CN113101875A - 气液分配器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种气液分配器，属于石油化工领域。气液分配器包括：外管、一端开口的气相入口管、一端开口的内管、一个或多个液相入口管、气相旋流器和出口喉管；外管的第一端与气相入口管的开口端连通，外管的第二端与出口喉管的一端连通，气相入口管的管壁上设置有一个或多个气相入口；内管设置在外管内，内管的开口端朝向外管的第二端；一个或多个液相入口管的第一端与内管连通，一个或多个液相入口管的第二端伸出外管。本申请提供的气液分配器，可以将气相物质和液相物质等反应物混合后均匀喷洒在催化剂床层上，进而可以使得反应物和催化剂充分的接触，从而达到反应物和催化剂之间实现良好的反应效果的目的。

Description

气液分配器

技术领域

本申请涉及石油化工领域，特别涉及一种气液分配器。

背景技术

固定床反应器是化工行业中主要的几种反应器之一，由于其具有结构简单、返混小、催化剂机械损耗小等优点，广泛应用在石油炼制与化工领域，尤其在石油加氢精制时被广泛的应用。通常情况下，在进行石油加氢精制时，可以将氢气和石油等混合后的反应物喷洒在固定床反应器内的床层上的催化剂上，以保证反应物和催化剂的充分接触，从而达到良好的反应效果。而为了保证氢气和石油等混合后的反应物能够更均匀的喷洒在催化剂床层上，因此亟需一种气液分配器。

发明内容

本申请提供了一种气液分配器，可以将混合后的反应物均匀的喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上。所述技术方案如下：

提供了一种气液分配器，所述气液分配器包括：外管、一端开口的气相入口管、一端开口的内管、一个或多个液相入口管、气相旋流器和出口喉管；

所述外管的第一端与所述气相入口管的开口端连通，所述外管的第二端与所述出口喉管的一端连通，所述气相入口管的管壁上设置有一个或多个气相入口；

所述内管设置在所述外管内，所述内管的开口端朝向所述外管的第二端，所述气相旋流器设置在所述内管与所述外管形成的环形空间中，所述气相旋流器用于促使沿所述气相入口管输送的气相物质形成气相旋流；

所述一个或多个液相入口管的第一端与所述内管连通，所述一个或多个液相入口管的第二端伸出所述外管，所述一个或多个液相入口管用于输送液相物质至所述内管，且所述液相物质能够在所述内管形成液相旋流。

可选地，所述气相旋流的旋转方向与所述液相旋流的旋转方向相反。

可选地，每个液相入口管沿所述内管的切向设置。

可选地，所述气液分配器还包括：液相旋流器，所述液相旋流器设置在所述内管的内壁，且位于液相入口管与所述内管的开口端之间。

可选地，所述出口喉管包括缩径管和扩径管，所述缩径管上开口较大的一端与所述外管的第二端固定连接，所述缩径管上开口较小的一端与所述扩径管上开口较小的一端固定连接。

可选地，所述气相旋流器包括：轴承以及多个第一气相旋流片；

所述轴承套装在所述内管的外壁上，所述多个第一气相旋流片沿所述轴承的圆周方向设置在所述轴承上。

可选地，所述气相旋流器包括：多个第二气相旋流片；

所述多个第二气相旋流片的一端分别固定在所述内管的外壁上，所述多个第二气相旋流片的另一端分别固定在所述外管的内壁上。

可选地，所述气相入口管包括：管体和盖板；

所述盖板固定在所述管体的第一端，所述管体的第二端与所述外管的第一端连通，所述管体的管壁上设置有所述一个或多个气相入口。

可选地，所述盖板为圆锥型结构。

可选地，所述气液分配器还包括：转接管；

所转接管第一端与所述气相入口管的开口端连通，所述转接管的第二端伸入所述外管，且与所述内管的封闭端连接，所述转接管的第二端的管壁上设置有气相通道口。

可选地，所述气相入口管、外管、内管和出口喉管的中心线均重合。

可选地，所述内管的内径与所述外管的外径的比值位于0.2-0.5的范围内。

可选地，每个液相入口管的内径与所述内管的内径的比值位于0.2-0.6的范围内。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少可以包括：

