CN201208554Y

CN201208554Y - 一种扩散器

Info

Publication number: CN201208554Y
Application number: CNU2008200704283U
Authority: CN
Inventors: 李立权; 陈崇刚; 李保锋; 蔡连波; 姚欣; 郭为民; 师敬伟; 葛丽; 赵晓青; 盛维武; 庞晶晶; 陈剑; 裘峰
Original assignee: Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp; China Petrochemical Corp
Current assignee: Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2018-05-08

Abstract

本实用新型公开了一种扩散器，以解决现有的扩散器分别存在的液相沿径向分配的峰值较高、喷洒面积较小等问题。本实用新型在筒体(5)的下方设有截头圆锥面形的上挡板(1)，上挡板的下方设有截头圆锥面形的中挡板(2)，中挡板的下方设有圆锥面形的下挡板(3)。上挡板上绕轴心线设有2～10圈开孔(6)。中挡板在与上挡板上的开孔相对应的位置开设相同的开孔，并且绕轴心线向顶部方向多开设1～3圈开孔。下挡板在与中挡板上的开孔相对应的位置开设相同的开孔，并且绕轴心线向锥顶方向多开设1～5圈开孔。本实用新型可用于石油炼制与石油化工行业中固定床催化反应装置的反应器内，例如用于加氢(加氢裂化与加氢精制)装置的反应器内。

Description

一种扩散器

技术领域

本实用新型涉及石油炼制与石油化工行业中固定床催化反应装置反应器所用的一种扩散器。

背景技术

在石油炼制与石油化工行业的固定床催化反应装置中(例如在加氢裂化与加氢精制装置中)，并流气液进料具有压力高、流速快的特点。通常在反应器入口设置扩散器，其作用是：(1)使气液两相混合；(2)消除气液介质对分配盘等内构件的垂直冲击；(3)将气液进料均匀地分散至整个反应器截面上。常见的扩散器存在的问题是：喷头型扩散器，头部喷嘴使气液进料线速较高、冲击力大、压降大；盘式、多管式、侧隙管式扩散器无扩散角，喷淋面积小且分配不均匀。美国专利US3685971公开的气液并流入口扩散器，是一种双层多孔板与多锥体相组合的扩散器。气液进料介质经两层多孔板的节流缓冲后，再经过三个不同锥体结构而射向反应器截面。这种扩散器的特点是缓冲效果好、液相偏流程度小且液相的喷洒面积较大；不足之处是结构复杂，气液两相经过扩散器后喷淋点较少，造成液相沿径向分配不均匀，液相峰值很高。中国专利CN1765484A所述的一种扩散器，由筒体、盖板、内锥筒、外锥筒等部件组成，其内锥筒与外锥筒的锥形壳体对应位置上开设导流口。操作过程中，气液进料首先冲击盖板，气体通过内锥筒导流口喷出，冲击内、外锥筒间液相流动通道内的液体，气液两相沿外锥筒导流口分散射入反应器中。这种扩散器的缓冲效果好、气液两相可充分混合，但内、外锥筒间的液相流动通道被完全液封，压降偏大，另外液相的喷洒面积也不大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种扩散器，以解决现有的扩散器分别存在的液相沿径向分配的峰值较高、喷洒面积较小等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种扩散器，包括筒体，筒体的底部为敞口结构，其特征在于：筒体的下方设有截头圆锥面形的上挡板，其上设有上挡板顶部开孔，上挡板的下方设有截头圆锥面形的中挡板，其上设有中挡板顶部开孔，中挡板的下方设有圆锥面形的下挡板，上挡板、中挡板和下挡板与筒体同轴心线，上挡板上绕轴心线设有2～10圈开孔，中挡板在与上挡板上的开孔相对应的位置开设相同的开孔，并且绕轴心线向顶部方向多开设1～3圈开孔，下挡板在与中挡板上的开孔相对应的位置开设相同的开孔，并且绕轴心线向锥顶方向多开设1～5圈开孔，开孔为圆形，在各圈上均匀分布。

