CN106268525B - 扩散器及固定床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工领域，并且公开了一种扩散器及一种固定床反应器，该扩散器包括：筒体，该筒体包括周壁，并且该筒体的顶部和底部分别设有气液物料入口和气液物料扩散口，所述筒体的底部开口以形成气液物料扩散口；和导流部件，该导流部件设置在所述筒体内并包括第一导流件、第二导流件和多个扩散旋流板，所述第二导流件的中心设有导流开口，并且其外边缘接合于所述筒体的内周壁上；所述第一导流件布置在所述第二导流件的上方并与所述气液物料入口位置相对；所述扩散旋流板的顶端和底端分别连接所述第一导流件和第二导流件，多个所述扩散旋流板沿所述筒体的周向间隔布置。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。

美国专利US4579647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，该筒体包括周壁，并且该筒体的顶部和底部分别设有气液物料入口和气液物料扩散口；和导流部件，该导流部件设置在所述筒体内并包括第一导流件、第二导流件和多个扩散旋流板，所述第二导流件设置在所述筒体的底部，所述第二导流件的中心设有导流开口，并且其外边缘接合于所述筒体的内周壁上；所述第一导流件布置在所述第二导流件的上方并与所述气液物料入口位置相对，所述第一导流件的外边缘与所述筒体的内周壁之间具有间隙；所述扩散旋流板的顶端和底端分别连接所述第一导流件和第二导流件，多个所述扩散旋流板沿所述筒体的周向间隔布置；其中，从气液物料入口进入的气液物料经由所述第一导流件导流至所述筒体的内周壁，并通过所述扩散旋流板后形成为旋流，该旋流从第二导流件的导流开口和所述气液物料扩散口向下流出。

优选地，各个所述扩散旋流板均具有在所述筒体的径向方向上的外端和内端，并且从各个所述扩散旋流板的外端到其内端的布置方向相对于所述筒体的径向方向朝向逆时针方向倾斜布置。

优选地，所述导流部件还包括多个设置于所述第一导流件上的导流旋流板，该导流旋流板沿所述筒体的周向间隔布置。

优选地，各个所述导流旋流板均具有在所述筒体的径向方向上的外端和内端，并且从各个所述导流旋流板的外端到其内端的布置方向相对于所述筒体的径向方向朝向顺时针方向倾斜布置。

优选地，所述第一导流件形成为圆形板件，所述气液物料入口和所述导流开口均形成为圆形开口，所述第一导流件、所述气液物料入口与所述导流开口同轴设置，且所述第一导流件的截面积均大于所述气液物料入口与所述导流开口各自的面积。

优选地，所述第二导流件形成为圆环板件。

优选地，所述扩散旋流板为梯形板、矩形板或者圆弧板。

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。

通过上述技术方案，本发明的扩散器能够将进入筒体的气液物料导向筒体内壁，然后通过多个扩散旋流板的旋流作用对气液物料进行预混和分散。与此同时，本发明的扩散器还具有结构简单，压降小的优点，适合用于固定床加氢反应器中气液物料在入口处的预混和分散。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是图1中的扩散器的剖视图；

图3是图2中沿A-A截面的剖视图；

图4是根据本发明的另一种具体实施方式的扩散旋流板的剖视图；

图5是根据本发明的另一种具体实施方式的扩散器的剖视图；

图6是图5中的扩散器的结构示意图；

图7是沿图5中的A-A的剖视图；

图8是沿图5中的B-B的剖视图；

图9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10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、第一导流件

3、第二导流件 4、扩散旋流板

5、导流旋流板

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至图8所示，该扩散器包括：筒体1，该筒体1包括周壁和顶壁，该顶壁设有气液物料入口，所述筒体1的底部开口以形成气液物料扩散口；和导流部件，该导流部件设置在所述筒体内并包括第一导流件2、第二导流件3和多个扩散旋流板4，所述第二导流件3设置在所述筒体1的底部，所述第二导流件3的中心设有导流开口，并且其外边缘接合于所述筒体1的内周壁上；所述第一导流件2布置在所述第二导流件3的上方并与所述气液物料入口位置相对，所述第一导流件2的外边缘与所述筒体1的内周壁之间具有间隙；所述扩散旋流板4的顶端和底端分别连接所述第一导流件2和第二导流件3，多个所述扩散旋流板4沿所述筒体1的周向间隔布置；其中，从气液物料入口进入的气液物料经由所述第一导流件2导流至所述筒体1的内周壁，并通过所述扩散旋流板4后形成为旋流，该旋流从第二导流件3的导流开口和所述气液物料扩散口向下流出。

需要说明的是，筒体1、第一导流件2、第二导流件3和多个扩散旋流板4的具体结构形式可以根据需要设置，这些均属于本发明的技术构思范围之内。具体地，第一导流件2可以形成为圆锥形件或者圆形平板件，第二导流件3可以形成为环形平板件或者倒置的圆环锥形件，所述扩散旋流板4为梯形板、矩形板或者圆弧板(优选为圆弧板)。

