CN108479643A - 一种用于气固反应器的气体分布板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气固反应器设备领域，具体的说是一种用于气固反应器的气体分布板。包括分布板本体以及开设在分布板本体上的多个贯穿孔，任意一个贯穿孔中均固定插设有复合陶瓷套管，复合陶瓷套管上靠近反应器反应腔室的一端凸出于分布板本体设置，复合陶瓷套管上靠近反应器气相腔室的一端凸出于分布板本体设置或与分布板本体平齐设置；复合陶瓷套管包括固定套设在贯穿孔中的外套管以及固定套设在外套管中的陶瓷内套管，在外套管内腔中并位于陶瓷内套管的两端还分别设有端盖，端盖上分别开设有与陶瓷内套管中心孔的两端相应的开口。本发明可克服分布板上气孔的磨损问题，并达到长周期运行的效果。

Description

一种用于气固反应器的气体分布板

技术领域

本发明涉及气固反应器设备领域，具体的说是一种用于气固反应器的气体分布板。

背景技术

石油化工等行业中存在大量的气体和固体颗粒以流化形式进行接触的反应器。在这类反应器中，气体首先经过分布板，然后与固体颗粒接触发生反应。分布板的作用是保证气体分布的均匀性，为达到上述目的，除合理的布置分布板上的开孔外，实际设计时一般采取提高气体的过孔速度的方法，高速气体带动的固体颗粒会造成分布板的磨损。

传统的分布板在金属板面上直接开孔，孔端面与板面平齐。实际运行中，气体从开孔高速喷出，形成射流。在射流根部靠近板面位置，由于中心孔处的高速流动造成局部压力降低，周边气体补充过来从而形成环状的二次流，如图7所示。二次流带动板面附近的固体颗粒在孔口附近流动，持续对孔口位置形成磨损。由于分布板一般长周期运行，在运行后期由于磨损的长期累积，孔开口处会明显的变大，严重情况下，甚至会将开孔附近的金属磨穿，使得分布板开孔的实际面积增大，从而使得气体分布的均匀性明显变差。

为避免分布板磨损问题，文献及工程实践中提出了多种改进方法，除提高板材材质的耐磨级别外，常见做法如图8、9、10所示。

如前文所述，分布板孔出口位置的磨损主要是由喷口射流的二次流带动附近颗粒流动引起的，因此图8所示意的方案中，在开孔位置焊接具有一定高度的环形保护套管。该套管的长度经过详细计算以保证周围颗粒不至于进入喷口附近的二次流中。该方案由于屏蔽了板面附近颗粒向喷口处的流动，一定程度上可以减轻喷口处的磨损。但方案实施时，设计计算及施工均较为复杂，且实际生产过程中，生产装置的负荷发生波动时，分布板进气量发生波动，相应的喷口速度也会发生变化。波动范围较大时，保护套管长度不再合适，周边颗粒会被夹带进入喷口根部，且设备开停工时，不可避免的有催化剂进入夹套内，从而会对板面造成磨损。实践表明，当保护套管长度不合适时，分布板孔出口处的磨损比未加保护套管时的磨损更为严重。

图9中所示方案则直接在出口处焊接一等径钢管或将钢管穿透板面，作为分布板开孔。该方案相当于将分布板出口位置上移，相应的二次流位置向上移动，磨损发生在钢管管口及其附近位置，避免或至少减轻了板面附近的磨损。该方案的不利之处在于如果板面横流流速过大或运行周期较长，钢管管口及高出板面的钢管管段部分会被逐步磨损，出口位置逐步退缩至板面附近，继续运行则会发生前文所述的板面磨损问题。

图10中所示方案则针对图9方案可能存在的问题，在钢管外侧铺设耐磨材料，提高其耐磨性能。该方案面临的问题是耐磨衬里易脱落，之后面临与图9所示方案同样的问题。

分布板除除上述因二次流造成的孔口附近磨损外，实际运行中某些情况下会有部分固体颗粒漏到板面以下，这些固体颗粒会随着气体高速通过分布板上的开孔，随着时间的累积，颗粒对孔内壁的磨损逐渐加重，造成实际开孔孔径变大，降低气体分布的均匀性。分布板实际操作过程中，开停工以及进气压力的波动，都有可能造成部分固体颗粒漏到板面以下，对于该类由于固体颗粒高速通过造成的开孔内磨问题，图8、9、10所示的三种方案都不能有效应对。

对于有分布板的气固接触反应器来说，气体分布不均匀除会造成反应器性能下降，操作控制难度加大外，对于具有放热反应的气固反应器，由于开孔磨损造成的气体分布不均匀还有可能造成局部热点，造成分布板热变形不均匀，进一步影响分布板的使用寿命。现有分布板方案在解决磨损问题上仍存在一定的缺陷，因此开发出一种可以应对分布板所有磨损机理的耐磨分布板具有重要的实际意义。

