CN207872118U - 气体分布器和反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用以实现气固相反应过程的反应器领域，公开了一种气体分布器和反应器。该气体分布器包括分布器环形管(2)和气体缓冲室(3)，所述分布器环形管(2)和气体缓冲室(3)通过分布器支路管(4)连通，其中，所述分布器环形管(2)和所述分布器支路管(4)上各自设置有开口朝上的若干第一导流孔(5)和若干第二导流孔(6)，位于所述分布器支路管(4)上的第二导流孔(6)的孔径从所述气体缓冲室(3)到所述分布器环形管(2)依次递增。所述气体分布器能够使注入的气体在反应器内均匀分布，同时能够保持反应系统压力稳定，使反应平稳进行。

Description

气体分布器和反应器

技术领域

本实用新型涉及用以实现气固相反应过程的反应器领域，具体涉及一种气体分布器和反应器。

背景技术

在石油化工领域及环保行业中广泛使用着气-固流化床及移动床操作模式。这些系统中一般为气态反应物在较高的温度条件下被固态催化剂催化反应或气态混合物在一定温度下被固态吸附剂吸附。例如催化裂化烟气与催化剂或吸附剂接触反应，硫氧化物和氮氧化物在催化剂或吸附剂上被吸附还原为单质硫或氮气，若分布器不能将烟气分布均匀，则会使催化剂或吸附剂流化效果差，烟气中硫氧化物和氮氧化物不能与催化剂或吸附剂充分接触，导致污染物不能被完全脱出。同时还有在催化裂化汽提器中，待生催化剂夹带部分油气进入沉降器，与汽提蒸汽逆流接触进行汽提，若分布器不能将汽提蒸汽分布均匀，则会使催化剂夹带的蒸汽不能完全被提出，导致轻质油品收率减少并加重再生器再生负荷。

目前在石油化工领域及环保行业中广泛使用的气体分布器主要分为板式气体分布器和管式气体分布器，管式分布器性能优于板式分布器。而管式气体分布器又分为枝杈型和环管型两类。传统的枝杈型和环管型气体分布器由于气体筛孔孔径一致而分布器内各处气体压力不等造成气体分布不均。同时大部分传统管式分布器只有一路或两路气体入口，不能满足多股气体进料需求，并且传统管式分布器两路进气相对而行，在两路气体结合处易造成死区，使催化剂流化效果差。

其它类的气-固流化床反应器、汽提器、再生器、吸收解吸装置等所用气体分布器也面临同样的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的用以实现气固相反应过程的反应器的气体注入装置容易造成注入气体在反应器内分布不均匀，同时会对反应器内压力造成较大的冲击，使反应不稳定，并且无法满足多种气体同时进料的缺陷，提供一种气体分布器和气固相反应装置，该气体分布器能够根据注入气体在不同位置处的流量大小调控注入气体在所述气体分布器上表面的出气量，从而使注入的气体均匀扩散，当所述气体分布器应用于移动床反应器或流化床反应器时，可以使气体在反应器内均匀分布，减少反应死区，保持反应系统压力稳定，使反应平稳进行，催化剂由该气体分布器的空隙穿过，不影响催化剂的流动。此外，所述气体分布器还可以满足注入气体的多管进料，拓宽所述气体分布器的适用范围，满足更多条件的工艺需求。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种气体分布器，所述气体分布器包括分布器环形管和气体缓冲室，所述分布器环形管和气体缓冲室通过分布器支路管连通，其中，所述分布器环形管和所述分布器支路管上各自设置有开口朝上的若干第一导流孔和若干第二导流孔，位于所述分布器支路管上的第二导流孔的孔径从所述气体缓冲室到所述分布器环形管依次递增。

优选地，所述分布器支路管为多个，且均匀环绕分布在所述分布器环形管和气体缓冲室之间。

优选地，所述气体缓冲室的横截面积A1为所述分布器环形管的横截面积A2的2-10倍；所述分布器支路管的横截面积A3为所述分布器环形管的横截面积A2的30-50％。

优选地，所述气体缓冲室具有一个或多个与所述气体缓冲室连通的进气通道，所述进气通道均匀环绕分布在气体缓冲室的周围或沿着所述气体缓冲室的高度方向从上到下依次分布在所述气体缓冲室的同一侧。

