CN105498642B - 抽吸溢流组合型气液分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固定床加氢反应器设备技术领域，公开了一种抽吸溢流组合型气液分配器，它包括同轴连接的泡帽、溢流管、中心管及破碎板，溢流管、中心管的底面与塔盘板的下表面相平齐，破碎板通过紧固件与中心管底部的螺栓相连接，溢流管的顶部设有溢流口，溢流管的下部设有第二定位件，第二定位件的底面与塔盘板的上表面相接触；中心管的顶部设有盖板，中心管上部露在泡帽外的管壁上设有数个进气口，中心管管壁中部设有数个出气口，出气口的最高位置低于溢流口底部的位置。本发明与塔盘板组装成气液分配盘，将气液相原料均匀地分配到催化剂床层上，使之与催化剂充分接触，以降低催化剂床层的径向温差，从而提高油品质量，降低生产成本。

Description

抽吸溢流组合型气液分配器

技术领域

本发明涉及固定床加氢反应器设备技术领域，具体的说是一种抽吸溢流组合型气液分配器。

背景技术

加氢装置是生产清洁燃料油的重要设备，随着全球环保法规的日趋严格，各国油品质量升级的步伐也在逐渐加快，对加氢反应器的产品质量提出了更高的要求。加氢反应器内构件的优化设计已成为制约加氢技术的进一步发展的重要因素。加氢反应的稳定进行,加氢催化剂充分发挥作用,产品质量能够达到优质技术要求,很大程度上取决于气液两相流体在催化剂床层中分布的均匀性。气液分布器是固定床加氢反应器中的重要内构件，其主要功能是为气液两相流体提供混合和相互作用的场所，使液体破碎成细小的液滴分散到气流中，以满足催化剂床层的润湿程度和使用效率的要求。

根据气液两相流体的相互作用原理，现有的气液分配器可以分为三种：溢流型、抽吸型和二者的混合型。气液分配器的性能可以从压降、液相喷洒面积、液相沿径向的峰值来衡量。压降越小，液相喷洒面积越大、液相沿径向的峰值偏差越小，气液分配器的性能就越好。

美国专利US3524731公开了一种长短管气液分配器，属于典型的溢流型气液分配器。该类型气液分配器的特点是结构简单，气液两相通过不同的路径进入催化剂床层，压力降小，适合高粘度介质。但当液相流出短管时，液滴较大，易出现中心汇流现象，对安装水平度的要求较苛刻，操作弹性较小，适用于小直径反应器。

美国专利US3218249公开了一种泡罩型气液分配器，是一种典型的抽吸型气液分配器，目前在国内应用最为广泛。中国企业对泡罩型气液分配器进行了一定的改进，通过设置多级碎流板使液相在多个方向分流，碎流雾化作用良好，可以有效消除管下方液体流量较大的现象，通过气体的抽吸作用将液体分散为粒径较小的液滴后携带进入分配器，对分配器的安装水平度要求不高，具有较好的液相破碎性能，易实现液体在催化剂床层的均匀分布，但这种气液分配器对粘度较大的液体适应性差，易沉积固体杂质，且压降较大。

专利CN203389620U公开了一种抽吸溢流组合型气液分配器，该分配器由溢流管、泡帽、降液管和碎流板组成，可将抽吸型和溢流型气液分配器的优点集中在一起，且具有容垢空间大、分配性能好、操作弹性大等优点。这种气液分配器虽然通过碎流板在一定程度上强化了碎流雾化效果，但是组装中心管下方气液混合物流的分散面积较小，仍然无法完全克服中心汇流现象。

发明内容

本发明的目的是提供了一种抽吸溢流组合型气液分配器，以解决现有的气液分配器中存在的压降大、易阻塞及分配不均的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种抽吸溢流组合型气液分配器，它包括同轴连接的泡帽、溢流管、中心管及破碎板，泡帽扣装在溢流管上，溢流管的底部贯穿塔盘板，溢流管的底面与塔盘板的下表面相平齐，中心管贯穿泡帽、溢流管、塔盘板，破碎板设置在塔盘板的下方，破碎板通过紧固件与中心管底部的螺栓相连接，所述溢流管的顶部设有溢流口，溢流管的下部设有第二定位件，第二定位件的底面与塔盘板的上表面相接触；所述中心管的顶部设有盖板，中心管上部露在泡帽外的管壁上设有数个进气口，中心管管壁中部设有数个出气口，出气口的最高位置低于溢流口底部的位置，出气口的最低位置高于溢流管底端的位置；中心管管壁上设有第一定位件，第一定位件位于进气口的下方，第一定位件的底面与泡帽的顶面相接触；泡帽的内壁顶部设有第三定位件，溢流管卡装在第三定位件中，泡帽的侧壁下部设有与溢流口数量相同的条缝，条缝与溢流口交错排布。

