CN107899517A - 一种用于全液相操作固定床反应器的进料分布器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于全液相操作固定床反应器中的进料分布器，包括分布器筒体，所述筒体由上至下包括进料区、混合区和分布区，其中，所述进料区的顶部为物料入口，所述进料区与混合区之间依次通过缩径结构和喉管连通，所述混合区上部的侧壁上设有多个抽吸通道，所述分布区的底部设有盲板、侧壁设有多个周向分布的分布槽8，所述分布槽的外侧还设有环形导流板，所述导流板与分布槽底端平齐设置。本发明可消除反应器顶部锥角区域容易形成的死区，使反应器性能更接近于平推流反应器，在使用时具有液体分布均匀、结构简单、制作安装方便等优点。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种进料分布器，更具体地说，涉及一种用于全液相条件下操作的固定床反应器中的进料分布器。
背景技术
液体分布器广泛应用于各类化工设备中，其主要作用是把液态的物料均匀分散于设备空间中，以满足传质、传热或化学反应的要求。常用的传统液体分布器主要有排管式液体分布器、孔盘式液体分布器、槽盘式液体分布器等。
对全液相操作的固定床反应器而言，液体通过床层的阻力通常有助于获得较好的流体分布效果，液体分布器的主要作用则是降低入口动能对液体分布的影响，同时消除反应器顶部空间，尤其是靠近器壁区域的死区。但传统分布器多采用平顶分布结构，一般难以安装在设备封头区域，由此导致设备封头区域或分布器以上部分，尤其是靠近器壁的区域容易形成死区(被分布流体很难喷射到该区域，区域内流体流动困难)。这一现象在物料本身容易发生自分解或聚合等较强化学反应的反应器中可能导致产品不合格，甚至发生危险。因此，开发可消除设备顶部或锥角区域死区的进料分布器具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于全液相操作的固定床反应器中的进料分布器，克服现有分布器容易在分布器上部形成死区的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于全液相操作固定床反应器的进料分布器，该分布器包括分布器筒体，所述筒体由上至下包括进料区、混合区和分布区，其中，所述进料区的顶部为物料入口，所述进料区与混合区之间依次通过缩径结构和喉管连通，所述混合区上部的侧壁上设有多个抽吸通道，所述分布区的底部设有盲板、侧壁设有多个周向分布的分布槽，所述分布槽的外侧还设有环形导流板，所述导流板与分布槽底端平齐设置。
根据本发明的分布器，优选地，所述喉管直径为所述物料入口直径的20％-60％，优选35％-50％。
根据本发明的分布器，优选地，所述喉管的下端伸入所述混合区，从而在所述喉管的下端与所述混合区的侧壁之间形成环形区，所述的多个抽吸通道沿周向设置在所述环形区的侧壁上；
优选地，所述的多个抽吸通道呈弧形。
根据本发明的分布器，优选地，所述抽吸通道的总流通截面积与所述物料入口截面积之比为0.1-0.8，优选0.1-0.3；
优选地，所述抽吸通道设有4-12个。
根据本发明的分布器，优选地，所述分布槽的总通道面积与所述物料进口的截面积的比值为0.5-3，优选1.5-2。
根据本发明的分布器，优选地，所述分布区的分布槽设有至少两层，每层分布槽的外侧均设有环形导流板，所述导流板与对应分布槽的底端平齐设置。
根据本发明的分布器，优选地，在相邻的两层分布槽中上层分布槽流通截面积与下层分布槽流通截面积的比值为1-3，优选1.2-2。
根据本发明的分布器，优选地，所述分布槽为圆形、矩形或三角形。
本发明通过对反应器顶部流体的抽吸作用以及配合下部物料的排挤作用，强制反应器边缘锥角区域顶部流体进行流动，消除反应器顶部锥角区域的死区，使反应器性能更接近于平推流反应器，在使用时具有液体分布均匀、结构简单、制作安装方便等优点。