发明内容

本发明旨在提供一种用于气固反应器的气体分布板，以克服分布板上开孔的磨损问题，达到长周期运行的效果。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于气固反应器的气体分布板，包括分布板本体以及间隔开设在分布板本体上的多个贯穿孔，任意一个贯穿孔中均固定插设有长度大于贯穿孔长度的复合陶瓷套管，复合陶瓷套管上靠近反应器反应腔室的一端凸出于分布板本体设置，复合陶瓷套管上靠近反应器气相腔室的一端凸出于分布板本体设置或与分布板本体平齐设置；复合陶瓷套管包括固定套设在贯穿孔中的外套管以及固定套设在外套管中的陶瓷内套管，在陶瓷内套管的外壁上设有卡接凸起，在外套管的内壁上设有与卡接凸起对应配合安装的凹槽，在外套管内腔中并位于陶瓷内套管的两端还分别设有端盖，端盖上分别开设有与陶瓷内套管中心孔的两端相应的开口。

优选的，陶瓷内套管的中心孔为等径孔。

优选的，陶瓷内套管的中心孔为异径孔，孔径由反应器气相腔室的一端朝向反应腔室的一端的方向增大。

优选的，卡接凸起的形状为锥形，卡接凸起的外径由反应器气相腔室的一端朝向反应腔室的一端的方向减小。

优选的，卡接凸起的形状为凸台形。

优选的，陶瓷内套管的外壁上设有多个卡接凸起，外套管的内壁上设有相同数量的凹槽。

优选的，分布板本体、外套管以及端盖均采用金属材料制成，外套管与贯穿孔通过焊接方式固定连接，外套管与贯穿孔的焊接位置位于分布板本体两侧的侧面与外套管接触的位置，端盖与外套管通过焊接方式固定连接。

有益效果

本发明针对分布板本体因为喷射二次流及固体颗粒夹带而造成的磨损问题，采用复合陶瓷套管代替在分布板本体上直接开孔的方式并通过合理设置复合陶瓷套管的安装方式达到耐磨损的效果。

针对传统分布板孔出口附近因喷射二次流带动固体颗粒而造成的磨损问题，本发明的复合陶瓷套管安装时靠近反应器固相一端的端面高度高于板面，实际操作时，由于复合陶瓷套管出口高度以下位置没有气体，固体颗粒几乎静止的堆积在分布板的板面上，分布板本体的板面贯穿孔位置的磨损被降到了最低。同时由于复合陶瓷套管的陶瓷内套管的耐磨性能，在复合陶瓷套管出口处，即使外套管因二次流发生磨损也不会改变气体流通的实际截面积，不影响气体的分布效果。同时，分布板本体下表面与复合陶瓷套管接触的部分均焊接，能够防止复合陶瓷套管脱落造成实际开孔变大，恶化分布效果。

针对从分布板本体下方随着气体高速通过分布板开孔的固体颗粒造成的开孔内壁磨损问题，本发明所设置的安装在分布板本体上作为气体流通通道的复合陶瓷套管所采用的陶瓷内芯选用特殊配方及制造工艺，具有高耐磨强度，保证了复合陶瓷套管的中心孔直径在相当长的操作时间内不会因固体颗粒的磨损而增大，从而增加了本发明的使用寿命。

附图说明

图1为本发明中陶瓷内套管的中心孔为异径孔且卡接凸起为锥形的一种实施方式的局部剖面结构示意图；

图2为本发明中陶瓷内套管的中心孔为异径孔且卡接凸起为锥形的另一种实施方式的局部剖面结构示意图；

图3为本发明中陶瓷内套管的中心孔为等径孔且卡接凸起为锥形的一种实施方式的局部剖面结构示意图；

图4为本发明中陶瓷内套管的中心孔为等径孔且卡接凸起为锥形的另一种实施方式的局部剖面结构示意图；

图5为本发明中陶瓷内套管的中心孔为异径孔且卡接凸起为凸台形的一种实施方式的局部剖面结构示意图；

图6为本发明中陶瓷内套管的中心孔为异径孔且卡接凸起为凸台形的另一种实施方式的局部剖面结构示意图；

图7为传统分布板开孔附近气体流场示意图；

图8现有技术中未完全解决二次流问题的第一种分布板的结构示意图；

图9现有技术中未完全解决二次流问题的第二种分布板的结构示意图；

图10现有技术中未完全解决二次流问题的第三种分布板的结构示意图；

图中标记：1、分布板本体，101、贯穿孔，2、复合陶瓷套管，201、陶瓷内套管，201-1、卡接凸起，202、外套管，202-1、凹槽，203、端盖。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的一种用于气固反应器的气体分布板，包括分布板本体1以及间隔开设在分布板本体1上的多个贯穿孔101，贯穿孔101的个数由工艺核算数据确定。任意一个贯穿孔101中均固定插设有长度大于贯穿孔101长度的复合陶瓷套管2，复合陶瓷套管2上靠近反应器反应腔室的一端凸出于分布板本体1设置，复合陶瓷套管2上靠近反应器气相腔室的一端凸出于分布板本体1设置或与分布板本体1平齐设置。实际操作时，如图1至图6所示，气体由下至上从复合陶瓷套管2的上端口喷出，在复合陶瓷套管2的上端口与分布板本体1的上板面之间为固体颗粒，固体颗粒几乎静止的堆积在分布板本体1的上板面上，分布板本体1的板面贯穿孔101位置的磨损被降到了最低。

