CN103100351B - 一种降低水平敏感度的气液分配盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低水平敏感度的气液分配盘，包括塔板，在塔板上设置适宜数量的气液分配器，在塔板上设置液相围堰，液相围堰将塔板分割为若干个比塔板面积小的区域。本发明气液分配盘在使用时，在其上部优选设置液相初步分配器，当气液分配盘发生水平偏移时，液相围堰可以形成数个小区域的液面，使各个围堰内的气液分配器继续发挥作用，提高气液混合效果。

Description

一种降低水平敏感度的气液分配盘

技术领域

本发明涉及一种降低水平敏感度的气液分配盘，属于石油化工领域，尤其适用于固定床加氢反应器内气液两相物流的均匀分配。

背景技术

随着石油化工机械技术水平的不断进步，炼油工业的塔器设备逐渐向大型化、复杂化发展。目前，固定床加氢反应器的直径已可以超过5000mm，但是随之而来的诸如径向温差较大、催化剂床层出现热点等反应工程问题也逐渐显现。

固定床加氢反应器传质的理想状态为：原料油均匀分布在催化剂颗粒表面上，氢气在催化剂床层空隙中穿过。所以氢气需要溶解在原料油中，才能与催化剂接触，参与加氢反应。为了更好地发挥催化剂的性能，必须设置合理的反应器内构件，使得气液物流分配均匀，并且能够促使氢气最大量的溶解在原料油中，并保证液相物流的均匀分配。气液分配盘就是一种可以将气液两相物流充分混合，同时均匀地分配到催化剂床层的反应器内构件。根据其上分布的气液分配器工作原理可以分为抽吸型、溢流型以及二者的混合型气液分配盘。

抽吸型气液分配器（又称泡帽气液分配器）有中心管和开有条缝的泡帽组成，当气液物流由上而下时，液体滴落至分配盘，气体则由泡帽和中心管的夹缝中穿过，分配盘的液面接近或高于泡帽下边缘时，气体通道的截面积减小，气速急剧增加，会将液体抽吸至中心管，引到气液分配盘的下面。在抽吸型气液分配器中心管上部和出口可以设置碎流器和简单的分布板，增加气液混合和分布效果。

大型固定床加氢反应器的抽吸型气液分配盘安装时（其它大型设备也是如此），需要特别关注水平度，一般要求水平偏差应控制在±6mm内。以内径为4800mm的反应器为例，气液分配盘水平偏差一度，其外边缘的偏差为±42mm。这样就会使部分气液分配器失效，气液分布和混合的效果大大降低，催化剂床层径向温差过大和局部热点等问题更加突出。气液分配盘的水平偏差要求严格，对设计和施工的要求很高。另外，气液分配盘在设备安装时水平度良好，但在设备使用过程中，由于工况条件与安装时相差较大（高温、高压等），由于应力及其它因素会使得汽液分配盘的水平状态稍有改变，而轻微的改变就会造成严重的气液分配不均匀的结果。

US3218249、US5158714、CN2111789都属于典型的抽吸型气液分配器专利。为使气液较好地混合，设计了不同的碎流器和泡帽开口，但是没有考虑分配盘的水平度问题，安装时水平较敏度较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种降低水平敏感度的气液分配盘，可以降低气液分配盘设计安装的水平敏感度。

本发明降低水平敏感度的气液分配盘，包括塔板，在塔板上设置适宜数量的气液分配器，在塔板上设置液相围堰，液相围堰将塔板分割为若干个比塔板面积小的区域。

本发明的气液分配盘中，气液分配器可以是常规的各种形式，如抽吸型气液分配器、溢流型气液分配器、混合型气液分配器等（混合型同时具有抽吸作用和溢流作用）。优选气液混合效果好的抽吸型气液分配器，抽吸型气液分配器包括贯通塔板的中心管和中心管上部的泡帽构成。

本发明的气液分配盘中，液相围堰将塔板分割区域数量的最大值与塔板上设置的气液分配器数量相等，即每个气液分配器均用液相围堰与其它气液分配器隔开。液相围堰将塔板分割区域数量的最小值可以根据塔板的规模相关，一般来说不应小于3个分割区域，一般来说设置3～15个分割区域即可。一般来说，将3～30个气液分配器用一个液相围堰围在一个区域中即可以达到一定的效果。优选每个液相围堰围成的区域中包括的气液分配器数量相同。本发明所述的液相围堰围成的区域包括下述两种：（1）仅由液相围堰围成的区域；（2）由液相围堰和反应器内壁围成的区域。

本发明的气液分配盘中，液相围堰将塔板分割区域的形状可以是任意的，如可以是方形、三角形、菱形、六边形、圆形、扇形和不规则形状等一种或几种形状的组合。可以根据气液分配盘塔板的结构具体设置。

本发明所述的气液分配盘中，液相围堰采用与气液分配盘相同材质的钢板制造，液相围堰的高度最好高于气液分配器的高度。对于具有泡帽结构的抽吸型气液分配器来讲，液相围堰的高度为气液分配器泡帽底沿距气液分配盘面高度的0.5～2.0倍，优选为0.8～1.5倍，最优选为1.0～1.5倍。具体高度根据泡帽的结构做适当调整。

