CN102105230A - 用于至少一种流体的喷雾器 - Google Patents

Abstract

本发明的一个示例性实施例可以是用于在容器中分配至少一种流体的喷雾器。该喷雾器可包括具有第一表面和第二表面的第一构件，该第一构件形成穿过其中的至少一个开孔。总体上，所述至少一个开孔相对于通过第一构件的中心的基本垂直的轴线偏斜，以用于在容器中分配至少一种流体。

Description

用于至少一种流体的喷雾器

技术领域

本发明一般地涉及用于至少一种流体的喷雾器。

背景技术

各种各样的容器可在化学加工、石油精炼、以及用于分配流体尤其是在床或塔板(tray)上的液体和气体的混合相流体的其它工业中使用。一种具体的容器可以是反应器如滴流流动反应器，该反应器可在一些工艺如催化脱蜡、加氢处理、加氢脱硫、加氢精制和加氢裂化中使用。一般地，进料如包括一种或多种液体和气体的流体可通过装在下流式反应器内的填料床中的颗粒催化剂。在某些加氢处理工艺中可发生化学反应，该化学反应可以产生处于气相的另外的成分如硫化氢和氨。这些气体可以与液体分离并上升到反应器的顶部以便在上部出口处排出。液体通常向下流过填料床并从底部出口排出。

为了促进反应，通常将固体催化剂布置在多个床中，在每个床上方具有分配器板或塔板，以达到在床的顶部均匀地、有效地和高效地分配流体的目的。

一般地，塔板可设置分配器以提供通过下方的床的均匀分开的流。然而，当例如不存在理想状况和发生液体的不均等分配时，这些分配器可能具有一些缺点。作为例子，例如在进行维修之后组件的起动期间，可能存在不理想的分配状况。这些不理想的状况可导致在分配器下方的催化剂床低效率的润湿。这种不均匀的润湿可在催化剂床中产生热点从而导致一个或多个催化剂寿命缩短的坑穴。此外，液体的不均匀流动可导致穿过催化剂床形成沟流。因此，希望提供一种分配器，该分配器提供对下方催化剂床的更好的和一致的润湿，以避免这些缺点并延长催化剂使用寿命。

发明内容

一个示例性实施例可以是用于在容器中分配至少一种流体的喷雾器。该喷雾器可包括具有第一表面和第二表面的第一构件，该第一构件形成穿过其中的至少一个开孔。总体上，所述至少一个开孔相对于通过第一构件的中心的基本上垂直的轴线偏斜，以用于在容器中分配至少一种流体。

另一个示例性实施例可以是用于分配至少一种流体的容器。该容器可包括分配器和填料床，该填料床包含多个位于分配器下方的颗粒。此外，一般该分配器包括形成至少一个空隙的塔板、围绕空隙联接到塔板并从中穿过的导管、以及联接到导管的底端附近的喷雾器。此外，喷雾器可以包括第一构件，该第一构件形成多个从中穿过的发散的开孔，并具有第一表面和第二表面。

另一个示例性实施例可以是用于分配至少一种碳氢化合物流体的方法。该方法可包括使至少一种碳氢化合物流体经由导管通向喷雾器。此外，喷雾器可包括第一构件，该第一构件形成多个发散的开孔，并具有第一表面和第二表面。

本文所公开的实施例可提供一种喷雾器，该喷雾器通过提供一致的和充足的液体分配可防止在填料床中形成热点和沟流。喷雾器可具有若干适于为特定容器提供合适喷雾的设计特征。这样，如果一个喷雾器由于例如堵塞而变得不能工作，则多个喷雾器可以提供叠加和备用。此外，喷雾器的增加的效率可减少特定容器所需的喷雾器的数量。因此，通过防止可缩短催化剂使用寿命和/或使反应器效率降低的热点或沟流，改进的喷雾器可以延长催化剂使用寿命。

定义

本文所用的术语“流体”可以是指一种或多种气体和/或一种或多种液体。

本文所用的术语“气体”可以是指单一气体或多种气体的溶液。此外，术语“气体”可以包括具有相同或不同物质的一种或多种液体颗粒和/或一种或多种固体颗粒在一种或多种气体中的溶液或悬浮液，例如蒸气或气溶胶。