本申请实施例中，一方面，气相物质可以依次通过一个或多个气相入口和气相入口管的内腔进入到内管与外管形成的环形空间中，之后，在设置在该环形空间的气相旋流器的作用下形成气相旋流。另一方面，液相物质可以依次通过一个或多个液相入口管的第二端和液相入口管的内腔进入到内管中，并在内管中形成液相旋流。接下来，形成气相旋流的气相物质和形成液相旋流的液相物质可以在外管的第二端混合，并在出口喉管的作用下使得混合后的气相物质和液相物质雾化，最后，可以将雾化后的气相物质和液相物质均匀的喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上。也即是，本申请实施例提供的气液分配器，可以将气相物质和液相物质等反应物混合后均匀的喷洒在催化剂床层上，进而可以使得反应物和催化剂充分的接触，从而达到反应物和催化剂之间实现良好的反应效果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种气液分配器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种气液分配器的A-A剖视图；

图3是本申请实施例提供的一种气液分配器的B-B剖视图；

图4是本申请实施例提供的一种气液分配器的C-C剖视图；

图5是本申请实施例提供的一种气液分配器的D-D剖视图。

附图标记：

1：外管；2：气相入口管；3：内管；4：液相入口管；5：气相旋流器；6：出口喉管；7：液相旋流器；8：转接管；

21：气相入口；22：管体；23：盖板；

51：轴承；52：第一气相旋流片；

61：缩径管；62：扩径管。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1是本申请实施例提供的一种气液分配器的结构示意图，图2是本申请实施例提供的一种气液分配器的A-A剖视图。参见图1和图2，该气液分配器可以包括：外管1、一端开口的气相入口管2、一端开口的内管3、一个或多个液相入口管4、气相旋流器5和出口喉管6。外管1的第一端与气相入口管2的开口端连通，外管1的第二端与出口喉管6的一端连通，气相入口管2的管壁上设置有一个或多个气相入口21。内管3设置在外管1内，内管3的开口端朝向外管1的第二端，气相旋流器5设置在内管3与外管1形成的环形空间中，气相旋流器5用于促使沿气相入口管2输送的气相物质形成气相旋流。一个或多个液相入口管4的第一端与内管3连通，一个或多个液相入口管4的第二端伸出外管1，一个或多个液相入口管4用于输送液相物质至内管3，且液相物质能够在内管3形成液相旋流。

本申请实施例中，一方面，气相物质可以依次通过一个或多个气相入口21和气相入口管2的内腔进入到内管3与外管1形成的环形空间中，之后，在设置在该环形空间的气相旋流器5的作用下形成气相旋流。另一方面，液相物质可以依次通过一个或多个液相入口管4的第二端和液相入口管4的内腔进入到内管3中，并在内管3中形成液相旋流。接下来，形成气相旋流的气相物质和形成液相旋流的液相物质可以在外管1的第二端混合，并在出口喉管6的作用下使得混合后的气相物质和液相物质雾化，最后，可以将雾化后的气相物质和液相物质均匀的喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上。也即是，本申请实施例提供的气液分配器，可以将气相物质和液相物质等反应物混合后均匀的喷洒在催化剂床层上，进而可以使得反应物和催化剂充分的接触，从而达到反应物和催化剂之间实现良好的反应效果的目的。

其中，气相入口21的形状可以为圆形或者矩形等，数量可以为2个或者3个，当然，气相入口21的形状也可以为其他的形状，数量也可以为其他的数量，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，液相入口管4的数量可以为一个，当然，液相入口管4也可以为其他的数量，本申请实施例对此也不做具体的限定。

值得注意的是，当该气液分配器用在石油加氢精制的场合中时，上述液相物质可以理解为石油，气相物质可以理解为氢气。当然，基于不同的应用场景，上述液相物质和气相物质也均可以为其他的液体和其他，本申请实施例对液相物质和气相物质均不做具体的限定。

