CN108079908A - 一种气液分配盘及气液分配器的布局方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油炼制和化工设备领域，具体而言，涉及一种气液分配盘及气液分配器的布局方法。本发明公开了一种气液分配盘，其包括气液分配板以及设置在气液分配板上的多个第一气液分配器以及多个第二气液分配器。并且第一气液分配器用于伞面喷射，第二气液分配器用于实心喷射。该装置充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射组合的方式，重点对正下方实现均匀喷射，避免大幅度的壁流现象。通过这种内外结合，可以保证气液的快速均布，发挥两种类型管式气液分配器各自的优势，回避各自的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及石油炼制和化工设备领域，具体而言，涉及一种气液分配盘及气液分配器的布局方法。
背景技术
固定床加氢反应器内都采用气液分配盘将气液介质均匀地分配到下方的催化剂床层上。气液分配盘由分配板和设于分配板上的多个气液分配器组成，其中的气液分配器是一个重要构件。在固定床加氢反应器内，气液分配器的气液分配性能直接影响反应物与催化剂接触时间的均匀性，影响催化剂表面被液相润湿的程度。而气液分布不匀会形成偏流和局部短路等现象，最终会影响催化剂床层的温度分布和产品质量。
目前加氢技术正向反应器大型化、产品精细化和清洁化的方向发展，同时开发了高级催化剂和催化剂级配技术，因此气液的快速均布的重要性就更加突出。现有的气液分配器按液相进入气液分配器的方式，可分为三类：溢流型、抽吸型和二者混合型。
结合装置大型化和原料劣质化的迫切需求，溢流型管式气液分配器是今后加氢反应器气液分配器的发展方向。在碎流板结构上主要有两种，一种为实心结构，形成液体的伞面喷射；另一种为碎流板中心带齿缝的结构，形成液体的实心喷射。
在现有技术中，采用上述的气液分配器的气液分配盘均存在一定缺陷，其主要表现在：
(1)气液分配器会把大量的液体直接喷射到反应器的器壁上，造成严重的壁流现象；
(2)在气液量较小的情况下，出现严重的点状分布，导致床层温度出现不均。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种气液分配盘，该气液分配盘充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射组合的方式，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外结合，可以保证气液的快速均布，发挥两种类型管式气液分配器各自的优势，回避各自的缺点。
本发明的第二个目的在于提供一种气液分配器的布局方法，该气液分配器的布局方法充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。其中，中心大范围的位置采用伞面喷射，伞面之间相互叠加，靠近边壁的部分采用实心喷射，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
本发明的实施例是这样实现的：
一种气液分配盘，其包括气液分配板以及设置在气液分配板上的多个第一气液分配器以及多个第二气液分配器；
并且第一气液分配器用于伞面喷射，第二气液分配器用于实心喷射。
固定床加氢反应器内都采用气液分配盘将气液介质均匀地分配到下方的催化剂床层上。气液分配盘由分配板和设于分配板上的多个气液分配器组成，其中的气液分配器是一个重要构件。在固定床加氢反应器内，气液分配器的气液分配性能直接影响反应物与催化剂接触时间的均匀性，影响催化剂表面被液相润湿的程度。而气液分布不匀会形成偏流和局部短路等现象，最终会影响催化剂床层的温度分布和产品质量。
在现有技术中，气液分配盘均存在一定缺陷，其主要表现在：气液分配器会把大量的液体直接喷射到反应器的器壁上，造成严重的壁流现象；在气液量较小的情况下，出现严重的点状分布，导致床层温度出现不均。
基于上述问题，本发明提供了一种气液分配盘，该气液分配盘充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
在本发明的一种实施例中：
多个第一气液分配器设置在气液分配板的中央位置；
多个第二气液分配器绕气液分配板的外缘设置；
并且多个第二气液分配器均位于气液分配板的外缘及多个第一气液分配器之间。
在本发明的一种实施例中：
多个第一气液分配器之间间隔设置；
多个第二气液分配器之间间隔设置；
多个第一气液分配器与多个第二气液分配器之间间隔设置。
在本发明的一种实施例中：
相邻的第一气液分配器之间间隔100-120mm；
相邻的第二气液分配器之间间隔100-120mm；
相邻的第一气液分配器与第二气液分配器之间间隔100-120mm。
在本发明的一种实施例中：
多个第一气液分配器的喷射角度相同。
在本发明的一种实施例中：
多个第一气液分配器的喷射角度不同。
在本发明的一种实施例中：
多个第一气液分配器的喷射角度由气液分配板中心位置向气液分配板的外周方向逐渐减小。
在本发明的一种实施例中：
第一气液分配器的喷射角为100°-120°。
在本发明的一种实施例中：
第二气液分配器的喷射角为60°-105°。
一种基于上述的气液分配盘的气液分配器的布局方法，其包括如下步骤：
在气液分配板上设置多个第一气液分配器及多个第二气液分配器；
