CN105289422B - 多相床气体分布装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相床气体分布装置及其制作方法，多相床气体分布装置由一圆形金属板冲压形成，所述多相床气体分布装置包括一球面部和一环状边界部，所述球面部的截面形状为一弧形，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4～0.7。本发明有效的解决了三相多相床固相沉淀形成死区的问题；在相同的操作条件下，床层中固相流化状态更均匀；达到相同的流化状态时，所用的原料气更少，提高了原料的利用率。

Description

多相床气体分布装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种多相床气体分布装置及其制作方法。

背景技术

多相床以其良好的传热、传质、相间充分接触和高效的可连续操作特性在许多领域得到了广泛应用。在多相床反应器中，原料气从反应器底部进入，通过气体分布装置，气体以气泡的形式进入多相床层，床层中充满液体和固体混合物，气体通过液相扩散到固相表面进行反应。气态产品和未反应的原料气由反应器的顶端的气体出口离开反应器。反应热由多相床层传递到冷却盘管并产生蒸汽。由于浆态相热容大，以及气泡得剧烈运动使反应热容易传给冷却盘管，所以多相床接近等温操作，温度控制容易和灵活。多相床反应器能更好的控制产品得选择性；床层压降低，可降低气体压缩费用，在线固相的更换和补充非常方便，而显示出较大的技术优势，是目前国际上重点发展的合成液体燃料技术。

气体分布装置是合成气合成烃领域多相床反应器设计的重点组成部分。气体分布装置的设计方案决定了气流进入反应器的形式，是保证多相床良好而稳定的流化状态的重要构件，虽然它对反应器的直接作用范围仅为0.2～0.3m，但是它对整个床层流态化状态却具有决定性的作用。由此引起特定的流体力学和传递性能，进而不同程度地影响到化学反应过程，所以在具体反应器设计时必须合理的选择气体分布气体器。本发明开发一种新型气体分布装置，利用这种分布器获得细小均匀的气泡，并改善气液接触设备内气液分散状况，强化气液传质能力，从而在较低的能耗下达到较高的传质能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术气体分布装置的气液传质能力较差，液接触设备内气液分散状况不佳的缺陷，提供一种多相床气体分布装置及其制作方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种多相床气体分布装置，其由一圆形金属板冲压形成，其特点在于，所述多相床气体分布装置包括一球面部和一环状边界部，所述球面部的截面形状为一弧形，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4～0.7。通过冲压形式使得材料成型是现有技术，在本领域中，气体分布装置通常都是通过板材的冲压形成的。所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径比确定后，本领域技术人员是可以冲压出唯一确定的多相床气体分布装置的造型形状。

较佳地，所述多相床气体分布装置上设置有若干钻孔，所述钻孔的开孔率为0.05％～2％。

较佳地，所述钻孔的开孔率为0.15％。

较佳地，所述钻孔的轴线与水平面夹角的角度为30°～90°。

较佳地，所述钻孔的半径为0.5mm～50mm。

较佳地，所述圆形金属板的半径为20mm～2000mm。

较佳地，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4。

较佳地，所述圆形金属板的厚度为0.1mm～20mm。

较佳地，所述弧形的拱高为1mm～1000mm，所述环状边界部的宽度为1mm～100mm。

一种多相床气体分布装置制作方法，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤1、取一圆形金属板，半径20mm～2000mm，厚度0.1mm～20mm，从中心冲压，形成包括一球面部和一环状边界部的一多相床气体分布装置，所述球面部截面形状为一弧形，所述弧形的拱高为1mm～1000mm，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径比值为0.4～0.7；

步骤2、在所述多相床气体分布装置上钻出若干钻孔，所述钻孔的轴线与水平面夹角的角度为30°～90°，钻孔孔径为0.5mm～50mm，所述钻孔的开孔率为0.05％～2％。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明的各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：1、有效的解决了三相多相床固相沉淀形成死区的问题；2、在相同的操作条件下，床层中固相流化状态更均匀；3、达到相同的流化状态时，所用的原料气更少，提高了原料的利用率。

