CN1765479A - 一种具有积垢功能的气液分布器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有积垢功能的气液分布器。包括底盘、泡帽、积垢部件和分散桨，泡帽通过支撑件固定在积垢部件上方，积垢部件固定在底盘上，其结构是内筛组件、外筛组件、盖板和底盘构成的环隙结构，环隙内根据需要使用填料或保护剂，内筛组件构成的内筒是空筒结构，底盘与内筛组件内筒对应部分为开口结构，开口结构下方是通过连接件固定的分散桨。与现有技术相比，本发明气液分布器集积垢和气液分布功能于一体，并且随着积垢的进行反应压降不明显升高，积垢功能不影响气液分布效果，可以节省反应器空间，提高反应器处理能力，延长催化剂运转周期。本发明气液分布器可以用于各种气液固定床反应器，如石油烃加氢过程等。

Description

一种具有积垢功能的气液分布器

技术领域

本发明涉及一种气液分布器，属于气、液混合、分散设备领域，适用于物流为气、液两相共存、污物只存在液相中且含量少的工况下的气、液分布，尤其是一种用于液相在进入反应器催化剂主床层前，进行气液分布并拦截、过滤、沉积液相中的杂质、锈垢等污物的设备。

背景技术

气、液两相在加氢反应器内均匀分布使反应物与催化剂良好接触，充分发挥催化剂性能以及装置平稳运行的前提。具体的说，由于加氢反应是放热反应，在催化剂床层径向截面上，物料分布不均匀时会导致径向截面上的温度差异，甚至会出现局部过热，损害催化剂的性能，从而大大降低催化剂的使用寿命和运转周期。另外，由于加氢原料中含有少量的焦质以及流经***时冲击管道及设备而夹带的锈垢和污物，上述垢物如果在催化剂床层表面积累，会迅速堵塞流通通道，造成原料分布不均匀，同时，垢物在催化剂床层表面的积累还会使反应器的压降升高，严重时会压垮塔盘，造成非计划停工。对于许多其它类型的气液固定床反应来说，积垢问题都不同程度地存在。

反应器中较为常用的分布器主要有两类：泡罩分布器和管式分布器，现有技术中有许多具体的分布器形式属于这两类分布器。泡罩分布器利用抽吸作用使液相碎流，进而达到分布液相的效果；管式分布器利用缩径引起流速的提升，产生碎流，便于液相分布。专利CN2111789U披露了一种抽吸碎流型气液分布器，该专利属于一种泡罩分布器，将中心管的顶部开有四个对称的矩形缺口，中心管下部为喇叭状扩口，出口处设有圆盘形碎流器，该结构的分布器压降大。里耶卡分布器也是一种泡罩分布器的具体变形结构，由雨帽、气管、雨罩和下降管组成，它借助高速气流的抽吸作用，粉碎和分配液相，分布不够均匀，如《石油化工设备技术》1995-01“加氢反应器内构件的发展”P16所介绍。

上述分布器没有过滤、积垢作用，经分散的液相，散落到积垢床层，仍需进行固液分离，占用反应器的空间较大。通常需在反应器里设置若干个积垢篮，拦截、过滤、沉积这些污物，如《石油化工设备技术》1995-01“加氢反应器内构件的发展”P17所介绍的积垢篮。常见的积垢篮为筒式结构，外裹筛网，置于瓷球床层内。根据流体中的垢物含量、性质及粒径的不同，采用内流式或外流式，外流式筒体设上盖板。目前，应用广泛的积垢篮多为敞口式、封闭口式和齿形口式。实践证明，由于积垢篮多悬挂于梁上，之间用链串起，周围填充瓷球或保护剂，不但安装烦琐、均匀性差，更重要的是积垢能力利用率不高，占用空间较大。此外，由于直接置于催化剂床层的上表面，积垢篮使液相流动路径长短不一，会直接影响液相在催化剂床层上的均匀分布。另外，积垢篮经过一段时间运转后，也常常发生堵塞，造成压降升高等问题，并且上述积垢篮在反应后期，由于部分堵塞的发生，还可能使气液分配变得不均匀。另外，由于加氢反应器多为高温、高压工况，节省反应器的空间以装填更多的主催化剂尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种同时具有积垢和分散流体作用的积垢分布器，并且在积垢过程中反应器压降不明显升高。

