CN202666816U

CN202666816U - 一种用于三相浆态床反应器的气体分布器

Info

Publication number: CN202666816U
Application number: CN 201220386082
Authority: CN
Inventors: 巫春连; 蔡连波; 陈强; 赵晓青; 盛维武; 庞晶晶
Original assignee: Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp; China Petrochemical Corp
Current assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-07-30

Abstract

本实用新型提供的用于三相浆态床反应器的气体分布器主要由导气管、下气罩、上气罩、端盖、止逆球、上导流盘、下导流盘和喷嘴组成；导气管通过螺纹与下气罩相连接，导气管上端固定有下导流盘；上导流盘上端中心为升降孔，端盖封装在升降孔上方，上导流盘固定在上气罩下端的卡槽内，上气罩下端与下气罩上端通过螺纹连接在一起；上导流盘与下导流盘对应的弧形端面之间形成导流通道，止逆球设置在导流通道内并位于端盖下方；下气罩内壁与导气管外壁之间的环形空间形成气流的下行通道；下气罩的下端面上设有气体分布孔，气体分布孔上安装有喷嘴。采用本实用新型可以解决或减缓在气流压力不稳定或供气中断时发生的堵塞、逆流及固体沉积等问题。

Description

一种用于三相浆态床反应器的气体分布器

技术领域

本实用新型涉及一种用于三相浆态床反应器的气体分布器，可广泛用于石油化工等领域。

背景技术

在三相浆态床反应器中，气体分布器是保证气体在床层中均匀分布的重要构件之一。目前浆态床反应器存在的主要问题有：分布器逆流和堵塞、气体分布不均匀、催化剂分布不均匀和温度分布不均匀等，这些问题之间相互关联相互影响。例如，气体分布不均匀时，容易造成局部反应剧烈，催化剂容易损坏，还会导致分布器更高的压降和分布器上某些气孔的阻塞；分布器布气操作不稳定而使得床层浆液的粘度变化导致气体分布器的堵塞，致使浆态床床层的偏流乃至沟流，甚至死床。研究表明在浆态床反应器中，气体分布器均匀布气是一个非常重要的因素，决定了反应器的性能。气体在反应器内均匀分布可以提高界面面积和传质系数，甚至可以降低液相返混程度和减少床层死区的几率。分布器既对浆态床获得均匀的气体分布、稳定操作具有重要作用，又对快速反应的传质、传热和气泡的产生长大都有重大影响。因此，合理设计气体分布器，开发性能高效的分布器，解决浆态床中存在的问题，对于实现浆态床反应器的连续稳定操作显得尤为重要，具有重大意义。

在国内，已经有一些科研单位和高校致力于浆态床气体分布器的研究与开发，目前公开的气体分布器在一定条件下都有自身的特点，但也存在一定局限性。例如，专利03151229.1、专利200720066902.0等公开的气体分布器在流体均布、压力和操作稳定性等方面效果较好，但是，防逆流能力差，气孔容易堵塞；专利201020192680.9减少了流体偏流和催化剂磨损，但还是没有解决逆流、堵塞和压力波动等方面的问题。

在国外，很多公司一直都在对沸腾床反应器进料分布器进行研究、改进和改善，形成了一些带止逆球的泡帽型气液分布器结构。例如：美国Amoco公司、美国Texaco公司、美国Exxon公司等都开发出具有结构独特的沸腾床反应器气液分布器。国外的一些专利，如：专利US4874583、专利US4764347、专利US4715966，在分布器上采用止逆球，可以防止隔板上方物流的逆流堵塞，同时可以实现气液物料的均匀分布，存在一定的优越性。但是直接引入到浆态床领域使用，一方面分布器下方气液混合器结构复杂，用于气体分布阻力较大，另一方面止逆球的跳动幅度大，工作稳定性和回位能力欠佳。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的气体分布不够均匀，在气流压力不稳定或供气中断时发生的堵塞、逆流及固体沉积的技术问题。本实用新型提供了一种用于三相浆态床反应器的气体分布器。