将第一气液分配器及第二气液分配器间隔设置，多个第一气液分配器设置在气液分配板的中央位置，多个第二气液分配器绕气液分配板的外缘设置，并且多个第二气液分配器均位于气液分配板的外缘及多个第一气液分配器之间。
该气液分配器的布局方法充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
本发明的技术方案至少具有如下有益效果：
本发明提供的气液分配盘充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射组合的方式，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外结合，可以保证气液的快速均布，发挥两种类型管式气液分配器各自的优势，回避各自的缺点。
本发明提供的气液分配器的布局方法充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。其中，中心大范围的位置采用伞面喷射，伞面之间相互叠加，靠近边壁的部分采用实心喷射，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例中气液分配盘的结构示意图；
图2为本发明实施例中气液分配盘的结构示意图；
图3为本发明实施例中第一气液分配器的使用状态示意图；
图4为本发明实施例中第二气液分配器的使用状态示意图。
图标：200-气液分配盘；210-气液分配板；220-第一气液分配器；230-第二气液分配器；240-反应器壁。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施方式的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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。
实施例
目前加氢技术正向反应器大型化、产品精细化和清洁化的方向发展，同时开发了高级催化剂和催化剂级配技术，因此气液的快速均布的重要性就更加突出。现有的气液分配器按液相进入气液分配器的方式，可分为三类：溢流型、抽吸型和二者混合型。
在现有技术中，采用上述的气液分配器的气液分配盘200均存在一定缺陷，其主要表现在：
(1)气液分配器会把大量的液体直接喷射到反应器的器壁上，造成严重的壁流现象；
(2)在气液量较小的情况下，出现严重的点状分布，导致床层温度出现不均。
结合装置大型化和原料劣质化的迫切需求，溢流型管式气液分配器是今后加氢反应器气液分配器的发展方向。在碎流板结构上主要有两种，一种为实心结构，形成液体的伞面喷射；另一种为碎流板中心带齿缝的结构，形成液体的实心喷射。伞面喷射的优点是无论气液量的大小，都能有较好的喷洒效果，但是缺点就是靠近反应器的器壁时，形成较大的壁流现象；实心喷射的优点是单体就能实现正下方的均匀分布，无需过分依靠多分配器间的组合效应，但是缺点就是当气液量较小时，基本就是一股液流喷洒到正下方。
因此，基于上述原因，本发明提高了一种气液分配盘200。
请参考图1及图2。
图1及图2示出了实施例中提供的气液分配盘200的具体结构。
从图1及图2中可以看出，该气液分配盘200包括气液分配板210以及设置在气液分配板210上的多个第一气液分配器220以及多个第二气液分配器230。
并且第一气液分配器220用于伞面喷射，第二气液分配器230用于实心喷射。
该气液分配盘200充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
进一步地，在本发明的实施例中，多个第一气液分配器220设置在气液分配板210的中央位置，多个第二气液分配器230绕气液分配板210的外缘设置，并且多个第二气液分配器230均位于气液分配板210的外缘及多个第一气液分配器220之间。上述的分布方式，充分利用了两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。其中，中心大范围的位置采用伞面喷射，伞面之间相互叠加，靠近边壁的部分采用实心喷射，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
具体的，在本发明的实施例中，多个第一气液分配器220之间间隔设置，多个第二气液分配器230之间间隔设置，多个第一气液分配器220与多个第二气液分配器230之间间隔设置。并且相邻的第一气液分配器220之间可以间隔100mm-120mm，相邻的第二气液分配器230之间可以间隔100mm-120mm；相邻的第一气液分配器220与第二气液分配器230之间可以间隔100mm-120mm
需要说明的是，组合布局如图1及图2所示，主要由分布在气液分配盘200中心位置的第一气液分配器220和分布在气液分配盘200靠近反应器壁240位置的第二气液分配器230构成。具体的，由于现在工业装置反应器直径一般在3m-6m，采用两种类型的分配器内外组合主要是提高气液分配器的工作效果，气液分配盘200的中心绝大部分区域采用伞面喷射的第一气液分配器220，间距一般为100mm-120mm，可以是正三角形排布，也可以是矩形排布，也可以采用现有技术的其他类型排布，主要的依据就是根据气液量和反应器直径选择合适的管式气液分配器的个数。气液分配盘200上靠近反应器壁240上小部分区域采用实心喷射的第二气液分配器230，一般实心喷射的第二气液分配器230采用1-3圈，一般可以为2圈；实心喷射的第二气液分配器230与伞面喷射的第一气液分配器220之间的布局参数(间距及形状)与中心的布局参数可以一致。另外，在同类分配器之间以及不同类分配器之间的布局参数可以按上述方法，基本一致，但是特殊场合，布局参数也可以采用梯级布局，间距可以逐渐增加或减小，但是一般间距应在90mm-120mm范围内。本发明中第一气液分配器220及第二气液分配器230之间的组合布局，可以采用同一家公司的技术，也可以根据多家公司管式气液分配器的特点，将他们按此方法组合使用。
