CN205815719U - 一种喷射‑环管型入口气液扩散器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷射‑环管型入口气液扩散器，它具有气相流对液相流的雾化和扩散性效果明显、喷洒均匀性高的特点。入口伞帽体和空心圆锥斗体通过连接板条连接成为第一级环形喷嘴，水平圆板通过上弧形连接条板安装在空心圆锥斗体下平圆口的下方成为第二级环形喷嘴，带有长圆形孔的下降管安装在筒体下面平封头圆板上的环形分布孔上，实心螺旋叶片安装在下降管内，底部为倒碟形形状的防滴流调节圆锥形板通过下弧形连接条板上下连接安装在下降管下平圆口的下方成为第三级环形喷嘴。本实用新型是安装在各种下流式固定床加氢反应器内。

Description

一种喷射-环管型入口气液扩散器

技术领域

本实用新型涉及化工机械技术领域，确切的说，它是一种石油或煤焦油炼制用加氢反应器内的喷射-环管型入口气液扩散器。

背景技术

近年来，随着全球经济的快速发展和环保意识的增强，国内的环保法规日趋严格，对洁净燃油的要求越来越高，石油炼制及煤化工企业不得不提高自身各种油品的产品质量，而油品加氢技术便是提高油品质量的最有效的方法之一。加氢工艺技术水平的高低，主要取决于加氢原料油预处理的质量、加氢催化剂（保护剂）的性能和加氢反应器内件三个主要因素。目前，为了提高燃料油品加氢反应的质量，就必须提高加氢催化剂的反应活性，但是，采用高活性的催化剂，一旦气相流对液相流的扩散性不好，催化剂床层就会出现的“局部沟流”区域，该局部区域液相流多阻力大，从而导致气相流相对偏少，即“局部缺氢”问题严重。当氢气在液相流中的溶解程度较低和加氢反应中接触不到氢气两种情况同时存在时，就是严重的“缺氢”现象，此时该区域出现“局部热点”，不饱和烃或重质油品中的残留稠环芳烃等，非常容易发生叠合反应、缩聚反应和缩合反应等有害反应，导致催化剂表面积炭失去活性、减少加氢催化剂的使用寿命。

如何提高加氢反应的质量和延长催化剂的使用寿命，在很大程度上也取决于反应器内构件的先进性和合理性。其中入口扩散器是气液两相流从加氢反应器顶部入口进入后流经的第一个内构件，在目前普遍使用的入口扩散器水力学模拟分析和水力学冷模试验中，可以发现以下问题：1、气相流对液相流的扩散作用和对流作用很差；2、氢气向液相流溶解的速度不高；3、液相流喷洒到反应器气液顶分配盘板圆截面上的偏流现象严重。

目前，国内外普遍使用的入口扩散器结构如附图1和附图2所示，它基本由外筒体1、对半倒锥形筒体2、上圆封板3、下圆环封板4、中间隔板5、上带孔圆形板6、下带孔圆板7、连接立板8和定位板9构成。下圆环封板4中心开有圆孔41，安装在外筒体1底部的内端口11处，对半倒锥形筒体2的下部安装在下圆环封板4的中心孔内边缘42处，上圆封板3的外边缘安装在对半倒锥形筒体2的上端口21上，中间隔板5的下边安装在下圆环封板4的上表面上、上边安装在上圆封板3的下表面上，且按照中心线对齐。由此组合成了两对矩形长条入口100；上带孔圆形板6上设有上圆形孔61，下带孔圆板7上设有下圆形孔71，上带孔圆形板6安装在下圆环封板4的下方，并留有一定的环向间隙，组成上环形喷嘴200；下带孔圆板7安装在上带孔圆形板6的下方，也留有一定的环向间隙，组成下环形喷嘴300；连接立板8的上部安装在下圆环封板4的下边，中间突台的上部安装上带孔圆形板6上，下部安装在下带孔圆板7的上表面上。