本实用新型提供的用于三相浆态床反应器的气体分布器主要由导气管、下气罩、上气罩、端盖、止逆球、上导流盘、下导流盘和喷嘴组成；导气管伸入下气罩内并通过螺纹与下气罩的下端连接在一起，导气管上端以螺纹连接形式固定有下导流盘；上导流盘上端中心设有开孔，为升降孔，端盖以螺纹连接形式封装在升降孔上方，上导流盘通过其圆柱形侧面固定在上气罩下端开口处的卡槽内，上气罩下端开口与下气罩上端开口通过螺纹连接在一起；上导流盘与下导流盘对应的弧形端面之间形成导流通道，止逆球设置在上导流盘和下导流盘之间的导流通道内并位于端盖下方；下气罩内壁与导气管外壁之间的环形空间形成气流的下行通道；下气罩的下端面上设有气体分布孔，气体分布孔上安装有喷嘴。

所述的上气罩顶端呈半球形或者锥形。

所述的下气罩的下端中心为螺纹孔，围绕螺纹孔一圈的是下气罩的下端面，下端面呈锥形，下端面锥角为45°，下端面上均匀分布有4～8个气体分布孔，喷嘴以螺纹连接或焊接方式安装在气体分布孔上。

所述的喷嘴由固定接管、保护套管和喷气管三部分组成，保护套管中部设有一挡板，挡板中心开有一通气小孔，保护套管内径等于固定接管和喷气管的外径，固定接管从保护套管上端伸入与保护套管连接在一起，喷气管从保护套管下端伸入与保护套管连接在一起；固定接管、通气小孔和喷气管构成气体通道；喷嘴开口向下与导气管轴线方向呈45°角。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型通过止逆球与上导流盘升降孔及下导流盘的配合，既可以保证止逆球的运动通畅，又不使止逆球因运动空间过大而造成能量损失和气流波动，而且可以使止逆球非常迅速地开启和关闭，止逆球的灵敏度较高，可以防止在开停工或事故状态下含催化剂的浆液发生逆流；

(2)本实用新型通过安装弧形上导流盘和下导流盘，流动阻力较小。可以使气体在从导气管到气罩通道的运动过程中，减小气流漩涡的产生，降低了局部阻力，减少了局部能量损失；

(3)本实用新型通过将上气罩顶端设置成半球形或者锥形，可以有效防止催化剂在工作过程中沉积在上气罩上方，有效地避免了因催化剂在上气罩上的堆积而造成的局部过热和催化剂的损坏；

(4)本实用新型在下气罩下端面上安装喷嘴，喷嘴开口向下呈45°角，有效防止催化剂落入喷嘴；通过在喷嘴中设置收缩孔，以保证喷嘴有足够的流速和压降。喷嘴与分布板的距离比较小，催化剂不易在底部沉积，保持了浆态床中催化剂的悬浮状态，从而避免了对放热反应过程由于催化剂的沉积出现的局部过热的情况；而且，喷嘴开口向下45°角，与喷嘴垂直向下相比，气流不对分布板垂直冲击，气流对催化剂的磨损小，气流在分布板上的二次分配可以得到更均匀更细小的气泡，消灭和减少死区能力更强。

附图说明

图1为本实用新型的气体分布器的结构示意图；

图2为喷嘴的结构示意图。

图中，1-导气管，2-下气罩，3-上气罩，4-端盖，5-止逆球，6-上导流盘，7-下导流盘，8-喷嘴，9-固定接管，10-保护套管，11-透气小孔，12-喷气管，13-升降孔，14-收缩孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详述。

如图1所示，本实用新型的用于浆态床反应器的气体分布器主要由导气管1、下气罩2、上气罩3、端盖4、止逆球5、上导流盘6、下导流盘7及喷嘴8组成。

导气管1长度为100mm～200mm，直径约为20～40mm，在距导气管1上端距离为导气管长度的1/3～1/2处的导气管外壁上加工有螺纹，导气管1上端伸入下气罩2内并通过导气管外壁螺纹与下气罩2下端的螺纹孔与下气罩2连接在一起。导气管1的下端与分布板以螺纹连接在一起。

导气管1上端以螺纹连接形式固定有下导流盘7，下导流盘7为中心设有收缩孔14的筒状物，下导流盘7上端由圆周向中心呈弧形，收缩孔14下方为收缩段，收缩孔14从下导流盘7两端向中间收缩，收缩孔14下方收缩段的收缩角为30°～70°，收缩孔14上面的扩张角为70°～120°。

