CN113680285A - 气液分配设备和沸腾床加氢反应器 - Google Patents

气液分配设备和沸腾床加氢反应器 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例涉及气液分配装置技术领域，提供了一种气液分配设备及沸腾床加氢反应器。气液分配设备，包括气液分配盘和浮阀板，所述浮阀板设置于所述气液分配盘的上方，所述气液分配盘包括分配盘体和设置于所述分配盘体上的多个气液分配器。沸腾床加氢反应器，其内设置有上述气液分配设备。本申请提供的设备，具有好的操作弹性，止逆效果好，可以有效避免催化剂床层内的热点、结焦、飞温等问题。

Description

气液分配设备和沸腾床加氢反应器
技术领域
本发明涉及气液分配装置技术领域，具体而言，涉及一种气液分配设备和沸腾床加氢反应器。
背景技术
沸腾床加氢反应指原料油(主要为液相)、氢气(气相)在催化剂(固相)上进行加氢反应的过程，加氢反应主要发生加氢脱硫、加氢脱氮、加氢饱和、加氢裂化等。反应器在气、液、固三相的沸腾状态下操作，催化剂在从反应器底部进入的原料和氢气的带动下，处于沸腾状态，与固定床反应器处于完全不同的流体状态。沸腾床加氢反应可以处理高金属、高沥青质含量的劣质原料油、反应具有压力降小、温度均匀、可以在线加排催化剂以保持催化剂活性等特性。
但是沸腾床层初始气液的不均匀分布会导致反应器内产生热点，催化剂结焦，飞温等影响产品质量和不安全生产等危害，因此稳定的气液分布对提高反应器内的流动特性和催化剂利用率至关重要，气液分布设备则是反应器内对气液初始分布产生重要影响的内构件。目前沸腾床中使用的气液分配装置进行气液分布时，气相均是以大气泡或者连续相存在，气液两相接触面有限，不利于气液两相的均匀分布，液相中的气含率也较难提升。另外，现在主流的沸腾床气液分配器大多是使用圆球进行止逆，长期运行止逆球会发生碰撞磨损，止逆效果变差，容易引起催化剂结焦等问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种气液分配设备和沸腾床加氢反应器，其旨在改善背景技术提到的至少一种问题。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种气液分配设备，包括气液分配盘和浮阀板，所述浮阀板设置于所述气液分配盘的上方，所述气液分配盘包括分配盘体和设置于所述分配盘体上的多个气液分配器。
在可选的实施方式中，所述浮阀板和所述分配盘之间的设置距离为100～250mm。
在可选的实施方式中，所述气液分配器包括管体和用于对从所述管体流出的流体起到缓冲阻挡作用的缓冲板，所述管体与所述分配盘体连接，所述缓冲板与所述管体的出口端连接，所述管体的出口在所述缓冲板上的投影位于所述缓冲板内；
优选地，所述缓冲板通过连接于其边缘的支撑件与所述管体连接。
在可选的实施方式中，所述缓冲板为圆形，所述管体为圆管，所述缓冲板与所述管体的长度方向垂直，所述缓冲板的直径为所述管体的出口处直径的1.1～1.5倍。
在可选的实施方式中，所述气液分配器包括管体，所述管体与所述分配盘体连接，所述管体具有位于其中部的缩颈段，所述缩颈段由其两端向其中部直径逐渐变小，所述缩颈段直径最小处的侧壁设置有进气孔；
优选地，所述进气孔的数量为2，2个所述进气孔相对设置；
优选地，所述缩颈段最细处的直径为所述缩颈段端部的直径的0.5～0.7倍。
在可选的实施方式中，所述气液分配器包括管体和折流板，所述折流板设置于所述管体的一端靠近所述管体的进口处；
优选地，所述折流板与所述管体的长度方向垂直；
优选地，所述折流板为圆形，所述管体为圆管，所述折流板的直径等于所述管体靠近其开口处的直径。
在可选的实施方式中，所述分配盘体上设置有多个贯穿所述分配盘体的通气孔。
在可选的实施方式中，所述浮阀板包括浮阀板体和设置于所述浮阀板体上的多个浮阀，所述浮阀板体远离所述气液分配盘的一侧设置有沉孔，所述沉孔孔底设置有贯穿所述浮阀板体的安装孔；
