CN200954445Y - 扁平式冷氢箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型扁平式冷氢箱是一种用于石油炼制与化工加氢装置的加氢反应器内构件，由冷氢管、截流板、两个半圆形混合道、两个混合室、两个防冲板、两个开孔挡板和筛孔板组成。该冷氢箱的两个半圆形混合道悬挂在截流板下方，其入口与截流板上对称设置的节流孔相连，出口与混合室外侧的上方相接，将混合物流导入混合室。混合室中设置防冲板，混合室出口两侧对称设置开孔挡板。本实用新型由于半圆形混合道悬挂在截流板下方，节省了冷氢箱高度；由于半圆形混合道较大地延长了混合流道，非常有利于气液两相充分混合换热均匀，因此本实用新型具有结构扁平和混合换热性能优良的优点。

Description

扁平式冷氢箱

技术领域

本实用新型属于石油炼制与化工设备。更具体地说是一种用于石油炼制与化工加氢装置的反应器内构件。

背景技术

冷氢箱的作用是使冷氢气与热物流的混合与换热更加充分，使混合物的温度分布更加均匀，适用于石油炼制与化工行业中的固定床反应器。

经检索，与本实用新型最接近的现有技术是本申请人2001年9月19日已授权的名称为“旋流式冷氢箱”的中国实用新型专利ZL00253961.6。而本实用新型专利申请正是对上述专利的进一步改进。

ZL00253961.6公布的旋流式冷氢箱的结构特点是：由冷氢管、挡板、半圆形混合道、切向导流管、混合箱、筛孔板构成；两个半圆形混合通道的入口径向对称地设置在挡板上，其出口与切向导流管的一端相连，切向导流管的另一端与混合箱相连，混合箱的底部中心设有节流孔，筛孔板位于混合箱下部。其优点是该冷氢箱可使冷氢气与热物流的混合更充分，使混合物流的温度分布更均匀。

通过进一步的实践，发现这种旋流式冷氢箱存在空间高度偏大的缺点。ZL00253961.6公布的旋流式冷氢箱是三层结构，必须占用较大的高度才能保证冷氢气与热物流的混合与换热效果，因此导致冷氢箱高度增大。空间高度偏大的缺点降低了反应器的空间利用率，增加了建设投资。随着炼油与化工装置向大型化发展，反应器直径迅速增大；由于反应器内高温高压的空间十分昂贵，需要力求充分利用其空间装填催化剂；特别是在装置大型化的趋势下，空间高度偏大的缺点会更加突出。

与本实用新型比较接近的现有技术还有一种常用的对流式冷氢箱。该冷氢箱由挡板、节流孔帽子、截流板、混合室组成。该对流式冷氢箱的缺点是由于混合流道偏短，流体在冷氢箱内的停留时间短，从而导致混合与换热不均匀，效果不佳。

发明内容

本实用新型的目的就在于针对上述旋流式冷氢箱结构空间高度偏大和常用对流式冷氢箱混合道偏短混合换热不均匀的问题，通过改进冷氢箱的结构设计，在提高冷氢箱性能的前提下有效降低冷氢箱的结构空间高度，在扁平的空间内通过特殊的结构设计，延长混合流道和停留时间，实现气液两相物流充分混合与换热。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：这种扁平式冷氢箱分为上下两层，由冷氢管、截流板、两个半圆形混合道、两个混合室、两个防冲板、两个开孔挡板和筛孔板组成；该冷氢箱的两个半圆形混合道悬挂在截流板下方，其入口与截流板上对称设置的两个节流孔相连，出口与混合室外侧的上方相接，将混合物流导入混合室。混合室中设置防冲板，混合室出口两侧对称设置开孔挡板。开孔挡板在混合室出口的两侧对称安装，并且挡板上开有多个小孔；防冲板是弧形的并开有少量小孔；冷氢管是具有两个平行支管的圆形结构，冷氢管内外两侧分布大量的喷孔；混合室出口截面收缩。

由于本实用新型的半圆形混合道悬挂在截流板下方，与混合室在同一层，并且只占用部分混合室高度的空间，所以不需要独立的高度空间，有效降低了冷氢箱的高度，克服了旋流式冷氢箱高度偏大的缺点，从而形成了扁平的混合结构。