优选地，位于所述分布器环形管上的导流孔呈单环分布或多环分布。

优选地，位于所述分布器支路管上的导流孔的孔径为1-20毫米，位于所述分布器环形管上的导流孔的孔径为1-15毫米。

优选地，在同一个分布器支路管上，相邻两个第二导流孔的孔径之差为 1-10毫米。

优选地，在同一个分布器支路管上，相邻两个第二导流孔的相邻边界之间的距离为5-20毫米。

本实用新型第二方面提供一种反应器，所述反应器中的气体分布器为前述的环状气体分布器。

优选地，所述反应器为流化床反应器或移动床反应器。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)由本实用新型提供的气体分布器气体在所述气体分布器的流道内不同位置处的流速和压力不同，设计尺寸不同的导流孔，可以有效地调控注入气体在所述气体分布器上表面的出气量，从而使注入的气体均匀扩散；

(2)由本实用新型提供的气体分布器应用于流化床反应器或移动床反应器时，可有效减少反应死区，改善固体试剂的流化效果；

(3)由本实用新型提供的气体分布器解决了传统环管式气体分布器只能一路或两路进料的缺陷，本实用新型可以满足多管多种气体进料，拓宽了气体分布器的使用范围，可满足更多条件的工艺需求，适用于流化床反应器、移动床反应器和固定床反应器，甚至适用于汽提器、再生器、吸收解吸装置；

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是由本实用新型提供的气体分布器的结构示意俯视图；

图2-1是由本实用新型提供的气体分布器的分布器环形管B处的剖视图；

图2-2是由本实用新型提供的气体分布器的分布器支路管A处的剖视图；

图3是由本实用新型提供的气体分布器的结构示意剖视图。

附图标记说明

1、进气通道 2、分布器环形管 3、气体缓冲室

4、分布器支路管 5、第一导流孔 6、第二导流孔

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是相对于本实用新型中的气体分布器的实际结构而限定；“内、外”是指相对于本实用新型中的气体分布器的结构示意图的方位。

如图1和图2-1和图2-2所示，本实用新型第一方面提供一种气体分布器，所述气体分布器包括分布器环形管2和气体缓冲室3，所述分布器环形管2和气体缓冲室3通过分布器支路管4连通，其中，所述分布器环形管2 和所述分布器支路管4上各自设置有开口朝上的若干第一导流孔5和若干第二导流孔6，位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的孔径从所述气体缓冲室3到所述分布器环形管2依次递增。

根据本实用新型，所述气体分布器内的气体由所述气体缓冲室3以相同的速率、流量进入各分布器支路管4，随后气体经各分布器支路管4进入所述分布器环形管2内，各分布器支路管4设置有开口朝上的若干第二导流孔 6，随着所述第二导流孔6处产生径向分流的进行，在各分布器支路管4内的气体流速沿流动途径不断减小。所述第二导流孔6处产生径向分流的推动力是各分布器支路管4流道内外的径向压力差，由于在各分布器支路管4内的气体流速沿流动途径不断减小，如果每个分布器支路管4上开设的第二导流孔6的孔径一致，则不利于气体在各分布器支路管4的管壁上的各个第二导流孔6实现等量分流。因此，在本实用新型中，为了使各分布器支路管4 上开设的第二导流孔6可以实现等量分流，位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的孔径从所述气体缓冲室3到所述分布器环形管2依次递增，通过这样设置所述第二导流孔6的孔径，可以适当增大流速较小的截面附近区域的第二导流孔6所在位置处的出气流量，并适当减小流速较大的截面附近区域的第二导流孔6所在位置处的出气流量，由此弥补第二导流孔6处的出气流量因气体流速的降低导致的损失，有效调控所述分布器支路管4上各第二导流孔6处的气体分布，使来自所述气体缓冲室3的气体沿径向均匀扩散，同时有效减少了气体径向扩散死区。

根据本实用新型，为了保障所述气体分布器具有较高的气体分布密度，所述分布器支路管4的数量优选为多个，为了使所述气体分布器具有足够多的空隙，以免影响其在实际应用时阻碍固体颗粒反应原料的流动性，所述分布器支路管4优选均匀环绕分布在所述分布器环形管2和气体缓冲室3之间。优选情况下，所述分布器支路管4的数量为3-16个，进一步优选为4-8个，这样可以最大限度地增大所述气体分布器的气体分布密度和所述气体分布器中分布器环形管2和气体缓冲室3之间的空隙，并保证所述分布器环形管 2和气体缓冲室3的稳固连接。

