CN105561890A - 加氢反应器旋流冷氢管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种加氢反应器旋流冷氢管，为解决现有技术中存在的由于反应器的有效利用空间较小而导致气液间混合均匀度低的问题而发明。所述加氢反应器旋流冷氢管，包括与冷氢气储罐出口连接的进料管，还包括连接在所述进料管上的分配环管，以及装设在所述分配环管上的多个喷嘴，所述多个喷嘴围绕所述分配环管的圆环外壁均匀排布；所述喷嘴为筒型，所述喷嘴的侧壁末端处开设有切口，所述喷嘴的末端装设有端盖，所述多个喷嘴的切口方向相同或相反。本发明提供的加氢反应器旋流冷氢管用于石油的炼制。

Description

加氢反应器旋流冷氢管
技术领域
本发明涉及石油炼制技术领域，尤其是涉及一种加氢反应器旋流冷氢管。
背景技术
目前，针对石油炼制与石油化工行业而言，在其中的气液两相流体并流向下流动的固定床加氢反应器中，原料油与氢气在催化剂表面进行充分、均匀地混合并产生反应，由于加氢反应过程会产生大量的反应热，因此，反应器温度会沿着催化剂床层向下传递，并逐渐升高。然而，过高的反应温度容易使催化剂床层内产生热点，加速催化剂的结焦和烧结，从而使催化剂的使用寿命缩短，使整车停机检修及更换催化剂的频率增高，且使产品的质量等级及生产过程的经济效益降低。综上所述，反应过程中，反应温度的控制对于固定床加氢反应器来说极其重要。
基于以上原因，在工业生产过程中，为了控制加氢反应器温度的升高趋势，通常采取的措施是：将反应器床层分为多个层段，并在催化剂层段之间安装冷氢箱。该冷氢箱的主要功能是：为上部催化剂床层流下的高温反应流体与自反应器外部引入的冷激流体(通常为低温氢气)提供进行快速混合及热交换的场所，其在供给新鲜反应氢气的同时，起到降低反应流体温度的作用。冷氢箱的另外一个重要功能为：将来自反应器不同的径向位置、且反应程度、组成及温度各异的液相反应物进行有效地混合，使该液相反应物以均一的组成及均匀的温度流入下一床层。
基于以上过程，具体地，冷氢气通过冷氢分配管喷出，并与物料进行均匀混合，一般地，传统冷氢管的作用和设计要求为：其一，可均匀稳定地供给足够使用的冷氢气；其二，必须能够实现使冷氢气与反应物充分混合形成混合物、且在进入下一床层时该混合物具有均匀的温度及均匀的物料分布状态。如若冷氢分配管的结构设计缺乏合理性，则会导致冷氢气与反应物混合程度低、降温效果差的不利结果，因此，冷氢气与热油混合过程的难度增加，势必将会造成催化剂局部产生热点，导致催化剂失效，致使后续床层的反应过程持续受到不利影响。
现有技术中，冷氢式装置主要包括新型扁平化急冷箱、急冷混合系统、切向喷射冷却装置及旋流喷射冷却装置。针对新型扁平化急冷箱而言，其出自扁平化设计理念，并未从根本上改变传统的结构及混合方式，在冷氢管结构上也没有相应的技术改进，冷氢与反应物的混合过程主要依靠冷氢混合箱来完成，基本没有利用冷氢管的结构优势。针对急冷混合系统而言，其主要针对冷氢管和箱体两部分做了大量改进，加强了冷氢管的结构改进，改变了传统的计算方法，可以适当降低急冷混合系统的温度，但其降温程度有限。针对切向喷射冷却装置而言，其主体结构由切向喷射的冷氢管、急冷箱及收集板等构成，旋流混合效果好；但是，由于主体结构仍旧为多层结构，其整体的轴向空间难以降低，且喷嘴切向焊接在分布管上，通过喷嘴的切向安装形成旋流，这种安装方式难度较大，不易保证每个喷嘴的角度相同，使得冷氢气与反应物的混合均匀度降低。针对旋流喷射冷却装置而言，其主体结构有冷氢管、旋流器及带有喷射喷嘴的收集盘等构成，其针对冷氢管做了相应的技术改进，增加了切向喷射喷嘴，进一步强化了气体的旋流强度，增加气液混合效果。但是，喷嘴切向焊接在分布管上，通过喷嘴的切向安装形成旋流，这种安装方式难度较大，不易保证每个喷嘴的角度相同，使得冷氢气与反应物的混合均匀度降低。
综上所述，随着整车装置大型化的发展，传统的箱式结构和管式结构按流体力学指标设计计算后，因其轴向尺寸较大，且主体结构多为多层式结构，致使反应器的有效利用空间较小，不利于气液间的快速混合，降低气液间的混合均匀度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加氢反应器旋流冷氢管，以解决现有技术中存在的由于反应器的有效利用空间较小而导致气液间混合均匀度低的问题。