本实用新型扩散器在操作时，气液两相进料进入筒体后混合、变向并削减部分冲击力；初步整型后，由筒体的底部流下。之后，气液进料经过上挡板、中挡板和下挡板的作用(包括在不开孔区域溅射、经过各圈开孔喷射和在上、中、下挡板边缘散射)，均匀地分散至扩散器下方的反应器截面上，并且气液进料也得到充分混合和缓冲。采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)上挡板、中挡板、下挡板和筒体同轴，开孔在各圈上均匀分布，因此使上挡板、中挡板和下挡板可以在径向和周向上均匀地分布气液进料，减小液相沿径向分配的峰值，并使扩散器不易出现液相的偏流；(2)气液进料的流道顺畅、动能损失较小，使扩散器的压降较小，可将气液进料分散得更远；经过上挡板、中挡板和下挡板的作用，使液相喷洒面积较大；(3)本实用新型的结构较为简单。

总之，本实用新型在液相沿径向分配的峰值、喷洒面积、偏流程度，以及压降、缓冲效果、结构复杂程度等方面，同时都具有优越性，消除了现有的扩散器在某一方面或几方面存在不足的缺陷。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型扩散器沿轴向的剖视图。

图2是上挡板的俯视图(缩小)。

图3是中挡板的俯视图(缩小)。

图4是下挡板的俯视图(缩小)。

图1至图4中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1至图4，本实用新型的扩散器，包括筒体5，筒体5的底部为敞口结构。筒体5的下方设有截头圆锥面形的上挡板1，其上设有上挡板顶部开孔7。上挡板1的下方设有截头圆锥面形的中挡板2，其上设有中挡板顶部开孔8。上挡板顶部开孔7和中挡板顶部开孔8均为圆形孔。中挡板2的下方设有圆锥面形的下挡板3。中挡板顶部开孔8的直径一般不大于上挡板顶部开孔7，以使操作时由筒体5的底部流下的部分气液进料由上挡板顶部开孔7流下后只能有一部分直接通过中挡板顶部开孔8喷洒至下挡板3上。

上挡板1、中挡板2和下挡板3与筒体5同轴心线。上挡板1上绕轴心线设有2～10圈开孔6；最好是设置3圈开孔6，如图1、图2所示。中挡板2在与上挡板1上的开孔6相对应的位置开设相同的开孔6(指与上挡板1上的开孔6同轴，形状、数量相同)，并且绕轴心线向顶部方向多开设1～3圈开孔6。如图1、图3所示，中挡板2比上挡板1多开设1圈开孔6，共开设4圈。下挡板3在与中挡板2上的开孔6相对应的位置开设相同的开孔6(指与中挡板2上的开孔6同轴，形状、数量相同)，并且绕轴心线向锥顶方向多开设1～5圈开孔6。如图1、图4所示，下挡板3比中挡板2多开设1圈开孔6，共开设5圈。开孔6为圆形，在各圈上均匀分布。开孔6的轴心线一般是平行于上挡板1、中挡板2和下挡板3的轴心线。如图1所示，各圈开孔6分布于上挡板1、中挡板2和下挡板3的不同高度上。各挡板上所有相邻两圈开孔6的径向间距最好相等，以利于均匀分散气液进料。

开孔6的直径一般为5～70毫米。上挡板1上最外圈(亦即最下圈)开孔6的直径较大，其余各圈开孔6的直径较小且基本相同；中挡板2和下挡板3上各圈开孔6的直径分布与此相同。由于自上挡板1、中挡板2和下挡板3的上部至下部气液进料的流速、流量逐渐减小，开孔6采用上述的孔径分布有利于更为均匀地分散气液进料。上挡板1、中挡板2和下挡板3的锥角角度一般为80～150度，最好为120度，并且锥角角度一般相同。上挡板顶部开孔7的上表面距筒体5底部端面的距离S一般为10～50厘米。本实用新型的具体结构参数，可以根据装置规模和气液进料的组成、性质，按本领域一般常识进行计算、设计而确定。