附图说明

图1为本发明的多相床气体分布装置侧面结构示意图。

图2为本发明的多相床气体分布装置正面结构示意图。

具体实施方式

下面举出较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1和图2所示，本发明的多相床气体分布装置由一圆形金属板冲压形成，所述多相床气体分布装置包括一球面部1和一环状边界部2，球面部1的截面形状为一弧形，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4～0.7。其中，所述圆形金属板的半径为20mm～2000mm。所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径比值为0.4。所述圆形金属板的厚度为0.1mm～20mm。所述弧形的拱高为1mm～1000mm，所述环状边界部的宽度为1mm～100mm。

所述多相床气体分布装置上设置有若干钻孔3，钻孔3的开孔率(即各钻孔3的面积和与多相床气体分布装置的面积的比值)为0.05％～2％。所述钻孔3的轴线与水平面夹角的角度为30°～90°。钻孔的半径为0.5mm～50mm。

多相床气体分布装置制作方法包括以下步骤：

步骤1、取一圆形金属板，半径20mm～2000mm，厚度0.1mm～20mm，从中心冲压，形成包括一球面部和一环状边界部的一多相床气体分布装置，所述球面部截面形状为一弧形，所述弧形的拱高为1mm～1000mm，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径比值为0.4～0.7；

步骤2、在所述多相床气体分布装置上钻出若干钻孔，所述钻孔轴线与水平面夹角的角度为30°～90°，钻孔孔径为0.5mm～50mm，所述钻孔的开孔率为0.05％～2％。以下为具体的效果实施例：

实施例1

本实施例在空气－水－500目固体A系统中进行。在直径68mm，高1000mm的有机玻璃反应器内，加入定量500目固体A(500目固体A即表示固体A可以通过500目筛网，固体A为不溶于水的任意常用测试物质)和水，使得初始固含率为5.03％，在反应器边壁不同高度开有四个取样孔，从下至上编为孔1、孔2、孔3、孔4(高度分别为100mm，300mm，500mm，700mm)。分别用现有技术的平板型气体分布装置和本实施例的多相床气体分布装置进行实验，以便比较。平板型气体分布装置上均匀分布15个0.7mm孔，开孔率约为0.15％，弧形气体分布装置上均匀分布13个0.7mm孔，开孔率约为0.15％。分布效果如表1所示，分别为本实施例在流速5cm/s、3cm/s、1cm/s时、以及现有技术在流速5cm/s、3cm/s和1cm/s时的孔1、孔2、孔3和孔4的得到的固含率数据。

表1

通过数据可以看到，在相同流速下，本发明在孔1-孔4的固含率都要优于现有技术在孔1-孔4的固含率。

实施例2

本实施例在空气－液体石蜡－500目固体A系统中进行。在直径68mm，高1000mm的有机玻璃反应器内，加入定量500目固体A和液体石蜡，使得初始固含率为5.03％，在反应器边壁不同高度开有四个取样孔，从下至上编为孔1、孔2、孔3、孔4(高度分别为100mm，300mm，500mm，700mm)。分别用平板型气体分布装置和本实施例气体分布装置进行实验，以便比较。平板型气体分布装置上均匀分布15个0.7mm孔，开孔率约为0.15％，本实施例多相床气体分布装置上均匀分布13个0.7mm孔，开孔率约为0.15％。分布效果如表2所示，分别为本实施例在流速5cm/s、3cm/s、1cm/s时、以及现有技术在流速5cm/s、3cm/s和1cm/s时的孔1、孔2、孔3和孔4的得到的固含率数据。

表2

通过数据可以看到，在相同流速下，本发明在孔1-孔4的固含率都要优于现有技术在孔1-孔4的固含率。

实例3

本实施例在空气－水－325目固体A系统中进行。在直径68mm，高1000mm的有机玻璃反应器内，加入定量325目固体A和水，使得初始固含率为5.03％，在反应器边壁不同高度开有四个取样孔，从下至上编为孔1、孔2、孔3、孔4。分别用平板型气体分布装置和本实施例分布装置进行实验，以便比较。平板型气体分布装置上均匀分布15个0.7mm孔，开孔率约为0.15％，本实施例分布装置上均匀分布13个0.7mm孔，开孔率约为0.15％。分布效果如表3所示，分别为本实施例在流速5cm/s、3cm/s、1cm/s时、以及现有技术在流速5cm/s、3cm/s和1cm/s时的孔1、孔2、孔3和孔4的得到的固含率数据。

