且带出的催化剂容易堵塞下游装置，不利于装置的长周期运转。

即使采用三相分离器实现气、固、液三相分离，该部件运行要求分离段气、固、液三相线速度相等或低于反应器线速度，因此反应器安装三相分离器的筒体直径要大于反应器直径，增大了反应器体积，因反应器是高温、高压设备，扩径结构给设备制造带来难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、转动灵活、利用上升流体的冲击实现转动，无需动力驱动，实现对反应器顶部流态的扰动，从而利于气-液-固三相分离，但不影响反应器床层流态的流场扰流器。本发明的流场扰流器，适用于沸腾床反应器顶部改变床层流态、从而实现气、固、液三相初步分离的工况，适用于在沸腾床反应器顶部改变床层流态、从而实现气、固、液三相初步分离的工况，可广泛应用于石油化工和环保等领域。

本发明的技术方案为：一种流场扰流器，包括导流格栅、整流格栅、搅拌器臂和推进式搅拌器：导流格栅由一组平行的立板与一组等高的平行立板呈十字交叉而成；整流格栅包括格栅板、搅拌器臂座和定位套，栅板由一组平行的立板与一组等高的平行立板呈十字交叉而成；搅拌器臂固定在格栅的中心；所述的推进式搅拌器安装在搅拌器臂下端。

根据气、液、固三相流化床流态特点及三相分离特性，本发明的流场扰流器设置整流格栅，限制流体产生横向流，将床层的全混流流态调整为上升平推流，为推进式搅拌浆提供冲击动力，使其转动，整流格栅使推进式搅拌器形成的扰动限制在整流格栅以上，防止扰流器影响床层流态。设置推进式搅拌器，在上升流体的冲击力作用下实现转动，扰动流场，将原来的平推流流态打破，气泡产生聚并而加速上升，实现气相的分离，同时在大气泡的扰动和搅拌器的搅动下，固、液两相产生涡流，因其流动性存在差异，产生不同疏密的区域，密相区向下流动，同时流动的尾部引起涡流，形成曳力，加速了密相区域的下沉，初步实现液固分离。设置整流格栅，限制水平流、减灭因推进式搅拌器转动形成的涡流，形成平稳的上升平推流，为三相分离器提供理想流态。

本发明的流场扰流器设备结构简单、转动灵活、利用上升流体的冲击力实现转动，而无需动力驱动，具有破坏平推流从而利于气液固三相分离，却不影响扰流器下部反应器床层的流态，可广泛应用于石油化工和环保等领域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的整流格栅、导流格栅结构示意图。

图3为本发明的整流格栅、导流格栅的俯视图。

图4为本发明的桨叶结构示意图。

图5为本发明的桨叶俯视图。

图6为本发明的格栅支座结构示意图。

图7为本发明的格栅支座侧视图。

其中：1-导流体，2-三相分离器内筒，3-液相出口，4-设备封头，5-气相出口，6-紧固件，7-导流格栅，8-搅拌器臂，9-推进式搅拌浆，10-销栓，11-格栅支座，12-整流格栅，13-搅拌器臂座，14-筋板，15-隔板，16-定位套，17-端盖，18-密封圈，19-垫片，20-轴承套，21-连接件，22-定位环，23-闷盖，24-轴承，25-轮毂，26-桨叶，27-侧板，28-底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的流场扰流器做进一步详述。

根据本发明提供的一种实施方式，本发明的扰流器可以用于沸腾床反应器。如图1所示，本发明的流场扰流器包括导流体1、紧固件6、导流格栅7、搅拌器臂8、推进式搅拌器9、销栓10、格栅支座11和整流格栅12；搅拌器臂固定在导流格栅的中心；推进式搅拌器9安装在搅拌器臂8下端；如图2、3所示，导流格栅7包括栅板、搅拌器臂座13和定位套16，栅板由一组等高且平行的筋板14与一组等高且平行的隔板15呈十字交叉而成；整流格栅12同样由一组等高且平行的筋板14与一组等高且平行的隔板15呈十字交叉而成；所述导流格栅和整流格栅的筋板间距为50mm～300mm，优选100mm～150mm；隔板间距为50mm～300mm，优选100mm～150mm；所述的格导流格栅和整流格栅的轴线与反应器的轴线重合；定位套固定在导流格栅板下沿、支座固定在导流格栅板上沿。

