CN112569874A - 一种用于沸腾床反应器的气液分配器及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于沸腾床反应器的气液分配器及其装配方法，所述气液分配器包括气液入口管、分配套管、止回钢球、气液分配内管、出料口，气液分配内管插入气液入口管的上端，气液分配内管与气液入口管之间销接，分配套管以能够拆卸的方式与气液分配内管的上端连接，气液分配内管内部至少设置容纳腔、走料通道，容纳腔的下端与走料通道连通，且走料通道的开口尺寸小于容纳腔下端的开口尺寸，使得止回钢球以能够在竖直方向上进行上下运动的方式设置在容纳腔中；本发明结构简单，拆装便捷，气液分配均匀，克服了现有气液分配器分配不均，易偏流、易堵塞，反应效果不理想的缺点，可以避免因突然进料中断或压降过大时，上方催化剂倒流的情况发生。

Description

一种用于沸腾床反应器的气液分配器及其装配方法

技术领域

本发明涉及石油化工和煤化工领域，尤其是针对石油化工和煤化工领域中的沸腾床反应器，特别涉及一种用于沸腾床反应器的气液分配器及其装配方法。

背景技术

目前，我国仍处在重化工阶段，国内经济的高速增长依然需要以石油资源的大量消耗作为依托。原油性质变差、变重，石油资源短缺等因素的影响，重质油的深度加工显得越来越重要，劣质重油沸腾床加氢处理技术是近年来发展较快的重油处理技术。而该技术不仅区别于传统固定床气相为连续相的加氢特点，而且也区别于新兴浆态床临氢热裂化为主的加氢特点，沸腾床加氢主要为液相全返混加氢，返混床层为气、液、固三相。因此对于沸腾床加氢而言，不仅保证在正常操作条件下液相全返混的效果至关重要，而且要考虑装置停车工况下的气、液、固的有效分离，即保证停车阶段催化剂固相与油相的有效快速分离。

历年来，国内外也设计制造出来多种形式的气液分配器，如US4874583、CN200910012453.5、CN201020636320.3、CN201220042207.1等，但大多数都存在一些如下的问题：1、制造、检修难度大，不易清洗、更换；2、气液分配不均，反应效果不理想，偏流、结焦；3、止回钢球在通道中晃动、卡顿、堵塞，影响分配效果；4、密封不严，催化剂倒流进入反应器分配盘下部高压室，造成装置运行不顺畅，检修频繁；5、停工检修前不能能将反应器分配盘上方的残油全部排出，增大装置的停工周期，提高装置的检修时间成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决上述气液分配器存在的普遍问题及缺陷，提供一种气液分配均匀、反应效果好、使装置运行稳定的新型气液分配器。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于沸腾床反应器的气液分配器，包括气液入口管、分配套管、止回钢球、气液分配内管、出料口，所述气液分配内管插入气液入口管的上端，所述气液分配内管与气液入口管之间销接，所述分配套管以能够拆卸的方式与气液分配内管的上端连接，所述气液分配内管内部至少设置容纳腔、走料通道，所述容纳腔的下端与走料通道连通，且走料通道的开口尺寸小于容纳腔下端的开口尺寸，使得所述止回钢球以能够在竖直方向上进行上下运动的方式设置在容纳腔中；从而通过在气液分配内管内设置止回钢球，分配盘下方的气液混合介质从气液入口管下端进入，并向上流动入气液分配内管中，随着气液混合介质流速的增大，能够推动止回钢球向上运动，从而使得气液混合介质通过气液分配器的出料口流动至分配盘上方进行催化反应；同时由于止回钢球的设置，当分配盘下方的进料突然中断，或反应器顶部压力过大时，止回钢球在重力作用下能够迅速地落回容纳腔下端，并对走料通道进行封堵，能够及时有效地防止催化剂通过气液分配器倒流；此外，对于所述气液分配内管与气液入口管之间的销接关系，所述分配套管与气液分配内管之间的可拆卸连接的关系，在一定程度上提高了气液分配器的拆装便捷性，能够对气液分配器自身的相关部件进行便捷地拆装、更换，不仅有利于降低气液分配器的制造难度、检修难度，而且便于操作人员对气液分配器进行清洗、部件更换等操作，有利于确保相关设备的正常运转，有利于延长相关设备的使用寿命。

