CN106268524B - 扩散器及固定床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩散器和一种固定床反应器，该扩散器包括筒体(1)以及设置于所述筒体(1)中的旋流板(2)，所述筒体(1)的顶部设置有气液物料入口，并且其底部设置有气液物料扩散口，所述旋流板(2)为沿所述筒体(1)的轴向延伸至所述气液物料扩散口的曲面板。所述固定床反应器包括反应器本体(5)和本发明的扩散器，该扩散器设置于所述反应器本体(5)的入口处。本发明的扩散器具有物料分配效果好、压降小的优点。

Description

扩散器及固定床反应器

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地，涉及一种扩散器。此外，本发明还涉及一种固定床反应器。

背景技术

目前石油化工领域中许多催化反应都采用带有若干间隔固体颗粒床层的反应器进行(例如加氢裂化、加氢精制等装置)。通常，在这种反应器入口处设有扩散器以消除或减缓高流速的物料带来的动量冲击，并对气体和液体进行预混合分散。《中国炼油技术》(侯芙生主编，2011年出版，第401页)中提到了扩散器的作用：置于反应器顶部，起预分配的作用，防止物料直接冲击气液分配盘，影响分配效果。当反应物料进入扩散器后，通过锥筒两侧的槽孔，进入上、下两层水平孔板，然后溅落到下部的顶层气液分配盘上。

申请号为US4579647的美国专利提出一种带有气相导流孔和液相分布管的结构。该结构包括侧面设有开孔的筒体和位于底部的布液管，布液管上设有不同长短的流通支管，支管上设有开孔。气液物料进入设备后，液相向下流入布液管进行分配，气相则经由筒体侧面开孔流出。这种结构的不足在于气液两相物料基本不发生混合，且对于液相来说由于流道分支较多、流道轨迹较长，液相在反应器横截面上均匀分配时，会产生较高的压降，带来额外的能耗。

公告号为CN100340331C的专利公开了一种带有内外锥筒的扩散器。该结构包括筒体、底板、外锥筒、盖板和内锥筒，其中盖板和底板起到减缓流体冲力的作用，内锥筒用于引导气相物料流通，外锥筒用于引导液相物料流通。该扩散器虽然能够使气液物料产生一定混合，但由于内外锥筒间的液相物料流道被完全液封，出口界面较小，因此存在压降大、物料喷洒角度小的问题。

公告号为CN201832616U的专利公开一种反应器入口预处理器。该处理器的圆柱形筒体下方设有两侧圆形碎流板，碎流板上设有圆形开孔。圆柱形筒体内部设有带有顶盖板的截锥形筒体，截锥形筒体设有2个对称开槽。当气液物料进入该扩散器后，由于液相的分配情况受气速影响较大，因此容易发生偏流。

有鉴于此，需要提供一种物料分配效果好、压降小的扩散器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种扩散器，该扩散器具有物料分配效果好、压降小的优点。

此外，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种固定床反应器，该固定床反应器的扩散器具有物料分配效果好、压降小的优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种扩散器，该扩散器包括筒体以及设置于所述筒体中的旋流板，所述筒体的顶部设置有气液物料入口，并且其底部设置有气液物料扩散口，所述旋流板为沿所述筒体的轴向延伸至所述气液物料扩散口的曲面板。

