CN201807351U - 一种具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，所述气体分布器包括：分布器托盘和设置于所述分布器托盘顶盖上的分布器管，所述分布器管管壁内部成型有多个弯曲孔道，所述弯曲孔道将所述分布器管的管壁进行内外导通，所述弯曲孔道内具有一个最小孔径处，所述最小孔径为5-20微米。采用本实用新型提供的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，在孔道为微米级别下就可实现均匀布气，有效避免了进料气体(浓度)分布不均的现象，且气液反应时间短，工作效率高。

Description

一种具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔

技术领域

本实用新型涉及一种用于对气体进行分布的组件以及具有这种组件的化工设备，具体涉及一种具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔。

技术背景

气体分布器是工业生产中用于布气的主要设备，一般的气体在气体入口处动能都很大，所以直接进气会导致气体分布的严重不均匀，从而在涉及到气液接触反应时，会导致局部反应充分而局部反应又不彻底的问题，影响了反应的产率。为了避免上述问题，现有技术中，在化工生产中气体分布器的应用十分广泛，肩负着分布进料气流、保证反应效率的重任，诸如精馏塔和吸收塔中的气体分布、反应器中间冷激气的分布、流化床和离子交换床中流体的分布都要用到气体分布器。如何改进其结构，已成为目前本领域技术人员研究的一个热点课题。

现有技术中，中国专利文献CN2161368Y公开了一种多管轴向气体分布器，所述气体分布器主要包括分气室和连接在分气室下底盖上沿轴向开有若干出气孔的若干根分布管，所述出气孔在所述分布管上沿轴向方向开设。在化工生产中，对于反应气体的布气一般采用的气体压力为4-4.5MPa，在这种压力下如果采用上述技术中所述的直孔式设计，想要实现气体首先完全在分气室内进行气体的均匀缓冲，然后等待气体在所述分气室内实现均匀分布后，气体才经由所述分气室流向所述分布管内，那么就需要将所述分布管内直接开设的气孔的直径设置的很小，但是如果将所述气孔的直径设置到很小甚至于纳米级的话，那么在气体经所述分布管进行布气时，气体的释放太缓慢，不利于反应的快速进行，影响了工作效率。

如果为了保证化学反应的效率，不限制所述气孔的直径，那么当上述具有较高压力的气体进入分气室时，气体在较大压力驱动下，会在进入分气室时，直接经由最先经过的第一个分布管而首先经该分布管上的气孔进行该局部区域的布气，然后随着气体释放量的增加，依次经第二个布气管、第三个布气管直至最远端的布气管进行气体布气，这样在反应罐内出现了气体分布的严重不均匀，造成进料气体局部浓度之间存在巨大差异，影响反应效率和反应均匀性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中所述的气体分布器，在用于较大压力的化学气体布气过程中时，由于设置了直通式的气孔，为了实现均匀布气，则需要限制所述气孔的直径甚至到纳米级，这样容易导致反应气体分布速度大大降低，从而影响反应效率；如果不限制所述气孔的直径，又无法实现均匀布气，会影响整体的反应效率和反应均匀性，进而提供一种具有弯曲孔道，可均匀布气同时也具有较高反应效率和反应均匀性的气体分布器。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有弯曲孔道的气体分布器，所述气体分布器包括：

一个或多个分布器托盘，所述托盘内部具有容纳气体的空腔；

所述多个分布器托盘纵向排列，并通过纵向设置的单一通道相连接；

在位于纵向最下端的所述分布器托盘上设置有进气口；

在位于纵向最上端的所述分布器托盘顶盖上设置多个顶端封闭的与所述分布器托盘的空腔相连通的分布器管，所述分布器管内部同样具有容纳气体的空腔；

所述分布器管管壁内部成型有多个弯曲孔道，所述弯曲孔道将所述分布器管的管壁进行内外导通，所述弯曲孔道内具有一个最小孔径处，所述最小孔径为5～20微米。

所述分布器管垂直于所述分布器托盘顶盖。

所述弯曲孔道的孔径从所述管壁内到所述管壁外均相同，且等于所述最小孔径。

所述最小孔径为5～7微米。

所述分布器管的管壁厚度为所述分布器管的外径的0.1～0.3。

所述分布器管为渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30～32％、强度大于80MPa的多孔金属材料烧结管。