进一步的，所述气液分配内管内部自上至下依次设置相互连通的上部通道、容纳腔、走料通道，所述上部通道作为装配区域，在对气液分配器进行组装过程中，一方面所述气液分配内管通过上部通道与气液入口管、分配套管完成装配；另一方面止回钢球通过上部通道装入到容纳腔中。

进一步的，所述走料通道的侧壁设置排液槽，所述排液槽一端与容纳腔连通，所述排液槽的另一端与分配盘下方的物料室连通，用于在止回钢球对走料通道进行封堵后，及时将残留在容纳腔中的液相介质通过排液槽排至物料室，从而能够避免液相介质在容纳腔中残留，避免液相介质将止回钢球与容纳腔粘接，以确保在下次设备运行时，止回钢球能够正常地上下运行。

进一步的，所述走料通道的下端设置扩口腔，所述扩口腔的开口尺寸自上至下逐渐增大，从而一方面在进料时，由于进料方向为自下至上，物料的流动空间会逐渐缩小，使得物料的流速增大，从而有利于增大物料对止回钢球的顶升力度，有利于确保设备的正常进料；另一方面在止回钢球对走料通道进行封堵后，容纳腔中残留的液相介质能够沿着一个开口逐渐增大的通道流出，不至于发生物料滞留，有利于确保容纳腔中残留的液相介质及时流出。

进一步的，所述出料口由外至内依次贯穿气液入口管、气液分配内管，且所述出料口与容纳腔连通，所述出料口的最大开口尺寸小于止回钢球的直径，从而气液混合介质流经容纳腔、出料口的同时，止回钢球不会通过出料口从容纳腔中脱离。

进一步的，所述气液分配器包括销孔，所述销孔在沿直线方向上贯穿气液入口管、气液分配内管，且所述销孔与上部通道连通，所述销孔内设置销轴，使得气液分配内管、气液入口管之间通过销轴连接；所述气液分配器包括紧固件，所述气液分配内管与分配套管之间通过紧固件连接；优选的，所述分配套管为一端设置顶板的圆管结构，所述紧固件包括固定螺柱、垫圈、防松螺母，所述固定螺柱的一端贯穿分配套管的顶板，并插入气液分配内管的上部通道中，所述固定螺柱的另一端设置垫圈、防松螺母，用于将分配套管的顶板与气液分配内管固定；从而在一定程度上提高了气液分配器的拆装便捷性，能够对气液分配器自身的相关部件进行便捷地拆装、更换，不仅有利于降低气液分配器的制造难度、检修难度，而且便于操作人员对气液分配器进行清洗、部件更换等操作，有利于确保相关设备的正常运转，有利于延长相关设备的使用寿命。

进一步的，所述气液入口管的下端设置多个缺口，所述缺口以气液入口管的管轴心为圆心进行圆周阵列布置，所述分配套管的圆管结构下端设置多个槽口，所述槽口以分配套管的管轴心为圆心进行圆周阵列布置；从而通过对气液入口管、分配套管进行限定，有利于确保沸腾床反应器通过气液分配器进料时气液能够均匀分布，有利于提高反应效率，避免沸腾床反应器内部发生物料偏流的情况，有利于减少沸腾床反应器内结焦的发生。