本文所用的术语“液体”可以是指单一液体，或者含有一种或多种气体和/或固体颗粒的一种或多种液体的溶液或悬浮液。

本文所用的术语“吸收剂”和“吸收器”分别包括吸收剂和吸收器，并且涉及(但不限于)吸收和/或吸附。

本文所用的术语“富含”可以是指料流中的一种化合物或一类化合物按摩尔计通常至少约50％、优选约70％的数量。

本文所用的术语“周边”一般是指物体或区域的边界，并且可以是任何合适的形状如圆形、卵形、方形、菱形、矩形或不规则形状。

本文所用的术语“联接”可以是指两个物品通过化学的或机械的手段利用包括冲压、模制或焊接的过程直接或间接地接合、紧固、相关联、连接或一体地形成。此外，两个物品可通过使用第三部件如机械紧固件例如螺钉、钉子、卡钉或铆钉、或者胶粘剂或者焊剂相联接。

附图说明

图1是示例性容器的侧面正视图。

图2是示例性喷雾器的顶部平面图。

图3是示例性喷雾器的底部平面图。

图4是示例性喷雾器的侧面正视图。

图5是示例性喷雾器的侧面正视图。

图6是示例性收集装置的示意性顶部平面图。

图7是比较分配型式的图解示图。

具体实施方式

参见图1，其中示出一种容器100，该容器100具有入口110、第一出口120、和第二出口130。容器100可接纳进料。进料可以是穿过入口110的流体，包括液体或混合相流体，如一种或多种液体和气体。一般地，容器可将进料分配在装有颗粒如催化剂的固定床的容器中。尽管这里公开了一种反应器，但应该理解，其它类型的容器如吸收器或传质容器也可使用本文所公开的实施例，并且可装有不是催化剂或除了催化剂之外的其它材料如吸收剂。

容器100可包括分配器200和颗粒如催化剂的填料床400。分配器200可包括塔板220，该塔板220形成至少一个开口224和至少一个空隙228。尽管在这个示例性实施例中仅示出了一个塔板220和一个填料床400，但应该理解，容器100可包含任何数量的塔板220和填料床400。此外，尽管所述的是进料被分配，但任何料流或流体都可以被分配，包括容器100内的中间料流，或再循环料流。一般地，分配器200还包括至少一个升气管240和至少一个允许流体如液体或混合相流体从中通过的导管或降液管260。在这个示例性实施例中，示出两个升气管240和三个降液管260，但是任何数量的升气管240和/或降液管260都可以应用。所述至少一个升气管240可包括第一升气管242和第二升气管244，所述至少一个降液管260可包括第一降液管262、第二降液管272、和第三降液管282。一般地，一种或多种气体穿过升气管240上升，而一种或多种流体(包括富含一种或多种液体的流体)穿过降液管260向下流动。升气管240和降液管260可以间隔开，以便尽可能地减少由于与上升气体流相互作用而对液膜流或喷雾的干扰。

在示例性实施例中，容器100可适配成用于并流或逆流流动。在一个示例性实施例中，气体和液体可处于向下的并流，如加氢处理容器。在这种情况下，升气管240可与降液管260集成为单一的单元，且气体和液体可下行到填料床400。可供选择地，升气管240可省略而气体和液体可经由降液管260向下流动。

如本文所示，一般地，升气管240围绕相应的开口224，降液管260围绕塔板220中的相应的空隙228。降液管260可包括相应的喷雾器300。特别地，每个降液管262、272和282可包括相应的第一喷雾器310、第二喷雾器312、和第三喷雾器314。一般地，降液管260的分布和密度设定为使得来自相邻降液管260的液膜或液滴喷雾叠加。因此，降液管260优选地均匀分布在塔板220上。作为例子，分配器200可在每平米塔板220上具有至少25个降液管260。

多个降液管260和对应的喷雾器300可相同或不同，但在这个示例性实施例中，每个降液管260和每个喷雾器300都分别与其它降液管260和喷雾器300基本上相同。这样，本文仅详细说明降液管262及其相应的喷雾器310。

降液管262可形成开口264并具有底端266。降液管262可具有大致管形或圆筒形的形状，但应该理解，降液管262可以是任何合适的形状如棱柱形。一般地，进料从入口110流到塔板220，该塔板220基本上是水平的。收集在塔板220上的液体可上升和进入开口264，并经由喷雾器310向下转到塔板220下方的填料床400。

