CN212651791U - 一种气液混合分布设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液混合分布设备，包括壳体及在壳体内自上而下设置的催化剂格栅、冷氢分布器、气液分配器和分配盘；冷氢分布器主要由位于同一平面内的进气管、内环管、外环管组成，进气管与内环管和外环管分别连通，内环管与外环管通过进气管连通，外环管和内环管上沿轴线间隔设有斜向上的喷孔，各个喷孔为冷氢出口；分配盘与分配盘支撑梁和壳体内壁分别固定连接，气液分配器竖直固定于分配盘上，分配盘上位于分配盘支撑梁两侧及位于壳体内壁处的气液分配器下端设置有碎流板。本实用新型能使冷氢在反应器全截面上分布的更加均匀，减少了壳体内壁及分配盘支撑梁处的死区，充分保障了气液在反应器全截面上的均匀分布。

Description

一种气液混合分布设备

技术领域

本实用新型属于石油加工领域，具体地说，涉及一种气液混合分布设备。

背景技术

加氢过程由于存在有气、液、固三相的放热反应，欲使反应进料(气、液两相)与催化剂(固相)充分、均匀、有效地接触，加氢反应器一般设计有多个催化剂床层，在每个床层的顶部都设置有分配盘，并在两个床层之间设有温控结构(冷氢箱)，以确保加氢装置的安全平稳生产和延长催化剂的使用寿命。

烃类加氢反应属于放热反应，对多床层的加氢反应器来说，油气和氢气在上一床层反应后温度将升高，为了下一床层继续有效反应的需要，必须在两床层间引入冷氢气来控制温度。将冷氢气引入反应器内部并加以散布的管子被称为冷氢管。冷氢加入系统的作用和要求是：均匀、稳定地供给足够的冷氢量；必须使冷氢与热反应物充分混合，在进入下一床层时有一均匀的温度和物料分布。冷氢管按形式分直插式、树枝状形式和环形结构。

冷氢箱实为混合箱和预分配盘的组合体。它是加氢反应器内的热反应物与冷氢气进行混合及热量交换的场所。其作用是将上层流下来的反应产物与冷氢管注入的冷氢在箱内进行充分混合，以吸收反应热，降低反应物温度，满足下一催化剂床层的反应要求，避免反应器超温。

冷氢箱的第一层为挡板盘，挡板上开有节流孔。由冷氢管出来的冷氢与上一床层反应后的油气在挡板盘上先预混合，然后由节流孔进入冷氢箱。进入冷氢箱的冷氢气和上层下来的热油气经过反复折流混合，就流向冷氢箱的第二层—筛板盘，在筛板盘上再次折流强化混合效果，然后在作分配。筛板盘下还有一层再分配盘对预分配后的油气再作最终的分配。

再分配盘由塔盘板和在该板上均布的分配器组成。再分配盘在催化剂床层上面，目的是为了均布反应介质，改善其流动状况，实现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向的均匀分布。分配器种类比较多，我国自行设计制造的加氢反应器多采用泡帽型分配器。

专利CN201610010133.6提供了一种加氢反应器旋流冷氢管，包括与冷氢气储罐出口连接的进料管，还包括连接在所述进料管上的分配环管，以及装设在所述分配环管上的多个喷嘴，所述多个喷嘴围绕所述分配环管的圆环外壁均匀排布；所述喷嘴为筒型，所述喷嘴的侧壁末端处开设有切口，所述喷嘴的末端装设有端盖，所述多个喷嘴的切口方向相同或相反。

专利CN201620014039.3公布了一种混合系统，包括：外壳、上催化剂层、下催化剂层以及加氢管；上催化剂层与下催化剂层由上至下间隔地设置在外壳内，且上催化剂层与下催化剂层之间形成混合腔；加氢管的一端设置在混合腔内；加氢管的侧壁上设置有多个出气孔。冷氢气从多个出气孔内流至混合腔，反应流体流至混合腔内时，可与冷氢气充分混合，加氢管在通入冷氢气的同时可使反应流体与冷氢气充分混合，减少了混合腔的空间，但传热传质不够均匀，反应不够稳定。