复合陶瓷套管2包括固定套设在贯穿孔101中的外套管202以及固定套设在外套管202中的陶瓷内套管201。陶瓷内套管201的中心孔供下方的气体通过并射入上方，其尺寸根据工艺核算数据确定，中心孔根据需要可以做成等径孔也可以是异径孔，当陶瓷内套管201的中心孔设置为异径孔时，孔径由反应器气相腔室的一端朝向反应腔室的一端的方向增大。

在陶瓷内套管201的外壁上设有卡接凸起201-1，在外套管202的内壁上设有与卡接凸起201-1对应配合安装的凹槽202-1，通过卡接凸起201-1与凹槽202-1的配合将外套管202和陶瓷内套管201之间以非焊接方式组装在一起，并避免陶瓷内套管201和外套管202之间发生相对位移。在外套管202内腔中并位于陶瓷内套管201的两端还分别设有端盖203，端盖203上分别开设有与陶瓷内套管201中心孔的两端相应的开口。

本发明中的卡接凸起201-1的数量可以为一个，也可为多个，凹槽202-1的数量与卡接凸起201-1相同，以达到配合安装的目的；卡接凸起201-1的形状包括但不限于本实施例中的锥形或凸台形，当卡接凸起201-1设置为锥形时，其外径由反应器气相腔室的一端朝向反应腔室的一端的方向减小。由于复合陶瓷套管2的陶瓷内套管201的耐磨性能，在复合陶瓷套管2出口处，即使外套管202因二次流发生磨损也不会改变气体流通的实际截面积，不影响气体的分布效果。

本实施例中的分布板本体1、外套管202以及端盖203均采用金属材料制成，外套管202与贯穿孔101通过焊接方式固定连接，外套管202与贯穿孔101的焊接位置位于分布板本体1两侧的侧面与外套管202接触的位置，能够防止复合陶瓷套管2脱落造成实际开孔变大，恶化分布效果。端盖203与外套管202通过焊接方式固定连接。

Claims (7)

1.一种用于气固反应器的气体分布板，包括分布板本体（1）以及间隔开设在分布板本体（1）上的多个贯穿孔（101），其特征在于：任意一个贯穿孔（101）中均固定插设有长度大于贯穿孔（101）长度的复合陶瓷套管（2），复合陶瓷套管（2）上靠近反应器反应腔室的一端凸出于分布板本体（1）设置，复合陶瓷套管（2）上靠近反应器气相腔室的一端凸出于分布板本体（1）设置或与分布板本体（1）平齐设置；复合陶瓷套管（2）包括固定套设在贯穿孔（101）中的外套管（202）以及固定套设在外套管（202）中的陶瓷内套管（201），在陶瓷内套管（201）的外壁上设有卡接凸起（201-1），在外套管（202）的内壁上设有与卡接凸起（201-1）对应配合安装的凹槽（202-1），在外套管（202）内腔中并位于陶瓷内套管（201）的两端还分别设有端盖（203），端盖（203）上分别开设有与陶瓷内套管（201）中心孔的两端相应的开口。

2.根据权利要求1所述的一种用于气固反应器的气体分布板，其特征在于：陶瓷内套管（201）的中心孔为等径孔。

3.根据权利要求1所述的一种用于气固反应器的气体分布板，其特征在于：陶瓷内套管（201）的中心孔为异径孔，孔径由反应器气相腔室的一端朝向反应腔室的一端的方向增大。

4.根据权利要求1所述的一种用于气固反应器的气体分布板，其特征在于：卡接凸起（201-1）的形状为锥形，卡接凸起（201-1）的外径由反应器气相腔室的一端朝向反应腔室的一端的方向减小。

5.根据权利要求1所述的一种用于气固反应器的气体分布板，其特征在于：卡接凸起（201-1）的形状为凸台形。

6.根据权利要求1所述的一种用于气固反应器的气体分布板，其特征在于：陶瓷内套管（201）的外壁上设有多个卡接凸起（201-1），外套管（202）的内壁上设有相同数量的凹槽（202-1）。

7.根据权利要求1所述的一种用于气固反应器的气体分布板，其特征在于：分布板本体（1）、外套管（202）以及端盖（203）均采用金属材料制成，外套管（202）与贯穿孔（101）通过焊接方式固定连接，外套管（202）与贯穿孔（101）的焊接位置位于分布板本体（1）两侧的侧面与外套管（202）接触的位置，端盖（203）与外套管（202）通过焊接方式固定连接。