工作时：从反应器顶部入口进入的气液两相流，先进入外筒体1的内部，分别从两对矩形长条口100对撞进入（气相流则处于其上部，液相流则处于下部），两股正对的逆向流动形成对撞后，一起从下圆环封板4的中心圆孔41处下落，再分别从上环形喷嘴200和上圆形孔61中喷出，自上圆形孔61中喷出的气液两相流又分流从下环形喷嘴300和下圆形孔71中喷出。

上述这种现有入口扩散器的主要缺点是：1、由于气液两相流分别从两对矩形长条口的上下分别进入，上部的气相流对下部的液相流的扩散性和对流换热性均很差，不仅向下喷洒的液滴尺寸大而且偏流现象严重，液相流单位体积比表面积小，故氢气向液相流油品的扩散程度低、溶解速度慢；2、气液两相流分别从上环形喷嘴、上圆形孔、下环形喷嘴和下圆形孔等十几处喷射，本来上部下来的液相流就偏流现象严重，再加上开孔率又特别高，故液相流不能被均匀地喷洒到反应器的气液顶分配盘上，尤其是大型反应器不均匀问题更为严重。

由此可见，现有加氢反应器内构件技术并没有跟上新型加氢催化剂的发展步伐，正制约着油品加氢技术的发展。因此，先进的、合理的反应器内构件将会大大提高新型加氢催化剂在加氢反应器中的作用。

为了使液相流和气相流之间通过强对流方式和高扩散方式进行有效换热和增加液相流中的氢气溶解度，即气相流对液相流的雾化程度的高与低，以及是否能够被均匀地喷洒在反应器顶部封头空间里，使反应器气液顶分配盘板得到均匀度非常好的气液两相流，是开发各种加氢反应器新型入口扩散器结构特性所面对的一大课题。

发明内容

本实用新型是在本发明人申请的前一个实用新专利--《旋流-喷射型入口气液扩散器》基础上的进一步技术改进，其目的就是解决上述现有技术中的雾化和扩散性差、喷洒偏流现象严重等问题，，提供一种可以彻底解决加氢反应器顶部入口处气相流对液相流的扩散性差和反应器顶部封头气液两相流喷洒不均匀问题的加氢反应器内喷射-环管型入口气液扩散器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：它主要由外筒体、入口伞帽体、空心圆锥斗体、水平圆板、上弧形连接条板、下降旋管、实心螺旋叶片、下弧形连接条板、防滴流调节圆锥形板等构件。其中，筒体利用上部的定位环圈圆板安装在加氢反应器内，用于在反应器入口处定位和支撑整个组件，入口伞帽体和空心圆锥斗体通过连接板条连接定位，圆锥斗上平圆口的外边缘与筒体中部内壁环圈焊接，组成入口伞帽体在上，空心圆锥斗体在下，筒体在外的组合体，组成第一级环形喷嘴；水平圆板通过上弧形连接条板安装在空心圆锥斗体下平圆口的下方，且留有一定间隙，通过上弧形连接条板上下焊接，组成了第二级环形喷嘴；带有长圆形孔的下降旋管安装在筒体下面平封头圆板上的环形分布孔上，行程为0.5-1.5个螺距的实心螺旋叶片安装在下降旋管内，两端焊接在下降旋管的管壁上，组成了螺旋流道；底部为倒碟形形状的防滴流调节圆锥形板通过下弧形连接条板上下连接安装在下降旋管下平圆口的下方，组成第三级环形喷嘴；下弧形连接条板的弧形钢条部分的弧度可调，防滴流调节圆锥形板内圈水平圆板的直径应小于下降扩散管下降旋管下平圆口的内径；防滴流调节圆锥形板的圆锥角为60°-120°形成了倒碟形形状。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：1、气相流对液相流的雾化效果明显，提高了气液两相流的对流扩散性，细小的雾滴有利于增加氢气向液相流的溶解速度和溶解量；2、通过预混合对流扩散和旋转液膜的高均匀性以及环周均匀布置多组环形喷嘴，喷洒覆盖率高，避免了单个环形喷嘴雾化时的底部偏流现象，确保气液两相流能够均匀地喷撒在反应器顶部的封头空间里，使气液顶分配盘板上分布的各个气液分配器的吸液量大小基本一致。