目前随着加氢装置的大型化以及新的加氢技术的发展，加氢反应器的直径越来越大，单个加氢反应器催化剂床层增加。加氢反应器大型化以后，内构件的先进适用性将更加重要，如何实现气-液两相流体在床层内的均匀分布，保障传质、传热的均匀进行，和提高反应器内介质的传热效率将变得更为困难和更加重要。如国外先进的气液分配器，结合先进的催化剂装填技术使得反应器内截面上的温度非常均匀，温差达到≤1℃水平，不仅有利于反应器的操作控制，也可以大大延长催化剂的使用寿命。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的气液两相流体在催化剂床层内难以分布均匀、传质传热不够均匀及传热效率低的技术问题，本实用新型提供了一种气液混合分布设备。

本实用新型提供的气液混合分布设备包括壳体及在壳体内自上而下设置的催化剂格栅、冷氢分布器、气液分配器和分配盘；冷氢分布器主要由位于同一平面内的进气管、内环管、外环管组成，进气管与内环管和外环管分别连通，内环管与外环管通过进气管连通，外环管和内环管上沿轴线间隔设有斜向上的喷孔，各个喷孔为冷氢出口；分配盘与分配盘支撑梁和壳体内壁分别固定连接，气液分配器竖直固定于分配盘上，分配盘上位于分配盘支撑梁两侧及位于壳体内壁处的气液分配器下端设置有碎流板。

所述碎流板通过支撑筋与气液分配器连接并固定于气液分配器下方，碎流板为圆形平板或扇状锥形板，碎流板上可开设碎流孔。

对于所述的冷氢分布器，当内环管与外环管间距较小时，所述外环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角；所述内环管上的喷孔仅设置于朝向反应器中心一侧的管壁上，每个喷孔与水平面呈30～60度角，喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴。当然，所述内环管上的喷孔也可沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角，仅在朝向反应器中心一侧的管壁上的喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴。

当内环管与外环管间距较大时，所述外环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角，朝向反应器中心一侧的管壁上的喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴；所述内环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角，当然，也可在背离反应器中心一侧的管壁上的喷孔处设带水平段端口的弯喷嘴。

当然，根据内环管与外环管间距的大小以及实际工况的需要，可以对内环管和外环管上喷孔和喷嘴的设置方式进行调整，如可在内环管成对设置的两个喷孔上均设置带水平段端口的弯喷嘴或其他形式的喷嘴，如一般的直喷嘴。

本实用新型提供的气液混合分布设备的工作原理为：

上层催化剂床层反应油气通过催化剂格栅向下流动，为了下一床层继续有效反应的需要，在两床层间引入冷氢气来控制温度。冷氢通过冷氢分布器引入床层间，从上层下来的反应油气与斜向上喷出的冷氢均匀混合，继续向下，通过下方的分配盘和气液分配器进行再一次分配，特别是经设有碎流板的气液分配器的分配，减少了壳体内壁及分配盘支撑梁处的死区，使油气在反应器全截面上分布的更加均匀，有利于下一床层反应更加有效。

本实用新型具有如下有益效果：

1)冷氢分布器的独特结构，使得冷氢在反应器全截面上分布的更加均匀，与反应油气能充分混合，保障传质、传热的均匀进行，提高反应器内介质的传热效率；

2)冷氢分布器由进气管、内环管、外环管、喷嘴和喷孔组成，结构简单、紧凑，可以大幅节省反应器投资，安装与拆卸更加方便，适于大直径下流式反应器催化剂床层间使用。

3)碎流板的设置，减少了壳体内壁及分配盘支撑梁处的死区，使油气在反应器全截面上分布的更加均匀。

附图说明

图1为本实用新型的气液混合分布设备的结构示意图；

图2为内环管与外环管间距较小时的冷氢分布器的结构示意图；

图3是图2中A-A向的一种结构示意图；

图4是图2中A-A向的另一种结构示意图；

图5是图2中B-B向的结构示意图；

图6为内环管与外环管间距较大时的冷氢分布器的结构示意图；

图7是图6中A-A向的一种结构示意图；

图8是图6中A-A向的另一种结构示意图；

图9是图6中B-B向的结构示意图；

图10是碎流板与气液分配器的装配结构示意图；

图11是碎流板的结构示意图。

图中：1-壳体，2-催化剂格栅，3-催化剂格栅支撑梁，4-冷氢分布器支撑梁，5-分配盘支撑梁，6-分配盘，7-碎流板，8-气液分配器，9-冷氢分布器， 10-进气管，11-外环管，12-内环管，13-弯喷嘴，14-喷孔，15-支撑筋，16-碎流孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，本实用新型的气液混合分布设备包括壳体1、固定于壳体1 的内壁及催化剂格栅支撑梁3上的催化剂格栅2、位于催化剂格栅2下方固定于冷氢分布器支撑梁4上的冷氢分布器9、位于冷氢分布器9下方且固定于分配盘 6上的气液分配器8；分配盘6与分配盘支撑梁5和壳体1内壁分别固定连接，分配盘6上位于分配盘支撑梁5两侧及位于壳体1内壁处的气液分配器8下端设置有碎流板7。