一种气液分配器的装配方法，应用于所述的气液分配器，所述装配方法包括：S1、将止回钢球放入气液分配内管的容纳腔中；S2、将固定螺柱插入气液分配内管的上部通道中，并将气液分配内管插入气液入口管上部中；S3、将气液分配内管与气液入口管对齐后，将销轴插入销孔中，实现气液分配内管与气液入口管之间的销接；S4、将分配套管通过固定螺柱放在气液分配内管的上部，然后通过固定螺柱放置垫圈、防松螺母，将防松螺母拧紧后，在固定螺柱上端部的开孔处插入销子，完成气液分配器的装配；从而在所述气液分配器的结构基础上，通过所述气液分配器的装配方法，在一定程度上提高了气液分配器的拆装便捷性，能够对气液分配器自身的相关部件进行便捷地拆装、更换，不仅有利于降低气液分配器的制造难度、检修难度，而且便于操作人员对气液分配器进行清洗、部件更换等操作，有利于确保相关设备的正常运转，有利于延长相关设备的使用寿命。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器及其装配方法具有以下优势：

本发明所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器及其装配方法，结构简单，拆装便捷，气液分配均匀，克服了现有气液分配器分配不均，易偏流、易堵塞，反应效果不理想的缺点；可以避免因突然进料中断或压降过大时，上方催化剂倒流进入反应器分配盘下方高压室堵塞反应器底部入口管线；在装置停工检修前能将反应器分配盘上方的残油全部排出；使用寿命长，保证了装置的平稳运行，降低了装置的停工检修频率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器中的气液入口管与分配套管的剖面图。

附图标记说明：

气液入口管1，定位件2，分配套管3，止回钢球4，气液分配内管5，销轴6，固定螺柱7，垫圈8，防松螺母9，销子10，缺口11，变径段12，走料通道13，排液槽14，出料口15，销孔16，槽口17，分配盘18，容纳腔19，扩口腔20，上部通道21。

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例针对石油化工和煤化工领域中的沸腾床反应器，在沸腾床反应器中往往设置有分配盘18，固态催化剂颗粒在分配盘18上方，流体自分配盘18下方，并经过气液分配器送入到分配盘18上方，通过控制流体的流速，使得沸腾床反应器中固态催化剂颗粒在流体内翻腾流动；但在沸腾床反应器中，随着固态催化剂颗粒的流动，往往会有催化剂通过气液分配器倒流进入分配盘18下部的高压室中，造成装置运行不顺畅。

为了解决现有技术中沸腾床反应器中容易出现催化剂通过气液分配器倒流的问题，本实施例提出一种用于沸腾床反应器的气液分配器，如附图1-2所示，所述沸腾床反应器包括分配盘18、气液分配器，对于分配盘18、气液分配器的装配方式与现有技术一致，在此不进行赘述。

本申请着重针对气液分配器进行介绍，所述气液分配器包括气液入口管1、分配套管3、止回钢球4、气液分配内管5、出料口15，所述气液分配内管5插入气液入口管1的上端，所述气液分配内管5与气液入口管1之间销接，所述分配套管3以能够拆卸的方式与气液分配内管5的上端连接，所述气液分配内管5内部至少设置容纳腔19、走料通道13，所述容纳腔19的下端与走料通道13连通，且走料通道13的开口尺寸小于容纳腔19下端的开口尺寸，使得所述止回钢球4以能够在竖直方向上进行上下运动的方式设置在容纳腔19中。

从而通过在气液分配内管5内设置止回钢球4，分配盘18下方的气液混合介质从气液入口管1下端进入，并向上流动入气液分配内管5中，随着气液混合介质流速的增大，能够推动止回钢球4向上运动，从而使得气液混合介质通过气液分配器的出料口15流动至分配盘18上方进行催化反应；同时由于止回钢球4的设置，当分配盘18下方的进料突然中断，或反应器顶部压力过大时，止回钢球4在重力作用下能够迅速地落回容纳腔19下端，并对走料通道13进行封堵，能够及时有效地防止催化剂通过气液分配器倒流。

