CN102695931A - 用于反应器的急冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于反应器的急冷区域装置，该急冷装置包括急冷部和混合部，其中，急冷部包括：流体分配管，其安装成从急冷部的中心沿径向分支出来以排出急冷流体并在急冷部的整个区域各处形成涡旋；以及至少一个第一流体出口，其限定在急冷部的底部。混合部包括：倾斜挡板，其对应地设置在第一流体出口下方；至少一个隔板，其形成在混合单元上而将倾斜挡板布置在混合部的外壁和内壁之间的隔开的空间中；以及第二流体出口，其用于排出被倾斜挡板和隔板混合的流体。在第二流体出口上还安装有引导部以形成额外的涡旋，从而使气体/液体接触最大化。

Description

用于反应器的急冷装置
技术领域
本发明涉及用于将反应热从反应器排除的急冷装置。
背景技术
如本领域中熟知的，炼油工艺中发生的大多数反应都是放热反应。通常，在催化剂层之间形成急冷区域，以将放热反应所产生的热量排除。在急冷区域中，从上方的催化剂层流下的高压的气体或液体与注入急冷区域中的急冷流体混合而被冷却至预定温度以下。
典型地，急冷区域包括急冷盒和混合盒。在急冷盒中，急冷环或急冷管向从上方的催化剂层流下的气体或液体喷射急冷流体，从而将急冷流体与气体或液体初次混合，以冷却该气体或液体。
为了进一步提高急冷效率，急冷流体和上述气体或液体流入混合盒中，然后在混合盒中彼此进行二次混合。急冷区域的构造最近趋于将急冷流体保持在急冷区域中至更长的停留时间，以便延长急冷流体与气体或液体接触的时间。为了实现上述目的，使用了用于产生涡旋的机械结构。
美国专利No.3,353,924、No.3,541,000、No.4,669,890和No.5,152,967给出了在急冷区域中使用的常规混合装置的代表性实例。然而，这些装置中的一些装置复杂，因而容易堵塞。另外，一些装置需要相对较大的空间来提供令人满意的混合度。此外，一些装置导致压降大，因而无法使用。
发明内容
<技术问题>
本发明试图提供一种急冷性能得到改善的急冷装置。
<技术方案>
因此，为了解决存在于现有技术中的上述问题而做出本发明，并且本发明提供一种用于反应器的急冷装置，所述急冷装置包括急冷单元和混合单元。所述急冷单元包括：流体分配管，其从所述急冷单元的中心部分沿径向分支出来并喷射急冷流体；以及一个或多个第一流体出口，其形成为贯穿所述急冷单元的底部。所述混合单元包括：倾斜挡板，其对应地设置在所述第一流体出口下方；一个或多个隔板，其将所述混合单元的内侧壁与外侧壁之间的空间分隔成多个隔开的空间，所述倾斜挡板分别设置在所述多个隔开的空间中；以及第二流体出口，被所述倾斜挡板和所述隔板搅动的流体经由所述第二流体出口从所述混合单元排出。
所述流体分配管可以与流体供应管相连。所述流体供应管可以将急冷流体从所述反应器的外部供应到所述急冷单元中。
从所述急冷单元的中心部分沿径向延伸的所述流体分配管可以构造成：所述流体分配管的第一端设置在所述急冷单元的径向中心，所述流体分配管的第二端设置得高于所述流体分配管的第一端。
此外，每个倾斜挡板可以以预定的角度向下倾斜，使得从所对应的第一流体出口竖直地下落的流体与倾斜挡板接触并沿着所述倾斜挡板向下流动。
另外，在所述急冷单元的底部上可以设置有多个挡板
所述急冷单元的横截面面积可以从顶部向底部减小，从而可以容易地将流体水平升高至期望的程度。
同样，在所述混合单元的底部上可以设置有多个挡板。
所述一个或多个第一流体出口可以设置在与所述混合单元的内侧壁与外侧壁之间的空间相对应的位置。
所述一个或多个第一流体出口可以与所述急冷单元的外侧壁同心地排布。
此外，在每个流体分配管中可以形成有流体排出孔，并且所述流体排出孔可以沿着所述流体分配管的纵向排布。
所述第二流体出口可以形成为贯穿所述混合单元的内侧壁。在所述第二流体出口周围可以设置引导部以使流体涡旋。
<有益效果>
在根据本发明的急冷装置中，可以在急冷单元内部的整个三维空间中而不仅仅在二维平面内产生流体的涡旋。此外，使得混合单元中产生的流体湍流最大化。因此，可以显著地增强装置的流体混合效率。
此外，在混合单元的内侧壁中形成有出口，从而当流体穿过出口时，流体可以被进一步搅动。另外，在与出口连通的圆孔中设置有引导部。因此，当流体经由圆孔向下下落时，流体涡旋，从而使气体与液体之间的接触最大化。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的急冷装置的急冷单元的透视图；