进一步地，在本发明的实施例中，请参照图3及图4，并结合图2，多个第一气液分配器220的喷射角度不同。具体的，多个第一气液分配器220的喷射角度由气液分配板210中心位置向气液分配板210的外周方向逐渐减小。另外，第一气液分配器220的喷射角可以为100°-120°，第二气液分配器230的喷射角可以为60°-105°。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，根据实际情况的需要，多个第一气液分配器220的喷射角度还可以相同。
基于上述的气液分配盘200，本发明还公开了一种气液分配器的布局方法，其包括如下步骤：
在气液分配板210上设置多个第一气液分配器220及多个第二气液分配器230；
将第一气液分配器220及第二气液分配器230间隔设置，多个第一气液分配器220设置在气液分配板210的中央位置，多个第二气液分配器230绕气液分配板210的外缘设置，并且多个第二气液分配器230均位于气液分配板210的外缘及多个第一气液分配器220之间。
该气液分配器的布局方法充分利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射内外组合设置的方式。其中，中心大范围的位置采用伞面喷射，伞面之间相互叠加，靠近边壁的部分采用实心喷射，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外组合的方式，保证了气液物流的快速均布，发挥了两种类型管式气液分配器各自的优势，回避了各自的缺点。
该气液分配盘200的工作原理是：
通过利用现有两种类型管式气液分配器的结构特点和工作特性，采用伞面喷射和实心喷射组合的方式，在气液分配盘200的中心大范围的位置采用伞面喷射，伞面之间相互叠加，靠近边壁的部分采用实心喷射，重点对正下方实现均匀喷射，避免出现大幅度的壁流现象。通过这种内外结合，可以保证气液的快速均布，发挥两种类型管式气液分配器各自的优势，回避各自的缺点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气液分配盘，其特征在于：
所述气液分配盘包括气液分配板以及设置在所述气液分配板上的多个第一气液分配器以及多个第二气液分配器；
并且所述第一气液分配器用于伞面喷射，所述第二气液分配器用于实心喷射。
2.根据权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：
多个所述第一气液分配器设置在所述气液分配板的中央位置；
多个所述第二气液分配器绕所述气液分配板的外缘设置；
并且多个所述第二气液分配器均位于所述气液分配板的外缘及多个所述第一气液分配器之间。
3.根据权利要求2所述的气液分配盘，其特征在于：
多个所述第一气液分配器之间间隔设置；
多个所述第二气液分配器之间间隔设置；
多个所述第一气液分配器与多个所述第二气液分配器之间间隔设置。
4.根据权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：
相邻的所述第一气液分配器之间间隔100-120mm；
相邻的所述第二气液分配器之间间隔100-120mm；
相邻的所述第一气液分配器与所述第二气液分配器之间间隔100-120mm。
5.根据权利要求2所述的气液分配盘，其特征在于：
多个所述第一气液分配器的喷射角度相同。
6.根据权利要求2所述的气液分配盘，其特征在于：
多个所述第一气液分配器的喷射角度不同。
7.根据权利要求6所述的气液分配盘，其特征在于：
多个所述第一气液分配器的喷射角度由所述气液分配板中心位置向所述气液分配板的外周方向逐渐减小。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的气液分配盘，其特征在于：
所述第一气液分配器的喷射角为100°-120°。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的气液分配盘，其特征在于：
所述第二气液分配器的喷射角为60°-105°。
10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述的气液分配盘的气液分配器的布局方法，其特征在于：
所述气液分配器的布局方法包括如下步骤：
在气液分配板上设置多个第一气液分配器及多个第二气液分配器；
将所述第一气液分配器及所述第二气液分配器间隔设置，多个所述第一气液分配器设置在所述气液分配板的中央位置，多个所述第二气液分配器绕所述气液分配板的外缘设置，并且多个所述第二气液分配器均位于所述气液分配板的外缘及多个所述第一气液分配器之间。
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