为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术手段：
一种加氢反应器旋流冷氢管，包括与冷氢气储罐出口连接的进料管，还包括连接在所述进料管上的分配环管，以及装设在所述分配环管上的多个喷嘴，所述多个喷嘴围绕所述分配环管的圆环外壁均匀排布；
所述喷嘴为筒型，所述喷嘴的侧壁末端处开设有切口，所述喷嘴的末端装设有端盖，所述多个喷嘴的切口方向相同或相反。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置所述分配环管为一个或者多个。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置所述多个喷嘴为一组或多组。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置所述喷嘴垂直装设在所述分配环管的圆环上。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置位于所述分配环管的不同圆环线上的所述喷嘴的切口方向相反。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置位于所述分配环管的同一圆环线上的所述喷嘴的切口方向相同或相反。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置所述多个喷嘴包括外环组、内环组及两个侧环组。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置所述外环组包含的所述喷嘴的切口方向相同，所述内环组包含的所述喷嘴的切口方向相同。
同时，设置所述外环组的切口方向与所述内环组的切口方向相反。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置每个所述侧环组包含四个子组，每个所述子组包含的所述喷嘴的数目相同，单个所述子组包含的所述喷嘴的切口方向相同，相邻的所述子组的切口方向相反。
优选地，设置所述切口所占弧度为所述喷嘴圆周的1/2或1/4。
本发明提供的加氢反应器旋流冷氢管，其中的进料管上连接有分配环管，分配环管上装设有多个喷嘴，且多个喷嘴围绕分配环管的圆环外壁均匀排布，在此基础上，喷嘴的侧壁末端处开设有切口，喷嘴的末端装设有端盖，如此，冷氢气可通过进料管进入分配环管中，由于分配环管为圆环结构，为整个反应器的内部让出更多的有效利用空间，冷氢气与热油利用该空间进行更加充分、均匀的混合；由于进入进料管的冷氢气的气压较高，则冷氢气自多个喷嘴的切口中高速喷出；若多个喷嘴的切口方向相同，则从多个喷嘴的切口中喷出的冷氢气，在分配环管的周围形成一圈围绕其圆环的旋流，该旋流沿圆周喷射至整个反应器的截面上，与来自反应器上方的热油发生错流混合，迫使冷氢气与热油的混合更加均匀，由于分配环管为圆环结构，为整个反应器的内部让出更多的有效利用空间，冷氢气与热油利用该空间进行更加充分、均匀的混合；若多个喷嘴的切口方向相反，则从多个喷嘴的切口中喷出的冷氢气，在分配环管的周围形成对冲趋势，且与来自反应器上方的热油发生错流混合，迫使冷氢气与热油的混合更加均匀。
现有技术中，随着整车装置大型化的发展，传统的箱式结构和管式结构按流体力学指标设计计算后，因其轴向尺寸较大，且主体结构多为多层式结构，致使反应器的有效利用空间较小，不利于气液间的快速混合，降低气液间的混合均匀度。相比于现有技术，本发明提供的加氢反应器旋流冷氢管，在进料管上连接分配环管，在分配环管上装设多个喷嘴，弥补多层式主体结构所带来的有效利用空间较小的问题，在此基础上，增加加氢反应器的有效利用空间，并利用层层均分的原理，使冷氢气与热油在较大的有效空间内完成更加充分、均匀的混合，防止局部热点的温度过高使催化剂失效，进而达到维护后续反应的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的加氢反应器旋流冷氢管的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明实施例提供的喷嘴的结构示意图；
图4为图3的B-B剖视图。
附图标记：
1-进料管；2-分配环管；
3-喷嘴；31-切口；
32-端盖；33-外环组；