附图说明

图1是现有加氢反应器入口扩散器的整体结构示意图。

图2是现有加氢反应器入口扩散器的俯视示意图。

图3是本实用新型的整体结构示意图。

图4是本实用新型外筒体的结构示意图。

图5是本实用新型平封头圆板的结构示意图。

图6是本实用新型入口伞帽体的结构示意图。

图7是本实用新型空心圆锥斗体的结构示意图。

图8是本实用新型上弧形连接条板的结构示意图。

图9是本实用新型下降旋管的结构示意图。

图10是本实用新型实心螺旋叶片的结构示意图。

图11是本实用新型下弧形连接条的结构示意图。

图12是本实用新型防滴流调节圆锥形板的结构示意图。

具体实施方式

实施例1:

下面结合附图，对本实用新型做进一步的说明：本实用新型的所有零部件均可采用不锈钢制作。它主要由外筒体1、入口伞帽体2、空心圆锥斗体3、水平圆板4、上弧形连接条板5、下降旋管6、实心螺旋叶片7、下弧形连接条板8、防滴流调节圆锥形板9等构件。其中，外筒体1上部焊接的定位环圈圆板12，用于在反应器入口处定位和支撑整个组件，下部端口用平封头圆板13密封，平封头圆板13上开设环形分布孔14，用于安装下降旋管6。

入口伞帽体2为圆锥伞体，下边加工成圆锥伞体下圆口22，并焊接三到四个连接板条21，用于与上端口为圆锥斗上平圆口31、下端口为圆锥斗下平圆口32的空心圆锥斗体3定位连接；上圆锥斗上平圆口31外边缘与筒体1中部内壁环圈焊接后，组成入口伞帽体2在上、空心圆锥斗体3在下、筒体1在外的组合体，形成第一级环形喷嘴100；其作用是：从上边下来的均匀性很差的气液两相流101经过第一级环形喷嘴100喷射后，会被较均匀地分散到上圆锥斗下平圆口32处，变成较均匀的上低速环形液体幕33。

上弧形连接条板5的前端为冲压成形的上弧形钢条51，上弧形连接条板5亦可用圆钢丝代替；水平圆板4利用上弧形连接条板5安装在圆锥斗下平圆口32的下方，且留有一定间隙，即：通过上弧形连接条板5上下焊接、形成第二级环形喷嘴200，处于其中间的高速水平气流201以放射状向外喷射，在第二级环形喷嘴200的上方产生了环形负压区202，将低速环形液体幕33抽吸到高速水平气流201之中，并被其所雾化。

下降旋管6应采用无缝不锈钢管制作，上端的平圆口62，作为气相流入口，并加工出两到三对长圆形孔64，作为液相流入口，下降旋管6利用下部突台61安装在环形分布孔14上，下降旋管6下部为下平圆口63；实心螺旋叶片7为0.5-1.5个螺距行程的实心螺旋叶片7，安装在下降旋管6内，两端焊接在管壁上，形成螺旋流道71，此结构能够使气液两相流经过旋转流动后，在离心力作用下，液相流在下降旋管6的下段内壁形成了低速空心旋转液膜65。

下弧形连接条板8和防滴流调节圆锥形板9均为冲压成形，为使下弧形连接条板8的弧型钢条81处的弯曲程度应可调，可采用宽度为6-12mm、厚度为3～8mmm的扁钢或直径3mm左右的圆钢丝，经冲压加工成上弧形钢条81；防滴流调节圆锥形板9内圈水平圆板91的直径应小于下降扩散管6下降旋管下平圆口62的内径；防滴流调节圆锥形板9呈倒圆锥形，圆锥角为60°-120°； 防滴流调节圆锥形板9利用下弧形连接条板8上下连接安装在下降旋管6下降旋管下平圆口63的下方，应留有一定环形间隙，以此形成第三级环形喷嘴300；在环形喷嘴300中间的高速水平气流301以放射状向外喷射，在第三级环形喷嘴300的上方产生环形负压区302，将空心圆柱形旋转液膜65抽吸到高速水平气流301中，被其所雾化。其中，可以通过下弧形连接条板8上的弧型钢条81的弯曲程度改变第三环形喷嘴300的喷射间隙和喷射角度。