表3

通过数据可以看到，在相同流速下，本发明在孔1-孔4的固含率都要优于现有技术在孔1-孔4的固含率。

实例4

本实施例在空气－液体石蜡－325目固体A系统中进行。在直径68mm，高1000mm的有机玻璃反应器内，加入定量325目固体A和液体石蜡，使得初始固含率为5.03％，在反应器边壁不同高度开有四个取样孔，从下至上编为孔1、孔2、孔3、孔4。分别用平板型气体分布装置和本实施例分布装置进行实验，以便比较。平板型气体分布装置上均匀分布15个0.7mm孔，开孔率约为0.15％，本实施例气体分布装置上均匀分布13个0.7mm孔，开孔率约为0.15％。分布效果如表4所示，分别为本实施例在流速5cm/s、3cm/s、1cm/s时、以及现有技术在流速5cm/s、3cm/s和1cm/s时的孔1、孔2、孔3和孔4的得到的固含率数据。

表4

实例5

本实施例在空气－水－500目固体A系统中进行。在直径68mm，高1000mm的有机玻璃反应器内，加入定量500目固体A和水，使得初始固含率为5.03％，在反应器边壁不同高度开有四个取样孔，从下至上编为孔1、孔2、孔3、孔4。分别用所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值分别为0.4，0.6，0.5，0.7的本发明的多相床气体分布装置进行实验。测试的本发明多相床气体分布装置上均匀分布13个0.7mm孔，开孔率均为0.15％。分布效果如表5所示，分别为流速均为5.0cm/s时，本发明在所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4、0.6、0.5和0.7时的固含率的数据。

表5

孔1	5.12％	5.03％	5.10％	5.04％
					孔2	4.90％	4.97％	4.95％	4.50％
孔3	4.80％	4.81％	4.85％	3.96％
					孔4	4.70％	4.82％	4.80％	3.80％

实例6

本实施例在空气－水－500目固体A系统中进行。在直径68mm，高1000mm的有机玻璃反应器内，加入定量500目固体A和水，使得初始固含率为5.03％，在反应器边壁不同高度开有四个取样孔，从下至上编为孔1、孔2、孔3、孔4(高度分别为100mm，300mm，500mm，700mm)。分别用所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4、0.6的弧形气体分布装置进行实验。气体分布装置上均匀分布孔径为0.7mm，开孔率分别为0.1％，0.2％和0.05％。气速均为5.0cm/s。本实施例的孔1-孔4的固含率如表6所示。

表6

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多相床气体分布装置，其由一圆形金属板冲压形成，其特征在于，所述多相床气体分布装置包括一球面部和一环状边界部，所述球面部的截面形状为一弧形，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4～0.7，所述多相床气体分布装置上设置有若干钻孔，所述钻孔的开孔率为0.05％～2％；所述钻孔的轴线与水平面夹角的角度为30°～90°；所述钻孔的半径为0.5mm～50mm。

2.如权利要求1所述的多相床气体分布装置，其特征在于，所述钻孔的开孔率为0.15％。

3.如权利要求1或2所述的多相床气体分布装置，其特征在于，所述圆形金属板的半径为20mm～2000mm。

4.如权利要求1或2所述的多相床气体分布装置，其特征在于，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径的比值为0.4。

5.如权利要求1或2所述的多相床气体分布装置，其特征在于，所述圆形金属板的厚度为0.1mm～20mm。

6.如权利要求1或2所述的多相床气体分布装置，其特征在于，所述弧形的拱高为1mm～1000mm，所述环状边界部的宽度为1mm～100mm。

7.一种多相床气体分布装置制作方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、取一圆形金属板，半径20mm～2000mm，厚度0.1mm～20mm，从中心冲压，形成包括一球面部和一环状边界部的一多相床气体分布装置，所述球面部截面形状为一弧形，所述弧形的拱高为1mm～1000mm，所述弧形的拱高与所述圆形金属板的半径比值为0.4～0.7；

步骤2、在所述多相床气体分布装置上钻出若干钻孔，所述钻孔的轴线与水平面夹角的角度为30°～90°，钻孔孔径为0.5mm～50mm，所述钻孔的开孔率为0.05％～2％。