CN103100352B - 一种上流式反应器气液分布器及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种上流式反应器气液分布器及应用，包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器组成。分布盘塔板上开有适宜数量的物流导向口，由下而上的气液混合物流由此通过。帽罩式集气分配器安装在分布盘塔板的物流导向口上方，具有收集气相和气相的再分配功能。本发明提供的上流式反应器气液分布器，可以使气相以微小气泡形式分配在液相中，提高气液两相的传质效率，进一步提高反应效果。

Description

一种上流式反应器气液分布器及应用

技术领域

本发明涉及一种上流式反应器气液分布器及应用，属于石油化工领域，尤其适用于上流式反应器内气液两相物流的均匀分配。

背景技术

在石油化工领域中，固定床反应器应用最为广泛。根据固定床反应器的进料方式，可以分为上进料（即下流式）和下进料（即上流式）固定床反应器。以固定床加氢反应器为例，其传质的理想状态为：氢气不断地溶解在原料中，原料与催化剂接触，进行加氢反应。所以为了更好地发挥催化剂的性能，必须设置合理的反应器内构件，使得气液物流分配均匀，促进气相充分溶解在原料中。气液分配盘就是一种可以将气液两相物流充分混合，同时均匀地分配到催化剂床层的反应器内构件。

常规的固定床加氢反应器为下流式形式，人们对下流式加氢反应器的气液分配盘研究较多，设计也非常成熟。由于上流式加氢反应器的传质效率稍低，所以应用不是十分广泛，只是在一些特殊设计中使用。人们对上流式加氢反应器气液分配盘的研究和设计也比较少。

在上流式反应器中，气液两相向上流动时，一般情况下液相为连续相，一部分气相溶解于液相中，一部分未溶解的气相以气泡的形式向上流动，气泡的直径越小，气液两相界面积越大，气相的溶解度就会增加。在实际运行中，由于液流的扰动等原因，气泡会发生碰撞、聚并，气泡直径增大，气液两相界面积减小，导致气相的溶解度降低。因此，在上流式反应器中设计合理的气液分配盘，促进气相均匀分配，增加气液两相界面积，对于提高上流式反应器的传质效率尤为重要。

CN00807042.3和CN97193150.X中，描述了一种上流式气液分配盘，在封闭的分配盘上向下连接多个圆筒状的升液管，由下而上的液相经过升液管进入分配盘的上面，升液管外侧与封闭的分配盘形成的空间为集气室，集气室中收集分配盘下面气液两相中分离的气相，集气室的气相由升液管侧壁开的小孔进入升液管，形成较小气泡，与液相接触传质。该方法的升液管侧壁小孔大小很难控制，开孔稍大会导致气液两相液面上升至开孔处，气相的流动会时缓时急，分配不均匀。开孔较小则集气室的气相逐渐增多，气液两相液面降至升液管末端，气相也经过升液管上升，无法控制气泡的大小。

CN200810117101.1描述了一种上流式反应器及其应用。通过锥形分布器初分布进入反应器的流体，防止气相聚集从反应器中间流过，形成短路。然后通过中间开有打孔的筛板进行二次分布。反应器的中间分布器由开孔筛板和筛板串构成，对大气泡进一步破碎。该方法的结构较为复杂，占用反应器体积较大。

US5298226给出了一种气液分配盘，其通过在气液分配盘上不同的开孔率，即分配盘中心处开孔率较低，沿半径至边缘的开孔率依次增加，主要目的是防止气液两相流动不均。该方法可以控制流体分布，不能提高气液两相的传质效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种上流式反应器气液分布器及应用，可以使气相以微小气泡形式分配在液相中，提高气液两相的传质效率。

本发明上流式反应器气液分布器，包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器组成。分布盘塔板上开有适宜数量的物流导向口，由下而上的气液混合物流由此通过。帽罩式集气分配器安装在分布盘塔板的物流导向口上方，帽罩式集气分配器为半封闭式容器，上端封闭，下端开口，下端开口边缘为条栅状、锯齿状或波纹状等，帽罩式集气分配器具有收集气相和气相的再分配功能。