本发明具有积垢功能的气液分布器包括底盘、积垢部件、泡帽和分散桨。泡帽通过支撑件固定在积垢部件上方，积垢部件固定在底盘上，其结构是内筛组件、外筛组件、盖板和底盘构成的环隙结构，环隙内根据需要使用填料或保护剂等，内筛组件构成的内筒是空筒结构，底盘与积垢部件内筛组件内筒对应部分为开口结构，开口结构下方是通过连接件固定的分散桨。

泡帽截面积不小于内筛组件在水平方向上的截面积，最好不小于外筛组件在水平方向上的截面积，如直径可以大于外筛组件水平方向上的截面积2～50mm。泡帽支撑件固定在内筛组件、外筛组件或底板上，泡帽与积垢部件之间有环隙空间。分散桨通过连接件固定在底板或内筛组件上。支撑件和连接件可以是金属棒、金属板、金属筋板等结构。各种固定关系可以采用焊接、螺纹连接等形式。

本发明针对物流为气、液两相共存、污物只存在液相中，且含量少的工况特点，通过设置泡帽，隔离液相和气相，为气相提供流通通道。外筛组件、保护剂及内筛组件构成液相流通通道。滴落在底盘上的液相夹带着杂质、锈垢等污物流至气液分布器，顺序流过外筛组件、保护剂及内筛组件，并流经底盘上开设的与内筛组件截面尺寸相近的通道，坠落至分散桨桨叶上，液流和气流推动分散桨旋转，液相实现碎流，部分穿过桨叶，散落到催化剂床层，部分液相被旋转的桨叶甩离中心区域后散落到催化剂床层，从而实现均匀分散，并增大了分散范围。而杂质、锈垢等污物被保护剂截留，并附着在保护剂层里，完成积垢过程。随着运转的进行，积垢结构下部的填料可能积垢堵塞，上时液位上升，液体从积垢构件稍高一点位置的通过填料层分散到催化剂床层，因而在积垢过程中反应器的压降没有明显的增加，可以有效延长运转周期，减少操作成本。

本发明积垢分布器结构简单，并且集均匀分散流体和积垢两个功能于一体，可以实现通常需由两个反应器构件完成的工作。积垢过程不明显增加反应器压降，运转过程中积垢操作不影响气液分布效果。节约了反应器内有效空间，为提高反应器的处理能力打下了基础。本发明积垢分布器可以用于各种气液固定床反应器中，如石油烃类加氢过程反应器中。

附图说明

图1是本发明积垢分布器的一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。如图1所示，本发明一种具体结构由泡帽(具体包括雨帽1、喉管2、雨罩3、雨帽连接件9、雨罩连接件10)、盖板4、盖板连接件11、保护剂5、内筛组件7、外筛组件6、分散桨8及分散桨连接件12组合而成。

雨帽1呈圆形平板状、倒置圆箱、锥形或弧形结构，其外径不小于喉管2的外径，雨帽与喉管间有雨帽连接件9将两者连接为一体，雨帽与喉管间具有环形空间；喉管2设置在雨帽1和雨罩3之间，其直径由气量及分布器的数量决定；雨罩由罩体和圆筒形罩裙组成，罩体呈圆形平板、锥形或上拱弧形结构，罩裙底边缘低于内筛组件7的上边缘；雨罩下方设置内筛组件7与外筛组件6，上述两个组件均由焊接的筒式框架或由管材加工的骨架并包裹筛网构成，筛网的目数与保护剂的粒径匹配，内筛组件与外筛组件水平截面形状均为圆形，两者套装在一起，并形成环形截面的空间结构，在此空间内填装具有拦截、过滤、沉积锈垢及污物能力的填料或保护剂，如瓷球、石英砂或催化剂等；在分布器的下部设置可以转动分散桨8，该分散桨8有桨叶、轴及连接件组成，分散桨可以设2～6个桨叶，桨叶在轴向呈螺旋下降轨迹排列，每个桨叶之间在轴向上距离为1～150mm，桨叶叶面与轴的下端中心线呈锐角；桨叶上开设若干个通孔，孔的直径∮1mm～∮50mm，优选孔径∮12mm左右。其它结构和参数可以根据需要按本领域一般知识设计确定。