附图说明
图1为本发明的分布器的一种实施方式的示意图；
图2为图1的纵剖面示意图；
图3为图1中抽吸通道的横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不仅限于此。
如图1-2所示，本发明的进料分布器，包括分布器筒体1，所述筒体由上至下包括进料区11、混合区12和分布区13，相互连通，以便进入所述进料区11的物料可以最后经分布区13分布进入所述反应器参与反应。
所述进料区11的顶部为物料入口2，以便物料进入所述进料区11，所述进料区11与混合区12之间依次通过缩径结构4和喉管5连通。其中，所述缩径结构4为本领域熟知，即直径由上至下逐渐减小的缩径管道，在本发明中，即直径由所述分布器筒体1的进料区11直径逐渐缩小至所述喉管5的直径。物料通过所述缩径结构4和喉管5时，由于文丘里效应，在喉管5出口下方会形成一定的低压区；优选地，所述喉管5直径一般为物料入口2直径的20％-60％，优选35％-50％，比如40％或45％。
所述混合区12上部的侧壁上设有多个抽吸通道7，用于将所述分布器外的物料利用上述低压区吸入所述混合区12。所述抽吸通道7一般可以设置4-12个，比如6、8或10个，且沿分布器的周向均匀分布，抽吸通道7总流通截面积与分布器截面积的比值一般可以为0.1-0.8，优选0.1-0.3，比如0.2、0.4或0.5。优选地，如图3所示，所述抽吸通道7设置为弧形，分布器外的物料经弧形抽吸通道吸入时，通过该通道可产生一定旋流运动，有利于在所述混合区12内的充分混合。
在一个优选实施方式中，所述喉管5的下端伸入所述混合区12，例如伸入长度不超过抽吸通道7高度的2倍，比如1.2-2倍，从而在所述喉管5的下端与所述混合区12的侧壁之间形成环形区121，所述的多个抽吸通道7沿周向设置在所述环形区121的侧壁上，以更好的实现物料吸入效果。
所述分布区13位于混合区12下方，其侧壁设有多个周向分布的分布槽8，同时底部设有盲板3，从而使得来自混合区12的物料可以全部经由侧壁上的分布槽8分布进入反应器。在本发明的分布器中，所述分布槽8的外侧还设有环形导流板9，所述导流板9与分布槽8底端平齐设置，自分布槽8向外流出的物料经导流板9作用后可以更好的向外周扩散，也可以形成对反应器内上部边缘锥角区域物料更好的扰动，从而与所述抽吸通道7相配合，使反应器内上部锥角区域的物料更好的进入混合区12，有效避免死区。所述分布槽8可以为多种形状，比如圆形、矩形、跑道形或三角形等。
在一个优选实施方式中，所述分布区13的分布槽8设有至少两层，比如两层，相邻两层分布槽8一般可以间隔排列；每层分布槽8的外侧均设有环形导流板9，所述导流板9与对应分布槽8的底端平齐设置，此时，分布区13内的物料可以经由至少两层的分布槽8进入反应器内，使物料分布更均匀。优选地，在相邻的两层分布槽8中上层分布槽流通截面积与下层分布槽流通截面积的比值为1-3，优选1.2-2，比如1.5或1.8；相邻的两层导流板9中上层导流板宽度与下层导流板宽度的比值一般大于1，优选不大于2，进一步优选1.2-1.5，比如1.3或1.4。
运行时，如图1-3所示，物料由上部物料入口2进入分布器的进料区11，经过缩径结构4，进入喉管5，在喉管5出口处由于文丘里效应产生局部低压，分布器外侧流体在压差驱动下通过抽吸通道7进入分布器的混合区12，弧形的抽吸通道7可使被抽吸流体产生旋流运动，促进两股流体在混合区12中的混合；混合后的流体下行经分布区13的分布槽8流出，并在导流板9作用下向四周流动，从而通过对反应器顶部流体的抽吸作用以及配合下部物料的排挤作用，强制反应器边缘锥角区域顶部流体进行流动，消除反应器顶部锥角区域的死区，同时也保证床层中物料均匀分布。
实施例1