优选地，所述旋流板为沿所述筒体的轴向呈螺旋状延伸至所述气液物料扩散口的螺旋曲面板。

优选地，所述扩散器还包括设置于所述筒体中部并且沿着所述筒体的延伸方向延伸的中心杆，所述旋流板围绕所述中心杆螺旋延伸，并且所述旋流板的螺旋内端连接于所述中心杆。

优选地，所述中心杆的顶端与所述筒体连接。

优选地，所述旋流板的螺旋外端与所述筒体内壁之间形成有径向间隙。

优选地，所述旋流板螺旋延伸一圈的长度为所述旋流板直径的0.8～1.2倍。

优选地，所述筒体的周壁上设有贯穿所述筒体的多个通槽。

此外，在上述扩散器的基础之上，本发明还提供一种固定床反应器，包括反应器本体和本发明的扩散器，该扩散器设置于所述反应器本体的入口处。

优选地，所述扩散器的扩散角为30°～150°。

本发明的扩散器通过在扩散器的筒体中设置旋流板，该旋流板为沿所述筒体的轴向延伸至所述气液物料扩散口的曲面板，从而通过气液物料入口进入扩散器的气液物料将在筒体中沿旋流板的延伸方向流动，并在气液物料扩散口沿上述方向扩散，与此同时，由于气液物料在筒体中沿旋流板的延伸方向流动，因此本发明的扩散器还具有压降小的优点。此外，本发明的固定床反应器，由于包括本发明的扩散器，因此其同样具有以上优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的具体实施方式的扩散器的结构示意图；

图2是根据本发明的具体实施方式的固定床反应器的局部示意图；

图3显示的是本发明的扩散器与公告号为CN201832616U的专利的反应器入口预处理器的分配均匀性冷态模型试验(其中流量值的单位为mL/min)；

图4显示的是本发明的扩散器与公告号为CN201832616U的专利的反应器入口预处理器的压降值冷态模型试验(其中流量值的单位为mL/min，压降值的单位为kPa)。

附图标记说明

1、筒体 2、旋流板

3、中心杆 4、通槽

5、反应器本体 6、分配塔盘

7、流体混合分配器 α、扩散角

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种扩散器，具体地，如图1所示，该扩散器包括筒体1以及设置于所述筒体1中的旋流板2，所述筒体1的顶部设置有气液物料入口，并且其底部设置有气液物料扩散口，所述旋流板2为沿所述筒体1的轴向延伸至所述气液物料扩散口的曲面板。更具体地，所述旋流板2为沿所述筒体1的轴向呈螺旋状延伸至所述气液物料扩散口的螺旋曲面板。

需要说明的是，筒体1和旋流板2的具体形状及尺寸大小可以根据需要设置，这些均属于本发明的技术构思范围之内。具体地，筒体1的高度与直径比为0.6-1.4(优选为1)，螺旋曲面板的直径与筒体1的直径的比值为0.4-0.8(优选为0.6)。

本发明的扩散器通过在扩散器的筒体1中设置旋流板2，该旋流板2为沿所述筒体1的轴向呈螺旋状延伸至所述气液物料扩散口的螺旋曲面板，从而通过气液物料入口进入扩散器的气液物料将在筒体1中沿旋流板2的螺旋延伸方向流动，并在气液物料扩散口沿上述方向扩散，与此同时，由于气液物料在筒体1中沿旋流板2的螺旋延伸方向流动，因此本发明的扩散器还具有压降小的优点。

在本发明的扩散器中，优选地，所述扩散器还包括设置于所述筒体1中部并且沿着所述筒体1的延伸方向延伸的中心杆3，所述旋流板2围绕所述中心杆3螺旋延伸，并且所述旋流板2的螺旋内端连接于所述中心杆3，具体地，所述中心杆3的顶端与所述筒体1连接，从而通过该中心杆3将旋流板2固定于筒体1中。

可以理解的是，旋流板2的具体设置方式并不仅限于以上形式，例如，本发明的扩散器包括筒体1以及两个设置于所述筒体1中的旋流板2，所述旋流板2为沿所述筒体1的轴向延伸至所述气液物料扩散口的曲面板，两个旋流板2在筒体1中形成为双螺旋形状，并且双螺旋形状的旋流板2的顶部通过连接件固定于筒体1。