工作时，以石油烃类加氢为例，待处理的油、气作为加氢反应器的原料，经入口扩散器进入反应器内，气相与液相分离，液相坠落在底盘上，汇集后流向气液分布器，由于杂质、锈垢等污物只存在于液相中，气相无需处理便经过喉管进入催化剂床层，而夹带污物的液相流至气液分布器，以序流过外筛组件、保护剂及内筛组件，在气液分布器内填装的瓷球、石英砂或催化剂的拦截、过滤、沉积作用下，锈垢及污物附着、囤积在气液分布器内，而净化后的液相流经塔盘上开设的与内筛组件截面相同的通道，坠落至分散桨桨叶上，推动分散桨旋转，液相实现碎流，部分穿过桨叶，散落到催化剂床层，部分液相被旋转的桨叶甩离中心区域后散落到催化剂床层，从而实现均匀分散，同时，液相穿流保护剂床层时完成了积垢过程。

设备运行初期，保护剂层没有积垢，此时工况近似于筛板分布器，借助分散桨的旋转及气相流速的作用下，流体仍然会表现出很好的分散效果，随着积垢过程的继续，液相流域会产生堵塞现象，使液位会升高，此时的工况近似于管式分布器，在分散桨的旋转及气相流速的作用下，会保持碎流和分散的效果。当设备运行很长时间后，整个保护剂层高度上完全发生堵塞，此时的工况为改进型(增加了分散桨)的具有抽吸现象的泡罩分布器；只有在保护剂层发生完全堵塞时催化剂床层上部的瓷球才开始积垢，由此说明，增设本发明可以大大延长反应器的运转周期，在积垢分配器积垢过程中，反应器的压降没有明显升高。

Claims (10)

1、一种具有积垢功能的气液分布器，包括底盘、泡帽，其特征在于还包括积垢部件和分散桨；泡帽通过支撑件固定在积垢部件上方，积垢部件固定在底盘上，其结构是内筛组件、外筛组件、盖板和底盘构成的环隙结构，环隙内根据需要使用填料或保护剂，内筛组件构成的内筒是空筒结构，底盘与内筛组件内筒对应部分为开口结构，开口结构下方是通过连接件固定的分散桨。

2、按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于所述的外筛组件和内筛组件由焊接的筒式框架或由管材加工的骨架并包裹筛网构成，筛网的目数与保护剂的粒径匹配，内筛组件与外筛组件水平截面形状均为圆形，两者套装在一起。

3、按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于所述的分散桨由桨叶、轴和连接件组成。

4、按照权利要求3所述的气液分布器，其特征在于所述的分散桨有2～6个桨叶。

5、按照权利要求3或4所述的气液分布器，其特征在于所述的桨叶在轴向呈螺旋下降轨迹排列，桨叶叶面与轴的下端中心线呈锐角。

6、按照权利要求3或4所述的气液分布器，其特征在于所述的桨叶上开设若干个通孔，孔的直径∮1mm～∮50mm。

7、按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于所述的泡帽截面积不小于内筛组件在水平方向上的截面积，泡帽支撑件固定在内筛组件、外筛组件或底板上，泡帽与积垢部件之间有环隙空间。

8、按照权利要求7所述的气液分布器，其特征在于所述的泡帽截面积不小于外筛组件在水平方向上的截面积。

9、按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于所述的分散桨通过连接件固定在底板或内筛组件上。

10、按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于所述的泡帽包括雨帽、喉管和雨罩，雨帽呈圆形平板状、倒置圆箱、锥形或弧形结构，其外径不小于喉管的外径，雨帽与喉管间有雨帽连接件将两者连接为一体，雨帽与喉管间具有环形空间；喉管设置在雨帽和雨罩之间，雨罩由罩体和圆筒形罩裙组成，罩体呈圆形平板、锥形或上拱弧形结构，罩裙底边缘低于内筛组件的上边缘；雨罩下方设置内筛组件与外筛组件。

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