上导流盘6为上下端均开口的筒状物，上端开口小于下端开口，上导流盘6内壁从上端开口至下端开口呈弧形，上端开口为升降孔13，端盖4以螺纹连接形式封装在升降孔13上方。上气罩3顶端为半球形或者锥形，其下端开口处的内壁上加工有卡槽，上导流盘6通过其圆柱形侧面固定在卡槽内，上气罩3和下气罩2通过卡槽将上导流盘6紧固在分布器上。上气罩3下端开口处的内壁上同时加工有内螺纹，下气罩2上端开口处的外壁上加工有与上气罩3下端内螺纹相匹配的外螺纹，上气罩3与下气罩2通过螺纹连接在一起。

上导流盘6与下导流盘7对应的弧形端面之间形成导流通道，止逆球5设置在上导流盘6和下导流盘7之间的导流通道内并位于端盖4下方的收缩孔14上；止逆球5为空心或实心球，其材质为陶瓷或金属，其密度为1.5～10g/cm³。止逆球5的直径为下导流盘7收缩孔直径的1.1～1.5倍。上导流盘6上为止逆球5设置的升降孔13的直径为止逆球5直径的1.1～1.2倍，这样，既保证了止逆球的运动通畅，又不使止逆球因运动空间过大而造成能量损失和气流波动。

所述的导流通道高度约为导气管1直径的1/4，导流通道的最小有效流通截面积约等于导气管1的流通截面积。这可以使导流通道中的流速与导气管中流速大小大致相等，止逆球5只需上升很小的一段距离就足以满足工作要求，所以止逆球5的开启和关闭非常迅速，止逆球5的操作灵敏度非常高。工作时，止逆球5在气体的吹动下，悬浮在上导流盘6的升降孔13中，当止逆球5达到升降孔13的顶端时，止逆球5下球面与上导流盘6导流面大致平滑过渡，以减少局部能量损失。当气体停止输入时，止逆球5回落至下导流盘7的收缩孔14处，下球面与下导流面形成密封状态，防止在开停工时或事故状态下含催化剂的浆液发生逆流。

下气罩2内壁与导气管1外壁之间的环形空间形成气流的下行通道；下气罩2的下端面上设有气体分布孔，下气罩2下端面为锥形，下端面锥角为45°，下端面上均匀分布有4～8个气体分布孔，气体分布孔孔径为5～8mm，喷嘴8以螺纹连接或焊接方式安装在气体分布孔上。

所述的下行通道的有效截面积略微比导气管1的大些。下行通道的有效流通截面积约为导气管1有效截面积的1.05～1.2倍。为保证下行通道流型发展充分，下行通道长为40mm～60mm。

如图2所示，喷嘴8由固定接管9、保护套管10和喷气管12三部分组成，保护套管10中部设有一挡板，挡板中心开有一通气小孔11，通气小孔11孔径约为2～3mm，保护套管10内径等于固定接管9和喷气管12的外径，固定接管9从保护套管10上端伸入与保护套管10连接在一起，喷气管12从保护套管10下端伸入与保护套管连接在一起；固定接管9、通气小孔11和喷气管12构成气体通道，喷嘴8开口向下与导气管轴线方向呈45°角。

在气体分布孔上设置喷嘴8，可以防止发生逆流时催化剂或液相被卷吸到下行通道中，同时还可以防止浆相对气体分布孔的磨损，更重要的是，喷嘴可以使气体在分布板上进行二次分布，形成均匀、细小气泡。通气小孔11孔径约为2～3mm，以保证喷嘴8有足够的流速和压降。喷嘴开口向下45°角，有效防止了在气量减少时固体的堵塞问题。

本实用新型的气体分布器工作时，气体从分布板下面的气室进入导气管1，气体经过收缩孔14下方的收缩段时，速度增大，迅速将止逆球5顶开，通过导流通道进入下气罩2与导气管1之间的下行气流通道，最后通过喷嘴8将气体均匀分布到床层中。当气体停止输入时，止逆球5迅速地回落至下导流盘7的收缩孔14处，下球面与下导流面形成密封状态，及时地防止在开停工时或事故状态下含催化剂的浆液发生逆流。