图2是示出根据本发明的急冷装置的混合单元的透视图；
图3是示出具有根据本发明的急冷装置的反应器的局部剖视图；
图4是具有根据本发明的急冷装置的反应器的部分剖面图；以及
图5示出根据本发明的另一个实施例的具有截锥形急冷单元的急冷装置。
具体实施方式
通过以下结合附图的详细说明，可以更清楚地理解本发明的以上和其它目的、方面以及优点。现在参考附图，其中，在全部不同的附图中用相同的附图标记或符号来表示相同或相似的部件。
在以下说明中，当断定对常规功能和常规结构的详细说明会混淆本发明的要点时，可以省略该说明。
下面，将参考附图详细说明本发明的实施例。
与使用基本环状或单管状急冷流体喷射器的常规技术不同，根据本发明的急冷装置使用了如下的急冷管：其构造成实现涡旋效果，以延长气体与流体接触的持续时间。
图1是示出根据本发明的急冷装置的急冷单元31的透视图。
急冷装置包括急冷单元31和混合单元41。急冷流体供应到急冷单元31中。急冷单元31使急冷流体与从设置在上方的催化剂层穿过的反应剂接触。混合单元41起到使急冷流体与穿过催化剂层的反应剂更可靠地混合的作用。
急冷单元31包括：流体供应管32，其延伸至急冷单元31的中心部分，以便将急冷流体从外部供应至急冷单元31；以及流体分配管33，其从流体供应管32的内端部沿径向分支出来，以便将急冷流体喷射在急冷单元31中。此外，贯穿急冷单元31的底部形成有一个或多个第一流体出口35。
流体分配管33形成如下形状：两个或更多个管从急冷单元31的中心部分分支出来。换句话说，流体分配管33构造成两个或更多个管从流体供应管32的内端部分支出来并延伸预定的长度。
此外，从急冷单元31的中心沿径向延伸的流体分配管33构造成：流体分配管33的内端部设置在急冷单元31的径向中心，并且流体分配管33的外端部设置成高于流体分配管33的内端部。
这样，流体分配管33构造成相对于急冷单元31的水平面以预定的角度向上延伸。在本发明中，流体分配管33构造成穿过急冷单元31的整个三维空间延伸预定的长度，而不是在平面内延伸，因而可以在急冷单元31内部的整个空间各处产生涡旋。因此，急冷流体可以与反应剂接触更长的时间。
此外，在各流体分配管33的沿纵向彼此隔开的位置处形成有流体排出孔。如果如常规技术中一样仅经由流体分配管33的端部排出急冷流体，则缩短了急冷流体与反应剂接触的持续时间。持续时间的这种缩短使急冷流体与反应剂混合的混合效率劣化，因而使急冷效果变差。为了避免这个缺点，在本发明中，在流体分配管33的沿纵向彼此隔开的位置处形成多个流体排出孔，从而可以使急冷流体以尽可能宽的面积分配到急冷单元中，从而不仅增加了急冷流体与反应剂之间的接触面积，而且增加了急冷流体与反应剂接触的持续时间。因此，与常规技术相比，本发明可以显著地提高急冷效率。
具体地说，常规急冷单元与本发明的急冷装置的急冷单元31之间的设计差异在于，常规急冷单元构造成在平面内产生涡旋从而限制了急冷流体与反应剂接触的区域，而本发明构造成流体分配管33以预定的角度从流体供应管32分支出来并向上延伸预定的长度。因此，急冷流体可以从流体分配管33排出到急冷单元31的整个三维空间中。从而，可以在急冷单元31的整个空间各处产生涡旋。
此外，在急冷单元31的底部设置有多个挡板34。挡板34可以具有多种形状，例如圆形、弯折多次的线形等。
另外，考虑到需要增加流体水平的情况，急冷单元可以采用截锥形形状来控制流体水平。换句话说，在圆筒形的急冷单元中，如果急冷单元31中的流体量相对较小，则难以控制（即，升高）流体的水平。然而，在横截面面积从顶部向底部减小的截锥形急冷单元中，即使急冷单元31中的流体量不足，仍然可以容易地使流体的水平升高至期望的程度。在上述说明中，虽然使用了术语“截锥形”，但急冷单元31的形状不限于此。换句话说，急冷单元31可以是任意形状的，只要其横截面面积从顶部向底部减小即可。
在本发明的实施例中，挡板34设置在第一流体出口35与急冷单元的侧壁36之间的急冷单元31的底部上。挡板34包括两个或更多个挡板34，这些挡板34以规则的角度间隔彼此隔开并围绕第一流体出口35。
另外，挡板34沿着扰动急冷单元31中急冷流体和反应剂的流动方向取向。由于挡板34的这种取向，急冷流体可以与反应剂更好地混合。
