CN2600160Y

CN2600160Y - 一种烃转化反应器内的急冷混合器

Info

Publication number: CN2600160Y
Application number: CN 03236967
Authority: CN
Inventors: 杨克勇; 赵志海; 师峰; 王少兵; 金欣; 付锦晖; 石亚华; 张占柱
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-30

Abstract

一种烃转化反应器内的急冷混合器，该急冷混合器呈环形管状，由入口1和2、流道3和4、直管流道6、环形流道8和9、直管流道11、出口12构成，其中流道3和4与直管流道6相交于点5，直管流道6与环形流道8和9相交于点7，环形流道8和9与直管流道11相交于点10。该急冷混合器可以实现高温反应物流与补充的冷介质的充分混合，减小下一催化剂床层入口处的径向温差，有利于催化剂活性与选择性的充分发挥。

Description

一种烃转化反应器内的急冷混合器

技术领域

本实用新型涉及一种烃转化反应器的内构件，具体地说是一种能实现热的反应物流与补充的冷介质充分混合的急冷混合器。

背景技术

烃转化过程在石油炼制和石油化工中占有重要的地位，如烷基化、加氢裂化、加氢处理等均是放热反应，通过适当的冷却方法来调节反应物流的温度并防止飞温现象的发生是十分必要的，取热方式一般有非直接取热和直接加入冷却介质两种手段，而后一种方式是通常采用的较好方法，即把反应器催化剂床层分成两个以上床层，在床层之间设置内构件并补充冷介质，以达到冷介质与热反应物流的充分混合，并能均匀地分布到下一催化剂床层中。

以加氢反应为例，在加氢反应器内反应物流通常以气相或气、液两相通过催化剂床层，将冷介质加入到相邻的两个催化剂床层之间与热的反应物流进行充分的混合，以使催化剂床层内任意径向位置处的温度和物流组成接近均匀，因为温度分布的不一致将导致床层局部过热，在局部过热处催化剂的活性提高而选择性降低，在加氢裂化过程中尤为明显，这还可导致催化剂的过早老化。反应物流分配的不均匀还可使某一局部的氢气浓度偏低，加快此处催化剂的失活速度，另外，物流分配的不均还可进一步导致催化剂床层内温度分布的不一致，从而使床层内的催化剂处在不同的反应条件下，影响反应的选择性和转化率。

在加氢过程中，使物流冷却和再分配的内构件的高度应尽可能低。因为加氢反应器大多数为高压反应器，反应器的直径较大且器壁较厚，而且一般有多个催化剂床层，因此需要多组内构件，内构件高度的降低可以使反应器的总高度降低，从而节约反应器制造材料的投资。反应器总高的降低，还可以减轻反应器的总重量，从而节省器体支撑结构的投资。此外，较大结构尺寸的反应器还会给运输和安装带来困难。

因此，对于放热的烃转化反应器而言，要求内构件应具有如下特点：一方面，使加入的冷介质与热反应物流混合均匀，并均匀地分配到下一催化剂床层；另一方面，占用反应器内的空间高度应尽可能小。

起混合与分配作用的内构件一般包括以下几部分：冷介质引入装置，急冷箱，预分布板和分布板。冷介质引入装置一般为分布盘或分布管，冷介质均匀喷出，与上一床层来的反应物流初步混合后进入急冷箱。急冷箱的作用是使加入的冷介质与反应物流在其内部尽可能地实现传质和传热的平衡，使混合物流的温度和组成均一。预分布板的作用是使急冷箱出来的混合物流进行预分布后，到达分布板。分布板的作用是使混合物流均匀地分布到下一催化剂床层。

急冷箱是放热烃转化反应器内构件的重要组成部分，上一催化剂床层出来的热反应物流与补充进来的冷介质在急冷箱内进行充分的混合，为了增强混合效果，在急冷箱的结构设计上，一般采用节流、碰撞与旋流的机理。US3502445提出的急冷箱是，气液两相经过收集板上的两个节流孔进入急冷箱内，气液两相混合物经过对撞后，分成两路出急冷箱。这种结构已在工业装置上得到了广泛的应用，但其混合效果并不理想，从而造成床层内较大的径向温差。CN2294771Y和CN2448440Y分别提出了独具特色的急冷箱结构，但归纳起来说，二者均是将气液两相混合物分成两路，只是在急冷箱出口附近分开的两股物流才汇合在一起，并以旋流的方式出急冷箱。这种气液两相混合物流分成两股的方法，可以使每股物流内的气液两相混合均匀，但是由于分开的两股物流汇合后的接触时间较短，两股物流之间的不均匀性会导致急冷箱出口物流温度的不均一，从而使反应物流不能以均一的温度进入下一催化剂床层，床层入口存在较大的径向温差，这种较大的径向温差在催化剂床层内随着反应的进行还会进一步地扩大，进而影响催化剂性能的发挥。此外，上述急冷箱结构复杂，制造与安装困难，且操作弹性均很小。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烃转化反应器内的急冷混合器，该急冷混合器在外形上有别于箱式结构，该急冷混合器使冷介质与高温反应物流在急冷混合器内进行充分地传热和传质，避免催化剂床层内由于反应物流与冷氢混合不均造成的局部高温对催化剂物理性能的损害及催化剂上积炭的骤增。

