CN1920369A - 一种气体分布器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体分布器以及使用该气体分布器的氧氯化设备，气体分布器包括气体入口管、至少两级带有喷嘴的气体分布管，其特征在于：气体分布管带有喷嘴的一端伸入气体入口管中，伸入气体入口管中的长度为气体分布管总长度的5％～95％。本发明气体分布器适用于精馏塔、流化床等设备，尤其是氧氯化反应器，可以实现抗腐蚀的效果，进而降低设备的维修费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体分布器，尤其涉及氧氯化反应器的氧气、氯化氢气体的分布器。
背景技术
氧氯化反应是乙烯与氯化氢和氧气或含氧气体的反应，其中生成1，2-二氯乙烷(EDC)，EDC热裂解为氯乙烯时产生的氯化氢作为氧氯化反应所需的氯化氢。
氧氯化反应一般在流化床反应器中进行，赫彻斯特·伍德公司发明了一种流化床反应器，主要由以下三部分组成：(1)反应器顶部设有一组旋风分离器，用于回收催化剂。(2)反应器中部设有立式冷却盘管。(3)反应器底部设有进口物料分布盘和分布器，乙烯和循环气的进料采用分布盘分布，而氧气和氯化氢是用管式分布器分布。分布盘是类似于碟形封头的弓形盘，在盘上均匀分布垂直的分布管。
中国专利ZL95197689.3公开了一种用于氧氯化反应的流化床设备。其气体分布器的特征在于分布器采用可拆式平行管分布器，安装在分布盘的上方，分布器材料为不锈钢。气体分布器最终端的分布管直接焊接在上级分布管外，喷嘴位于这两级分布管界面上。
管式气体分布器是氧氯化反应器的一个重要构件，它不仅可以提供良好的气体分布和较小的阻力，而且结构简单、造价低，在填料精馏塔、流化床反应器、气升式生物反应器以及桨式搅拌反应器等中也有广泛地应用。
经过长期运行发现，在氧氯化反应器下方的气体分布器管壁发生了腐蚀情况，该设备的腐蚀，破坏了气体的合理分布，同时加速了催化剂颗粒的磨损，由此产生的细粉尘带入下面的工序，还会引发一系列的问题。
发明内容
本发明提供一种结构简单，可有效预防腐蚀发生的气体分布器。
研究大量氧氯化反应器腐蚀情况发现，其分布规律为：一般发生在距进气总管较近区域的气体分布管处，而位于气体入口管末端的气体分布管和被催化剂堵塞的气体分布管的管壁都没有腐蚀现象发生，且腐蚀的位置就在气体入口管气体和分布管的连接处附近。此外，腐蚀一般是从气体分布管的外壁开始，逐渐形成穿孔。
反应器中特别是气体分布器附近存在有大量的氯化氢，而反应会生成大量的水。正常条件下，由于反应器内部温度比较高，生成的水应该以气态形式存在。如果反应器内部的条件发生变化，有液态水出现就会产生具有强腐蚀性的盐酸。
结合传统的管式气体分布器(参见图1)研究了发生腐蚀的机理，在气体分布管上的喷嘴用来控制气体的分配。进行氧氯化反应时氯化氢/氧气混合气通过该喷嘴会发生节流膨胀过程，系统的温度将会降低。例如喷嘴的直径为10mm，气体分布管内径为40mm，氧气和氯化氢进料的摩尔比为1∶4，混合气温度150℃，膨胀之前压力0.46MPa(绝对压力，下同)，膨胀之后压力0.4MPa，根据热力学理论进行计算，等焓过程得到温度降低至149.5℃，而等熵膨胀温度可降低至127.5℃。由于等焓和等熵膨胀都是理想情况，实际的降温范围应该在两者之间。如果局部温度降低到该处气体组成条件下的露点以下，则会有液态水产生，吸收气相中的氯化氢后就会产生具有强腐蚀性的盐酸，腐蚀气体分布管。
根据以上研究结果，本发明通过调整气体分布管与气体入口管的连接方式，使得由于气体从喷嘴喷出产生节流降温效应而使气体分布管壁面温度降低部分处于气体入口管中，从而避免液态水的生成，实现抗腐蚀的效果。
一种气体分布器，包括气体入口管、至少两级带有喷嘴的气体分布管，气体分布管带有喷嘴的一端伸入气体入口管中，伸入气体入口管中的长度为气体分布管总长度的5％～95％，优选为30％～60％。