参见图1-5，第一喷雾器310可包括中心304、基本垂直的轴线308、第一构件320、第二构件360、和至少一个支腿或多个支腿380。通常，第一构件320与第二构件360间隔开。第一构件320可具有截锥体322的形状并具有第一表面330和第二表面340。一般地，第一表面330和第二表面340基本上平行，并分别具有直径332和直径342。第二表面340可形成周边344。一般地，周边344可基本为圆形346，但也可以是任何合适的形状如矩形或方形。基本为圆形的周边346可形成锯齿形边缘348以便帮助例如进料的分配。然而，应该理解的是，锯齿形边缘348可采取其它形状以便帮助液体的分配。通常，第一构件320形成至少一个从中穿过的开孔350，优选地形成多个相对于基本上垂直的轴线308发散的开孔350。在这个优选实施例中，第一构件320形成12个开孔350，但是第一构件320可以形成任何数量的开孔350。通常，每个开孔350可相对于基本上垂直的入口308偏斜，并可以基本为圆形和具有直径352。各个偏斜的开孔350可以相同或不同。偏斜的开孔350可以帮助液体的分散。此外，第一构件320的直径可根据塔板220的降液管的直径和节距(间距，pitch)而改变。第一构件320的第二表面340的直径342与所述至少一个开孔350的其中之一的直径352之比可以为大约10∶1～大约45∶1，优选地大约20∶1～大约25∶1。在这个示例性实施例中，第一表面330的直径332与第二表面340的直径342之比为大约1∶1.1～大约1∶4，优选地大约1∶1.5～大约1∶3，最佳为大约1∶2。

第二构件360可以是基本圆筒形状364，但是第二构件360可形成任何合适的形状，并形成至少一个槽缝368。在这个示例性实施例中，第二构件360形成3个槽缝368，但是可形成任何数量的一个或多个槽缝368。每个狭缝368可以相同或不同，但优选是相同的。通常，第二构件360适配成联接降液管262的底端266。特别地，降液管262可具有一个或多个从其底端266伸出的螺钉或其它类型的机械紧固件，该机械紧固件被接纳在相应的槽缝368内以便将喷雾器310联接于其上。可供选择地，第二构件360可使用任何合适的手段如焊接来联接降液管262。

此外，至少一个支腿或多个支腿380可联接第一构件320和第二构件360。优选地，多个支腿380可包括第一支腿382、第二支腿384、第三支腿386和第四支腿388，但是也可使用任何数量的一个或多个支腿380。每个支腿380可具有相应的长度390，并且可以相同或不同。通常，第一构件320、第二构件360、和多个支腿380利用任何合适的手段如焊接整体形成在一起。单个支腿380的长度390和第二表面340的直径342的支腿长度与直径之比可以为大约1∶2～大约1∶15，优选地大约1∶5～大约1∶10，最佳为大约1∶7。

一般地，喷雾装置310设计成与任何合适的降液管262联接。特别地，喷雾器310可联接到多种降液管上。此外，喷雾器310可设计成在排出液滴的分散喷雾的同时使穿过降液管的压降最小。喷雾器310的独特几何形状特征例如截锥体形的第一构件320、锯齿形边缘348、和发散的多个开孔350可有助于液体的分散，同时不会很大地增加压力。此外，通常第一构件320的截锥体322的形状进一步有助于液体的分散。这些特征的组合可以保证将流体散布和分散到下方的填料床400上。第一构件320的尺寸，开孔350的数量及其角度取向、沿着锯齿形边缘348的锯齿的数量、以及截锥体322的直径和角度全部可设计成使得喷雾型式优化以便叠加相邻喷雾器的喷雾，从而即使在喷雾器由于例如堵塞而变得功能失常的情况下也能获得足够的液体分配。因此，这些尺寸可设计成提供伞形膜或喷雾的大范围分配。

在操作中，收集在塔板220上的进料可上升并通过降液管262的开口264。此后，流体可在第二构件360附近进入第一喷雾器310。第一构件320与第二构件360间隔开，以便流体可自由地落到第一构件320的第一表面330上。结果，流体可增加动量，并且在冲击时，流体可形成宽大的膜或液滴喷雾。来自相邻喷雾器的膜和/或喷雾的叠加可提供高度均匀的分配。

例子

下面的例子旨在进一步说明所公开的实施例。对实施例的这些说明并不意味着将权利要求限于这些例子的具体细节。这些例子可基于工程计算和具有类似过程的实际操作经验。

下面的实验可通过定量地测量从喷雾器分散的流体如液体的空间散布来展示本文所公开的喷雾器的效率。排出的液体可被收集在喷雾器下方的规定面积上。排出的馏分可以被收集在细分的面积中并用来评估喷雾器的效率。

