CN205886828U - 螺旋挡板式冷氢箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种螺旋挡板式冷氢箱，它包括同轴连接的圆盘状截流板、圆柱状混合箱、圆盘状支撑板，支撑板的中心设有圆形溢流孔，截流板的半径大于混合箱的横截面半径，截流板上沿着圆盘边缘设有至少两个节流孔，节流孔与气液下降管的顶端相连接，气液下降管的底端与切向导流管的外壁沿垂直方向切向连接，切向导流管的底部与混合箱的侧壁沿水平方向切向连通，混合箱的内腔中设有两组围绕混合箱中轴旋转方向相反的螺旋形挡板，螺旋形挡板的底部固定在支撑板的上表面。螺旋形挡板将混合箱的内腔分割成两个相对独立的螺旋状的气液混合物的流通通道，延长了混合物的停留时间，使气相与液相充分接触，降低了混合箱的高度，减小了设备的体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及石化行业加氢反应器设备技术领域，具体的说是一种螺旋挡板式冷氢箱。
背景技术
加氢反应过程会产生大量的反应热，反应器温度会沿着催化剂床层向下而逐渐升高。过高的反应温度容易诱发催化剂床层内热点的产生，引发飞温现象，加速催化剂的结焦和烧结，从而降低催化剂的使用寿命。工业生产过程中为了控制加氢反应器温度的升高，通常会将反应器床层分为多个阶段，并在层与层之间注入冷氢气。
冷氢箱是加氢反应器的主要内构件之一，其功能一是为上部催化剂床层流下的高温反应物和冷激氢气提供快速混合与换热的场所，在供给新鲜反应氢气的同时，起到降低反应流体温度的作用。二是将来自反应器不同径向位置，反应程度、组成及温度各异的液相反应物进行有效混合，使得液相反应物能够以均一的组成和温度流入下一床层。冷氢箱的性能主要从两方面来评价：混合传热性能和压降。其中反应器轴向温差越小，能有效地控制催化剂床层的温升，则说明其混合传热性能越好。
目前冷氢箱主要分为挡板式冷氢箱、撞击式冷氢箱和旋流式冷氢箱。（1）挡板式冷氢箱主要通过隔板将箱体分割成复杂的流道，引导流体在箱体中往复折返，不断改变流动的方向，以此来延长流体的停留时间，实现流体间的有效混合。但挡板式冷氢箱要想实现良好的混合效果，往往需要非常大的体积，这就挤占了催化剂床层的空间，而且其阻力损失也非常大，这些对于加氢过程来说都是不利的因素。（2）撞击流式冷氢箱通过流体在有限空间内的强烈撞击来提高混合效果，因此一般体积较小。但撞击流式冷氢箱的相间接触效果较差，在出口处气液两相流体难以达到平衡温度，特别是在低压降的撞击流式冷氢箱内，气液两相流体往往沿着各自的路径进入撞击混合室，这不利于实现有效的气液混合。（3）旋流混合式冷氢箱是通过旋流运动实现流体相间和向内的有效混合。体积小，压降低，混合效果也比较理想。
专利CN2448440Y公开了一种旋流型急冷箱，由冷氢管、半圆形混合通道、切向导流管、混合箱及筛孔板组成。该结构主要特征是利用沿器壁的超长半圆形混合通道延长冷热介质的混合时间以强化冷热物流之间的混合效果。该旋流型急冷箱物流混合与换热性能优良，但是该急冷箱占用反应器空间偏大，尤其在对现有的加氢反应器进行技术改造时受到反应器空间尺寸的限制而受影响。
专利CN201140043公开了一种水力旋流冷氢箱，通过设置引流管、旋流管和混合筒，使流体在冷氢箱内部以水力旋流的方式进行湍流状态下的传质和传热。但是该冷氢箱中的旋流机械能完全来自于上床层通过降液管向下流动的气液两相动能，这样只能在高的气液流速下才能产生足够的旋转机械能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种螺旋挡板式冷氢箱，以解决现有冷氢箱结构复杂，混合传热性能不佳和体积较大的问题。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案为：
一种螺旋挡板式冷氢箱，它包括同轴连接的圆盘状截流板、圆柱状混合箱、圆盘状支撑板，支撑板的中心设有圆形溢流孔，混合箱侧壁的底部与支撑板的上表面相连接，混合箱的顶部与截流板的下表面相连接，所述截流板的半径大于混合箱的横截面半径，截流板上沿着圆盘边缘设有至少两个节流孔，节流孔与气液下降管的顶端相连接，气液下降管的底端与切向导流管的外壁沿垂直方向切向连接，切向导流管的底部与混合箱的侧壁沿水平方向切向连通，混合箱的内腔中设有两组围绕混合箱中轴旋转方向相反的螺旋形挡板，螺旋形挡板的底部固定在支撑板的上表面。