本发明上流式反应器气液分布器中，物流导向口内径为2～25cm，优选为4～15cm。分布盘塔板上物流导向口的物料流通总截面积应不小于反应器入口管的截面积。

本发明上流式反应器气液分布器中，帽罩式集气分配器主要功能为集气和气相的再分配。帽罩式集气分配器的集气室为具有一定体积的半封闭式容器，封闭端在上，开口端在下，可以汇集气液物流中的气相。其可以为多种形式，如：顶端封堵圆筒状、半球状、圆锥状、顶端封堵方筒状等，具体的形式可以根据实际情况进行选择。帽罩式集气分配器的开口下端边缘设计成条栅状、锯齿状或波纹状等，条栅状、锯齿状或波纹状开口处可以焊接金属破碎网，金属破碎网为同材质的普通金属筛网，可以对溢流出的气泡进一步破碎。帽罩式集气分配器高度为4～50cm，优选为5～25cm。帽罩式集气分配器可以通过支架固定在气液分布盘塔板上。

本发明上流式反应器气液分布器中，帽罩式集气分配器设置在分布盘塔板的物流导向口上方，与物流导向口一一对应。帽罩式集气分配器的垂直投影面积一般要大于物流导向口的面积。帽罩式集气分配器由支架或连接杆固定在分布器塔板上，开口端距离分布盘塔板的高度为2～50cm，优选为5～25cm。帽罩式集气分配器可以安装在同一水平面上，也可以根据物流的具体情况，安装在不同高度。

本发明上流式反应器，包括反应器筒体，在反应器筒体内下部设置本发明上述的气液分配盘。反应器筒体顶部设置反应后物料排出口，反应器筒体底部设置反应物料入口。反应器筒体内气液分配盘可以设置一个，也可以根据需要设置多个，一般来说可以设置1～4个。

本发明的上流式反应器气液分布盘一般用于上流式烃类加氢反应器中，如固定床渣油加氢上流式反应器、液相循环加氢反应器、悬浮床加氢反应器、膨胀床加氢反应器等。

本发明的上流式反应器气液分布盘采用了特殊的设计，可以在较短的距离内实现气泡均匀二次分布。当气液混合物料进入反应器后，经过反应器下部催化剂床层，由于溶解的气相参与反应以及催化剂床层的扰动，使得液相中溶解的气体减少。气液物料离开反应器下部催化剂床层向上流动，通过分布盘塔板上物流导向口时，较大的气泡上升速度较快，汇集于帽罩式集气分配器的集气室，较小的气泡则随着液相继续向上流动。集气室内汇集的气相体积超过集气室的容积时，气相会由帽罩式集气分配器下端的条栅状、锯齿状或波纹状开口处溢流，经过破碎网的破碎，形成微小气泡，随液相向上流动。实现气相的再次分配，提高反应器的传质效率。

具体地说，本发明具有如下优点：

1、气相从集气室溢流时，经过破碎网的破碎，形成微小气泡向上流动，促进气相均匀分布，增加了气液两相界面积，使得气相能够比较充分地溶解于液相中，提高反应器的传质效率。

2、气液分布盘的结构简单，安装方便，体积小巧，空间利用率高，不破坏现有反应器结构。

3、在现有反应器结构的基础上，只需要做简单的改动即可实现，改造费用很低。

附图说明

图1是本发明气液分布盘示意图；

其中：1-气液分布盘塔板，2-具有导流功能的物流导向口，3-帽罩式集气分配器，4-集气室，5-条栅状、锯齿状或波纹状开口，6-反应器壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种具体上流式反应器气液分布盘予以进一步说明。