作为本发明的进一步改进，所述破碎板的中心开孔，设有2-6个支撑件、数个环向开孔、数个呈散射状的径向开孔，支撑件为平板或者棱柱状或者圆柱状或者环形筋板，支撑件的顶部与塔盘板的下表面相接触；环向开孔、径向开孔的形状为圆形或者多边形或者环形或者扇形或者狭缝状中的一种或者两种以上的组合。

作为本发明的更进一步改进，所述支撑件的顶部与溢流管、中心管的下底面相接触。

作为本发明的更进一步改进，所述第三定位件是环形扁平板或者是至少3个圆柱状凸起物。

作为本发明的更进一步改进，所述盖板为实心板，其形状为圆形平面板或者圆锥面板或者圆弧面板，盖板的直径大于中心管的外径。

作为本发明的更进一步改进，所述进气口的数量为2-4个，出气口的数量为4-16个，进气口、出气口的形状为圆形或者多边形或者螺旋形中的一种或者两种的组合。

作为本发明的更进一步改进，所述溢流口的数量为3-6个，其形状为圆形或者多边形或者螺旋形中的一种或者两种的组合。

作为本发明的更进一步改进，所述条缝的形状为长条状或者螺旋状，条缝位于两个溢流口的中位线位置处。

作为本发明的更进一步改进，所述第一定位件、第二定位件的形状为环形或者弧形或者平面板。

作为本发明的更进一步改进，所述泡帽、溢流管、中心管和破碎板的横截面形状是圆形或者方形。

本发明主要用于石油炼制与化工行业中的固定床加氢反应器。与塔盘板组装成气液分配盘后，可将气液相原料均匀地分配到催化剂床层上，使之与催化剂充分接触，以降低催化剂床层的径向温差，从而提高油品质量，降低生产成本。

本发明所述的气液分配器在组装时，溢流管插入塔盘板上的开孔内，中心管穿过泡帽、溢流管和破碎板上的开孔，通过紧固件将气液分配器固定在塔盘板上，第二定位件与塔盘板的上表面相接触，起到上定位的作用，支撑件与塔盘板的下表面相接触，起到下定位的作用；第一定位件可以防止泡帽和溢流管发生轴向相对位移，第三定位件可以防止泡帽和溢流管发生径向相对位移；安装好紧固件后，即将本发明气液分配器固定于塔盘板上。本发明采用这种结构，便于安装，牢固稳定，能够抵抗气液冲击碎流所引起的较大振动。塔盘板上按实际要求安装多个气液分配器，即组成气液分配盘。

本发明所述的气液分配器在使用时，气相分成两路进入气液分配器：一部分气相由中心管的进气口和出气口进入溢流管，另一部分气相抽吸携带液相经过泡帽条缝和溢流口的破碎后进入溢流管，这两股气体均对泡帽和溢流管所组成的环形空腔中的液体具有抽吸雾化作用。其中，由出气口进入溢流管的气相与从溢流口进入的气液混合的流动方向基本垂直，高速的气相对气液混合物流产生剪切力，从而能够达到更好的混合效果；气液混合物流在流出溢流管底部后，溅射到破碎板上，在破碎板的破流作用下得到进一步的雾化和分散后，细小的液滴被均匀地分配到催化剂床层上，以进行催化加氢反应。

采用本发明，具有如下的有益效果：

（1）本发明采用多级碎流雾化，泡帽条缝、溢流管溢流口、中心管出气口以及碎流板都具有碎流雾化作用，碎流雾化效果好，有利于气液相的充分混合和均匀分配；

（2）泡帽条缝与溢流口交错布置为气液两相流体提供了更大的相互作用空间，强化了液相雾化效果、提升了气液混合效果；

（3）气相分成两路进入分配器，可以有效降低分配器的压降，中心管出气口能够使气相在多个方向分流，使气体径向进入溢流管，可以消除中心汇流对液相分布的不利影响，优化了气液分配性能；

（4）破碎板对溢流管底部出口流出的气液相混合物进行再分配，消除中心管下方液体流量较大的现象，支撑件使破碎板与溢流管底部出口之间形成环隙通道，有效增加了液体的喷淋面积，即扩大了溢流管下方气液混合物流的分散面积，又进一步降低了分配器的压降；

（5）本发明利用第一定位件、第二定位件、第三定位件的定位连接结构，使气液分配器易于安装，结构牢固稳定；

（6）本发明具有液相喷洒面积大、压降小、操作稳定性高、操作弹性大、使用范围广、结构简单、制造方便、易于安装、牢固稳定等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中中心管的结构示意图；

