CN208975741U - 一种甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，包括用于输送液相组分的液相管、用于输送气相组分的气相管和用于将液相管中的液相组分和气相管中的气相组分进行混合喷出的喷嘴，液相管上形成有补偿结构，补偿结构是与喷嘴相连接处的前端的液相管管段弯折形成，且该管段整体呈环形。本实用新型提供的一种反应器侧线进料分布器有效解决了因热胀冷缩引起的膨胀节破裂问题，确保MTP反应器内物料分布均匀，延长喷嘴和内构件的使用寿命，降低维修率，提高甲醇制丙烯工艺产品的生产效率和经济效益。

Description

一种甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器

技术领域

本实用新型涉及一种新型进料分布器，特别是一种具有补偿结构的侧线进料分布器，属于管道热补偿的技术领域。

背景技术

甲醇制丙烯(MTP)反应器为多段冷激式固定床反应器，为了控制反应器内的反应温度，各床层之间安装有侧线进料分布器，由于侧线进料分布器的环境温度为480℃或更高，而分布器中的液相管内壁温度仅为40℃。在现有技术中，液相管与反应器以及气相管与反应器都是通过法兰连接，将其固定在催化剂床层的上方，固定床反应器内侧线进料分布器中膨胀节6，如图1、2所示，连续设计在液相管1上。此种结构为气液外混合式，在工作过程中，高速流动的气体在气相通道内呈射流状喷出；相对气体而言，液体通过喷口低速流出，最终气体通过快速地膨胀实现液体的剪切、液滴的破碎，进而实现雾化过程。

但是，图1中所示的膨胀节6存在以下缺陷：(1)膨胀节6结构设计不合理，此结构为内外套筒嵌套式，且外套筒尺寸较短，当拉伸长度超过10mm时，膨胀节6轴向定位环直接被拉出套筒；(2)随着床层温度升高，液相管在升温过程中受到非轴向的拉伸力作用，使得液相管变形弯折，间接导致膨胀节6中的定位环可能会扣在外套筒处而不能回位；(3)经过多周期升温-降温-升温疲劳运行后，膨胀节6易拉断，或者破坏位于液相管与气相管交叉处的焊缝。以上缺点最终导致反应床层温度控制不均一，严重甚至导致催化剂床层凹陷，影响整体催化剂寿命。

现有技术中，液相管分布器结构与应力设计不合理，导致液相管上的波纹膨胀节6轴向拉伸刚度值会降低，吸收的膨胀量会增大，在工艺条件波动剧烈的情况下容易出现高温疲劳损坏的问题，从而导致反应器内物料分布不均，降低催化剂使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术中存在的问题，提供了一种补偿结构的分布器，更好地抵抗热胀冷缩引起的弹性应力，延长了分布器的使用寿命，提高了其使用的安全性。

为了实现本实用新型目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型提供了一种甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，包括用于输送液相组分的液相管、用于输送气相组分的气相管和用于将液相管中的液相组分和所述气相管中的气相组分进行混合喷出的喷嘴，所述液相管上形成有补偿结构，所述补偿结构是与所述喷嘴相连接处的前端的所述液相管管段弯折形成，且该管段整体呈环形。

在本实用新型结构中，喷嘴相连接处的前端是指由顺着液相管内液相组分的流动方向，液相组分在流入喷嘴之前所在的液相管段可称为位于喷嘴的前端的液相管管段。

优选地，形成所述补偿结构的液相管管段整体弯折呈弧形过渡的环形。与现有技术中使用的薄壁膨胀节相比，补偿结构的壁厚增加，拉伸刚度能够显著增强，抗高温疲劳寿命延长。与现有技术中的膨胀节相比更不易损坏，表观上抵抗变形能力大，抵消管系交叉位置处的拉伸应力，保障了分布器的安稳运行。

优选地，沿着所述液相管和所述气相管的物流方向，间隔分布有多个所述喷嘴。

优选地，液相管上与每个喷嘴相连接处的前端的液相管管段上均弯折形成有所述补偿结构。

优选地，形成所述补偿结构的液相管管段整体弯折呈圆弧形管，且与每个所述补偿结构的进口端与出口端相衔接的液相管管段均为直管，补偿结构的进口端、出口端和与其相衔接的直管均弧形过渡衔接。

优选地，分别与所述补偿结构的进口端和出口端相衔接的直管的中心线相互重合，且所述直管和圆弧形管均与所述液相管的其他管段内径相等。使得补偿器在整个方向上的内径没有变化，进一步保证了物料在管路内的流动平稳、迅速，对补偿器的冲击力较小，可以更好地抵抗热胀冷缩引起的弹性应力，减少了管道膨胀收缩产生的作用力，有效限制了管道的过度位移，避免了原膨胀节伸缩量超过其补偿量发生损坏的情况，从而延长了分布器的使用寿命，提高了其使用的安全性。