34-内环组；35-侧环组。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的加氢反应器旋流冷氢管的结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为本发明实施例提供的喷嘴的结构示意图；图4为图3的B-B剖视图；参照图1至图4所示，本发明具体实施例提供的加氢反应器旋流冷氢管，包括与冷氢气储罐出口连接的进料管1和连接在所述进料管1上的分配环管2，以及装设在所述分配环管2上的多个喷嘴3，所述多个喷嘴3围绕所述分配环管2的圆环外壁均匀排布。
所述喷嘴3为筒型，所述喷嘴3的侧壁末端处开设有切口31，所述喷嘴3的末端装设有端盖32，所述多个喷嘴3的切口方向相同或相反。
本发明提供的加氢反应器旋流冷氢管，其中的进料管上连接有分配环管，分配环管上装设有多个喷嘴，且多个喷嘴围绕分配环管的圆环外壁均匀排布，在此基础上，喷嘴的侧壁末端处开设有切口，喷嘴的末端装设有端盖，如此，冷氢气可通过进料管进入分配环管中，由于分配环管为圆环结构，为整个反应器的内部让出更多的有效利用空间，冷氢气与热油利用该空间进行更加充分、均匀的混合；由于进入进料管的冷氢气的气压较高，则冷氢气自多个喷嘴的切口中高速喷出；若多个喷嘴的切口方向相同，则从多个喷嘴的切口中喷出的冷氢气，在分配环管的周围形成一圈围绕其圆环的旋流，该旋流沿圆周喷射至整个反应器的截面上，与来自反应器上方的热油发生错流混合，迫使冷氢气与热油的混合更加均匀，由于分配环管为圆环结构，为整个反应器的内部让出更多的有效利用空间，冷氢气与热油利用该空间进行更加充分、均匀的混合；若多个喷嘴的切口方向相反，则从多个喷嘴的切口中喷出的冷氢气，在分配环管的周围形成对冲趋势，且与来自反应器上方的热油发生错流混合，迫使冷氢气与热油的混合更加均匀。
现有技术中，随着整车装置大型化的发展，传统的箱式结构和管式结构按流体力学指标设计计算后，因其轴向尺寸较大，且主体结构多为多层式结构，致使反应器的有效利用空间较小，不利于气液间的快速混合，降低气液间的混合均匀度。相比于现有技术，本发明提供的加氢反应器旋流冷氢管，在进料管上连接分配环管，在分配环管上装设多个喷嘴，弥补多层式主体结构所带来的有效利用空间较小的问题，在此基础上，增加加氢反应器的有效利用空间，并利用层层均分的原理，使冷氢气与热油在较大的有效空间内完成更加充分、均匀的混合，防止局部热点的温度过高使催化剂失效，进而达到维护后续反应的目的。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置所述分配环管为一个或者多个。具体地，上述分配环管为多个时，可设置多个分配环管沿进料管的圆周均匀排布，每个分配环管与反应器截面的不同位置对应，可使冷氢气与热油的混合更加充分均匀，也可进一步增加反应器内的有效利用空间。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置所述多个喷嘴为一组或多组，该组数依分配环管的圆环线进行分配，位于同一圆环线上的多个喷嘴为一组。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置所述喷嘴垂直装设在所述分配环管的圆环上，如此，冷氢气形成的旋流可沿圆周的切线方向喷射至整个反应器的截面上，与来自反应器上方的热油发生错流混合，迫使冷氢气与热油的混合更加均匀。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置位于所述分配环管的不同圆环线上的所述喷嘴的切口方向相反，如此，不同组的多个喷嘴可形成方向相反的多股不同旋流，在形成旋流的基础上，再增设其方向的相反性，不同旋流使气液间的相互作用加强，即强化冷氢气与热油的混合，实现快速降温的功能，同时促进整个混合空间内的物流均匀性，减轻后续气液分配器的压力。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置位于所述分配环管的同一圆环线上的所述喷嘴的切口方向相同或相反，具体地，位于分配环管的同一圆环线上的喷嘴的切口方向相同时，可形成一圈旋流，位于分配环管的同一圆环线上的喷嘴的切口方向相反时，可形成对冲趋势，实际设计时，可根据实际需要进行不同的选择。