图3是图1中溢流管的结构示意图；

图4是图1中泡帽的结构示意图；

图5是图1中破碎板的结构示意图；

图中：1、中心管，2、溢流管，3、泡帽，4、破碎板，5、紧固件，6、塔盘板，7、盖板，8、进气口，9、第一定位件，10、出气口，11、螺栓，12、溢流口，13、第二定位件，14、第三定位件，15、条缝，16、支撑件，17、环向开孔，18、径向开孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示的一种抽吸溢流组合型气液分配器，它包括同轴连接的泡帽3、溢流管2、中心管1及破碎板4，泡帽3扣装在溢流管2上，溢流管2的底部贯穿塔盘板6，中心管1贯穿泡帽3、溢流管2、塔盘板6，中心管1的底面与溢流管2的底面相平齐，破碎板4设置在塔盘板6的下方，破碎板4通过紧固件5与中心管1底部的螺栓11相连接，溢流管2的顶部设有溢流口12，溢流管2的下部设有第二定位件13，第二定位件13的底面与塔盘板6的上表面相接触；中心管1的顶部设有盖板7，中心管1上部露在泡帽3外的管壁上设有数个进气口8，中心管1管壁中部设有数个出气口10，出气口10的最高位置低于溢流口12底部的位置，出气口10的最低位置高于溢流管2底端的位置；中心管1管壁上设有第一定位件9，第一定位件9位于进气口8的下方，第一定位件9的底面与泡帽3的顶面相接触。盖板7为实心板，本实施例中其形状为圆形平面板，盖板7的形状还可以是圆锥面板或者圆弧面板，盖板7的直径大于中心管1的外径。进气口8的数量为2-4个，出气口10的数量为4-16个，本实施例中进气口8、出气口10的形状为圆形，进气口8、出气口10的形状还可以是多边形或者螺旋形中的一种或者两种的组合；泡帽3的内壁顶部设有第三定位件14，溢流管2卡装在第三定位件14中，泡帽3的侧壁下部设有与溢流口12数量相同的条缝15，条缝15与溢流口12交错排布。溢流口12的数量为3-6个，本实施例中其形状为圆形，其形状还可以是多边形或者螺旋形中的一种或者两种的组合。条缝15的形状为长条状，条缝15的形状还可以是螺旋状，条缝15位于两个溢流口12的中位线位置处。

破碎板4的中心开孔，设有2-6个支撑件16、数个环向开孔17、数个呈散射状的径向开孔18，支撑件16的形状为平板或者棱柱状或者圆柱状或者环形，支撑件16的顶部与塔盘板6的下表面相接触；环向开孔17、径向开孔18的形状为圆形或者多边形或者环形或者扇形或者狭缝状中的一种或者两种以上的组合。

支撑件16的顶部与溢流管2、中心管1的下底面相接触。

第三定位件14是环形扁平板或者是至少3个圆柱状凸起物。

第一定位件9、第二定位件13的形状为环形或者弧形或者平面板。

泡帽3、溢流管2、中心管1和破碎板4的横截面形状是圆形或者方形。

本发明所述的气液分配器在组装时，溢流管2插入塔盘板6上的开孔内，中心管1穿过泡帽3、溢流管2和破碎板4上的开孔，通过紧固件5将气液分配器固定在塔盘板6上，第二定位件13与塔盘板6的上表面相接触，起到上定位的作用，支撑件16与塔盘板6的下表面相接触，起到下定位的作用；第一定位件9可以防止泡帽3和中心管1发生轴向相对位移，第三定位件14可以防止泡帽3和溢流管2发生径向相对位移；安装好紧固件5后，即将本发明气液分配器固定于塔盘板6上。本发明采用这种结构，便于安装，牢固稳定，能够抵抗气液冲击碎流所引起的较大振动。塔盘板6上按实际要求安装多个气液分配器，即组成气液分配盘。

本发明所述的气液分配器在使用时，气相分成两路进入气液分配器：一部分气相由中心管1的进气口8和出气口10进入溢流管2，另一部分气相抽吸携带液相经过泡帽3条缝15和溢流口12的破碎后进入溢流管2，这两股气体均对泡帽3和溢流管2所组成的环形空腔中的液体具有抽吸雾化作用。其中，由出气口10进入溢流管的气相与从溢流口12进入的气液混合的流动方向基本垂直，高速的气相对气液混合物流产生剪切力，从而能够达到更好的混合效果；气液混合物流在流出溢流管2底部后，溅射到破碎板4上，在破碎板4的破流作用下得到进一步的雾化和分散后，细小的液滴被均匀地分配到催化剂床层上，以进行催化加氢反应。