本实用新型还提供了一种具有气体分布器的羰基化醋酸和醋酐合成塔，包括反应器筒体，反应器筒体上部侧壁设置有反应液进口，下部侧壁上设置有反应气进口，反应器筒体的顶部和底部分别设置有反应尾气出口和反应生成液出口；

还包括气体分布器，位于反应器筒体内部；

所述气体分布器包括：

一个或多个分布器托盘，所述托盘内部具有容纳气体的空腔；

所述多个分布器托盘纵向排列，并通过纵向设置的单一通道相连接；

在位于纵向最下端的所述分布器托盘上设置有进气口；

在位于纵向最上端的所述分布器托盘顶盖上设置多个顶端封闭的与所述分布器托盘的空腔相连通的分布器管，所述分布器管内部同样具有容纳气体的空腔；

所述分布器管管壁内部成型有多个弯曲孔道，所述弯曲孔道将所述分布器管的管壁进行内外导通，所述弯曲孔道内具有一个最小孔径处，所述最小孔径为5～20微米；

所述托盘中位于纵向最下端的托盘的进气口与所述反应气进口相通。

所述分布器管垂直于所述分布器托盘顶盖。

所述弯曲孔道的孔径从所述管壁内到所述管壁外均相同，且等于所述最小孔径。

所述最小孔径为5～7微米。

所述分布器管的管壁厚度为所述分布器管的外径的0.1～0.3，所述分布器管的外径为合成塔内径的0.01～0.05。

所述分布器管为渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30～32％、强度大于80MPa的多孔金属材料烧结管。

本实用新型提供的具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，其优点在于：

(1)本实用新型中的具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，在分布器管上设置弯曲孔道，并限定所述弯曲孔道内具有一个最小孔径处，所述最小孔径为5-20微米，上述最小孔径的限定保证了所述弯曲孔道在压力气体进入时，可以给予压力气体在进入分布器管内时一定的气阻，如果压力气体要经过所述分布器管上的弯曲孔道释放那么就需要待进入所述气体分布器托盘内的气体的量足够大，在所述托盘内均匀分布后可以进入分布器管内，并充满所述分布器管后，气体分布器内部压力达到一定压力值，其内部的气体压力足以使得气体可以克服具有一定孔径的弯曲孔道的内部气阻，进而通过弯曲孔道进行气体释放，有效地实现了气体的均匀分布释放，保证了气液相反应的充分性和均匀性，在满足上述效果的同时，上述孔径的弯曲孔道可以保持气体较高的分布释放速率，在整体上提高了反应效率和反应总转化率，从而避免了现有技术中的气体分布器布气不均匀和反应效率低的问题。

(2)本实用新型中的具有弯曲孔道的气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，所述分布器管上弯曲孔道的最小孔径设置在5-20微米就可以实现气体的均匀布气，且同时在这一孔径范围气体也能保持较高的释放速率，气液反应时间短，工作效率高。

(3)本实用新型中具有弯曲孔道的气体分布器以及基于这种气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，优选设置所述分布器管的管壁厚度为所述分布器管的外径的0.1～0.3，是因为只有保证管壁具有适宜的厚度，管壁太薄，那么弯曲孔道的延伸距离相对较短，那么其产生的气阻也就相对较小，所以无法实现气体在进入所述气体分布器后先进行均匀布气之后再通过所述分布器管上的弯曲孔道进行气体的释放，而且管壁也不能太厚，管壁太厚容易导致所述分布器管上弯曲孔道的气阻太大，使得气体在充满所述分布器管后仍无法经所述弯曲孔道均匀且顺畅地释放；

进一步限定所述分布器管的外径为合成塔内径的0.01～0.05，那么保证了在合成塔内部进行反应的液体可以与通过分布器管后的气体进行充分且足量的反应。

(4)本实用新型所述的具有弯曲孔道的气体分布器，选择所述多孔金属材料的渗透性和孔隙率，是为了保证具有适宜渗透性和适宜孔隙率的材料才可以在经烧结后获得具有本实用新型所限定弯曲孔道孔径的结构，从而达到弯曲孔道所应该具有的气阻；同时通过选择具有适宜强度的金属材料也进一步保证了分布器管的强度。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1所示是本实用新型所述的基于一个分布器托盘的气体分布器的示意图；