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，继续参照图1和图2所示，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置所述多个喷嘴3包括外环组33、内环组34及两个侧环组35，具体地，外环组为设置在分配环管的外圈上的一组喷嘴，内环组为设置在分配环管的内圈上的一组喷嘴，侧环组为设置在分配环管的侧部上的两组喷嘴。实际设计中，多个喷组的设定位置可根据实际需要进行选择，多组喷嘴按组分配的设置位置也可根据实际需要进行选择，并不仅限于本发明具体实施例所限制的设置位置，此处不再赘述。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明实施例采取的技术手段为：设置所述外环组包含的所述喷嘴的切口方向相同，所述内环组包含的所述喷嘴的切口方向相同；同时，设置所述外环组的切口方向与所述内环组的切口方向相反，则外环组与内环组形成方向相反的两个旋流，此两个不同旋流使气液间的相互作用加强，即强化冷氢气与热油的混合，实现快速降温的功能，同时促进整个混合空间内的物流均匀性，减轻后续气液分配器的压力。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，为进一步增加所述加氢反应器的有效利用空间，以提高气液间的混合均匀度，本发明具体实施例采取的技术手段为：设置每个所述侧环组包含四个子组，每个所述子组包含的所述喷嘴的数目相同，单个所述子组包含的所述喷嘴的切口方向相同，相邻的所述子组的切口方向相反，则不同子组之间形成对冲，使气液间的相互作用加强，即强化冷氢气与热油的混合，实现快速降温的功能，同时促进整个混合空间内的物流均匀性，减轻后续气液分配器的压力。
基于上述加氢反应器旋流冷氢管，优选地，设置所述切口所占弧度为所述喷嘴圆周的1/2或1/4。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种加氢反应器旋流冷氢管，包括与冷氢气储罐出口连接的进料管，其特征在于，还包括连接在所述进料管上的分配环管，以及装设在所述分配环管上的多个喷嘴，所述多个喷嘴围绕所述分配环管的圆环外壁均匀排布；
所述喷嘴为筒型，所述喷嘴的侧壁末端处开设有切口，所述喷嘴的末端装设有端盖，所述多个喷嘴的切口方向相同或相反。
2.根据权利要求1所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，所述分配环管为一个或者多个。
3.根据权利要求1所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，所述多个喷嘴为一组或多组。
4.根据权利要求3所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，所述喷嘴垂直装设在所述分配环管的圆环上。
5.根据权利要求4所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，位于所述分配环管的不同圆环线上的所述喷嘴的切口方向相反。
6.根据权利要求4所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，位于所述分配环管的同一圆环线上的所述喷嘴的切口方向相同或相反。
7.根据权利要求4所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，所述多个喷嘴包括外环组、内环组及两个侧环组。
8.根据权利要求7所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，所述外环组包含的所述喷嘴的切口方向相同，所述内环组包含的所述喷嘴的切口方向相同；
所述外环组的切口方向与所述内环组的切口方向相反。
9.根据权利要求7所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，每个所述侧环组包含四个子组，每个所述子组包含的所述喷嘴的数目相同，单个所述子组包含的所述喷嘴的切口方向相同，相邻的所述子组的切口方向相反。
10.根据权利要求1所述的加氢反应器旋流冷氢管，其特征在于，所述切口所占弧度为所述喷嘴圆周的1/2或1/4。
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