在上述的扩散器中，更优选地，所述旋流板2的螺旋外端与所述筒体1内壁之间形成有径向间隙，从而便于旋流板2安装固定的同时，使得流体通过扩散器的压降更小。

在本发明的扩散器中，具体地，所述旋流板2螺旋延伸一圈的长度为所述旋流板2直径的0.8～1.2倍，从而使得旋流板2的旋转相对平缓，保证流体通过扩散器的压降较小。

在本发明的扩散器中，优选地，所述筒体1的周壁上均匀间隔地设有贯穿所述筒体1的2-10个通槽4(优选为6个)，从而在流体的流量较大时，流体能够通过上述通槽扩散。具体地，通槽4可为矩形、梯形、三角形或者弧形等(优选为矩形)，通槽4的高度为旋流板2高度的0.6-1.2倍(优选为0.9倍)，通槽4的宽度为筒体1直径的0.01-0.05倍(优选为0.03)。

此外，本发明还提供一种固定床反应器，如图2所示，该固定床反应器包括反应器本体5、设置于反应器本体5中的分配塔盘6(分配塔盘6上均布有多个流体混合分配器7)和本发明的扩散器，该扩散器设置于所述反应器本体5的入口处。

本发明的扩散器通过在扩散器的筒体1中设置旋流板2，该旋流板2为沿所述筒体1的轴向延伸至所述气液物料扩散口的曲面板，从而通过气液物料入口进入扩散器的气液物料将在筒体1中沿旋流板2的延伸方向流动，并在气液物料扩散口沿上述方向扩散，与此同时，由于气液物料在筒体1中沿旋流板2的延伸方向流动，因此本发明的扩散器还具有压降小的优点。

在本发明的固定床反应器中，优选地，所述扩散器的扩散角α为30°～150°，从而保证经过扩散器扩散处的气液物料能够完全覆盖分配塔盘6的流体混合分配器7。

以下将通过冷态模型试验的方式检测并对比本发明的扩散器与公告号为CN201832616U的专利的反应器入口预处理器的分配均匀性和压降值，分配均匀性可通过将某流量值恒定的气液物料通入到本发明的扩散器与对比专利的反应器入口预处理器中，然后分别检测多个监测点的流量值(如图3所示)并总体上总结得出，压降值可通过分别检测本发明的扩散器与对比专利的反应器入口预处理器的某个监测点在不同流量值下的压降(如图4所示)而得出。需要说明的是，本发明的扩散器与对比专利的反应器入口预处理器各自的冷态模型试验中的上述监测点需两两分别位于相对于扩散器和反应器入口预处理器相同的位置。

由图3可以看出，本发明的扩散器与对比专利的反应器入口预处理器相比在各个测量点的流量值偏差处于较小范围，流量值整体偏差较小，由此说明本发明的扩散器具有较好的流体分配均匀性。由图4可以看出，本发明的扩散器与对比专利的反应器入口预处理器相比具有更小的压降值。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种扩散器，其特征在于，该扩散器包括筒体(1)以及设置于所述筒体(1)中的旋流板(2)，所述筒体(1)的顶部设置有气液物料入口，并且其底部设置有气液物料扩散口，所述旋流板(2)为沿所述筒体(1)的轴向呈螺旋状延伸至所述气液物料扩散口的螺旋曲面板，所述旋流板(2)的螺旋外端与所述筒体(1)内壁之间形成有径向间隙。

2.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述扩散器还包括设置于所述筒体(1)中部并且沿着所述筒体(1)的延伸方向延伸的中心杆(3)，所述旋流板(2)围绕所述中心杆(3)螺旋延伸，并且所述旋流板(2)的螺旋内端连接于所述中心杆(3)。

3.根据权利要求2所述的扩散器，其特征在于，所述中心杆(3)的顶端与所述筒体(1)连接。

4.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述旋流板(2)螺旋延伸一圈的长度为所述旋流板(2)直径的0.8～1.2倍。

5.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述筒体(1)的周壁上设有贯穿所述筒体(1)的多个通槽(4)。

6.一种固定床反应器，包括反应器本体(5)，其特征在于，所述固定床反应器还包括根据权利要求1-5中任意一项所述的扩散器，该扩散器设置于所述反应器本体(5)的入口处。

7.根据权利要求6所述的固定床反应器，其特征在于，所述扩散器的扩散角(α)为30°～150°。