如图1所示，在反应器壁6内，上流式反应器气液分布盘由上流式气液分布盘塔板1、帽罩式集气分配器3构成。帽罩式集气分配器3由集气室4和条栅状、锯齿状或波纹状开口5组成，具有集气和气相的再分配功能。当气液混合物料进入反应器后，经过反应器下部催化剂床层，由于溶解的气相参与反应以及催化剂床层的扰动，使得液相中溶解的气体减少。气液物料离开反应器下部催化剂床层向上流动，通过分布盘塔板上物流导向口2时，较大的气泡上升速度较快，汇集于帽罩式集气分配器3的集气室4，较小的气泡则随着液相继续向上流动。集气室4内汇集的气相体积超过集气室的容积时，气相会由帽罩式集气分配器下端的条栅状、锯齿状或波纹状开口5处溢流，经过破碎网的破碎，形成微小气泡，随液相向上流动。实现气相的再次分配，提高反应器的传质效率。

为进一步说明本发明的方案，列举以下实施例：

实施例1

如图1所示，如图1所示，在反应器壁6内，上流式反应器气液分布盘由上流式气液分布盘塔板1、帽罩式集气分配器3构成。本实施例的气液分布盘塔板1上物流导向口2为圆形开口。帽罩式集气分配器3为半锥形结构，顶端封闭，下端为锯齿状开口5，锯齿状开口5外侧焊接一层金属筛网，对气泡进一步破碎。帽罩式集气分配器3的轴心与气液分布盘塔板1上物流导向口2的轴心在同一直线上。帽罩式集气分配器3呈水平安装，其安装高度相同。当气液混合物料经过反应器下部催化剂床层后，通过分布盘塔板上物流导向口2时，较大的气泡上升速度较快，汇集于帽罩式集气分配器3的集气室4，较小的气泡则随着液相继续向上流动。集气室4内汇集的气相体积超过集气室的容积时，气相会由帽罩式集气分配器下端的锯齿状开口5处溢流，经过金属筛网的破碎，形成微小气泡，随液相向上流动。实现气相的再次分配，提高反应器的传质效率。

Claims (9)

1.一种上流式反应器气液分布器，其特征在于包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器；分布盘塔板上开有适宜数量的物流导向口，由下而上的气液混合物流由此通过；帽罩式集气分配器安装在分布盘塔板的物流导向口上方，帽罩式集气分配器为半封闭式容器，上端封闭，下端开口，下端开口边缘为条栅状、锯齿状或波纹状，帽罩式集气分配器具有收集气相和气相的再分配功能，帽罩式集气分配器的开口下端边缘条栅状、锯齿状或波纹状开口处焊接金属破碎网。

2.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：分布盘塔板上设置的物流导向口内径为2～25cm。

3.按照权利要求1或2所述的气液分布器，其特征在于：分布盘塔板上物流导向口的物料流通总截面积不小于上流式反应器入口管的截面积。

4.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：帽罩式集气分配器为顶端封堵的圆筒状、顶端封堵的半球状、顶端封堵的圆锥状或顶端封堵方筒状，帽罩式集气分配器高度为4～50cm。

5.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：帽罩式集气分配器设置在分布盘塔板的物流导向口上方，与物流导向口一一对应，帽罩式集气分配器的垂直投影面积要大于物流导向口的面积。

6.按照权利要求1或5所述的气液分布器，其特征在于：帽罩式集气分配器由支架或连接杆固定在分布盘塔板上，开口端距离分布盘塔板的高度为2～50cm。

7.一种上流式反应器，包括反应器筒体，其特征在于：在反应器筒体内下部设置权利要求1至6任一权利要求所述的气液分布器。

8.按照权利要求7所述的反应器，其特征在于：反应器筒体顶部设置反应物料排出口，反应器筒体底部设置反应物料入口。

9.权利要求1至6任一权利要求所述的气液分布器在上流式烃类加氢反应器中的应用，上流式烃类加氢反应器为固定床渣油加氢反应器、液相循环加氢反应器、悬浮床加氢反应器或膨胀床加氢反应器。