图2是示出根据本发明的混合单元41的示意图。参考图2，根据本发明的急冷装置的混合单元41包括倾斜挡板43、一个或多个隔板42、以及第二流体出口45。倾斜挡板43对应地设置在第一流体出口35下方。隔板42将混合单元的内侧壁44与外侧壁48之间的空间分隔成分别设置有倾斜挡板43的若干个空间。被挡板43和隔板42搅动的混合流体经由第二流体出口45从混合单元41排出。
典型地，混合单元41具有圆筒形盒的形状。在该实施例中，尽管混合单元示出为具有圆筒形盒的形状，但其不受限制。
常规技术的混合单元具有如下的盒结构，其包括：流体入口，流体经由流体入口从急冷单元31供应到混合单元41中；以及流体出口，其设置在面向流体入口的位置，使得充入盒中的急冷流体混合。虽然常规混合单元具有结构简单的优点，但也具有混合效率低的缺点。
因此，为了提高混合效率，在本发明的混合单元中，将混合单元中的空间（混合区域）分隔成若干个区段，优选地分隔成两个或更多个区段，更优选地分隔成六个区段。这样，为了分隔混合单元41中的空间，在混合单元41中设置隔板42。
此外，可以在混合单元41的各区段的底部设置挡板（未示出），以在被吸入各区段的流体中产生湍流。设置在混合区域的底部上的挡板包括具有预定的高度并竖直地设置的薄板。另外，挡板可以弯折预定的角度或呈圆形。
混合单元41的倾斜挡板43设计成使得从第一流体出口35竖直地下落的流体与倾斜挡板43的上表面接触并沿倾斜方向向下流动。
换句话说，混合区域可以具有倾斜挡板43以及竖直地设置在混合区域的底部上的挡板，或者可选地仅具有倾斜挡板43。各倾斜挡板43在急冷单元31的相应的第一流体出口35下方相对于混合单元41的底部以预定的角度倾斜。
也就是说，为了在被吸入混合区域中的流体的流动中有效地产生湍流，将混合单元41设计成使得从急冷单元31吸入混合单元41中的流体沿着倾斜挡板43（如同在滑板上似地）向下流动并撞击混合单元41的侧壁，从而提高了混合效率。
这样，对应地设置在急冷单元31的第一流体出口35下方的倾斜挡板43的功能是：允许被吸入混合单元41中的流体在倾斜挡板43上滑动。
此外，在混合单元41中，在急冷单元31的第一流体出口35下方分别形成有彼此隔开的区段。混合单元41中的各区段具有一个倾斜挡板43。经由急冷单元31的各第一流体出口35排出的流体下落到混合单元41的相应的倾斜挡板43的上表面上。
被吸入混合单元41中的流体下落到设置在第一流体出口35下方的倾斜挡板43上，沿着倾斜挡板43的上表面滑动并产生湍流。然后，流体撞击混合区域的被分隔而成的区段中的隔板42、外侧壁48或挡板，从而被进一步搅动。因此，可以进一步增强混合单元41的混合性能。
在混合单元41的内侧壁44中形成有第二流体出口45，以便混合流体经由第二流体出口45从混合单元41向下排出从而经过反应器的其它反应处理或排出反应剂。此外，当混合流体经由形成在内侧壁44中的第二流体出口45向下排出时，流体在流经由内侧壁44限定的同心圆孔47时可以被进一步搅动。
换句话说，第二流体出口45通过在内侧壁44中设置孔而形成，以使流体在穿过该孔之后被搅动。
此外，在由内侧壁44限定的圆孔47中设置有引导部46。因此，当流体经由圆孔47向下下落时，流体由于引导部46而涡旋，从而使气体与液体之间的接触最大化。因此，混合单元41的混合性能可以借助引导部46得到进一步增强。
图3和图4分别是示出具有根据本发明的急冷装置的反应器的局部剖视图和部分剖面图。
如图3和图4所示，反应剂从反应器中的上部供应到本发明的急冷装置的急冷单元31中。被吸入急冷单元31中的反应剂可以在急冷单元31的整个空间中与从流体分配管33排出的急冷流体接触。
此外，当急冷流体和反应剂经由第一流体出口35被吸入混合单元41中时，它们沿着倾斜挡板43的表面滑动并产生涡旋，从而进一步有效地彼此混合。
图5示出具有上述截锥形形状的急冷单元51。
如图5所示，急冷单元51以与上述急冷单元31的方式相同的方式包括：两个或更多个流体分配管53、流体供应管52、两个或更多个挡板54、以及一个或多个第一流体出口55。然而，与急冷单元31不同的是，急冷单元51的侧壁56构造成其横截面面积从顶部向底部减小。
在截锥形急冷单元51的情况下，当需要升高流体水平时，即使急冷单元51中的流体量相对较小，仍然可以容易地升高流体水平，换句话说，可以容易地控制流体水平。
在以上对图5的说明中，尽管使用了术语“截锥形”，但急冷单元51的形状不限于此，换句话说，急冷单元51可以是任意形状的，只要其横截面面积从顶部向底部减小即可。