如图10和图11所示，碎流板7通过支撑筋15与气液分配器8连接并固定于气液分配器8下方，碎流板7为扇状锥形板或圆形平板，碎流板7上可开设碎流孔16，支撑筋15使得气液分配器的出口与碎流板7之间形成可供气液混合物喷出的空隙。

当内环管与外环管间距较小时，如图2～5所示，本实用新型的冷氢分布器主要由位于同一平面内的进气管10、外环管11、内环管12组成；进气管1与内环管12和外环管11分别连通。外环管11上的喷孔14(如图5)沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，喷孔14与水平面呈30～60度角。内环管12上的喷孔可采用两种设置方式：一种方式为仅设置于朝向反应器中心一侧的管壁上(如图3)，喷孔与水平面呈30～60度角，喷孔上设带水平段端口的弯喷嘴13；第二种情形是，内环管上的喷孔也可沿轴线间隔成对设置(如图4)，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，喷孔14与水平面呈30～60度角，仅在朝向反应器中心一侧的管壁上的喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴13。弯喷嘴13和喷孔14均为冷氢出口。

当内环管与外环管间距较大时，如图6～9所示，本实用新型的冷氢分布器主要由位于同一平面内的进气管10、内环管12、外环管11组成；进气管10与内环管12和外环管11分别连通。外环管11上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，喷孔14与水平面呈30～60度角，朝向反应器中心一侧的管壁上的喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴13(如图9)。内环管 12上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，喷孔14 与水平面呈30～60度角(如图7)；当然，也可在背离反应器中心一侧的管壁上的喷孔处设带水平段端口的弯喷嘴13(如图8)。弯喷嘴13和喷孔14均为冷氢出口。

下面结合附图说明本实用新型的工作原理：

上层催化剂床层反应油气通过催化剂格栅2向下流动，为了下一床层继续有效反应的需要，在两床层间引入冷氢气来控制温度。冷氢通过冷氢分布器9 引入床层间，从上层下来的反应油气与斜向上喷出的冷氢均匀混合，继续向下，通过下方的分配盘6和气液分配器8进行再一次分配，特别是经设有碎流板7 的气液分配器的分配，减少了壳体1内壁及分配盘支撑梁5处的死区，使油气在反应器全截面上分布的更加均匀，有利于下一床层反应更加有效。

Claims (6)

1.一种气液混合分布设备，其特征在于：包括壳体及在壳体内自上而下设置的催化剂格栅、冷氢分布器、气液分配器和分配盘；冷氢分布器主要由位于同一平面内的进气管、内环管、外环管组成，进气管与内环管和外环管分别连通，内环管与外环管通过进气管连通，外环管和内环管上沿轴线间隔设有斜向上的喷孔，各个喷孔为冷氢出口；分配盘与分配盘支撑梁和壳体内壁分别固定连接，气液分配器竖直固定于分配盘上，分配盘上位于分配盘支撑梁两侧及位于壳体内壁处的气液分配器下端设置有碎流板。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述碎流板通过支撑筋与气液分配器连接并固定于气液分配器下方，碎流板为圆形平板或扇状锥形板，碎流板上可开设碎流孔。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述外环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角；所述内环管上的喷孔仅设置于朝向反应器中心一侧的管壁上，每个喷孔与水平面呈30～60度角，喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述外环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角；所述内环管上的喷孔同样沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角，仅在朝向反应器中心一侧的管壁上的喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述外环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角，朝向反应器中心一侧的管壁上的喷孔上设有带水平段端口的弯喷嘴；所述内环管上的喷孔沿轴线间隔成对设置，成对设置的两个喷孔呈轴对称排布，每个喷孔与水平面呈30～60度角。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述内环管上在背离反应器中心一侧的管壁上的喷孔处设带水平段端口的弯喷嘴。

Images