优选地，所述液相管与反应器的液体进口连接，所述气相管与反应器的气体进口连接。

优选地，所述液相管与所述气相管的外部罩有壳体，用于将所述液相管与所述气相管中的物料保温；进一步优选地，壳体长为19.8cm，宽为7.8cm，壁厚为0.86cm。

优选地，所述液相管、气相管和壳体均采用不锈钢321，所述液相管的内径为0.9-1.2cm，壁厚为0.13-0.2cm；所述气相管的内径为5.3-6cm，壁厚为0.6-0.9cm，所述液相管与气相管的距离为2.5-4cm，所述液相管与壳体的距离为3-5cm。

优选地，所述补偿结构的液相管管段整体弯折呈圆弧形管，且所述补偿结构的外径为5-5.4cm。

本实用新型提供的系统和方法具有以下的有益效果：

本实用新型中液相管分布器是由连续的若干个补偿结构构成，从直管传递过来的液相因受热而伸长所产生的热应力由若干个补偿结构的均匀变形来抵消，使应力分散，补偿结构的每一个局部变形量会比较小。在相同的补偿能力前提下，本实用新型的设计节约材料，制作方便，保温和后续工程量小；同时，由于管内介质在流过补偿时，其流向的改变是以连续圆弧形渐变的方式进行，所受到的局部阻力换和损耗小。

本实用新型中的液相管和补偿结构的圆弧形管在管路的内径上没有发生变化，使液相组分在管路中能够流动平稳、迅速，对补偿结构的冲击力较小，可以更好地抵抗热胀冷缩引起的弹性应力，减少了管道膨胀收缩产生的作用力，有效地限制了管道的过度位移，避免了原膨胀节伸缩量超过其补偿量发生损坏的情况，从而延长了分布器的使用寿命，提高了其使用的安全性。

本实用新型提供的反应器侧线进料分布器有效解决了因热胀冷缩引起的膨胀节破裂问题，确保MTP反应器内物料分布均匀，延长喷嘴和内构件的使用寿命，降低维修率，提高甲醇制丙烯工艺产品的生产效率和经济效益。

附图说明

图1：现有技术中MTP反应器中原分布器的结构示意图；

图2：图1中液相管的结构示意图；

图3：本实用新型中侧线进料分布器的结构示意图；

图4：本实用新型中侧线进料分布器工作状态示意图；

图5：本实用新型的补偿结构的结构示意图；

其中，1、液相管，2、气相管，3、喷嘴，4、壳体，5、补偿结构，5-1、直管，5-2、圆弧形管，6、膨胀节。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步详细说明：

本实用新型提供的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，如图3所示，其包括液相管1、气相管2和用于将液相管1中的液相和气相管2中的气相混合的喷嘴3，液相管1与反应器的液体组分进口连接，气相管2与反应器的气体组分进口连接，液相管1上设置有补偿结构5，补偿结构5是与喷嘴3相连接处的前端的液相管1管段弯折形成，且该管段整体呈环形。本实用新型提供的补偿结构5克服了现有技术中带有膨胀节6的液相管所存在的易堵塞、焊接处易断裂、管内介质局部阻力大等不足；同时，本实用新型的结构设计节约材料，制作方便，保温和后续工程量小。

如图5所示，本实用新型提供的反应器侧线进料分布器，其补偿结构5中包括直管5-1和圆弧形管5-2。在一些优选的实施方式中，液相管1上设置若干个相连的补偿结构5，形成补偿结构5的液相管1管段整体弯折呈圆弧形管5-2，且与每个补偿结构5的进口端与出口端相衔接的液相管1管段均为直管5-1，补偿结构的进口端、出口端和与其相衔接的直管均弧形过渡衔接。物料在补偿结构中的流向改变是以连续圆弧形渐变的方式进行，其受到的局部阻力损耗小。

优选地，分别与补偿结构5的进口端和出口端相衔接的直管5-1的中心线相互重合；进一步优选地，直管5-1和圆弧形管5-2均与液相管1的其他管段的内径相等，使得补偿器在整个方向上的内径没有变化，保证了物料在管路内的流动平稳、迅速，对补偿器的冲击力较小，能够更好地抵抗热胀冷缩引起的弹性应力，减少了管道膨胀收缩产生的作用力。