所述浮阀包括阀片、连接杆以及限位板，所述阀片位于所述浮阀板片设置有所述沉孔的一侧，其与所述沉孔匹配，所述连接杆的一端与所述阀片连接，另一端穿过所述安装孔与所述限位板连接，所述安装孔的孔径大于所述连接杆的直径；
优选地，所述阀片的厚度与所述沉孔的深度的差值不超过1mm。
在可选的实施方式中，所述沉孔的孔底还设置有多个通孔，所述多个通孔围绕所述安装孔均匀设置，多个所述通孔在所述阀片上的投影均位于所述阀片内。
第二方面，本发明提供一种沸腾床加氢反应器，其内设置有如前述实施方式任一项所述的气液分配设备。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
由于包括了气液分配盘和在其上方设置的浮阀板，因此，该气液分配设备其具有好的操作弹性；浮阀不存在碰撞磨损，其止逆效果好；反应流体在进入催化剂床层之前可进行良好的初始分布，保证在流量波动的情况下气液均匀稳定，可以有效避免催化剂床层内的热点、结焦、飞温等问题。
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为本申请实施例提供的气液分配设备的结构示意图；
图2为图1中浮阀板的局部剖视图；
图3为浮阀板体设置的第一安装孔和通孔分布示意图；
图4为图1中气液分配盘的局部剖视图。
图标：100-浮阀板；101-浮阀板体；102-沉孔；103-第一安装孔；104-通孔；110-浮阀；111-阀片；112-连接杆；113-限位板；200-气液分配盘；201-分配盘体；202-第二安装孔；203-通气孔；210-气液分配器；211-管体；212-缩颈段；213-进气孔；214-缓冲板；215-支撑件；216-折流板；217-连接件。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，若出现术语“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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种气液分配设备，包括气液分配盘200和浮阀板100，所述浮阀板100设置于所述气液分配盘200的上方，所述气液分配盘200包括分配盘体201和设置于所述分配盘体201上的多个气液分配器210。
由于浮阀板100上的浮阀110可根据气体流量和流向等因素在浮阀板100上浮动开闭，因此在气液分配盘200上方增设浮阀110盘可增加气液分配设备操作弹性；浮阀110不存在碰撞磨损，其止逆效果好；浮阀板100还能防止催化剂落到下方的分配盘之上；因此，浮阀板100的设置可以保证反应流体在进入催化剂床层之前进行良好的初始分布，并且保证在流量波动的情况下气液均匀稳定，可以有效避免催化剂床层内的热点、结焦、飞温等问题。
具体地，气液分配盘200和浮阀板100这两者平行设置。
需要说明的是，在实际应用中本申请实施例提供的气液分配设备其包括的气液分配盘200和浮阀板100可分体作为两个单独的零件，只有在使用时呈现上述的浮阀板100位于气液分配盘200上的状态。在本申请的一些实施例中，也可将气液分配盘200和浮阀板100集成为一体，具体的做法是将这两者平行地安装在管状物的内壁，该管状物的尺寸与加氢反应器正好匹配，当其使用时直接安装在加氢反应器中。
优选地，为保证有更好的气液分配效果，浮阀板100和所述分配盘之间的设置距离为100～250mm，优选实施例中一般为200mm，当然其他实施例中还可以是100mm、150mm或250mm等。
进一步地，如图2和图3所示，浮阀板100包括浮阀板体101和设置于所述浮阀板体101上的多个浮阀110，所述浮阀板体101远离所述气液分配盘200的一侧设置有沉孔102，所述沉孔102孔底设置有贯穿所述浮阀板体101的安装孔，为便于区分，浮阀板体101上设置的安装孔为第一安装孔103。
所述浮阀110包括阀片111、连接杆112以及限位板113，所述阀片111位于所述沉孔102内，阀片111位于所述浮阀板100片设置有所述沉孔102的一侧，其与所述沉孔102匹配，另一端穿过第一安装孔103与所述限位板113连接，第一安装孔103的孔径大于第一连接杆112的直径以实现限位板113能在第一安装孔103内自由活动。
