CN201404777Y - 一种急冷混合箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种急冷混合箱，包括顶板1、底板8和位于两者之间的中心箱体5，顶板1上设有一个节流孔4，在顶板1的节流孔4上设有进料环板3，进料环板3顶部安装有挡液圆板2、侧面设有入口10；中心箱体5的内部设有内混合环板6和位于内混合环板6外侧的外混合环板7，内混合环板6、外混合环板7侧面各设有节流孔。该急冷混合箱具有结构简单、安装方便、占用空间小、气液相分布均匀、换热效率高。

Description

一种急冷混合箱

技术领域

本实用新型涉及两股物流的混合、换热的内部构件，更具体地说，涉及一种适用于石油炼制与化工的设备，实现热的反应物流与补充的冷介质充分混合传热的急冷混合箱。

背景技术

在石油炼制及石油化工行业中，加氢反应非常普遍，如加氢裂化、加氢精制反应等，并且加氢反应都属放热反应，因此，在加氢多床层反应器内，反应物流以气液两相并流向下通过催化剂床层后放热使其温度升高。为了防止催化剂床层内部的温度在短时间内迅速升高到难以控制的程度出现“飞温”现象，使下一床层能够继续发生加氢反应，通常在相邻两催化剂床层间加入冷介质，以降低从上层催化剂床层来的热反应物流的温度。补充来的冷介质和热反应物流必须在急冷混合箱内充分混合，进行高效率的均匀换热，再经过急冷混合箱下方的分配盘均匀地分配到下一催化剂床层上，才能提高反应器的使用效率。

急冷混合箱是加氢反应器的重要内构件，用以控制加氢放热引起的催化剂床层温升，其性能可从气液混合效果和压降两个主要方面来评价。气液混合效果可通过催化剂床层入口的径向温差表现出来；径向温差越小，说明混合性能越好。急冷混合箱结构设计一般采用节流、碰撞与旋流的机理。US3502445公开的急冷混合箱，为冷介质与热反应物流组成的气液混合物(简称为气液混合物)预混合后，通过收集板上的两个圆形节流孔进入急冷混合箱内，气液混合物经过对撞后进一步混合分两路流出急冷混合箱。这种结构在工业装置中曾得到广泛应用，但当进料为重质高粘度油品及气液体积比值较高时，催化剂床层出口处径向温差较大，有时甚至可达10～20℃。CN2167776Y公开的急冷混合箱是针对US3502445所述急冷混合箱结构上存在的不足而改进的一种急冷混合箱。气液混合物经过急冷混合箱收集板上的两个长方形进料节流孔进入中间混合箱，混合箱内底板上的溅液导向板强化了气液间的接触混合，同时混合箱两侧的三角斜块使流体在收缩流道内提高流速，在对冲区对撞进一步混合后折转90°直冲整流挡板，使流体均匀分布在混合箱内。但从整个混合过程来看，冷氢与热反应物流接触时间偏短，造成混合效果不理想。CN200952000Y提出了了一种增设了助混结构和导流锥的旋流式急冷混合箱，气液混合物通过设在急冷混合箱挡板的两个半圆形混合道入口经切向导管进入混合箱，混合箱下部设有节流孔，流体可以通过节流孔和导流锥流到筛孔板上。在该实用新型的过程中气液混合物分两路进入混合室，由于混合道内增设了助混结构每股物流的气液两相混合均匀；但由于分开的物流在混合室内汇合时的接触时间较短，从筛孔板上流出的反应物流温度不均匀，导致反应物流在进入下一催化剂床层后形成较明显的径向温差，进而影响催化剂的性能发挥。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种急冷混合箱，主要用于解决现有的急冷混合箱所存在的冷介质与热反应物流混合效果不理想的技术问题，为此，本实用新型一种急冷混合箱，特征在于：设有顶板1、底板8和位于两者之间的中心箱体5，顶板1上设有一个节流孔4，其特征在于：在顶板1的节流孔4上设有进料环板3，进料环板3顶部安装有挡液圆板2、侧面设有入口10；中心箱体5的内部设有内混合环板6和位于内混合环板6外侧的外混合环板7，内混合环板6、外混合环板7侧面各设有节流孔。