图2所示是本实用新型所述的基于多个分布器托盘的气体分布器的示意图；

图3所述是本实用新型所述的气体分布器的俯视图；

图4所述是本实用新型所述的分布器管的局部剖面放大图；

图5所述是本实用新型所述的具有弯曲孔道气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔的示意图；

图中附图标记表示为：1-反应尾气出口，2-反应液进口，3-反应器筒体，4-分布器管，5-分布器托盘，6-反应气进口，7-反应生成液出口，8-温度套管，9-弯曲孔道。

具体实施方式

实施例1

如图1所示是本实用新型所述具有一个分布器托盘5的气体分布器，所述分布器托盘5上设置有进气口，其内部具有容纳气体的空腔，所述进气口的位置可以选择设置在所述分布器托盘5上的任意位置处，在本实施例中选择在其左右侧壁上设置进气口；所述分布器托盘5的顶盖上设置有多根分布器管4，所述分布器管4具有中空结构且顶端封闭，其内部的空腔用于容纳气体，且与所述分布器托盘5的空腔相连通，所述分布器管4优选设置为垂直于所述分布器托盘5的顶盖，所述分布器管4的上述排列方式如图3所示；所述分布器管4渗透性为1×10^-4～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为32％、强度约85MPa，是利用哈斯合金粉末于1100～1150℃进行烧结后获得的金属材料管，上述经烧结后的金属材料制的分布器管4具有多个弯曲孔道9，所述弯曲孔道9将所述分布器管的外壁和内壁进行了导通，在本实施例中选择设置所述每一个弯曲孔道具有均匀的直径，其直径可以选择设置为5～20微米之间的任一数值。

在上述气体分布器中，所述分布器管4选择设置其管壁厚度为3mm，设置所述每个分布器管4的外径为30mm。

实施例2

如图1所示是本实用新型所述具有一个分布器托盘5的气体分布器，所述分布器托盘5上设置有进气口，其内部具有容纳气体的空腔，所述进气口的位置可以选择设置在所述分布器托盘5上的任意位置处，在本实施例中选择在其左右侧壁上设置进气口；所述分布器托盘5的顶盖上设置有多根分布器管4，所述分布器管4具有中空结构且顶端封闭，其内部的空腔用于容纳气体，且与所述分布器托盘5的空腔相连通，在本实施例中所述分布器管4并非垂直于所述分布器托盘5的顶盖设置，而是与所述顶盖呈不同角度分散设置，这样气体在经所述分布器管4后可以朝向不同的方向进行释放；所述分布器管4渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30％、强度约85MPa，是利用哈斯合金粉末于1150～1200℃进行烧结后获得的金属材料管，上述经烧结后的金属材料制的分布器管4具有多个弯曲孔道9，所述弯曲孔道9将所述分布器管的外壁和内壁进行了导通(见图4所示)，在本实施例中选择设置所述每一个弯曲孔道9的直径是非均匀的，且每个弯曲孔道9均具有一个直径最小处，所述直径最小处可以成形在所述弯曲孔道9内的任一位置，该直径最小处的直径可以选择设置为5～20微米之间的任一数值。

在上述气体分布器中，所述分布器管4选择设置其管壁厚度为7mm，设置所述每个分布器管4的外径为28mm。

上述的气体分布器在工作时，反应气体经设置在所述分布器托盘5上的进气口进入，由于弯曲孔道9直径的限制，所述弯曲孔道9产生了一定的气阻，所以气体进入后在上述气阻的作用下，气体在途径第一个分布器管4时，不会进入所述分布器管4内，而是继续向后运动，直到所述分布器托盘5内部充满气体后，气体才均匀地进入各个所述分布器管4中，并随着气体的逐渐进入，气体经弯曲孔道9均匀地且顺畅地排出释放。可见，本实用新型所述的气体分布器由于弯曲孔道9的设置实现了所述气体分布器的均匀布气。