参见图6，收集设备500可设在用虚线示出的管状降液管562的下方。收集设备500可以是一个或多个管子510，包括直接放在降液管562下方的通常直径逐渐增加的3个同心管子520、530和540。管子520具有13厘米(cm)直径并用壁厚等级(schedule)40的管制成，管子530具有20cm直径并用壁厚等级80的管制成，管子540具有25cm直径并用壁厚等级40的管制成。每个管子510可以为46cm长以便提供收集空间。这些管子510形成4个区域，亦即在管子520内部的区域A、在管子520和530之间的区域B，在管子530和540之间的区域C，以及在管子540外部的区域D。区域A、B、C中每一个的收集面积为大约130平方厘米。每个管子510的下端可用板封闭，该板形成对应于区域A、B、C中每一个的三个排放孔。根据每个区域A、B或C内部收集的水的水头，所述孔可设定口径以便排放一定量的液体例如水。可通过使用连接到每个相应管子510下端的压力口的差压计测量每个区域A、B或C中的水的高度来计算流量。

设在塔板上的分配器具有约11cm的三角形节距。从降液管出来的喷雾可以扩展到最外面的管子540的外部。通过从穿过降液管562的水量减去区域A-C中的水量来计算区域D中的水量。

通常希望降液管提供流体的均匀分配，以便在区域A、B、C和D中收集的量大致相等。因此，在所有4个区域中流体例如水的均匀分配将通常是降液管的优选特征。

参见图7，其中对于联接到降液管562的溅射板、如图1-5所示联接到降液管562的喷雾器310、以及不具有终端喷雾器的降液管562的分配型式进行了比较。溅射板可连接到胶管管头(cuff)并与该胶管管头的下端间隔约1.5cm。溅射板可以是具有光滑边缘的圆形形状且直径约11cm。溅射板可形成37个均匀间隔开的非发散的孔，亦即与垂直轴线平行，且每个孔可具有约0.5cm的直径。喷雾器310的第二表面340可具有约11cm的直径。为了用溅射板、喷雾器310、以及不用喷雾器进行试验，在降液管562中提供近似相等的水量。如图7中所示，对具有溅射板、喷雾器310和没有喷雾器的降液管562在每个区域处比较按每分钟升数计(1pm)的集中流量。溅射板以使人联想起伞的型式分配液体，亦即中心料流在区域A中而液滴分散到区域D中。在区域B和C中只有一点儿或者没有分配。喷雾器310在空间连续区域上提供更均匀地间隔开的分配，其中较大量在区域A、B和D中而少量在区域C中。没有喷雾器的降液管562几乎将全部水都分配在区域A中。

无需进一步详细说明，可以认为，本领域技术人员利用上面的说明可将本发明应用到最完美的程度。因此，上述优选的具体实施例仅应被认为是举例说明，而决不是限制所公开的其余内容。

从上面的说明可知，本领域技术人员可以容易地理解本发明的实质特征，且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种不同的改变和修改，以使它适用于各种用途和状况。

Claims (10)

1.一种用于在容器100中分配至少一种流体的喷雾器310，包括：

1)具有第一表面330和第二表面340的第一构件320，该第一构件320形成贯穿其中的至少一个开孔350，其中，所述至少一个开孔350相对于穿过第一构件320的中心304的基本垂直的轴线308偏斜，以用于在容器100中分配至少一种流体。

2.按权利要求1所述的喷雾器310，其特征在于，第一构件320总体上形成截锥体322。

3.按权利要求1所述的喷雾器310，其特征在于，所述至少一个开孔350包括多个开孔350。

4.按权利要求3所述的喷雾器310，其特征在于，所述多个开孔350从轴线308发散。

5.按权利要求1所述的喷雾器310，其特征在于，第一表面330和第二表面340基本上平行。

6.按权利要求5所述的喷雾器310，其特征在于，第二表面340围绕周边344形成锯齿形边缘348。

7.按权利要求6所述的喷雾器310，其特征在于，所述周边344基本为圆形346。

8.按权利要求1所述的喷雾器310，其特征在于，还包括：

第二构件360，该第二构件360联接到第一构件320，其中第一构件320和第二构件360间隔开。

9.按权利要求8所述的喷雾器310，其特征在于，第二构件360基本为圆筒形状364。

10.按权利要求9所述的喷雾器310，其特征在于，第二构件360形成至少一个槽缝368。

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