在直径1.0米，催化剂装填高度1.0米的固定床反应器中对本发明的分布器进行了测试。所用催化剂为直径0.5-1.2毫米的玻璃珠。液相进料为自来水，流量50立方米每小时。分布器入口处内径150毫米，喉管内径50毫米，喉管出口处设有6个抽吸口及抽吸通道，抽吸口总流通截面积与分布器入口截面积之比一般为0.22，分布器下部设置三层分布槽，每层均为16个，所有分布槽均为矩形，宽度14毫米，其中第一层分布槽高度54毫米，第二层高度38毫米，第三层高度30毫米。每层分布槽外侧均设有导流板，导流板与分布槽底端平齐，第一层导流板宽度85毫米，第二层导流板宽度64毫米，第三层导流板宽度30毫米。
测试时首先在液相进料中加入染色剂，循环置换20分钟，待反应器内液相颜色均以稳定后将进料切换为含有褪色剂的进料，并同时计时，测量反应器顶部空间液体完全褪色所需时间，结果表明：切换进料5秒内，反应器顶部空间即完全褪色。
此外，还在反应器出口对液相的停留时间分布进行了测量，结果表明：液体停留时间分布较窄，平均停留时间约为28秒，没有明显的拖尾现象。
实施例2
将实施例1中分布器喉管内径改为30毫米，喉管出口处设有10个抽吸口及抽吸通道，抽吸口总流通截面积与分布器入口截面积之比一般为0.5，分布器下部设置两层分布槽，每层均为20个，所有分布槽均为矩形，宽度14毫米，其中第一层分布槽高度62毫米，第二层高度25毫米。每层分布槽外侧均设有导流板，导流板与分布槽底端平齐，第一层导流板宽度75毫米，第二层导流板宽度40毫米。
采用上述分布器重复实施例1中过程，结果表明：切换进料5秒内，反应器顶部空间即完全褪色。液体停留时间分布同样较窄，平均停留时间约32秒，没有明显的拖尾现象。
对比例1
将实施例1中的分布器改为传统的排管式分布器，共包括7跟分布支管，支管底部设有8毫米的液体分布孔，7跟分布支管共布置136个分布孔。
同等条件下的测试结果表明：切换为褪色剂进料后，反应器顶部空间完全褪色平均需要23秒，远高于本发明所述分布器。此外，采用传统分布器，其停留时间分布变宽，约为实施例1中停留时间的1.8倍。
上述对比表明：本发明所述分布器有效消除了反应器顶部空间的死区，可以使反应器性能更接近于平推流反应器。
Claims (8)
1.一种进料分布器，其特征在于：该分布器包括分布器筒体，所述筒体由上至下包括进料区、混合区和分布区，其中，所述进料区的顶部为物料入口，所述进料区与混合区之间依次通过缩径结构和喉管连通，所述混合区上部的侧壁上设有多个抽吸通道，所述分布区的底部设有盲板、侧壁设有多个周向分布的分布槽，所述分布槽的外侧还设有环形导流板，所述导流板与分布槽底端平齐设置。
2.根据权利要求1所述分布器，其特征在于：所述喉管直径为所述物料入口直径的20％-60％，优选35％-50％。
3.根据权利要求1所述分布器，其特征在于：所述喉管的下端伸入所述混合区，从而在所述喉管的下端与所述混合区的侧壁之间形成环形区，所述的多个抽吸通道沿周向设置在所述环形区的侧壁上；
优选地，所述的多个抽吸通道呈弧形。
4.根据权利要求1或3所述分布器，其特征在于：所述抽吸通道的总流通截面积与所述物料入口截面积之比为0.1-0.8，优选0.1-0.3；
优选地，所述抽吸通道设有4-12个。
5.根据权利要求1所述分布器，其特征在于：所述分布槽的总通道面积与所述物料进口的截面积的比值为0.5-3，优选1.5-2。
6.根据权利要求1或5所述分布器，其特征在于：所述分布区的分布槽设有至少两层，每层分布槽的外侧均设有环形导流板，所述导流板与对应分布槽的底端平齐设置。
7.根据权利要求6所述分布器，其特征在于：在相邻的两层分布槽中上层分布槽流通截面积与下层分布槽流通截面积的比值为1-3，优选1.2-2。
8.根据权利要求7所述分布器，其特征在于：所述分布槽为圆形、矩形或三角形。
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