需要说明的是，在一些实施例中，气相入口管2、外管1、内管3和出口喉管6的中心线均可以重合，这样，更有利于该气液分配器的加工制作。当然，气相入口管2、外管1、内管3和出口喉管6的中心线也均可以不重合，本申请实施例对此不做限定。

还需要说明的是，在一些实施例中，为了使得将气相物质和液相物质等反应物更均匀的喷洒在催化剂床层上，内管3的内径与外管1的外径的比值位于0.2-0.5的范围内。每个液相入口管4的内径与内管3的内径的比值位于0.2-0.6的范围内。当然，基于不同的应用场景，内管3的内径与外管1的外径的比值可以位于其他的范围内。每个液相入口管4的内径与内管3的内径的比值也可以位于其他的范围内，本申请实施例对此也不做具体的限定。

在一些实施例中，参见图1和图2，气相入口管2可以包括：管体22和盖板23。盖板23固定在管体22的第一端，管体22的第二端与外管1的第一端连通，管体22的管壁上设置有一个或多个气相入口21。

其中，盖板23可以通过焊接的方式固定在管体22的第一端，当然，盖板23也可以通过其他方式固定在管体22的第一端，本申请实施例对此也不做具体的限定。

另外，在一些实施例中，盖板23可以为圆锥型结构，这样，就可以更好地使得落在盖板23上的液相物质沿着盖板23落下来，当然，盖板23也可以为其他的形状，比如，盖板23还可以为圆形结构，只需能避免液相物质进入到内管3中即可，本申请实施例对此不做具体的限定。

此外，可以理解的是，参见图1，由于盖板23用于防止液相物质通过管体22的第一端和管体21上设置的一个或多个气相入口21进入到管体22的内腔中，因此，盖板23在外管1的第一端所在的平面上的投影应该全完覆盖管体22的第一端以及一个或多个气相入口21在外管1的第一端所在的平面上的投影。换句话说，盖板23能够完全遮挡住管体22的第一端以及一个或多个气相入口21。这样，就可以避免液相物质通过管体22的第一端和管体21上设置的一个或多个气相入口21进入到管体22的内腔中。

在一些实施例中，参见图1及图3，气相旋流器5可以包括：轴承51以及多个第一气相旋流片52。轴承51套装在内管3的外壁上，多个第一气相旋流片52沿轴承51的圆周方向设置在轴承51上。

其中，第一气相旋流片52的数量可以为2个，当然，第一气相旋流片52也可以为其他的数量，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，多个第一气相旋流片52可以通过焊接的方式设置在轴承51上，当然，多个第一气相旋流片52也可以通过其他方式设置在轴承51，本申请实施例对此不做具体的限定。此外，第一气相旋流片52的形状可以为扇形或矩形，当然，第一气相旋流片52也可以其他的形状，只需能够使得气相物质形成气相旋流即可，本申请实施例对第一气相旋流片52的形状也不做具体的限定。

在另一些实施例中，气相旋流器5可以包括多个第二气相旋流片，多个第二气相旋流片的一端分别固定在内管3的外壁上，多个第二气相旋流片的另一端分别固定在外管1的内壁上。

其中，多个第二气相旋流片的一端可以通过焊接的方式分别固定在内管3的外壁上，当然，也可以通过其他方式分别固定在内管3的外壁上，本申请实施例对此不做具体的限定。另外，多个第二气相旋流片的另一端可以通过焊接的方式分别固定在外管1的内壁上，当然，也可以通过其他方式分别固定在外管1的内壁上，本申请实施例对此也不做具体的限定。

可以理解的是，为了使得气相物质和液相物质更好地混合，在一些实施例中，气相旋流的旋转方向与液相旋流的旋转方向相反，可以理解的是，当气相旋流的旋转方向与液相旋流的旋转方向相反时，液相物质将和气相物质在外管1的第二端相撞，显然，当气相旋流的旋转方向与液相旋流的旋转方向相反时，可以使得气相物质和液相物质更好地混合。