本发明所述的气液分配盘在使用时，在该气液分配盘上部最好设置液相初步分配器，将液相均匀地分布在每个分割区域上。

本发明气液分配盘水平发生偏转时，由于液相围堰的隔挡作用，液相围堰内的小区域具有自我维持液面的功能，所以可以将其视作一个相对独立的小型气液分配盘。这样，一个大型的气液分配盘就分成了若干个小型气液分配盘，而小型气液分配盘对水平度的敏感度较低，使得整个气液分配盘的水平敏感度降低。

具体地说，本发明具有如下优点：

1、降低抽吸型气液分配盘的水平敏感度。在出现安装偏差或气液负荷过大导致气液分配盘发生水平偏转时，各个液相围堰可以形成小区域的液面，使各个围堰内的气液分配器继续发挥作用。

2、液相围堰的结构简单，安装方便，不破坏现有气液分配盘的构造。

3、在现有的气液分配盘基础上，改造费用很低。

附图说明

图1是本发明气液分配盘主视示意图；

图2是本发明实施例1液相围堰围绕一个气液分配器结构的俯视图；

图3是本发明实施例2液相围堰转绕多个气液分配器结构的俯视图；

图4是本发明实施例3液相围堰转绕多个气液分配器结构的俯视图。

其中：1-反应器壁，2-气液分配盘塔板，3-抽吸型气液分配器，4-液相围堰。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种气液分配盘予以进一步说明。

如图1所示，在反应器壁1内，水平敏感度低的抽吸型气液分配盘由气液分配盘塔板2、抽吸型气液分配器3和液相围堰4构成。液相围堰4之间可以包含一个或多个气液分配器3。当气液分配盘塔板2发生水平偏转时，液相围堰4之间会维持较小面积相对独立的液面，确保液相围堰4内的气液分配器3都有与之相适应的液面。如果没有液相围堰，则整个气液分配盘只有一个统一的液面。气液分配盘发生水平偏转时，偏高一侧的气液分配器液面较低，严重的甚至没有液面，此时气液分配器会大量通过气相，而无液相通过，无法发挥作用。偏低一侧的气液分配器液面较高，严重的甚至将气液分配器淹没，此时的气液分配器将只能通过液相，没有气相通过，导致无法实现气液混合，气相和液相分布不均匀。

为进一步说明本发明的方案，列举以下实施例：

实施例1

如图2所示，在气液分配盘塔板2上排列着抽吸型气液分配器3，菱形的液相围堰4将每个气液分配器3单独包围。液相围堰的高度为泡帽底沿距气液分配盘2高度的1.0倍。当气液分配盘塔板2发生水平偏转时，液相围堰4之间会维持较小面积相对独立的液面，确保液相围堰4内的气液分配器3能够继续发挥作用。

实施例2

如图3所示，在气液分配盘塔板2上排列着抽吸型气液分配器3，液相围堰4将多个气液分配器3包围。中间的液相围堰为六边形，其余液相围堰为扇形。液相围堰的高度为泡帽底沿距气液分配盘2高度的1.2倍。当气液分配盘塔板2发生水平偏转时，液相围堰4之间会维持较小面积相对独立的液面，确保液相围堰4内的多个气液分配器3都有与之相适应的液面，较好的发挥作用。

实施例3

如图4所示，在气液分配盘塔板2上排列着抽吸型气液分配器3，液相围堰4将多个气液分配器3包围。中间的液相围堰为圆形，圆形液相围堰周围为扇形液相围堰。液相围堰的高度为泡帽底沿距气液分配盘2高度的1.5倍。当气液分配盘塔板2发生水平偏转时，液相围堰4之间会维持较小面积相对独立的液面，确保液相围堰4内的多个气液分配器3都有与之相适应的液面，较好的发挥作用。

Claims (7)

1.一种降低水平敏感度的气液分配盘，包括塔板，在塔板上设置适宜数量的气液分配器，其特征在于：在塔板上设置液相围堰，液相围堰将塔板分割为若干个比塔板面积小的区域，液相围堰之间包含一个或多个气液分配器；气液分配器为抽吸型气液分配器，抽吸型气液分配器包括贯通塔板的中心管和中心管上部的泡帽构成；液相围堰将塔板分割区域的形状是方形、三角形、菱形、六边形、圆形、扇形和不规则形状中一种或几种形状的组合。

2.按照权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：气液分配盘中，液相围堰将塔板分割区域数量的最大值与塔板上设置的气液分配器数量相等，即每个气液分配器均用液相围堰与其它气液分配器隔开；气液分配盘中，液相围堰将塔板分割区域数量为3。

3.按照权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：气液分配盘中，液相围堰将塔板分割区域数量为3～15个。

4.按照权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：将3～30个气液分配器用一个液相围堰围在一个区域中。

5.按照权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：每个液相围堰围成的区域中包括的气液分配器数量相同。

6.按照权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：液相围堰的高度为气液分配器泡帽底沿距气液分配盘面高度的0.5～2.0倍。

7.按照权利要求1所述的气液分配盘，其特征在于：气液分配盘使用时在气液分配盘上部设置液相初步分配器，将液相均匀地分布在每个分割区域上。