CN201208555Y - 一种气液扩散器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液扩散器，以解决现有的气液扩散器分别存在的液相喷洒面积小、沿径向分配的峰值较高、易出现偏流等问题。本实用新型在筒体(1)底板(5)的下方设有截头圆锥面形的上挡板(7)，其上设有顶部开孔(71)；上挡板的下方设有圆锥面形的下挡板(8)。上挡板和下挡板与筒体和设于底板上的锥形体(4)同轴心线。上挡板上绕轴心线设有2～10圈开孔(9)，下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

一种气液扩散器

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气液扩散器。

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气液扩散器，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。常见的气液扩散器存在的问题是：喷头型气液扩散器，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、侧隙管式气液扩散器无扩散角，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。美国联合油公司的一种气液并流入口扩散器(参见《石油化工设备技术》1995年第1期“加氢反应器内构件的发展”一文中的图6(b)及相关说明)，包括筒体和设于筒体底板上的锥形体。锥形体的顶部设有盖板，侧面设有2个相对的槽孔，内部设有挡板。在筒体底板的下方设有双层多孔板。当气液进料介质进入该扩散器后，因液相的分配状况受气速变化的影响较大，液相易出现偏流。另外，实验研究表明，该扩散器第二层多孔板的作用不明显。中国专利CN1765484A所述的一种气液扩散器，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气液扩散器，以解决现有的气液扩散器分别存在的液相喷洒面积小、沿径向分配的峰值较高、易出现偏流等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种气液扩散器，包括筒体，筒体的底部为底板，底板上设有锥形体，锥形体的顶部设有盖板，侧面设有2个相对的槽孔，锥形体内设有挡板，将锥形体以及各槽孔分成均匀的两部分，锥形体所处位置的底板上设有底板开孔，其特征在于：底板的下方设有截头圆锥面形的上挡板，其上设有顶部开孔，上挡板的下方设有圆锥面形的下挡板，上挡板和下挡板与筒体和锥形体同轴心线，上挡板上绕轴心线设有2～10圈开孔，下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。

本实用新型气液扩散器在操作时，气液进料进入筒体后，冲击盖板、底板和锥形体外锥面，气液两相混合、变向并削减部分冲击力；初步整型后，由锥形体侧面的2个槽孔进入锥形体内，再由底板开孔流下。之后，气液进料经过上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、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)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；经过上挡板和下挡板的作用，使液相喷洒面积较大；(2)上挡板、下挡板、筒体和锥形体等部件同轴，开孔在各圈上均匀分布，因此使上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，液相的分配状况受气速变化的影响也比较小；(3)本实用新型的结构较为简单。

总之，本实用新型在液相喷洒面积、沿径向分配的峰值、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是本实用新型气液扩散器沿轴向的剖视图。

图2是上挡板的俯视图。

图3是下挡板的俯视图。

图1至图3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以及图2、图3，本实用新型的气液扩散器(简称为扩散器)，包括筒体1，筒体1的底部为底板5。底板5上设有锥形体4；锥形体4的顶部设有盖板2，侧面设有2个相对的槽孔41，槽孔41与锥形体4等高。锥形体4内设有挡板3，将锥形体4以及各槽孔41分成均匀的两部分。锥形体4所处位置的底板5上设有底板开孔51，底板开孔51为圆孔，底板5为圆环形平板。挡板3为梯形，也与锥形体4等高。盖板2、锥形体4、挡板3连为一体，固定于底板5上；底板5与筒体1密封连接。