根据本实用新型，为了使所述气体缓冲室3内有足量的气体扩散到各分布器支路管4内，并保障由所述气体缓冲室3以相同的速率、流量进入各分布器支路管4，所述气体缓冲室3的横截面积A1为所述分布器环形管2的横截面积A2的2-10倍；为了保障所述气体缓冲室3内的气体不至于在所述分布器支路管4内就扩散耗尽，所述分布器支路管4的横截面积A3为所述分布器环形管2的横截面积A2的30-50％。

根据本实用新型，所述气体缓冲室3可以具有一个或多个与所述气体缓冲室3连通的进气通道1，例如，所述气体缓冲室3可以具有1-6个与所述气体缓冲室3连通的进气通道1，所述进气通道1的设置方式优选为均匀环绕分布在气体缓冲室3的周围或沿着所述气体缓冲室3的高度方向从上到下依次分布在所述气体缓冲室3的同一侧，这样不但可以满足多股气体进料需求，还可以有效避免传统的管式分布器两路进气相对而行，容易在两路气体结合处造成死区，影响催化剂流化效果，此外，所述气体缓冲室还可以作为进料气体的一级气体混合场所，有利于进料气体的充分混合。

根据本实用新型，位于所述分布器环形管2上的第一导流孔5可以根据实际应用的工艺规模而设计呈单环分布或多环分布。当所述第一导流孔5呈多环分布时，各第一导流孔5的中心可以分布在与所述分布器环形管2的中心呈同心圆的多个圆周线上，分布在同一圆周线上的第一导流孔5的孔径相同，分布在直径越大的圆周线上的第一导流孔5的孔径越大，相邻的两个圆周线之间的距离没有特别地限定，只要可以使所述第一导流孔5的开口朝上即可，例如，相邻的两个圆周线之间的距离可以为所述分布器环形结构2的内径的25-35％。为了保障所述第一导流孔5的开口朝上，优选情况下，所述第一导流孔5的所在平面的法线与水平面之间的夹角为70-75°，例如，所述第一导流孔5的开孔位置A处的剖面结构如图2-2所示。

根据本实用新型，相邻的两个位于所述分布器环形管2上的呈同环分布的第一导流孔5(相邻的两个分布在与所述分布器环形管2的中心呈同心圆的同一个圆周线上的第一导流孔5)之间的距离可以根据实际应用时，所述气体分布器所需的气体分布密度进行选择，例如，在同一圆周线上，相邻的两个第一导流孔5相邻边界之间的距离可以为5-20毫米。

根据本实用新型，位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的孔径和位于所述分布器环形管2上的第一导流孔5的孔径可以根据所述气体分布器实际应用的工艺规模进行选择设计，例如，当所述气体分布器应用于中试规模的工艺时，位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的孔径可以为1-20 毫米，位于所述分布器环形管2上的第一导流孔5的孔径可以为1-15毫米。

优选情况下，位于所述分布器环形管2上的第一导流孔5的孔径小于位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的最大孔径，并且大于位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的最小孔径。

根据本实用新型，在同一个分布器支路管4上，相邻两个第二导流孔6 的孔径之差可以根据实际应用时，由所述气体缓冲室3与各分布器支路管4 连通处的进气流速和位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的开孔密度进行选择，例如，当所述气体分布器应用于中试规模的工艺时，当位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的开孔率为4-15％时，且由所述气体缓冲室3与各分布器支路管4连通处的进气流速为0.5-6m/s时，在同一个分布器支路管4上，相邻两个第二导流孔6的孔径之差可以为1-10毫米。

根据本实用新型，在同一个分布器支路管4上，相邻两个第二导流孔6 之间的距离可以根据实际应用时，所述气体分布器所需的气体分布密度进行选择，例如，在同一个分布器支路管4上，相邻两个第二导流孔6相邻边界之间的距离可以为5-20毫米。

本实用新型第二方面提供一种反应器，所述反应器中的气体分布器为前述的气体分布器。

根据本实用新型，所述反应器可以为用以实现气固相反应过程的反应器，例如，所述反应器可以为汽提器、再生器、吸收解吸装置、流化床反应器、移动床反应器和固定床反应器中的至少一种，优选为流化床反应器、移动床反应器和固定床反应器中的至少一种。