实施例3

如图2所示是本实用新型所述具有多个分布器托盘5的气体分布器，在该图中可以到所述多个分布器托盘5纵向排列，排列后每两个相邻的托盘之间通过纵向设置的单一通道进行导通连接；所述分布器托盘5内部具有容纳气体的空腔，在本实施例中，选择设置所述分布器托盘5的个数为3个；其中，在纵向最下端的所述分布器托盘5上设置有进气口，所述进气口的位置可以选择设置在所述分布器托盘5上的任意位置处，在本实施例中选择在其左右侧壁上设置进气口；在纵向最上端的所述分布器托盘5的顶盖上设置有多根分布器管4，所述分布器管4具有中空结构且顶端封闭，其内部的空腔用于容纳气体，且与所述分布器托盘5的空腔相连通，所述分布器管4优选设置为垂直于所述分布器托盘5的顶盖，所述分布器管4的上述排列方式如图3所示；所述分布器管4渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为31％、强度约100MPa，是利用哈斯合金粉末于1200～1300℃摄氏度进行烧结后获得的金属材料管，上述经烧结后的金属材料制的分布器管4具有多个弯曲孔道9，所述弯曲孔道9将所述分布器管的外壁和内壁进行了导通，在本实施例中选择设置所述每一个弯曲孔道具有均匀的直径，其直径可以选择设置为5～20微米之间的任一数值。

在上述气体分布器中，所述分布器管4选择设置其管壁厚度为5mm，设置所述每个分布器管4的外径为17.1mm，也可以设置所述每个分布器管4的外径为50mm。

上述的气体分布器在工作时，反应气体经设置在纵向最下端的所述分布器托盘5上的进气口进入，由于弯曲孔道9直径的限制，所述弯曲孔道9产生了一定的气阻，所以气体进入后在上述气阻的作用下，气体在最下端的一个分布器托盘5充满后，再进入与其纵向实现导通连接的中间的分布器托盘5内，而后气体继续向上运动，直到将位于纵向最上端的所述分布器托盘5内部充满气体后，气体才均匀地进入与所述分布器托盘5连接设置的各个所述分布器管4中，并随着气体的逐渐进入，气体经弯曲孔道9均匀地且顺畅地排出释放。可见，本实用新型所述的气体分布器由于弯曲孔道9的设置实现了所述气体分布器的均匀布气，并通过设置多个分布器托盘5更进一步加强了气体在进入分布器管4之前的充分布气。

在前述实施例1～3中分布器管是利用哈斯合金烧结制备得到的，作为可以选择其他实施方式，本实用新型所述的分布器管所选用的金属可以是任意一种可以保证其渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30～32％、强度大于80MPa的多孔金属材料。

实施例4

如图5所示是本实用新型所述的具有上述气体分布器的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔的示意图，所述合成塔包括反应器筒体3，所述反应器筒体3上部侧壁设置有反应液进口2，下部侧壁设置有反应气进口6，所述反应器筒体3的顶部和底部分别设置有反应尾气出口1和反应生成液出口7。

所述反应器筒体3内部设置有气体分布器，所述气体分布器的设置可以选择设置上述实施例1～实施例3中所述的任一结构，并将所述反应气进口6与所述反应器托盘5上的进气口相连接。

所述联产合成塔在运行时，液体原料和液体催化剂通过反应液进口2自上而下进入反应器筒体3内，反应气体一氧化碳经反应气进口6进入所述分布器托盘5的进气口中，并经由所述进气口进入所述分布器托盘5内部，所述一氧化碳首先在所述分布器托盘5内部进行均匀布气，之后待充满分布器托盘5后同时进入多个分布器管4内部，并当气体分布器内部的压力达到一定的压力值后，气体克服所述弯曲孔道9内部的气阻，经过所述分布器管4上的弯曲孔道9均匀释放到所述分布器管4外，释放的同时与接触气体的所述液体原料进行反应，反应生成液从反应生成液出口7排出，反应生成的尾气和剩余的一氧化碳从反应尾气出口1排出。

为了实现对联产反应塔的实时温度控制，本实用新型还可在所述反应器筒体3的侧壁上设置温度套管8，用于插入测温组件，所述温度套管8插入所述反应器筒体3内部，位于所述气体分布器的上方；所述测温组件对反应温度进行测量，根据测量结果调节所述反应器筒体3内的温度处于最适范围。

根据前述实施例中设置的分布器管的管壁厚度以及外径，可以按照所述分布器管的外径为合成塔内径的0.01～0.05的关系来确定所述合成塔内径，根据上述关系换算处的所述数值均可以实现本实用新型所述的目的。