气相由出气口10喷出进入溢流管2，一方面可以对气液两相产生二次抽吸作用，另一方面可以对进入溢流管2的气液介质进行再次混合分配，有效避免液相中心汇流。

条缝15与溢流口12交错布置，延长了条缝15的抽吸路径，提高液相的雾化性能；在溢流口12处为气液相原料提供二次相互作用的场所，进一步强化气液的混合效果。

支撑件16使破碎板4与溢流管2底部出口之间形成环隙通道，既可以扩大溢流管下方气液混合物流的分散面积，减小中心汇流，又可以降低压降。环向开孔17能够保证气液分配器下方中心区域的气液流量，消除液相中心盲区，径向开孔18可以扩散液相分布范围、进一步强化碎流雾化的效果。

本发明与传统的溢流型气液分配器相比，由条缝15和进气口8进入的气相均可对液相产生抽吸雾化作用，提高气液两相的混合效果。本发明与传统的抽吸型气液分配器相比，当液相粘度较大时，可以通过溢流口12溢流进入气液分配器，与出气口10进入的气相在溢流管2内产生切向流动，提高气液混合效果，降低了作业过程的压降。

本发明所述的抽吸溢流组合型气液分配器具有液相喷洒面积大、压降小、操作稳定性高、操作弹性大、使用范围广、结构简单、制造方便、易于安装、牢固稳定等优点。

Claims (10)

1.一种抽吸溢流组合型气液分配器，它包括同轴连接的泡帽（3）、溢流管（2）、中心管（1）及破碎板（4），泡帽（3）扣装在溢流管（2）上，溢流管（2）的底部贯穿塔盘板（6），溢流管（2）的底面与塔盘板（6）的下表面相平齐，中心管（1）贯穿泡帽（3）、溢流管（2）、塔盘板（6），破碎板（4）设置在塔盘板（6）的下方，破碎板（4）通过紧固件（5）与中心管（1）底部的螺栓（11）相连接，其特征在于：所述溢流管（2）的顶部设有溢流口（12），溢流管（2）的下部设有第二定位件（13），第二定位件（13）的底面与塔盘板（6）的上表面相接触；所述中心管（1）的顶部设有盖板（7），中心管（1）上部露在泡帽（3）外的管壁上设有数个进气口（8），中心管（1）管壁中部设有数个出气口（10），出气口（10）的最高位置低于溢流口（12）底部的位置，出气口（10）的最低位置高于溢流管（2）底端的位置；中心管（1）管壁上设有第一定位件（9），第一定位件（9）位于进气口（8）的下方，第一定位件（9）的底面与泡帽（3）的顶面相接触；泡帽（3）的内壁顶部设有第三定位件（14），溢流管（2）卡装在第三定位件（14）中，泡帽（3）的侧壁下部设有与溢流口（12）数量相同的条缝（15），条缝（15）与溢流口（12）交错排布。

2.根据权利要求1所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述破碎板（4）的中心开孔，设有2-6个支撑件（16）、数个环向开孔（17）、数个呈散射状的径向开孔（18），支撑件（16）为平板或者棱柱状或者圆柱状或者环形筋板，支撑件（16）的顶部与塔盘板（6）的下表面相接触；环向开孔（17）、径向开孔（18）的形状为圆形或者多边形或者环形或者扇形或者狭缝状中的一种或者两种以上的组合。

3.根据权利要求2所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述溢流管（2）和中心管（1）的下底面与所述支撑件（16）的顶部相接触。

4.根据权利要求3所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述第三定位件（14）是环形扁平板或者是至少3个圆柱状凸起物。

5.根据权利要求4所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述盖板（7）为实心板，其形状为圆形平面板或者圆锥面板或者圆弧面板，盖板（7）的直径大于中心管（1）的外径。

6.根据权利要求5所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述进气口（8）的数量为2-4个，出气口（10）的数量为4-16个，进气口（8）、出气口（10）的形状为圆形或者多边形或者螺旋形中的一种或者两种的组合。

7.根据权利要求6所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述溢流口（12）的数量为3-6个，其形状为圆形或者多边形或者螺旋形中的一种或者两种的组合。

8.根据权利要求7所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述条缝（15）的形状为长条状或者螺旋状，条缝（15）位于两个溢流口（12）的中位线位置处。

9.根据权利要求8所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述第一定位件（9）、第二定位件（13）的形状为环形或者弧形或者平面板。

10.根据权利要求9所述的抽吸溢流组合型气液分配器，其特征在于：所述泡帽（3）、溢流管（2）、中心管（1）和破碎板（4）的横截面形状是圆形或者方形。