优选地，阀片111的厚度与所述沉孔102的深度的差值不超过1mm。如此，工作时，当阀片111完全落入沉孔102后，阀片111上表面与浮阀板体101的表面相错值不超过1mm。
优选地，沉孔102的孔底还设置有多个通孔104，所述多个通孔104围绕所述安装孔均匀设置，多个所述通孔104在所述阀片111上的投影均位于所述阀片111内。
在安装孔周围设置多个通孔104，增大气流通道，使气流增容易推动浮阀110浮动，提高浮阀110的灵敏性。
需要说明的是，在本实施例中，通孔104数量为4个，直径为12mm。而在本申请的其他实施例中，通过数量还可以是2、3个或5个等，直径也可以在12mm左右范围内调整，具体设置数量以及设置大小可根据具体工况和使用需求进行调整。
优选地，如图1和图4所示，气液分配器210包括管体211和折流板216，所述折流板216设置于所述管体211的一端靠近所述管体211的进口处。
从气液分配器210上方下来的流体撞击在折流板216上，在折流板216的作用下流体的流向改变，从原本的竖直流向改变为与折流板216平行的流向，如此可提高气液两相的分布均匀性。
优选地，折流板216与管体211的长度方向垂直。如此设置，可以使流体的流向由竖直改变为水平，以使折流效果达到最好。
进一步地，所述折流板216为圆形，所述管体211为圆管，所述折流板216的直径等于所述管体211靠近其开口处的直径。如此设置能够较折流板216的直径大于管体211时能够达到同样的效果的基础上，还能够有效节省材料，降低成本。
优选地，折流板216通过与其边缘连接的连接件217与管体211连接。具体地，连接件217可以是管体211端部对其侧壁切槽，切槽后留下的管体211侧壁部位为连接件217，切口为管体211的进口。
进一步地，气液分配器210包还包括用于对从所述管体211流出的流体起到缓冲阻挡作用的缓冲板214，所述缓冲板214与所述管体211的出口端连接，所述管体211的出口在所述缓冲板214上的投影位于所述缓冲板214内。
缓冲板214可以对管体211的出口排出的流体起到缓冲作用，可以有效地防止气液直接进入催化剂床层而造成流体短路气液分配不均的问题发生。
优选地，缓冲板214与管体211的长度方向垂直，以使缓冲效果最好。
进一步优选地，所述缓冲板214通过连接于其边缘的支撑件215与所述管体211连接。具体地，支撑件215结构为对称焊接在气液分配管外侧的两个矩形结构，该矩形结构一端与缓冲板214连接，一端与管体211连接。
需要说明书的是，支撑件215的设置以不阻挡流体流出为原则，其具体结构还可以是多个支撑腿等，本实施例采用矩形结构，其目的是在使用较少的支撑件215的条件下承受流体的冲击，使管式气液分布器保持稳定。
优选地，为获得较好的缓冲效果，缓冲板214为圆形，所述管体211为圆管，所述缓冲板214与所述管体211的长度方向垂直，所述缓冲板214的直径为所述管体211的出口处直径的1.1～1.5倍。
进一步地，所述管体211具有位于其中部的缩颈段212，所述缩颈段212由其两端向其中部直径逐渐变小，所述缩颈段212直径最小处的侧壁设置有进气孔213。
正常工作时，流体经过流通面积更小的缩颈段212时，流速增大，管内外压差变大。一部分管外部的气液会因为内外压差，通过进气孔213被吸入到气液分配管管体211内，气液两相形成为微气泡，增强沸腾床中气液两相的分布均匀性，增加气含率。
具体地，本实施例中进气孔213的数量为2，2个所述进气孔213相对设置。需要说明的是，在本申请的其他实施例中，进气孔213的具体数量还可以是2个以上，主要根据具体工况和使用需求进行设置。
优选地，为获得较好的分布效果，所述缩颈段212最细处的直径为所述缩颈段212端部的直径的0.5～0.7倍。
进一步地，分配盘体201上设置有多个第二安装孔202，第二安装孔202的大小与管体211的上端直径正好匹配，气液分配器210是通过管体211插设在第二安装孔202内然后焊接的方式固定在分配盘体201上。安装好后，管体211的进口位于分配盘体201的上方，缩颈段212位于分配盘体201的下方。