此外，对于所述气液分配内管5与气液入口管1之间的销接关系，所述分配套管3与气液分配内管5之间的可拆卸连接的关系，在一定程度上提高了气液分配器的拆装便捷性，能够对气液分配器自身的相关部件进行便捷地拆装、更换，不仅有利于降低气液分配器的制造难度、检修难度，而且便于操作人员对气液分配器进行清洗、部件更换等操作，有利于确保相关设备的正常运转，有利于延长相关设备的使用寿命。

所述出料口15由外至内依次贯穿气液入口管1、气液分配内管5，且所述出料口15与容纳腔19连通，所述出料口15的最大开口尺寸小于止回钢球4的直径，从而气液混合介质流经容纳腔19、出料口15的同时，止回钢球4不会通过出料口15从容纳腔19中脱离；优选的，所述出料口15为一竖直长圆孔，设置2-8个，以气液入口管1或气液分配内管5的管轴心为圆心进行圆周阵列布置。

对于止回钢球4的相关装配结构而言，作为优选方案，所述止回钢球4为一实心金属圆球，所述容纳腔19的内径比止回钢球4的直径大2-5mm，所述走料通道13优选为圆柱形腔体通道，所述走料通道13的内径比止回钢球4的直径小2-3mm，从而通过对相关结构的限定，确保止回钢球4在容纳腔19中基本上只能进行上下运动，从而能够有效地防止止回钢球4在容纳腔19中发生晃动、卡顿、堵塞等情况，有利于保障气液分配器正常运行，确保其分配效果。

对于气液分配内管5而言，所述气液分配内管5内部自上至下依次设置相互连通的上部通道21、容纳腔19、走料通道13，所述上部通道21作为装配区域，在对气液分配器进行组装过程中，一方面所述气液分配内管5通过上部通道21与气液入口管1、分配套管3完成装配；另一方面止回钢球4通过上部通道21装入到容纳腔19中；同时，为了便于装入止回钢球4，所述上部通道21的内径比止回钢球4的直径大4-12mm。

对于气液分配内管5、气液入口管1、分配套管3相关的装配情况，所述气液分配器包括销孔16，所述销孔16在沿直线方向上贯穿气液入口管1、气液分配内管5，且所述销孔16与上部通道21连通，所述销孔16内设置销轴6，使得气液分配内管5、气液入口管1之间通过销轴6连接；所述销轴6为一根带帽的圆钢，即圆钢作为销轴6的主轴，其直径小于销孔16的内径；优选的，所述销孔16的内径比销轴6的主轴直径大2-4mm，以便于销轴6插入销孔16。

所述气液分配器还包括紧固件，所述气液分配内管5与分配套管3之间通过紧固件连接；具体的，所述分配套管3为一端设置顶板的圆管结构，所述紧固件包括固定螺柱7、垫圈8、防松螺母9、销子10，所述固定螺柱7的一端贯穿分配套管3的顶板，并插入气液分配内管5的上部通道21中，所述固定螺柱7的另一端设置垫圈8、防松螺母9，用于将分配套管3的顶板与气液分配内管5固定；此外，所述固定螺柱7的另一端还设置销子10，用于对分配套管3的顶板与气液分配内管5之间的固定进行进一步加固。

作为优选的，所述固定螺柱7为一单头带颈螺柱，所述固定螺柱7的直径比上部通道21的内径小1-2mm，正中180°对开圆孔；所述固定螺柱7的上部为螺纹结构，并在正中合适位置180°对开通孔，用于插入销子10，所述垫圈8为不锈钢圆环，设置1-4个防松螺母9压紧固定，所述防松螺母9为不锈钢材质，上部开4～8条槽，所述销子10为一不锈钢材质标准件。

本实施例中还提出一种气液分配器的装配方法，包括：S1、将止回钢球4放入气液分配内管5的容纳腔19中；S2、将固定螺柱7插入气液分配内管5的上部通道21中，并将气液分配内管5插入气液入口管1上部中；S3、将气液分配内管5与气液入口管1对齐后，将销轴6插入销孔16中，实现气液分配内管5与气液入口管1之间的销接；S4、将分配套管3通过固定螺柱7放在气液分配内管5的上部，然后通过固定螺柱7放置垫圈8、防松螺母9，将防松螺母9拧紧后，在固定螺柱7上端部的开孔处插入销子10，即完成气液分配器的装配。