此外，混合单元61设置在急冷单元51下方。混合单元61具有与上述混合单元41的形状相同的形状。换句话说，在急冷单元51中彼此初次混合的急冷流体和反应剂经由第一流体出口55供应到混合单元61中。被吸入混合单元61中的混合流体沿着倾斜挡板63滑动并在通过分隔混合单元61中的空间而形成的区段中被进一步搅动。隔板62将混合单元61中的这些区段彼此隔开。然后，已处于隔开的区段中的混合流体经由一个或多个第二流体出口65从混合单元61排出，第二流体出口65形成在与混合单元61的外侧壁68同心的内侧壁64中。同样，可以在圆孔67中设置引导部66。引导部66起到使从第二流体出口65排出的流体产生涡旋的作用，以将流体进一步搅动。因此，本发明的急冷装置可以进一步增强混合性能。
尽管出于示例的目的对本发明的优选实施例进行了描述，但本领域的技术人员将会意识到，可以在不脱离所附权利要求书公开的本发明范围和精神的情况下进行多种变型、增加和替代。
<工业实用性>
本发明提供如下急冷装置：其中，可以在急冷单元内部的整个三维空间中各处而不仅仅在二维平面内产生流体的涡旋。此外，使得混合单元中产生的流体湍流最大。因此，可以显著地增强装置的流体混合效率。
此外，在混合单元的内侧壁中形成出口，从而当流体穿过出口时，可以进一步搅动流体。另外，在与出口连通的圆孔中设置引导部。因此，当流体经由圆孔向下下落时，流体涡旋，从而使气体与液体之间的接触最大化。

Claims (12)

1.一种用于反应器的急冷装置，所述急冷装置包括急冷单元和混合单元，其中，
所述急冷单元包括：流体分配管，其从所述急冷单元的中心部分沿径向分支出来并喷射急冷流体；以及一个或多个第一流体出口，其形成为贯穿所述急冷单元的底部，并且
所述混合单元包括：倾斜挡板，其对应地设置在所述第一流体出口下方；一个或多个隔板，其将所述混合单元的内侧壁与外侧壁之间的空间分隔成多个隔开的空间，所述倾斜挡板分别设置在所述多个隔开的空间中；以及第二流体出口，被所述倾斜挡板和所述隔板搅动的流体经由所述第二流体出口从所述混合单元排出。
2.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
所述流体分配管与流体供应管相连，所述流体供应管将急冷流体从所述反应器的外部供应到所述急冷单元中。
3.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
从所述急冷单元的中心部分沿径向延伸的所述流体分配管构造成：所述流体分配管的第一端设置在所述急冷单元的径向中心，所述流体分配管的第二端设置得高于所述流体分配管的第一端。
4.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
每个倾斜挡板以预定的角度向下倾斜，使得从所对应的第一流体出口竖直地下落的流体与倾斜挡板接触并沿着所述倾斜挡板向下流动。
5.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
所述流体分配管包括两个或更多个流体分配管。
6.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
在所述急冷单元的底部上设置有多个挡板。
7.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
在所述混合单元的底部上设置有多个挡板。
8.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
所述一个或多个第一流体出口设置在与所述混合单元的内侧壁与外侧壁之间的空间相对应的位置。
9.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
所述一个或多个第一流体出口与所述急冷单元的外侧壁同心地排布。
10.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
在每个流体分配管中形成有流体排出孔，并且所述流体排出孔沿着所述流体分配管的纵向排布。
11.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
所述急冷单元的横截面面积从顶部向底部减小。
12.根据权利要求1所述的急冷装置，其中，
所述第二流体出口形成为贯穿所述混合单元的内侧壁，并且在所述第二流体出口周围设置引导部以使流体涡旋。
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