Claims

1.一种用于三相浆态床反应器的气体分布器，其特征在于，主要由导气管、下气罩、上气罩、端盖、止逆球、上导流盘、下导流盘和喷嘴组成；导气管伸入下气罩内并通过螺纹与下气罩的下端连接在一起，导气管上端以螺纹连接形式固定有下导流盘；上导流盘上端中心设有开孔，为升降孔，端盖以螺纹连接形式封装在升降孔上方，上导流盘通过其圆柱形侧面固定在上气罩下端开口处的卡槽内，上气罩下端开口与下气罩上端开口通过螺纹连接在一起；上导流盘与下导流盘对应的弧形端面之间形成导流通道，止逆球设置在上导流盘和下导流盘之间的导流通道内并位于端盖下方；下气罩内壁与导气管外壁之间的环形空间形成气流的下行通道；下气罩的下端面上设有气体分布孔，气体分布孔上安装有喷嘴。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述的上气罩顶端呈半球形或者锥形。

3.根据权利要求1或2所述的气体分布器，其特征在于，所述的下气罩的下端面呈锥形，下端面锥角为45°，下端面上均匀分布有4～8个气体分布孔，喷嘴以螺纹连接或焊接方式安装在气体分布孔上。

4.根据权利要求1或2所述的气体分布器，其特征在于，所述的喷嘴由固定接管、保护套管和喷气管三部分组成，保护套管中部设有一挡板，挡板中心开有一通气小孔，保护套管内径等于固定接管和喷气管的外径，固定接管从保护套管上端伸入与保护套管连接在一起，喷气管从保护套管下端伸入与保护套管连接在一起；固定接管、通气小孔和喷气管构成气体通道；喷嘴开口向下与导气管轴线方向呈45°角。

5.根据权利要求1或2所述的气体分布器，其特征在于，所述的下导流盘为中心设有收缩孔的筒状物，下导流盘上端由圆周向中心呈弧形，收缩孔下方为收缩段，收缩孔从下导流盘两端向中间收缩，收缩孔下方收缩段的收缩角为30°～70°，收缩孔上面的扩张角为70°～120°；上导流盘为上下端均开口的筒状物，上端开口小于下端开口，上导流盘内壁从上端开口至下端开口呈弧形。

6.根据权利要求5所述的气体分布器，其特征在于，所述的止逆球的直径为下导流盘收缩孔直径的1.1～1.5倍，上导流盘上端升降孔的直径为止逆球直径的1.1～1.2倍。

7.根据权利要求1或2所述的气体分布器，其特征在于，所述的导流通道的高度约为导气管直径的1/4，导流通道的最小有效流通截面积约等于导气管的流通截面积。

8.根据权利要求1或2所述的气体分布器，其特征在于，所述的下行通道的有效流通截面积为导气管有效截面积的1.05～1.2倍。

9.根据权利要求3所述的气体分布器，其特征在于，所述的喷嘴由固定接管、保护套管和喷气管三部分组成，保护套管中部设有一挡板，挡板中心开有一通气小孔，保护套管内径等于固定接管和喷气管的外径，固定接管从保护套管上端伸入与保护套管连接在一起，喷气管从保护套管下端伸入与保护套管连接在一起；固定接管、通气小孔和喷气管构成气体通道；喷嘴开口向下与导气管轴线方向呈45°角。

10.根据权利要求9所述的气体分布器，其特征在于，所述的下导流盘为中心设有收缩孔的筒状物，下导流盘上端由圆周向中心呈弧形，收缩孔下方为收缩段，收缩孔从下导流盘两端向中间收缩，收缩孔下方收缩段的收缩角为30°～70°，收缩孔上面的扩张角为70°～120°；上导流盘为上下端均开口的筒状物，上端开口小于下端开口，上导流盘内壁从上端开口至下端开口呈弧形。

11.根据权利要求10所述的气体分布器，其特征在于，所述的止逆球的直径为下导流盘收缩孔直径的1.1～1.5倍，上导流盘上端升降孔的直径为止逆球直径的1.1～1.2倍。

12.根据权利要求11所述的气体分布器，其特征在于，所述的导流通道的高度约为导气管直径的1/4，导流通道的最小有效流通截面积约等于导气管的流通截面积。

13.根据权利要求12所述的气体分布器，其特征在于，所述的下行通道的有效流通截面积为导气管有效截面积的1.05～1.2倍。