优选的，所述螺旋形挡板的侧壁上设有数个扰流挡板。
优选的，所述扰流挡板的形状为薄片状或者多棱柱状或者圆柱状或者圆锥状中的一种或者二种以上形状的组合。
优选的，所述气液下降管的中轴与截流板相垂直。
优选的，所述支撑板的下表面与数块错位排列的弧形挡板的顶部相连接，弧形挡板的底部固定在底板上。
优选的，所述弧形挡板上设有数个通孔。
优选的，所述通孔的形状为圆形或者椭圆形或者多边形中的一种或者是两种以上形状的组合。
优选的，所述扰流挡板的数量为6-18个。
优选的，所述弧形挡板的数量为4-8块。
本实用新型在使用过程中，来自上层催化剂床层的气液混合物与新加入的冷氢气在截流板上聚集后，从截流板上的节流孔流入气液下降管中，由于节流孔的节流及气液混合物下降的惯性作用，气液混合物在气液下降管里速度加大，增加了湍流效果；气液混合物在切向导流管中以切线速度进入到混合箱中，混合箱中对称布置的两个螺旋形挡板将混合箱的内腔分割成两个相对独立的气液混合物的流通通道，气液混合物进入混合箱后沿螺旋形通道进一步旋流，充分利用了混合箱的空间，延长了混合物的停留时间，使气相与液相充分接触，均匀换热。螺旋形挡板上均匀设置的扰流挡板增加了气液混合物的对撞次数和湍流程度，提高了气体与气体、气体与液体、冷热流体之间的混合效果，使混合后的介质温度更加均匀；两路流体流经混合箱内的螺旋形通道后流至支撑板中心的溢流孔附近汇合、对撞后从溢流孔继续下行，受到溢流孔的节流作用后混合物的下落速度增大，猛烈撞击到底板上，并产生飞溅、漩涡，最后经弧形挡板的碰撞、碎流作用流出冷氢箱。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型在混合箱内腔中设置两组围绕混合箱中轴旋转方向相反的螺旋形挡板，将混合箱的内腔分割成两个相对独立的螺旋状的气液混合物的流通通道，气液混合物进入混合箱后沿螺旋形通道进一步旋流，充分利用了混合箱的空间，延长了混合物的停留时间，使气相与液相充分接触，均匀换热，同时降低了混合箱的高度，减小了设备的体积；
（2）本实用新型在螺旋形挡板的侧壁上设置多个扰流挡板，在气液混合物旋流的同时增大了其湍流程度，减少了混合腔内的流动死区，强化混合传热效果；
（3）本实用新型在冷氢箱的出口处设置数块错位排布的多孔的弧形挡板，使混合物流出混合箱后进一步受到碰撞和碎流作用，强化了气液两相的传热效果，有效降低下方催化剂床层的径向温差；
（4）弧形挡板上的通孔有利于降低混合物的下降速度，起到一定缓冲作用，避免了物流对冷氢箱下方床层产生严重的垂直冲击，有利于反应器长周期、安全稳定的运行。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中支撑板和混合箱内部的结构示意图；
图3是图1中底板和弧形挡板的结构示意图；
图4是图1中弧形挡板的结构示意图；
图中：1、截流板，2、节流孔，3、气液下降管，4、切向导流管，5、混合箱，6、支撑板，7、螺旋形挡板，8、溢流孔，9、扰流挡板，10、底板，11、弧形挡板，12、通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1至图4所示的一种螺旋挡板式冷氢箱，它包括同轴连接的圆盘状截流板1、圆柱状混合箱5、圆盘状支撑板6，支撑板6的中心设有圆形溢流孔8，混合箱5侧壁的底部与支撑板6的上表面相连接，混合箱5的顶部与截流板1的下表面相连接，截流板1的半径大于混合箱5的横截面半径，截流板1上沿着圆盘边缘设有两个节流孔2，节流孔2与气液下降管3的顶端相连接，气液下降管3的底端与切向导流管4的外壁沿垂直方向切向连接，切向导流管4的底部与混合箱5的侧壁沿水平方向切向连通，混合箱5的内腔中设有两组围绕混合箱5中轴旋转方向相反的螺旋形挡板7，螺旋形挡板7的底部固定在支撑板6的上表面。
螺旋形挡板7的侧壁上设有6-18个扰流挡板9。
扰流挡板9的形状为薄片状或者多棱柱状或者圆柱状或者圆锥状中的一种或者二种以上形状的组合。
气液下降管3的中轴与截流板1相垂直。