其中，为了使得液相物质在内管3内形成液相旋流，在一些实施例中，参见图1和图4，每个液相入口管4沿内管3的切向设置。这样，气相物质在通过相入口管4进入到内管3中之后，可以在内管3的导流作用下形成一个液相旋流。当然，本申请实施例示出的只是一种可能的使得液相物质在内管3中形成液相旋流的方式，当然，基于不同的应用场景，还可以通过其他方式使得液相物质在内管3内形成一个液相旋流，比如，在另一些实施例中，参见图1，气液分配器还可以包括：液相旋流器7，液相旋流器7设置在内管3的内壁，且位于液相入口管4与内管3的开口端之间。这样，就可以通过液相旋流器7使得液相物质在内管3内形成一个液相旋流，本申请实施例对此不做具体的限定。

需要说明的是，上述液相旋流器7可以通过轴承设置在内管3的内壁上，当然，还可以通过其他方式设置在内管3的内壁上，只需能够使得液相物质在内管3内形成液相旋流即可，本申请实施例对液相旋流器7不做限定。还需要说明的是，上述液相旋流器7可以为叶轮型结构，当然，上述液相旋流器7也可以为其他的结构，只需能够使得液相物质在内管3内形成液相旋流即可，本申请实施例对此不做具体的限定。

关于出口喉管6可以使得气相物质和液相物质雾化的实现原理，接下来将做详细的说明。

在一些实施例中，参见图1，出口喉管6可以包括缩径管61和扩径管62，缩径管61上开口较大的一端与外管1的第二端固定连接，缩径管61上开口较小的一端与扩径管62上开口较小的一端固定连接。这样，在气相物质和液相物质混合之后，在流经缩径管61时，在缩径管61的作用下使得气相物质和液相物质组成的混合物迅速的加速，之后，在流经扩径管62时，气相物质和液相物质组成的混合物的压力变小，速度变慢，因而迅速的雾化，也即是，实现了气相物质和液相物质的雾化。

在另一些实施例中，出口喉管6还可以只包括扩径管62，扩径管62的开口较小的一端与外管1的第二端固定连接，这样，被混合均匀的气相物质和液相物质就可以直接通过扩径管62喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上。

当然，上述两种出口喉管6只是本申请实施例示出的两种可能的出口喉管6，也即是，只需通过出口喉管6能够将被混合后的气相物质和液相物质均匀的喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上即可，本申请实施例对出口喉管6不做具体的限定。

在一些实施例中，参见图1和图5，气液分配器还可以包括：转接管8。转接管8第一端与气相入口管2的开口端连通，转接管8的第二端伸入外管1，且与内管3的封闭端连接，转接管8的第二端的管壁上设置有气相通道口81。这样，可以使得气相入口管2与内管3连接，可以使得内管3增加支撑点，因而更加的坚固耐用。

需要说明的是，当该气液分配器还包括转接管8时，气相物质可以依次通过气相入口21、内管3的内腔、转接管8的内腔和气相通道口81进入到内管3与外管1形成的环形空间中，之后，可以在设置在该环形空间的气相旋流器5的作用下形成气相旋流。

在一些实施例中，外管1的外壁上还可以设置有安装台，这样，就可以通过安装台将气液分配器固定在固定床反应器上。

最后，本申请实施例将以气液分配器用在石油加氢精制的场合中为例，对该气液分配器的工作原理做详细的说明。

首先，氢气可以依次通过一个或多个气相入口21和气相入口管2的内腔进入到内管3与外管1形成的环形空间中，之后，在设置在该环形空间的气相旋流器5的作用下形成气相旋流。同时，石油可以依次通过一个或多个液相入口管4的第二端和液相入口管4的内腔进入到内管3中，并在内管3中形成液相旋流。接下来，形成气相旋流的氢气和形成液相旋流的石油可以在外管1的第二端混合，形成混合物，该混合物在流经缩径管61时，在缩径管61的作用下迅速的加速，之后，在流经扩径管62时，该混合物的压力变小，速度变慢，因而迅速的雾化，最后，雾化后的氢气和石油组成的混合物可以均匀的喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上。