底板5的下方设有截头圆锥面形的上挡板7，其上设有顶部开孔71；顶部开孔71为圆形孔。上挡板7的下方设有圆锥面形的下挡板8，上挡板7和下挡板8与筒体1和锥形体4同轴心线。上挡板7顶部开孔71的直径一般小于底板开孔51，以使操作时筒体1内的气液进料由底板开孔51流下后只能有一部分直接通过顶部开孔71喷洒至下挡板8上。上挡板7上绕轴心线设有2～10圈开孔9；最好是设置3圈开孔9，如图1、图2所示。下挡板8在与上挡板7上的开孔9相对应的位置开设相同的开孔9(指与上挡板7上的开孔9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9。如图1、图3所示，下挡板8比上挡板7多开设2圈开孔9，共开设5圈。开孔9为圆形，在各圈上均匀分布。开孔9的轴心线一般是平行于上挡板7和下挡板8的轴心线。如图1所示，各圈开孔9分布于上挡板7和下挡板8的不同高度上。各挡板上所有相邻两圈开孔9的径向间距最好相等，以利于均匀分散气液进料。

开孔9的直径一般为5～70毫米。上挡板7上最外圈(亦即最下圈)开孔9的直径较大，其余各圈开孔9的直径较小且基本相同；下挡板8上各圈开孔9的直径分布与此相同。由于自上挡板7和下挡板8的上部至下部气液进料的流速、流量逐渐减小，开孔9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7和下挡板8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7顶部开孔71的上表面距底板5下表面的距离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。

下挡板8的底圆直径一般小于上挡板7的底圆直径。这是为了当气液进料在上挡板7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)，防止下挡板8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7的底圆直径不大于筒体1的外径，以利于将扩散器安装于反应器的入口内。筒体1的外径与反应器入口的内径基本相同。上挡板7和下挡板8用筋条6连接起来，并用筋条6一同固定在底板5上。

下面结合附图说明本实用新型的操作过程。气液进料进入扩散器的筒体1后，首先冲击盖板2、底板5和锥形体4的外锥面，气液两相混合、变向并削减部分冲击力。初步整型后，由锥形体4侧面的2个槽孔41进入锥形体4内；挡板3将由每个槽孔41进入的气液进料均分成2股。锥形体4内的气液进料再由底板开孔51流下，一部分喷洒至上挡板7上，一部分直接通过上挡板7的顶部开孔71和各圈开孔9喷洒至下挡板8上，另有很少部分直接喷射至扩散器下方的反应器截面上。喷洒至上挡板7和下挡板8上的气液进料，①一部分在上挡板7和下挡板8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7和下挡板8的板面向下流动，经过各圈开孔9时，因气液两相流速不同，气体撕裂、破碎液相，使液相向开孔9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9的喷射；③剩余部分的气液进料流至上挡板7和下挡板8的边缘，在边缘处散射至扩散器下方的反应器截面上。

下挡板8可将来自上挡板7顶部开孔71以及上挡板7上各圈开孔9流下的气液进料进一步地均匀分散。经过上挡板7和下挡板8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，对气液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 (3)

1、一种气液扩散器，包括筒体(1)，筒体(1)的底部为底板(5)，底板(5)上设有锥形体(4)，锥形体(4)的顶部设有盖板(2)，侧面设有2个相对的槽孔(41)，锥形体(4)内设有挡板(3)，将锥形体(4)以及各槽孔(41)分成均匀的两部分，锥形体(4)所处位置的底板(5)上设有底板开孔(51)，其特征在于：底板(5)的下方设有截头圆锥面形的上挡板(7)，其上设有顶部开孔(71)，上挡板(7)的下方设有圆锥面形的下挡板(8)，上挡板(7)和下挡板(8)与筒体(1)和锥形体(4)同轴心线，上挡板(7)上绕轴心线设有2～10圈开孔(9)，下挡板(8)在与上挡板(7)上的开孔(9)相对应的位置开设相同的开孔(9)，并且绕轴心线向锥顶方向多开设1～5圈开孔(9)，开孔(9)为圆形，在各圈上均匀分布。

2、根据权利要求1所述的气液扩散器，其特征在于：开孔(9)的直径为5～70毫米。

3、根据权利要求1或2所述的气液扩散器，其特征在于：上挡板(7)和下挡板(8)的锥角角度为80～150度。

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