所述的气体分布管伸入气体入口管的部分是直管。气体分布管伸入气体入口管的部分也可以朝向气体入口管内的气体流入方向弯曲60度～120度。
所述的气体分布管伸入气体入口管的部分朝向气体入口管内的气体流入方向弯曲90度。
所述的气体入口管的内径是气体分布管内径的1.5～10倍。
所述的气体分布管的长度是气体分布管内径的5～15倍，以使从喷嘴喷射的气体流出气体分布管时，在每个气体分布管各自的横截面上的速度是均匀的。
所述的喷嘴的直径为气体分布管内径的10％～50％，使从通过气体入口管导入的气体量均匀的分配给每个气体分布管。
本发明还提供了一种使用所述的气体分布器的氧氯化设备。
本发明装置结构简单、效果明显；在氧氯化流化床反应器内使用时，可以有效预防腐蚀的发生。
附图说明
图1现有技术气体分布器结构示意图；
图2截流膨胀后的温度分布示意图；
图3本发明气体分布器剖面结构示意图；
图4本发明另一实施方式的气体分布器剖面结构示意图；
具体实施方式
参见图3，本发明由气体入口管1、若干个带有喷嘴3的气体分布管2组成，气体分布管伸入气体入口管的部分是直管。原料气体由气体入口管1进入，经过喷嘴3的截流均匀的分配给每一个气体分布管2，然后进入流化床反应器。
图4为本发明另一实施方式的气体分布器剖面结构示意图，气体分布管伸入气体入口管的部分朝向气体入口管内的气体流入方向弯曲90度。在本实施例中喷嘴3的直径为10mm，气体分布管2内径为40mm，气体入口管1的直径为230mm；将本发明气体分布器设置在氧氯化反应设备中进行氧氯化反应，氧气和氯化氢进料的摩尔比为1∶4，混合气进气温度420K，膨胀之前压力0.46MPa(绝对压力，下同)，膨胀之后压力0.4MPa，经过截流膨胀后的温度分布如图2所示，区域A的温降幅度＜区域B的温降幅度＜区域C的温降幅度，区域C的温降幅度最大有20K的降温，区域A贴近壁面的部分最大有10K的降温，并且所有降温的区域都处在气体入口管1内部，避免了液态水的生成，也避免水吸附氯化氢形成盐酸，实现抗腐蚀的效果。
而图1中的现有技术(也包括气体入口管1、若干个带有喷嘴3的气体分布管2)截流膨胀后的降温的区域都处在气体入口管1外部的气体分布管2处，很容易生成液态水并吸附氯化氢形成盐酸，造成腐蚀。
Claims (9)
1、一种气体分布器，包括气体入口管(1)、至少两级带有喷嘴(3)的气体分布管(2)，其特征在于：气体分布管(2)带有喷嘴(3)的一端伸入气体入口管(1)中，伸入气体入口管(1)中的长度为气体分布管(2)总长度的5％～95％。
2、根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于：气体分布管(2)带有喷嘴(3)的一端伸入气体入口管(1)中的长度为气体分布管总长度的30％～60％。
3、根据权利要求1、2所述的气体分布器，其特征在于：所述的气体分布管(2)伸入气体入口管(1)的部分是直管。
4、根据权利要求1、2所述的气体分布器，其特征在于：所述的气体分布管(2)伸入气体入口管(1)的部分朝向气体入口管(1)内的气体流入方向弯曲60度～120度。
5、根据权利要求4所述的气体分布器，其特征在于：所述的气体分布管(2)伸入气体入口管(1)的部分朝向气体入口管(1)内的气体流入方向弯曲90度。
6、根据权利要求1、2所述的气体分布器，其特征在于：所述的气体入口管(1)的内径是气体分布管(2)内径的1.5～10倍。
7、根据权利要求1、2所述的气体分布器，其特征在于：所述的气体分布管(2)的长度是气体分布管(2)内径的5～15倍。
8、根据权利要求1、2各项所述的气体分布器，其特征在于：所述的喷嘴(3)的直径为气体分布管(2)内径的10％～50％。
9、一种使用权利要求1所述的气体分布器的氧氯化设备。
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