中挡板2的底圆直径一般小于上挡板1的底圆直径，下挡板3的底圆直径一般小于中挡板2的底圆直径。这是为了当气液进料在上挡板1和中挡板2上的不开孔区域发生溅射和在边缘发生散射而向扩散器下方的反应器截面上分散时(参见下文本实用新型操作过程的说明)，防止中挡板2和下挡板3阻挡；同时，采用不同的直径，能使气液进料在不同的部位分散，分散得更均匀。上挡板1的底圆直径不大于筒体5的外径，以利于将扩散器安装于反应器的入口内。筒体5的外径与反应器入口的内径基本相同。上挡板1、中挡板2和下挡板3用筋条4连接起来，并用筋条4一同固定在筒体5上。

下面结合附图说明本实用新型的操作过程。气液进料进入筒体5后混合、变向并削减部分冲击力；初步整型后，由筒体5的底部流下。由筒体5的底部流下的气液进料一部分喷洒至上挡板1上，一部分直接通过上挡板顶部开孔7和上挡板1上的各圈开孔6向下流动，另有少部分直接喷射至扩散器下方的反应器截面上。其中由上挡板顶部开孔7流下的气液进料一部分喷洒至中挡板2上，一部分直接通过中挡板顶部开孔8和中挡板2上的各圈开孔6喷洒至下挡板3上。喷洒至上挡板1、中挡板2和下挡板3上的气液进料，①一部分在上挡板1、中挡板2和下挡板3的不开孔区域溅射，溅射至扩散器下方的反应器截面上；②一部分沿上挡板1、中挡板2和下挡板3的板面向下流动，经过各圈开孔6时，因气液两相流速不同，气体撕裂、破碎液相，使液相向开孔6的下方飞散，形成大的分散扬角。上述过程称为该部分气液进料经过各圈开孔6的喷射；③剩余部分的气液进料流至上挡板1、中挡板2和下挡板3的边缘，在边缘处散射至扩散器下方的反应器截面上。

经过上挡板1、中挡板2和下挡板3的作用，将气液进料均匀地分散至扩散器下方的反应器截面上。同时，上述的操作过程也使气液进料得到充分混合和缓冲。图1中，未注明附图标记的箭头表示气液进料的流动方向。

本实用新型可用于石油炼制与石油化工行业中固定床催化反应装置的反应器内，进料为并流气液介质混合进料；例如用于加氢(加氢裂化与加氢精制)装置的反应器内。目前，随着固定床催化反应装置处理量的加大，反应器的规模也日趋大型化，对扩散器的技术要求也越来越高。大型加氢装置反应器的直径达4～5米，或更大；采用本实用新型，可使气液进料进入加氢反应器时混合均匀、冲力分散并在反应器截面上均匀分布，有效地减小反应器的径向温差，改善反应器操作状况，提高产品质量。

Claims

1、一种扩散器，包括筒体(5)，筒体(5)的底部为敞口结构，其特征在于：筒体(5)的下方设有截头圆锥面形的上挡板(1)，其上设有上挡板顶部开孔(7)，上挡板(1)的下方设有截头圆锥面形的中挡板(2)，其上设有中挡板顶部开孔(8)，中挡板(2)的下方设有圆锥面形的下挡板(3)，上挡板(1)、中挡板(2)和下挡板(3)与筒体(5)同轴心线，上挡板(1)上绕轴心线设有2～10圈开孔(6)，中挡板(2)在与上挡板(1)上的开孔(6)相对应的位置开设相同的开孔(6)，并且绕轴心线向顶部方向多开设1～3圈开孔(6)，下挡板(3)在与中挡板(2)上的开孔(6)相对应的位置开设相同的开孔(6)，并且绕轴心线向锥顶方向多开设1～5圈开孔(6)，开孔(6)为圆形，在各圈上均匀分布。

2、根据权利要求1所述的扩散器，其特征在于：开孔(6)的直径为5～70毫米。

3、根据权利要求1或2所述的扩散器，其特征在于：上挡板(1)、中挡板(2)和下挡板(3)的锥角角度为80～150度。