本实用新型提供的急冷混合器结构如下：急冷混合器呈环形管状，由入口1和2、流道3和4、直管流道6、环形流道8和9、直管流道11、出口12构成，其中流道3和4与直管流道6相交于点5，直管流道6与环形流道8和9相交于点7，环形流道8和9与直管流道11相交于点10。

本实用新型提供的急冷混合器可以实现高温反应物流与补充的冷介质的充分混合，减小下一催化剂床层入口处的径向温差，有利于催化剂活性与选择性的充分发挥。

附图说明

图1为本实用新型提供的急冷混合器俯视图，图2为图1中虚线所圈A部分的侧视图，图3为图1中虚线所圈B部分的侧视图。

具体实施方式

放热的烃转化反应器内的催化剂分成多个床层，相邻床层之间的空间内设有一组内构件，补充的温度较低的介质与上一催化剂床层来的高温反应物流在急冷混合器内实现充分混合，在急冷混合器的结构上采用了节流、碰撞和强化混合等机理。急冷混合器以管状通道为主要结构，物流分别通过急冷混合器的两个入口进入，经过一段距离后两股物流经过激烈地碰撞并汇合于直管流道，并在直管流道内流向反应器的内壁附近，而后再分成两股，分别沿环形流道流向反应器内的另一侧，两股物流经过激烈地碰撞后在另一直管流道处汇合，由直管流道流向反应器的中心，经液相收集板中心的开孔到达急冷混合器下部的预分布板。为了强化流体在急冷混合器内的混合，在急冷混合器的管状通道内的任意位置可以设置挡板、节流孔或混合元件如波纹片、螺旋片等。

下面结合附图对本实用新型提供的急冷混合器予以进一步的说明，但并不因此而限制本实用新型。

本实用新型提供的急冷混合器结构如下：急冷混合器呈环形管状，由入口1和2、流道3和4、直管流道6、环形流道8和9、直管流道11、出口12构成，其中流道3和4与直管流道6相交于点5，直管流道6与环形流道8和9相交于点7，环形流道8和9与直管流道11相交于点10。入口1和2位于直管流道6的两侧，最好处于对称位置，对称中心为反应器的中心轴。本实用新型中的入口1和2可以合并为一个入口于点5，混合物料由点5处直接进入。

本实用新型提供的急冷混合器操作方法如下：

如图1所示，上一催化剂床层来的热反应物流与补充的冷介质的混合物分别由急冷混合器的入口1和2进入管状急冷混合器，两股物流分别经过流道3和4流向汇合点5，在汇合点5处两股物流发生激烈地碰撞并混合，随后进入直管流道6，在直管流道6的另一端7处，混合物流再次分成两股，分别沿着靠近反应器内壁的环形流道8和9流向对面的汇合点10，在汇合点10处两股物流再次发生激烈地碰撞并混合，随后进入直管流道11，混合物流在直管流道11内进一步进行强化混合，经过充分混合的物流在反应器的中心处开孔即出口12处到达下部的预分布板。预分布板为筛板结构，为了防止液相在急冷混合器出口处过于集中地流到下部的预分布板，在急冷混合器的出口处设有挡板。

如图2所示，在液相收集板13上开有圆形凹槽14，收集板上的液相在凹槽处汇集，急冷混合器入口流道3的开口面向凹槽，在入口1的侧面开有条孔15，汽液两相经过条孔进入急冷混合器。入口2具有与入口1相同的结构。

如图3所示，11为急冷混合器的直管流道，12为急冷混合器在液相收集板13上的开孔，混合物流通过开孔12到达下部预分布板，为了使液相能够比较均匀地分布到下部的预分布板，在急冷混合器开口12的下方设有挡板16，气液两相混合物由挡板16的侧面流出。

本实用新型提供的急冷混合器优点如下：

1、急冷混合器主体为管状结构，结构简单，易加工制造。此外，可分割为以法兰连接的多组部件，便于安装与拆卸。

2、流体在流道内的两次汇合时，两股物流都要经过激烈地碰撞，从而强化混合效果。

3、混合物料经过两次直管流道混合，可避免因分流导致的偏流而引起的混合不均问题。此外，还可大大提高急冷混合器的操作弹性。

4、在急冷混合器的管状流道内任何位置可设置混合元件，强化物流的混合。

5、急冷混合器的管状结构布置在反应器内的收集板上，在一个平面内实现急冷混合器结构的布置，急冷混合器的标高低，占用反应器的空间高度低，从而有利于减少设备投资。

Claims

1、一种烃转化反应器内的急冷混合器，其特征在于该急冷混合器呈环形管状，由入口(1)和(2)、流道(3)和(4)、直管流道(6)、环形流道(8)和(9)、直管流道(11)、出口(12)构成，其中流道(3)和(4)与直管流道(6)相交于点(5)，直管流道(6)与环形流道(8)和(9)相交于点(7)，环形流道(8)和(9)与直管流道(11)相交于点(10)。

2、按照权利要求1的急冷混合器，其特征在于所述的流道截面为圆形、正方形、长方形或其组合。

3、按照权利要求1的急冷混合器，其特征在于所述的所有流道内加装挡板、节流孔或混合元件。

4、按照权利要求1的急冷混合器，其特征在于所述的入口(1)和(2)位于直管流道(6)的两侧。