所述的节流孔4的形状为圆形、正方形或长方形。

所述的进料环板3的形状为圆柱体形，进料环板3上入口10的形状为三角形、长方形或正方体形，均匀布置于进料环板3的侧面，进料环板3上入口10的数量为4～8个。

所述的中心箱体5的内部设有内混合环板6和外混合环板7，内混合环板6、外混合环板7均为圆柱形，外混合环板位于内混合环板6的外侧，内混合环板6、外混合环板7各设有节流孔，内混合环板6和外混合环板7上节流孔11的形状为三角形、长方形或正方形，分别均匀布置于内混合环板(6)、外混合环板(7)的侧面，内混合环板6和外混合环板7上节流孔11和节流孔12的数量都为4～8个。

所述的进料环板3上入口10的开口方向与外混合环板7上节流孔12的开口方向一致，内混合环板6上节流孔11的开口方向与前两者错开成20～45°。

所述的底板8的开孔区域均匀开设圆形筛孔9，开孔大小为6～18mm，开孔率为5～40％。

采用本实用新型的急冷混合箱，具有如下的有益效果：来自上层催化剂床层的以气液两相状态并流向下的热反应物流与加入的冷介质组成的气液混合物首先在顶板中收集并进行预混合，再通过进料环板、节流孔进入中心箱体。同以往的急冷混合箱相比，由于在中心箱体中增设了内混合环板和外混合环板，增加了气液混合物的对撞次数，很大程度地延长了气液混合物的总接触时间，使混合、急冷效果得到了强化。气液混合物在本实用新型急冷混合箱内能够进行更为充分地传质和传热，混合的更为均匀，从而可减小下层催化剂床层入口的径向温差，有利于催化剂活性与选择性的充分发挥。

与现有技术相比：本实用新型的急冷混合箱，具有结构简单、安装方便、占用空间小、气液相分布均匀等特点。具有从筛孔板上流出的反应物流温度均匀，催化剂床层径向温差小，可以从分发挥催化剂的性能，延长催化剂寿命。

本实用新型急冷混合箱特别适用于加氢裂化、加氢精制等加氢反应器，使冷介质与热反应物流均匀混合。

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是本实用新型急冷混合箱沿轴向的剖视图。

图2是图1中的A-A剖视图。

1-顶板、2-挡液圆板、3-进料环板、4-节流孔、5-中心箱体、6-内混合环板、7-外混合环板、8-底板、9-设圆形筛孔、10-节流孔，11-内混合环板6上节流孔、12-外混合环板7上节流孔、13-反应器器壁。

具体实施方案

参见图1、图2，本实用新型的急冷混合箱，设有顶板1、底板8和位于两者之间的中心箱体5，顶板1和底板8连接于反应器器壁13上。顶板1上设有一个节流孔10，中心箱体5的内部设有内混合环板6和位于内混合环板6外侧的外混合环板7，内混合环板6、外混合环板7均为圆柱形。内混合环板6和外混合环板7设于顶板1的节流孔10的下方，安装在底板8上。底板8上均匀开设圆形筛孔9。

在顶板1节流孔4上方设有进料环板3，进料环板3上设有入口10。通常，节流孔4的形状为圆形、正方形或长方形，进料环板3的形状为圆柱体形。每种形相组合。进料环板3上入口10的形状为三角形、长方形或正方形，均匀布置于进料环板3的侧面，数量一般为4～8个。

本实用新型急冷混合箱，内混合环板6、外混合环板7都设有节流孔，内混合环板6、外混合环板7上节流孔11和节流孔12的形状可以为三角形、长方形或正方形，分别均匀布置于内混合环板6、外混合环板7的侧面，节流孔11、节流孔12的数量一般为4～8个。进料环板3上入口10的开口方向与外混合环板7上节流孔12的开口方向一致，内混合环板6上节流孔11的开口方向与前两者错开成20～45°。图1、图2所示的进料环板3上入口10、内混合环板6上节流孔11、外混合环板7上节流孔12的数量都为4个，内混合环板6上节流孔11的开口方向与进料环板3上入口10的开口方向、外混合环板7上节流孔12的开口错开成45°。