此外，所述气液入口管1的中上部内设置变径段12，所述变径段12的内径大于或等于气液分配内管5的外径，用于放置并容纳气液分配内管5。

所述气液入口管1的下端设置缺口11，优选设置2-8个缺口11，且以气液入口管1的管轴心为圆心进行圆周阵列布置，从而便于从气液入口管1的下端均匀进料；进一步的，所述缺口11为长方形缺口，其宽度为4-10mm，长度为50-150mm。对于分配套管3而言，为一端设置顶板的圆管结构，所述圆管结构朝向下方延伸，且所述分配套管3的圆管结构下端设置槽口17，优选设置20-40个，并以分配套管3的管轴心为圆心进行圆周阵列布置，从而便于从分配套管3中向沸腾床反应器内部均匀进料；从而通过对气液入口管1、分配套管3进行限定，有利于确保沸腾床反应器通过气液分配器进料时气液能够均匀分布，有利于提高反应效率，避免沸腾床反应器内部发生物料偏流的情况，有利于减少沸腾床反应器内结焦的发生。

对于所述气液分配器与分配盘18的固定而言，所述气液入口管1的中部外壁设置定位件2，所述气液入口管1通过定位件2以沿竖直方向与分配盘18进行垂直定位装配；所述定位件2为圆钢或圆环，若所述定位件2为圆钢时，一般设置3个，以气液入口管1的管轴心为圆心进行圆周阵列布置。

作为优选的，在本实施例中所述沸腾床反应器为沸腾床加氢反应器，用于处理劣质重油。

实施例2

对于应用于石油化工或煤化工领域的沸腾床反应器，往往其液相介质的密度、黏性较大，在实际生产应用过程中，若在分配盘18下方的进料突然中断，或反应器顶部压力过大，或设备临时停车或停车检修时，虽然止回钢球4能够及时对走料通道13进行封堵，防止催化剂倒流，但对于残留在容纳腔19中的液相介质，由于其密度、黏性较大，若在较长时间内止回钢球4保持对走料通道13的封堵，在液相介质的作用下，可能会将止回钢球4与容纳腔19粘接在一起，使得在下次设备运行时，止回钢球4无法正常地上下运行，从而影响设备的正常运转，甚至会增大装置的停工周期，提高装置的检修时间成本。

因此，为了解决止回钢球4对走料通道13进行封堵后，存在部分液相介质残留在容纳腔19中的问题，如附图1所示，本实施例在实施例1的基础上，对气液分配内管5进行改进，具体介绍如下。

所述气液分配内管5内部自上至下依次设置相互连通的上部通道21、容纳腔19、走料通道13，所述走料通道13为圆柱形腔体通道，所述走料通道13的侧壁设置排液槽14，所述排液槽14一端与容纳腔19连通，所述排液槽14的另一端与分配盘18下方的物料室连通，用于在止回钢球4对走料通道13进行封堵后，及时将残留在容纳腔19中的液相介质通过排液槽14排至物料室，从而能够避免液相介质在容纳腔19中残留，避免液相介质将止回钢球4与容纳腔19粘接，以确保在下次设备运行时，止回钢球4能够正常地上下运行。

所述排液槽14为锥形槽，从而在止回钢球4对走料通道13进行封堵，排液槽14不至于被止回钢球4完全封堵，仍能够与容纳腔19连通，对容纳腔19中残留的液相介质进行排出。

进一步的，所述走料通道13的下端设置扩口腔20，所述扩口腔20的开口尺寸自上至下逐渐增大，从而一方面在进料时，由于进料方向为自下至上，物料的流动空间会逐渐缩小，使得物料的流速增大，从而有利于增大物料对止回钢球4的顶升力度，有利于确保设备的正常进料；另一方面在止回钢球4对走料通道13进行封堵后，容纳腔19中残留的液相介质能够沿着一个开口逐渐增大的通道流出，不至于发生物料滞留，有利于确保容纳腔19中残留的液相介质及时流出；作为优选的，所述扩口腔20为锥形扩散口，其锥顶夹角为100°-150°。

