CN201959780U - 一种急冷混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种急冷混合器，以解决现有急冷混合器所存在的冷却物流与热反应物流混合效果不理想的问题。本实用新型设有收集板(8)、底板(10)，收集板的上表面上自内向外设有圆筒形的内环板(2)和外环板(6)。内环板的侧面设有内环板进料入口(3)，外环板的侧面设有外环板进料入口(7)。内环板和外环板的顶部设有挡液板(1)，收集板的中心设有节流孔(9)。收集板与底板之间设有圆筒形的混合圈(4)，混合圈的侧面设有侧隙(5)。底板在混合圈所处的区域为不开孔区域；其余区域为开孔区域，开设有筛孔(11)。本实用新型急冷混合器主要用于石油炼制与化工行业中的加氢裂化、加氢精制等加氢反应器。

Description

一种急冷混合器

技术领域

本实用新型涉及石油炼制与化工行业所使用的一种急冷混合器，该急冷混合器用于实现热反应物流与加入的冷却物流的混合传热。

背景技术

在石油炼制与化工行业中，放热反应非常普遍，如加氢裂化、加氢精制等反应。在某些放热反应过程中，需对反应物流的温度进行控制，否则反应器内部的温度有可能在短时间内迅速升高，甚至出现“飞温”现象，导致反应器内部的温度难以控制，催化剂失活，操作无法继续进行。调节和控制反应物流的温度并防止出现“飞温”现象的方法，通常是在两个催化剂床层之间注入冷却物流进行冷却；该冷却物流可以是气体(如冷氢)或液体(如冷油)。在此过程中，冷却物流与热反应物流须经过充分的混合，才能实现高效、均匀的换热。为达到此目的，工业上通常在反应器内的催化剂床层之间安装急冷混合器。

冷却物流与热反应物流之间的相态不同，在反应器中通常以气、液两相的状态存在，不易实现均匀混合。因此，急冷混合器需要强化冷却物流与热反应物流之间的混合过程，同时增加两者之间的接触混合时间。除此之外，急冷混合器还要求结构紧凑、体积小，并且产生的压降较低。在现有技术中，已经开发出了多种不同类型的急冷混合器。中国专利CN2167776Y公开的急冷混合器，冷氢与热反应物流组成的气液混合物经过急冷混合器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流动而提高了流速。流体在对冲区对撞进一步混合后，折转90度直冲整流挡板，使流体均匀分布于中间混合箱四周，最后经下筛孔板喷出。这种急冷混合器在一定程度上强化了气液间的接触混合，但从整个混合过程来看，冷却物流与热反应物流接触时间偏短，造成混合效果不理想。CN200952000Y提出了一种增设了助混结构和导流锥的旋流式急冷混合器。冷氢与热反应物流组成的气液混合物通过设在挡板上的入口进入两个安装了助混结构的半圆形混合道，之后经切向导流管进入混合箱；在混合箱内进一步旋流混合后，通过混合箱底部的节流孔和节流孔下方的导流锥流到筛孔板上，再从筛孔板上流下。由于从两个半圆形混合道经两个切向导流管进入混合箱的两股分开的物流在混合箱内汇合后接触的时间较短、不能充分混合，导致从筛孔板上流下的反应物流温度不均匀。该反应物流在进入下层催化剂床层后形成较明显的径向温差，影响了催化剂性能的发挥。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种急冷混合器，以解决现有急冷混合器所存在的冷却物流与热反应物流混合效果不理想的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种急冷混合器，设有收集板，收集板的下方设有底板，其特征在于：收集板的上表面上自内向外设有圆筒形的内环板和外环板，两者之间形成环形区域，内环板的侧面设有内环板进料入口，外环板的侧面设有外环板进料入口，内环板进料入口和外环板进料入口错开布置，内环板和外环板的顶部设有挡液板，收集板的中心设有节流孔，收集板与底板之间设有圆筒形的混合圈，混合圈的侧面设有侧隙，节流孔与内环板和混合圈的内部区域相通，底板在混合圈所处的区域为不开孔区域，其余区域为开孔区域，开设有筛孔。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：同以往的急冷混合器相比，本实用新型在操作过程中，在所设置的内环板、外环板和混合圈等部件的作用下，增加了由冷却物流与热反应物流组成的气液混合物的对撞、破碎次数，延长了气液混合物的总接触时间，并使气液混合物经历了更多次的节流和旋流。这些都有利于达到使冷却物流与热反应物流充分混合、传热之目的。气液混合物在本实用新型急冷混合器内能够更为充分地传质和传热，混合得更为均匀，从而可以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。本实用新型的操作过程，详见本说明书具体实施方式部分的说明。

另外，本实用新型还具有结构简单、安装方便、体积小、压降低等特点。采用本实用新型，可以提高反应器的空间利用率。

本实用新型急冷混合器主要用于石油炼制与化工行业中的加氢裂化、加氢精制等加氢反应器，使冷却物流与热反应物流均匀地混合。

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器沿轴向的剖视图；该急冷混合器安装于反应器内。

图2是图1中的A-A剖视图。

图1和图2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和图2，本实用新型的急冷混合器，设有收集板8，收集板8的下方设有底板10。收集板8的上表面上自内向外设有圆筒形的内环板2和外环板6，两者之间形成环形区域。内环板2的侧面设有内环板进料入口3，外环板6的侧面设有外环板进料入口7，内环板进料入口3和外环板进料入口7错开布置。内环板2和外环板6的顶部设有挡液板1，收集板8的中心设有节流孔9。收集板8与底板10之间设有圆筒形的混合圈4；混合圈4的顶部与收集板8相连，底部与底板10相连，侧面设有侧隙5。节流孔9与内环板2和混合圈4的内部区域相通。底板10在混合圈4所处的区域为不开孔区域；其余区域为开孔区域，开设有筛孔11。收集板8、底板10和挡液板1均为圆形板。