本申请实施例中，一方面，气相物质可以依次通过一个或多个气相入口21和气相入口管2的内腔进入到内管3与外管1形成的环形空间中，之后，在设置在该环形空间的气相旋流器5的作用下形成气相旋流。另一方面，液相物质可以依次通过一个或多个液相入口管4的第二端和液相入口管4的内腔进入到内管3中，并在内管3中形成液相旋流。接下来，形成气相旋流的气相物质和形成液相旋流的液相物质可以在外管1的第二端混合，并在出口喉管6的作用下使得混合后的气相物质和液相物质雾化，最后，可以将雾化后的气相物质和液相物质均匀的喷洒在固定床反应器内的催化剂床层上。也即是，本申请实施例提供的气液分配器，可以将气相物质和液相物质等反应物混合后均匀的喷洒在催化剂上，进而可以使得反应物和催化剂充分的接触，从而达到反应物和催化剂之间实现良好的反应效果的目的。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种气液分配器，其特征在于，所述气液分配器包括：外管(1)、一端开口的气相入口管(2)、一端开口的内管(3)、一个或多个液相入口管(4)、气相旋流器(5)和出口喉管(6)；

所述外管(1)的第一端与所述气相入口管(2)的开口端连通，所述外管(1)的第二端与所述出口喉管(6)的一端连通，所述气相入口管(2)的管壁上设置有一个或多个气相入口(21)；

所述内管(3)设置在所述外管(1)内，所述内管(3)的开口端朝向所述外管(1)的第二端，所述气相旋流器(5)设置在所述内管(3)与所述外管(1)形成的环形空间中，所述气相旋流器(5)用于促使沿所述气相入口管(2)输送的气相物质形成气相旋流；

所述一个或多个液相入口管(4)的第一端与所述内管(3)连通，所述一个或多个液相入口管(4)的第二端伸出所述外管(1)，所述一个或多个液相入口管(4)用于输送液相物质至所述内管(3)，且所述液相物质能够在所述内管(3)形成液相旋流。

2.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气相旋流的旋转方向与所述液相旋流的旋转方向相反。

3.如权利要求1或2所述的气液分配器，其特征在于，每个液相入口管(4)沿所述内管(3)的切向设置。

4.如权利要求1或2所述的气液分配器，其特征在于，所述气液分配器还包括：液相旋流器(7)，所述液相旋流器(7)设置在所述内管(3)的内壁，且位于液相入口管(4)与所述内管(3)的开口端之间。

5.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述出口喉管(6)包括缩径管(61)和扩径管(62)，所述缩径管(61)上开口较大的一端与所述外管(1)的第二端固定连接，所述缩径管(61)上开口较小的一端与所述扩径管(62)上开口较小的一端固定连接。

6.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气相旋流器(5)包括：轴承(51)以及多个第一气相旋流片(52)；

所述轴承(51)套装在所述内管(3)的外壁上，所述多个第一气相旋流片(52)沿所述轴承(51)的圆周方向设置在所述轴承(51)上。

7.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气相旋流器(5)包括：多个第二气相旋流片；

所述多个第二气相旋流片的一端分别固定在所述内管(3)的外壁上，所述多个第二气相旋流片的另一端分别固定在所述外管(1)的内壁上。

8.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气相入口管(2)包括：管体(22)和盖板(23)；

所述盖板(23)固定在所述管体(22)的第一端，所述管体(22)的第二端与所述外管(1)的第一端连通，所述管体(22)的管壁上设置有所述一个或多个气相入口(21)。

9.如权利要求8所述的气液分配器，其特征在于，所述盖板(23)为圆锥型结构。

10.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气液分配器还包括：转接管(8)；

所转接管(8)第一端与所述气相入口管(2)的开口端连通，所述转接管(8)的第二端伸入所述外管(1)，且与所述内管(3)的封闭端连接，所述转接管(8)的第二端的管壁上设置有气相通道口(81)。

11.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气相入口管(2)、外管(1)、内管(3)和出口喉管(6)的中心线均重合。

12.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述内管(3)的内径与所述外管(1)的外径的比值位于0.2-0.5的范围内。

13.如权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，每个液相入口管(4)的内径与所述内管(3)的内径的比值位于0.2-0.6的范围内。

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