由于补偿结构5是由连续以圆弧形弯曲的管材所构成，从直管5-1传递过来的整条管道因受热而伸长所产生的热应力由整个补偿结构5的均匀变形来抵消，使得管道内物料的局部阻力和喷嘴3处所受的热应力均匀分散、不会使局部因形变剧烈而破损，即使出现热蠕变和形变量大的情况，也能通过这个圆弧形结构克服掉，而且由于圆弧形结构，极大降低了阻力降，不影响喷嘴前后的压差。

本实用新型以补偿结构替代了现有技术中的膨胀节6，可以有效提高拉伸强度显著增加，抗高温疲劳寿命延长。本实用新型可现场制作，不需要焊接或者螺纹连接，延长了使用寿命，减少不必要的更换。在制作时，直管5-1和圆弧形管5-2是同一整支的管材盘制而成，最后调整，使两端的直管5-1的中心线重合于一条直线上。

在本实用新型的结构设计中，沿着液相管1和气相管2的物流方向，间隔分布有多个喷嘴3。

在一些优选实施方式中，如图4所述，液相管1和气相管2的外部罩有壳体4，用于将补偿结构5中的液相物料保温，进一步地减少了反应器内的反应温度与液相管1内壁温度之间的温差，也保障了在分布器运行过程中补偿结构的稳固性。

在一些优选实施方式中，液相管1、气相管2和壳体4均采用不锈钢321，液相管1的内径为0.9-1.2cm，壁厚为0.13-0.2cm；气相管2的内径为5.3-6cm，壁厚为0.6-0.9cm，液相管1与气相管2的距离为2.5-4cm，液相管1与壳体4的距离为3-5cm。与原有膨胀节6相比，液相管1和气相管2的壁厚增大，拉伸刚度显著增加，表观上抵抗变形能力大，可抵消管系交叉位置处的拉伸应力，抗高温疲劳寿命延长，因此不易损坏，保障分布器的安稳运行。

在一些优选实施方式中，补偿结构5的液相管1管段整体弯折呈圆弧形管5-2，且补偿结构5的外径为5-5.4cm。

以上对本实用新型进行了说明，这些具体实施方式仅仅是实例性的，不能以此限定本实用新型之保护范围。本领域技术人员在不脱离本实用新型实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，依照本实用新型所做的各种等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，包括用于输送液相组分的液相管(1)、用于输送气相组分的气相管(2)和用于将液相管(1)中的液相组分和所述气相管(2)中的气相组分进行混合喷出的喷嘴(3)，其特征在于：所述液相管(1)上形成有补偿结构(5)，所述补偿结构(5)是与所述喷嘴(3)相连接处的前端的所述液相管(1)管段弯折形成，且该管段整体呈环形。

2.根据权利要求1所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：形成所述补偿结构(5)的液相管(1)管段整体弯折呈弧形过渡的环形。

3.根据权利要求2所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：沿着所述液相管(1)和所述气相管(2)的物流方向，间隔分布有多个所述喷嘴(3)。

4.根据权利要求3所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：液相管(1)上与每个喷嘴(3)相连接处的前端的液相管(1)管段上均弯折形成有所述补偿结构(5)。

5.根据权利要求4所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：形成所述补偿结构(5)的液相管(1)管段整体弯折呈圆弧形管(5-2)，且与每个所述补偿结构(5)的进口端与出口端相衔接的液相管(1)管段均为直管(5-1)，补偿结构的进口端、出口端和与其相衔接的直管(5-1)均弧形过渡衔接。

6.根据权利要求5所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：分别与所述补偿结构(5)的进口端和出口端相衔接的直管(5-1)的中心线相互重合，且所述直管(5-1)和圆弧形管(5-2)均与所述液相管(1)的其他管段内径相等。

7.根据权利要求1-6任一项所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：所述液相管(1)与反应器的液体进口连接，所述气相管(2)与反应器的气体进口连接。

8.根据权利要求1-6任一项所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：所述液相管(1)与所述气相管(2)的外部罩有壳体(4)，用于将所述液相管(1)与所述气相管(2)中的物料保温。

9.根据权利要求8所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：所述液相管(1)、气相管(2)和壳体(4)均采用不锈钢321，所述液相管(1)的内径为0.9-1.2cm，壁厚为0.13-0.2cm；所述气相管(2)的内径为5.3-6cm，壁厚为0.6-0.9cm，所述液相管(1)与气相管(2)的距离为2.5-4cm，所述液相管(1)与壳体(4)的距离为3-5cm。

10.根据权利要求5所述的甲醇制丙烯反应器侧线进料分布器，其特征在于：所述补偿结构(5)的液相管(1)管段整体弯折呈圆弧形管(5-2)，且所述补偿结构(5)的外径为5-5.4cm。