参见图2以及图1，底板8在中心箱体5所处区域为不开孔区域C、D，不开孔区域以外的区域为底板8的开孔区域B。底板8的开孔区域均匀开设圆形筛孔9，开孔大小为6～18mm，开孔率一般为5～40％。

如图1、2所示，本实用新型急冷混合箱总体上为对称结构：中心箱体5为对称结构，顶板1、挡液圆板2、进料环板3、节流孔4、底板8、内混合环板6、外混合环板7、进料环板3上入口10、内混合环板6上节流孔11、外混合环板7上节流孔12以及底板8上的筛孔9都是对称布置的。

下面结合附图说明本实用新型急冷混合箱的操作过程。来自上层催化剂床层的以气液两相并流向下的热反应物流与加入的冷介质组成的气液混合物，先在顶板1上聚集后，由进料环板3的入口10进入进料环板3内，进行预混合后通过节流孔4进入中心箱体5。因突然节流，速度剧增，同时强烈地冲击中心箱体5的底部，产生飞溅、漩涡；气液混合物沿中心箱体5的内混合环板6在中心区域D内充分地旋流、湍动混合，液相物流被气相物流携带并被破碎成小液滴，然后折转由节流孔11冲出中心区域D，并以高速度撞击外混合环板7。在内混合环板6和外混合环板7的共同作用下气液混合物在区域C内多次更加充分地对撞、湍动混合，最后气液混合物通过外混合环板7上节流孔12冲出中心箱体，大致均匀地分布在底板8的开孔区域B上，最后经底板8上的圆形筛孔9向下均匀流出急冷混合箱。

在上述的操作过程中，由于本实用新型急冷混合箱增设了进料环板3、内混合环板6和外混合环板7，在这三者的共同作用下热反应物流与冷介质组成的气液混合物在本实用新型急冷混合箱中不仅有多次流体的碰撞，还有更多次的节流以及在中心箱体内的旋流，这些都有利于达到冷介质与热反应物流充分混合、传热之目的。

Claims (8)

1、一种急冷混合箱，设有顶板(1)、底板(8)和位于两者之间的中心箱体(5)，顶板(1)上设有一个节流孔(4)，其特征在于：在顶板(1)的节流孔(4)上设有进料环板(3)，进料环板(3)顶部安装有挡液圆板(2)、侧面设有入口(10)，中心箱体(5)的内部设有内混合环板(6)和位于内混合环板(6)外侧的外混合环板(7)，内混合环板(6)、外混合环板(7)侧面各设有节流孔。

2、根据权利要求1所述的急冷混合箱，其特征在于：节流孔(4)的形状为圆形、正方形或长方形，进料环板(3)的形状为圆柱体形，进料环板(3)上入口(10)的形状为三角形、长方形或正方体形，均匀布置于进料环板(3)的侧面。

3、根据权利要求2所述的急冷混合箱，其特征在于：进料环板(3)上入口(10)的数量为4～8个。

4、根据权利要求1所述的急冷混合箱，其特征在于：中心箱体(5)的内部设有内混合环板(6)和外混合环板(7)，内混合环板(6)、外混合环板(7)均为圆柱形，外混合环板位于内混合环板(6)的外侧。

5、根据权利要求1所述的急冷混合箱，其特征在于：内混合环板(6)、外混合环板(7)各设有节流孔，内混合环板(6)上节流孔(11)的形状为三角形、长方形或正方形，外混合环板(7)上节流孔(12)的形状为三角形、长方形或正方形，分别均匀布置于内混合环板(6)、外混合环板(7)的侧面。

6、根据权利要求5所述的急冷混合箱，其特征在于：内混合环板(6)、外混合环板(7)上节流孔(11)、节流孔(12)的数量都为4～8个。

7、根据权利要求1所述的急冷混合箱，其特征在于：进料环板(3)上入口(10)的开口方向与外混合环板(7)上节流孔(12)的开口方向一致，内混合环板(6)上节流孔(11)的开口方向与前两者错开成20～45°。

8、根据权利要求1所述的急冷混合箱，其特征在于：底板(8)的开孔区域均匀开设圆形筛孔(9)，开孔大小为6～18mm，开孔率为5～40％。

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