通过上述技术方案，本发明的扩散器能够将进入筒体1的气液物料导向筒体1内壁，然后通过多个扩散旋流板4的旋流作用对气液物料进行预混和分散。与此同时，本发明的扩散器还具有结构简单，压降小的优点，适合用于固定床加氢反应器中气液物料在入口处的预混和分散。

在本发明的扩散器中，优选地，各个所述扩散旋流板4均具有在所述筒体1的径向方向上的外端和内端，并且从各个所述扩散旋流板4的外端到其内端的布置方向相对于所述筒体1的径向方向朝向逆时针方向倾斜布置，从而便于使气液物料形成为旋流。

在上述扩散器中，优选地来，所述导流部件还包括多个设置于所述第一导流件2上的导流旋流板5(如图5至图8所示)，该导流旋流板5沿所述筒体1的周向间隔布置，具体地，各个所述导流旋流板5均具有在所述筒体1的径向方向上的外端和内端，并且从各个所述导流旋流板5的外端到其内端的布置方向相对于所述筒体1的径向方向朝向顺时针方向倾斜布置，从而形成两级旋流板。

可以理解的是，本发明的扩散器并不仅限于以上的具有一级或者两级的旋流板的扩散器，其可以形成为具有多级旋流板的扩散器。

在上述扩散器中，具体地，所述第一导流件2形成为圆形板件，所述气液物料入口和所述导流开口均形成为圆形开口，所述第一导流件2、所述气液物料入口与所述导流开口同轴设置，且所述第一导流件2的截面积均大于所述气液物料入口与所述导流开口各自的面积，更具体地，所述第二导流件3形成为圆环板件，从而使得本发明的扩散器结构简单，易于加工制造。

此外，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，所述扩散器设置于所述反应器本体的入口处。

通过上述技术方案，本发明的扩散器能够将进入筒体1的气液物料导向筒体1内壁，然后通过多个扩散旋流板4的旋流作用对气液物料进行预混和分散。与此同时，本发明的扩散器还具有结构简单，压降小的优点，适合用于固定床加氢反应器中气液物料在入口处的预混和分散。

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9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10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9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10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 (8)

1.一种扩散器，其特征在于，该扩散器包括：

筒体(1)，该筒体(1)包括周壁，并且该筒体(1)的顶部和底部分别设有气液物料入口和气液物料扩散口；和

导流部件，该导流部件设置在所述筒体内并包括第一导流件(2)、第二导流件(3)和多个扩散旋流板(4)，所述第二导流件(3)设置在所述筒体(1)的底部，所述第二导流件(3)的中心设有导流开口，并且其外边缘接合于所述筒体(1)的内周壁上；所述第一导流件(2)布置在所述第二导流件(3)的上方并与所述气液物料入口位置相对，所述第一导流件(2)的外边缘与所述筒体(1)的内周壁之间具有间隙；所述扩散旋流板(4)的顶端和底端分别连接所述第一导流件(2)和第二导流件(3)，多个所述扩散旋流板(4)沿所述筒体(1)的周向间隔布置；

其中，从气液物料入口进入的气液物料经由所述第一导流件(2)导流至所述筒体(1)的内周壁，并通过所述扩散旋流板(4)后形成为旋流，该旋流从第二导流件(3)的导流开口和所述气液物料扩散口向下流出，所述气液物料入口沿所述筒体(1)的轴向的投影落在所述第一导流件(2)上，且所述投影的面积小于所述第一导流件(2)的面积。

2.根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于，各个所述扩散旋流板(4)均具有在所述筒体(1)的径向方向上的外端和内端，并且从各个所述扩散旋流板(4)的外端到其内端的布置方向相对于所述筒体(1)的径向方向朝向逆时针方向倾斜布置。

3.根据权利要求2所述的扩散器，其特征在于，所述导流部件还包括多个设置于所述第一导流件(2)上的导流旋流板(5)，该导流旋流板(5)沿所述筒体(1)的周向间隔布置。

4.根据权利要求3所述的扩散器，其特征在于，各个所述导流旋流板(5)均具有在所述筒体(1)的径向方向上的外端和内端，并且从各个所述导流旋流板(5)的外端到其内端的布置方向相对于所述筒体(1)的径向方向朝向顺时针方向倾斜布置。

5.根据权利要求2所述的扩散器，其特征在于，所述第一导流件(2)形成为圆形板件，所述气液物料入口和所述导流开口均形成为圆形开口，所述第一导流件(2)、所述气液物料入口与所述导流开口同轴设置，且所述第一导流件(2)的截面积均大于所述气液物料入口与所述导流开口各自的面积。

6.根据权利要求5所述的扩散器，其特征在于，所述第二导流件(3)形成为圆环板件。

7.根据权利要求5所述的扩散器，其特征在于，所述扩散旋流板(4)为梯形板、矩形板或者圆弧板。

8.一种固定床反应器，包括反应器本体，其特征在于，所述固定床反应器还包括根据权利要求1-7中任意一项所述的扩散器，所述扩散器设置于所述反应器本体的入口处。