结合图4和图5，推进式搅拌器9包括端盖17、密封圈18、垫片19、轴承套20、连接件21、定位环22、闷盖23、轴承24、轮毂25和桨叶26；所述的推进式搅拌器采用两对单列向心圆锥滚子轴承，且面对面安装，两个轴承间采用定位套限位；所述的推进式搅拌器轮毂两端、轴与端盖间采用石棉密绳或陶瓷纤维绳密封。结合图6和7，格栅支座11包括侧板27和底板28；若干格栅支座分布在三相分离器内筒的边壁上，导流格栅和整流格栅分布蹲在格栅支座上，用销栓10将其固定。

本发明的流场扰流器，工作时，反应器内为上升中的全混流流态，本发明的流场扰流器所应用的反应器中设置圆筒形导流体，流体过流截面积缩小，流体流动速度得以提高。整流格栅的设置，可以限制流体产生横向流，将床层的全混流流态调整为上升平推流，为推进式搅拌器提供冲击动力；同时整流格栅使得推进式搅拌器形成的扰动限制在整流格栅以上，防止扰流器对反应器床层流态产生影响。在上升流体的冲击力作用下，推进式搅拌器以搅拌器臂8为固定轴进行转动，搅动流场，将原来的平推流流态打破，气、固、液三相在搅拌状态下流速不同：气泡在径向各处获得的推力大小不同，在浮力和不同大小的搅拌器推力作用下，形成聚集，产生聚并，大气泡的上升速度更大，因而会形成更多的聚并，依次循环，当气泡大到一定程度后，液相的冲击力对其运动轨迹产生影响很小，气泡在浮力作用下加速浮出液面，进入设备封头空间，实现气相的分离；同时在大气泡的扰动下和推进式搅拌器的搅动下，固、液两相产生涡流，因其流动性存在差异，产生了不同疏密的区域，密相区向下流动，同时流动的尾部引起涡流，形成曳力，加速了密相区域的下沉，初步实现液固分离；设置整流格栅和导流格栅，限制水平流、减灭因推进式搅拌器转动形成的涡流，形成平稳的上升平推流，为三相分离器提供理想流态。

Claims

1.一种流场扰流器，沿流体上升方向包括整流格栅、推进式搅拌器、导流格栅和搅拌器臂：所述的导流格栅包括格栅板、搅拌器臂座和定位套，格栅板由一组等高且平行的筋板与一组等高且平行的隔板呈十字交叉而成；搅拌器臂固定在支座上；所述的推进式搅拌器安装在搅拌器臂下端；所述的整流格栅由一组等高且平行的筋板与一组等高且平行的隔板呈十字交叉而成。

2.按照权利要求1所述的流场扰流器，其特征在于，所述的导流格栅和整流格栅的轴线与反应器的轴线重合。

3.按照权利要求1所述的流场扰流器，其特征在于，所述的搅拌器臂座固定在导流格栅板上沿，定位套固定在导流格栅板下沿，搅拌器臂轴线与反应器轴线重合。

4.按照权利要求1所述的流场扰流器，其特征在于，所述的推进式搅拌器包括桨叶、轮毂、轴承、定位套、端盖、闷盖和连接件。

5.按照权利要求1所述的流场扰流器，其特征在于，所述的推进式搅拌器采用两对单列向心圆锥滚子轴承，且面对面安装，两个轴承间采用定位套限位。

6.按照权利要求1或5所述的流场扰流器，其特征在于，所述推进式搅拌器轮毂两端、轴与端盖间采用石棉密绳或陶瓷纤维绳密封。

7.按照权利要求1所述的流场扰流器，其特征在于，所述导流格栅和整流格栅的筋板和隔板高度均为100mm～800mm，筋板间距为50mm～300mm，隔板间距为50mm～300mm。

8.按照权利要求1所述的流场扰流器，其特征在于，所述导流格栅和整流格栅的筋板和隔板高度均150mm～300mm；筋板间距为100mm～150mm；隔板间距为100mm～150mm。