内环板进料入口3和外环板进料入口7的形状一般为三角形、长方形或正方形，最好为三角形。图1所示，内环板进料入口3为正向放置的三角形，外环板进料入口7为倒置的三角形。内环板2和外环板6的侧面通常是分别设有2～6组内环板进料入口3和外环板进料入口7，均匀设置；图2所示，分别设有4组。每组内环板进料入口3和外环板进料入口7通常是分别设有3～8个内环板进料入口3和外环板进料入口7，均匀设置。图2所示，每组内环板进料入口3设有4个内环板进料入口3，每组外环板进料入口7设有5个外环板进料入口7。

参见图2，一组内环板进料入口3的中心沿内环板2径向的中心线与相邻一组外环板进料入口7的中心沿外环板6径向的中心线之间的夹角α一般为20～45度。图2所示的夹角α为45度。

收集板8的中心所设的节流孔9的形状一般为圆形、正方形或长方形；图2所示节流孔9的形状为圆形。

混合圈4的侧面所设的侧隙5的形状一般为长方形(如图1所示)，数量一般为4～16个，在混合圈4的侧面上均匀分布。每个侧隙5的宽度一般为5～10毫米。

参见图1，底板10上开孔区域开设的筛孔11一般为圆形孔，直径一般为10～30毫米，开孔率一般为5～40％。

参见图1和图2，本实用新型的急冷混合器安装于反应器内，收集板8和底板10的边缘连接于反应器器壁12上。挡液板1、内环板2、外环板6、收集板8、混合圈4、底板10与反应器的壳体，一般是同轴设置。

下面结合图1、图2说明本实用新型的操作过程。来自上层催化剂床层(图略)的热反应物流与加入的冷却物流组成的气液混合物首先在收集板8上聚集并预混合，然后由外环板进料入口7进入内环板2与外环板6之间的环形区域。流经外环板进料入口7时，因突然节流而速度剧增，使得气液混合物(特别是其中的液相)分裂成多股物流和小液滴。在上述的环形区域内，气液混合物在内环板2和外环板6的共同作用下多次剧烈地对撞、冲击进行混合，然后由内环板进料入口3折转冲入内环板2的内部区域。气液混合物在流经内环板进料入口3的过程中再次节流，液相物流被气相物流携带并被再次破碎，形成更小的液滴。由于内环板进料入口3和外环板进料入口7是错开布置的，所以增加了气液混合物的旋流。内环板2内部区域的气液混合物经收集板8中心的节流孔9进入混合圈4的内部区域，在该区域中强烈地冲击底板10(不开孔区域)，产生大量的飞溅、漩涡；同时，气液混合物沿混合圈4在上述区域内多次旋流、充分湍动混合。之后，气液混合物经混合圈4侧面的侧隙5冲出混合圈4。侧隙5为狭长细小的条缝；气液混合物流经侧隙5时，侧隙5可以使冷热物流之间的接触因节流而得到进一步强化。侧隙5还可以使气液混合物在混合圈4内部区域停留的时间增加，使冷热物流的混合时间也随之延长。气液混合物流经侧隙5时，在侧隙5作用下被破碎成多股高速物流，流入底板10上的开孔区域，在开孔区域进一步混合、均布，使混合、急冷效果得到强化。最后，充分混合的气液混合物经底板10开孔区域上的筛孔11流下，再经分布塔盘分布到下层的催化剂床层上(图略)。

Claims (5)

1.一种急冷混合器，设有收集板(8)，收集板(8)的下方设有底板(10)，其特征在于：收集板(8)的上表面上自内向外设有圆筒形的内环板(2)和外环板(6)，两者之间形成环形区域，内环板(2)的侧面设有内环板进料入口(3)，外环板(6)的侧面设有外环板进料入口(7)，内环板进料入口(3)和外环板进料入口(7)错开布置，内环板(2)和外环板(6)的顶部设有挡液板(1)，收集板(8)的中心设有节流孔(9)，收集板(8)与底板(10)之间设有圆筒形的混合圈(4)，混合圈(4)的侧面设有侧隙(5)，节流孔(9)与内环板(2)和混合圈(4)的内部区域相通，底板(10)在混合圈(4)所处的区域为不开孔区域，其余区域为开孔区域，开设有筛孔(11)。

2.根据权利要求1所述的急冷混合器，其特征在于：内环板进料入口(3)和外环板进料入口(7)的形状为三角形、长方形或正方形，内环板(2)和外环板(6)的侧面分别设有2～6组内环板进料入口(3)和外环板进料入口(7)，每组内环板进料入口(3)和外环板进料入口(7)分别设有3～8个内环板进料入口(3)和外环板进料入口(7)，一组内环板进料入口(3)的中心沿内环板(2)径向的中心线与相邻一组外环板进料入口(7)的中心沿外环板(6)径向的中心线之间的夹角为20～45度。

3.根据权利要求1或2所述的急冷混合器，其特征在于：收集板(8)的中心所设的节流孔(9)的形状为圆形、正方形或长方形。

4.根据权利要求1或2所述的急冷混合器，其特征在于：混合圈(4)的侧面所设的侧隙(5)的形状为长方形，数量为4～16个，在混合圈(4)的侧面上均匀分布，每个侧隙(5)的宽度为5～10毫米。

5.根据权利要求1或2所述的急冷混合器，其特征在于：底板(10)上开孔区域开设的筛孔(11)为圆形孔，直径为10～30毫米，开孔率为5～40％。