进一步地，分配盘体201上设置有多个贯穿所述分配盘体201的通气孔203。
通气孔203的设置可消除位于分配盘体201下方的气垫层。
本申请实施例还提供了一种沸腾床加氢反应器，其内设置有本申请实施例提供的气液分配设备。
综上所述，本申请实施例提供的气液分配设备，由于包括了气液分配盘200和在其上方设置的浮阀板100，因此，该气液分配设备其具有好的操作弹性，浮阀110不存在碰撞磨损，其止逆效果好，反应流体在进入催化剂床层之前可进行良好的初始分布，因此，浮阀板的设置可以保证在流量波动的情况下气液均匀稳定，可以有效避免催化剂床层内的热点、结焦、飞温等问题。进一步地，气液分配器210缓冲板214的设置可以对管体211的出口排出的流体起到缓冲作用，可以有效地防止气液直接进入催化剂床层而造成流体短路气液分配不均的问题发生。进一步地，气液分配器210缩颈段212及进气孔213的设置，可实现气液两相在经过缩颈段212时形成为微气泡，增强沸腾床中气液两相的分布均匀性，增加气含率。进一步地，分配盘体201上通气孔203的设置可消除其下方的气垫层。
本申请实施例还提供了一种沸腾床加氢反应器，其内设置有本申请实施例提供的气液分配设备。其同样具有上述有益效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种气液分配设备，其特征在于，包括气液分配盘和浮阀板，所述浮阀板设置于所述气液分配盘的上方，所述气液分配盘包括分配盘体和设置于所述分配盘体上的多个气液分配器。
2.根据权利要求1所述的气液分配设备，其特征在于，所述浮阀板和所述分配盘之间的设置距离为100～250mm。
3.根据权利要求1所述的气液分配设备，其特征在于，所述气液分配器包括管体和用于对从所述管体流出的流体起到缓冲阻挡作用的缓冲板，所述管体与所述分配盘体连接，所述缓冲板与所述管体的出口端连接，所述管体的出口在所述缓冲板上的投影位于所述缓冲板内；
优选地，所述缓冲板通过连接于其边缘的支撑件与所述管体连接。
4.根据权利要求3所述的气液分配设备，其特征在于，所述缓冲板为圆形，所述管体为圆管，所述缓冲板与所述管体的长度方向垂直，所述缓冲板的直径为所述管体的出口处直径的1.1～1.5倍。
5.根据权利要求1所述的气液分配设备，其特征在于，所述气液分配器包括管体，所述管体具有位于其中部的缩颈段，所述缩颈段由其两端向其中部直径逐渐变小，所述缩颈段直径最小处的侧壁设置有进气孔；
优选地，所述进气孔的数量为2，2个所述进气孔相对设置；
优选地，所述缩颈段最细处的直径为所述缩颈段端部的直径的0.5～0.7倍。
6.根据权利要求1所述的气液分配设备，其特征在于，所述气液分配器包括管体和折流板，所述管体与所述分配盘体连接，所述折流板设置于所述管体的一端靠近所述管体的进口处；
优选地，所述折流板与所述管体的长度方向垂直；
优选地，所述折流板为圆形，所述管体为圆管，所述折流板的直径等于所述管体靠近其开口处的直径。
7.根据权利要求1所述的气液分配设备，其特征在于，所述分配盘体上设置有多个贯穿所述分配盘体的通气孔。
8.根据权利要求1所述的气液分配设备，其特征在于，所述浮阀板包括浮阀板体和设置于所述浮阀板体上的多个浮阀，所述浮阀板体远离所述气液分配盘的一侧设置有沉孔，所述沉孔孔底设置有贯穿所述浮阀板体的安装孔；
所述浮阀包括阀片、连接杆以及限位板，所述阀片位于所述浮阀板片设置有所述沉孔的一侧，其与所述沉孔匹配，所述连接杆的一端与所述阀片连接，另一端穿过所述安装孔与所述限位板连接，所述安装孔的孔径大于所述连接杆的直径；
优选地，所述阀片的厚度与所述沉孔的深度的差值不超过1mm。
9.根据权利要求8所述的气液分配设备，其特征在于，所述沉孔的孔底还设置有多个通孔，所述多个通孔围绕所述安装孔均匀设置，多个所述通孔在所述阀片上的投影均位于所述阀片内。
10.一种沸腾床加氢反应器，其特征在于，其内设置有如权利要求1～9任一项所述的气液分配设备。
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