在本实施例中也可以选择设置所述分布器管的管壁厚度为6mm，外径为20mm，所述合成塔的内径2000mm。

作为可以变换的实施方式，所述合成塔的内径也可以在选择所述分布器管的管壁厚度为6mm，外径为20mm的基础上，设置所述合成塔的内径为400mm或者500mm。

上述所有实施例中的多孔材料金属管采用的都是市售的产品，该产品的制造采用的是现有技术中常用的金属材料烧结工艺，其具体制作过程为：将所述任意一种可以保证其渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30～32％、强度大于80MPa的多孔金属材料制成粉末，将上述粉末与造孔剂混合均匀后在一定压力下压制成管状，在保护性气氛的高温炉中进行高温烧结，所述高温炉中的温度可选择设置在1100～1300℃之间，在烧结过程中所述金属粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有弯曲通孔且具有一定孔隙率的金属材料管。

以上所述，仅仅为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种具有弯曲孔道的气体分布器，所述气体分布器包括：

一个或多个分布器托盘，所述托盘内部具有容纳气体的空腔；

所述多个分布器托盘纵向排列，并通过纵向设置的单一通道相连接；

在位于纵向最下端的所述分布器托盘上设置有进气口；

在位于纵向最上端的所述分布器托盘顶盖上设置多个顶端封闭的与所述分布器托盘的空腔相连通的分布器管，所述分布器管内部同样具有容纳气体的空腔；

所述分布器管管壁内部成型有多个弯曲孔道，所述弯曲孔道将所述分布器管的管壁进行内外导通，所述弯曲孔道内具有一个最小孔径处，所述最小孔径为5～20微米。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述分布器管垂直于所述分布器托盘顶盖。

3.根据权利要求1或2所述的气体分布器，其特征在于，所述弯曲孔道的孔径从所述管壁内到所述管壁外均相同，且等于所述最小孔径。

4.根据权利要求3所述的气体分布器，其特征在于，所述最小孔径为5～7微米。

5.根据权利要求1或2或4所述的气体分布器，其特征在于，所述分布器管的管壁厚度为所述分布器管的外径的0.1～0.3。

6.根据权利要求5所述的气体分布器，其特征在于，所述分布器管为渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30～32％、强度大于80MPa的多孔金属材料烧结管。

7.一种具有气体分布器的羰基化醋酸和醋酐合成塔，包括反应器筒体，反应器筒体上部侧壁设置有反应液进口，下部侧壁上设置有反应气进口，反应器筒体的顶部和底部分别设置有反应尾气出口和反应生成液出口；

还包括气体分布器，位于反应器筒体内部；

其特征在于，所述气体分布器包括：

一个或多个分布器托盘，所述托盘内部具有容纳气体的空腔；

所述多个分布器托盘纵向排列，并通过纵向设置的单一通道相连接；

在位于纵向最下端的所述分布器托盘上设置有进气口；

在位于纵向最上端的所述分布器托盘顶盖上设置多个顶端封闭的与所述分布器托盘的空腔相连通的分布器管，所述分布器管内部同样具有容纳气体的空腔；

所述分布器管管壁内部成型有多个弯曲孔道，所述弯曲孔道将所述分布器管的管壁进行内外导通，所述弯曲孔道内具有一个最小孔径处，所述最小孔径为5～20微米；

所述托盘中位于纵向最下端的托盘的进气口与所述反应气进口相通。

8.根据权利要求7所述的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，其特征在于，所述分布器管垂直于所述分布器托盘顶盖。

9.根据权利要求7或8所述的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，其特征在于，所述弯曲孔道的孔径从所述管壁内到所述管壁外均相同，且等于所述最小孔径。

10.根据权利要求9所述的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，其特征在于，所述最小孔径为5～7微米。

11.根据权利要求7或8或10所述的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，其特征在于，所述分布器管的管壁厚度为所述分布器管的外径的0.1～0.3，所述分布器管的外径为合成塔内径的0.01～0.05。

12.根据权利要求7或8或10所述的羰基化醋酸和醋酐联产合成塔，其特征在于，所述分布器管为渗透性为5×10^-5～5×10^-4L/(min.cm².Pa)、孔隙率为30～32％、强度大于80MPa的多孔金属材料烧结管。

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