防滴流调节锥形圆板9底部的倒碟形结构93，能使一些吸附在倒圆锥形92外边缘液体被抽吸到上方的负压区内，再次被气相流剪切成微小雾滴，这样可以有效阻止中间滴流现象产生，如果不是倒碟形结构，而是平板或向下凸起的形状，液体之间的表面张力就会促使下部液体向中心流动，最终造成中间滴流现象的产生。以此，实现本实用新型的目的。

Claims (11)

1.一种喷射-环管型入口气液扩散器，它包括外筒体（1）、入口伞帽体（2）、空心圆锥斗体（3）、水平圆板Ⅰ（4）、上弧形连接条板（5）、下降旋管（6）、实心螺旋叶片（7）、下弧形连接条板（8）、防滴流调节圆锥形板（9）,其特征在于：外筒体（1）利用上部的定位环圈圆板（11）安装在加氢反应器内，入口伞帽体（2）和空心圆锥斗体（3）通过连接板条（21）连接定位，空心圆锥斗体（3）上圆锥斗上平圆口（31）的外边缘与外筒体（1）内壁焊接，水平圆板Ⅰ（4）通过上弧形连接条板（5）安装在空心圆锥斗体（3）下平圆口（32）的下方，带有长圆形孔（64）的下降旋管（6）安装在筒体（1）下面平封头圆板（13）上的环形分布孔（14）中，实心螺旋叶片（7）安装在下降旋管（6）内，两端焊接在下降旋管（6）的管壁上，防滴流调节圆锥形板（9）通过下弧形连接条板（8）上下连接安装在下降旋管（6）下平圆口（63）的下方。

2.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：外筒体（1）底部的平封头圆板（13）上开设有6-18个环形分布孔（14）。

3.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：入口伞帽体（2）为实心圆锥伞体的圆锥角为90°-120°; 空心圆锥斗体（3）为空心圆锥斗体，其圆锥角为90°-120°; 防滴流调节圆锥形板（9）的圆锥角为60°-120°后成为倒碟形结构（93）;实心螺旋叶片（7）行程为0.5-1.5个螺距。

4.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：下降旋管（6）的结构为上端平圆口（62）和下端平圆口（63），两到三对长圆形孔（64）。

5.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：防滴流调节圆锥形板（9）的圆锥角为90°-120°，其上部设有水平圆板Ⅱ（91），其底部为倒碟形结构（93）;防滴流调节圆锥形板（9）内圈水平圆板Ⅱ（91）的直径小于下降旋管（6）下平圆口（63）的内径。

6.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：实心螺旋叶片（7），安装在下降旋管（6）内，两端焊接在管壁上，形成螺旋流道（71）。

7.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：下弧形连接条板（8）的弧型钢条部分（81）处的弧度可调。

8.根据权利要求1所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：入口伞帽体（2）的圆锥伞体下圆口（22）安装在空心圆锥斗体（3）的上方，组成了第一级环形喷嘴（100）;空心圆锥斗体（3）的圆锥斗下平圆口（32）下方安装了水平圆板Ⅰ（4），并通过上弧形连接条板（5）上下连接，留有一定缝隙组成了第二级环形喷嘴（200）。

9.根据权利要求1或4所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：实心螺旋叶片（7）安装在下降旋管（6）内部形成了螺旋流道（71）。

10.根据权利要求1、4、5或6所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：下降旋管（6）的下平圆口（63）下方安装了防滴流调节圆锥形板（9），并通过下弧形连接条板（8）上下连接，且留有一定缝隙组成了第三级环形喷嘴（300）。

11.根据权利要求9所述的一种喷射-环管型入口气液扩散器，其特征在于：下降旋管（6）的下平圆口（63）下方安装了防滴流调节圆锥形板（9），并通过下弧形连接条板（8）上下连接，且留有一定缝隙组成了第三级环形喷嘴（300）。