支撑板6的下表面与4-8块错位排列的弧形挡板11的顶部相连接，弧形挡板11的底部固定在底板10上。
弧形挡板11上设有数个通孔12。
通孔12的形状为圆形或者椭圆形或者多边形中的一种或者是两种以上形状的组合。
本实用新型在使用过程中，来自上层催化剂床层的气液混合物与新加入的冷氢气在截流板1上聚集后，从截流板1上的节流孔2流入气液下降管3中，由于节流孔2的节流及气液混合物下降的惯性作用，气液混合物在气液下降管3里速度加大，增加了湍流效果；气液混合物在切向导流管4中以切线速度进入到混合箱5，混合箱5中对称布置的两个螺旋形挡板7将混合箱5的内腔分割成两个相对独立的气液混合物的流通通道，气液混合物进入混合箱5后沿螺旋形通道进一步旋流，充分利用了混合箱5的空间，延长了混合物的停留时间，使气相与液相充分接触，均匀换热。螺旋形挡板7上均匀设置的扰流挡板9增加了气液混合物的对撞次数和湍流程度，提高了气体与气体、气体与液体、冷热流体之间的混合效果，使混合后的介质温度更加均匀；两路流体流经混合箱5内的螺旋形通道后流至支撑板6中心的溢流孔8附近汇合、对撞后从溢流孔8继续下行，受到溢流孔8的节流作用后混合物的下落速度增大，猛烈撞击到底板10上，并产生飞溅、漩涡，最后经弧形挡板11的碰撞、碎流作用流出冷氢箱。
本实用新型在混合箱内腔中设置两组围绕混合箱中轴旋转方向相反的螺旋形挡板，将混合箱的内腔分割成两个相对独立的螺旋状的气液混合物的流通通道，气液混合物进入混合箱后沿螺旋形通道进一步旋流，充分利用了混合箱的空间，延长了混合物的停留时间，使气相与液相充分接触，均匀换热，同时降低了混合箱的高度，减小了设备的体积。
Claims (9)
1.一种螺旋挡板式冷氢箱，它包括同轴连接的圆盘状截流板（1）、圆柱状混合箱（5）、圆盘状支撑板（6），支撑板（6）的中心设有圆形溢流孔（8），混合箱（5）侧壁的底部与支撑板（6）的上表面相连接，混合箱（5）的顶部与截流板（1）的下表面相连接，其特征在于：所述截流板（1）的半径大于混合箱（5）的横截面半径，截流板（1）上沿着圆盘边缘设有至少两个节流孔（2），节流孔（2）与气液下降管（3）的顶端相连接，气液下降管（3）的底端与切向导流管（4）的外壁沿垂直方向切向连接，切向导流管（4）的底部与混合箱（5）的侧壁沿水平方向切向连通，混合箱（5）的内腔中设有两组围绕混合箱（5）中轴旋转方向相反的螺旋形挡板（7），螺旋形挡板（7）的底部固定在支撑板（6）的上表面。
2.根据权利要求1所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述螺旋形挡板（7）的侧壁上设有数个扰流挡板（9）。
3.根据权利要求2所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述扰流挡板（9）的形状为薄片状或者多棱柱状或者圆柱状或者圆锥状中的一种或者二种以上形状的组合。
4.根据权利要求1或2或3所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述气液下降管（3）的中轴与截流板（1）相垂直。
5.根据权利要求4所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述支撑板（6）的下表面与数块错位排列的弧形挡板（11）的顶部相连接，弧形挡板（11）的底部固定在底板（10）上。
6.根据权利要求5所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述弧形挡板（11）上设有数个通孔（12）。
7.根据权利要求6所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述通孔（12）的形状为圆形或者椭圆形或者多边形中的一种或者是两种以上形状的组合。
8.根据权利要求2或3所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述扰流挡板（9）的数量为6-18个。
9.根据权利要求7所述的螺旋挡板式冷氢箱，其特征在于：所述弧形挡板（11）的数量为4-8块。
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