根据本实用新型一种具体的实施方式，所述气体分布器的结构示意图如图1所示，所述气体分布器包括分布器环形管2和气体缓冲室3，所述分布器环形管2和气体缓冲室3通过8个均匀环绕分布在所述分布器环形管2和气体缓冲室3之间分布器支路管4连通，相邻的两个分布器支路管4的夹角为45°，其中，所述分布器环形管2的内径为20毫米，所述气体缓冲室3 的内径为60毫米，所述分布器支路管4的内径为14毫米。所述分布器环形管2设置有开口朝上的第一导流孔5，所述第一导流孔5呈双环分布，各第一导流孔5的中心分布在与所述分布器环形管2的中心呈同心圆的两个圆周线上。每个分布器支路管4设置有7个开口朝上的第二导流孔6，各分布器支路管4上设置的7个第二导流孔6的孔径从所述气体缓冲室3到所述分布器环形管2依次递增。位于所述分布器环形管2上的第一导流孔5的孔径小于位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的最大孔径，并且大于位于所述分布器支路管4上的第二导流孔6的最小孔径。位于分布器环形管2上A 处的第一导流孔5和位于分布器支路管4上B处的第二导流孔6的开孔位置的剖面结构示意图分别如图2-2和图2-1所示，其中，位于分布器环形管2 上A处的两个第一导流孔5所在平面的法线之间的夹角为30°，且各自与水平面之间的夹角为75°。所述气体缓冲室3具有1个与所述气体缓冲室3 连通的进气通道1，如图3所示。

本实用新型提供的气体分布器结构简单，使用方便，可以有效解决气体直接注入造成气体在反应器内分布不均匀的问题，同时也可以减小注入气体对反应器内的冲击，使反应器内压力稳定，反应平稳进行。由本实用新型提供的气体分布器不但适用于向还原法或吸附法脱硫脱硝技术所用循环流化床反应器内注入还原剂或催化剂提升气，还适用于向催化裂化反应器注入汽提气，也可用于石油化工生产领域及环保领域中广泛使用的气-固流化床及移动床反应器内气体的注入。

当采用本实用新型提供的环状气体分布器向流化床反应器或移动床反应器内注入气体并进行气固相反应时，能够使注入的气体在反应器内均匀分布，有效减少反应死区，同时能够保持反应系统压力稳定，使反应平稳进行，催化剂由所述分布器环形管2的空隙中穿过，而不影响催化剂的流动，改善固体试剂的流化效果。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体分布器，其特征在于，所述气体分布器包括分布器环形管(2)和气体缓冲室(3)，所述分布器环形管(2)和气体缓冲室(3)通过分布器支路管(4)连通，其中，所述分布器环形管(2)和所述分布器支路管(4)上各自设置有开口朝上的若干第一导流孔(5)和若干第二导流孔(6)，位于所述分布器支路管(4)上的第二导流孔(6)的孔径从所述气体缓冲室(3)到所述分布器环形管(2)依次递增。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述分布器支路管(4)为多个，且均匀环绕分布在所述分布器环形管(2)和气体缓冲室(3)之间。

3.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述气体缓冲室(3)的横截面积A1为所述分布器环形管(2)的横截面积A2的2-10倍；所述分布器支路管(4)的横截面积A3为所述分布器环形管(2)的横截面积A2的30-50％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体分布器，其特征在于，所述气体缓冲室(3)具有一个或多个与所述气体缓冲室(3)连通的进气通道(1)，所述进气通道(1)均匀环绕分布在气体缓冲室(3)的周围或沿着所述气体缓冲室(3)的高度方向从上到下依次分布在所述气体缓冲室(3)的同一侧。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体分布器，其特征在于，位于所述分布器环形管(2)上的第一导流孔(5)呈单环分布或多环分布。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体分布器，其特征在于，位于所述分布器支路管(4)上的第二导流孔(6)的孔径为1-20毫米，位于所述分布器环形管(2)上的第一导流孔(5)的孔径为1-15毫米。

7.根据权利要求6所述的气体分布器，其特征在于，在同一个分布器支路管(4)上，相邻两个第二导流孔(6)的孔径之差为1-10毫米。

8.根据权利要求7所述的气体分布器，其特征在于，在同一个分布器支路管(4)上，相邻两个第二导流孔(6)相邻边界之间的距离为5-20毫米。

9.一种反应器，其特征在于，所述反应器中的气体分布器为权利要求1-8中任意一项所述的气体分布器。

10.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于，所述反应器为流化床反应器、移动床反应器和固定床反应器中的至少一种。