在本发明中，对于沸腾床反应器的其余结构部件以及分配盘18的具体构造等，均可以采用现有技术，在此不进行赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述气液分配器包括气液入口管(1)、分配套管(3)、止回钢球(4)、气液分配内管(5)、出料口(15)，所述气液分配内管(5)插入气液入口管(1)的上端，所述气液分配内管(5)与气液入口管(1)之间销接，所述分配套管(3)以能够拆卸的方式与气液分配内管(5)的上端连接，所述气液分配内管(5)内部至少设置容纳腔(19)、走料通道(13)，所述容纳腔(19)的下端与走料通道(13)连通，且走料通道(13)的开口尺寸小于容纳腔(19)下端的开口尺寸，使得所述止回钢球(4)以能够在竖直方向上进行上下运动的方式设置在容纳腔(19)中。

2.根据权利要求1所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述气液分配内管(5)内部自上至下依次设置相互连通的上部通道(21)、容纳腔(19)、走料通道(13)。

3.根据权利要求2所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述走料通道(13)的侧壁设置排液槽(14)，所述排液槽(14)一端与容纳腔(19)连通，所述排液槽(14)的另一端与分配盘(18)下方的物料室连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述走料通道(13)的下端设置扩口腔(20)，所述扩口腔(20)的开口尺寸自上至下逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述出料口(15)由外至内依次贯穿气液入口管(1)、气液分配内管(5)，且所述出料口(15)与容纳腔(19)连通，所述出料口(15)的最大开口尺寸小于止回钢球(4)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述气液分配器包括销孔(16)，所述销孔(16)在沿直线方向上贯穿气液入口管(1)、气液分配内管(5)，且所述销孔(16)与上部通道(21)连通，所述销孔(16)内设置销轴(6)。

7.根据权利要求1所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述气液分配器包括紧固件，所述气液分配内管(5)与分配套管(3)之间通过紧固件连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述分配套管(3)为一端设置顶板的圆管结构，所述紧固件包括固定螺柱(7)、垫圈(8)、防松螺母(9)，所述固定螺柱(7)的一端贯穿分配套管(3)的顶板，并插入气液分配内管(5)的上部通道(21)中，所述固定螺柱(7)的另一端设置垫圈(8)、防松螺母(9)，用于将分配套管(3)的顶板与气液分配内管(5)固定。

9.根据权利要求8所述的一种用于沸腾床反应器的气液分配器，其特征在于，所述气液入口管(1)的下端设置多个缺口(11)，所述缺口(11)以气液入口管(1)的管轴心为圆心进行圆周阵列布置，所述分配套管(3)的圆管结构下端设置多个槽口(17)，所述槽口(17)以分配套管(3)的管轴心为圆心进行圆周阵列布置。

10.一种气液分配器的装配方法，其特征在于，所述装配方法应用于权利要求1-9任一项所述的气液分配器，所述装配方法包括：

S1、将止回钢球(4)放入气液分配内管(5)的容纳腔(19)中；

S2、将固定螺柱(7)插入气液分配内管(5)的上部通道(21)中，并将气液分配内管(5)插入气液入口管(1)上部中；

S3、将气液分配内管(5)与气液入口管(1)对齐后，将销轴(6)插入销孔(16)中，实现气液分配内管(5)与气液入口管(1)之间的销接；

S4、将分配套管(3)通过固定螺柱(7)放在气液分配内管(5)的上部，然后通过固定螺柱(7)放置垫圈(8)、防松螺母(9)，将防松螺母(9)拧紧后，在固定螺柱(7)上端部的开孔处插入销子(10)，完成气液分配器的装配。

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