由于半圆形混合通道连接节流孔与混合室，半圆形混合道的入口连接节流孔，气液两相混合物流从节流孔进入半圆形混合道，由于半圆形混合道长度大，为气液两相的混合与换热提供了更大空间和更长的停留时间，有助于混合换热均匀。半圆形混合道的末端与混合室外侧的上方相接，将混合物流导入混合室。由于混合室中设置防冲板，弧形防冲板与半圆形混合道末端相对，避免流体从混合道流出后直接冲出混合室，迫使流体从防冲板两侧绕流后再流出混合室；防冲板在延长流道的同时提高了流体的湍流度，有利于混合换热均匀，防冲板上的小孔有利于降低压降。由于混合室出口两侧对称设置开孔挡板；两股流体分别从对称布置的混合室流出后发生对流碰撞向两侧分流，在混合室出口两侧对称设置的开孔挡板强制流体进一步向两侧分流，同时有少量流体从开孔进入挡板外侧。开孔挡板的作用是能够将流体更加均匀的分配到整个横截面，从而强化了混合换热效果。由于混合室出口截面收缩，出口截面收缩能够提高流动速度，增大两股流体对流碰撞的动能，进一步强化了混合换热效果。

本实用新型因为半圆形混合道悬挂在截流板下方，节省了冷氢箱高度；由于半圆形混合道较大地延长了混合流道，有利于气液两相充分混合换热均匀，因此本实用新型具有结构扁平和混合换热性能优良的优点。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

附图说明

图1是本实用新型扁平式冷氢箱的结构示意图

图2是本实用新型扁平式冷氢箱的俯视图

图3是本实用新型扁平式冷氢箱的下层剖面视图

图4是本实用新型扁平式冷氢箱下层的流场的示意图

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，这种扁平式冷氢箱包括冷氢管1、截流板2、两个半圆形混合道3、两个混合室4、两个防冲板5、两个开孔挡板6和筛孔板7，其特点在于该冷氢箱的两个半圆形混合道3悬挂在截流板2的下方，其入口与截流板2上对称设置的节流孔8相连，出口与混合室4外侧的上方相接，将混合物流导入混合室4，混合室4中设置防冲板5，混合室4出口两侧对称设置开孔挡板6。

如图1和图2所示，开孔挡板6在混合室4出口的两侧对称安装，并且挡板上开有多个小孔。

如图1和图3所示，防冲板5是弧形，防冲板5上开有少量小孔。

如图1和图3所示，冷氢管1是具有两个平行支管的圆形结构，冷氢管内外两侧分布大量的喷孔9。

如图1和图3所示，混合室4的出口10截面收缩。

本实用新型的扁平式冷氢箱工作过程如图1、图2、图3和图4所示：来自上催化剂床层的高温气液混合物料与自冷氢管1的喷孔9喷出的低温氢气首先在截流板2上方进行预混合，然后经过截流板2上对称布置的两个节流孔8进入半圆形混合道3。在半圆形混合道3中气液两相物料充分混合换热，经过半圆形混合道3后物流进入混合室4。混合室4中设置防冲板5，迫使流体从防冲板5两侧绕流后再流出混合室4，避免流体从混合道3流出后直接冲出混合室4。防冲板5在延长流道的同时又提高了流体的湍流度，有利于混合换热均匀，防冲板5开有少量小孔有利于降低压降。流体经过防冲板5后从混合室流出，与从对侧混合室4流出的流体发生强烈的对流碰撞向两侧分流，在混合室4出口两侧对称设置的开孔挡板6强制流体进一步向两侧分流，同时有少量流体从开孔进入挡板外侧。开孔挡板6的作用是能够将流体更加均匀的分配到整个横截面，并进一步强化混合换热效果。最终气液两相流体从筛孔板7的筛孔流出冷氢箱。

因为半圆形混合道悬挂在截流板下方，节省了冷氢箱高度；由于半圆形混合道极大地延长了混合流道，非常有利于气液两相充分混合换热均匀，因此本实用新型具有结构扁平和混合换热性能优良的优点。

Claims (5)

1.一种扁平式冷氢箱，包括冷氢管(1)、截流板(2)、两个半圆形混合道(3)、两个混合室(4)、两个防冲板(5)、两个开孔挡板(6)和筛孔板(7)，其特征在于该冷氢箱的两个半圆形混合道(3)悬挂在截流板(2)的下方，其入口与截流板(2)上对称设置的节流孔(8)相连，出口与混合室(4)外侧的上方相接；混合室中设置防冲板(5)；混合室(4)出口两侧对称设置开孔挡板(6)。

2.根据权利要求1所述的扁平式冷氢箱，其特征在于所述的开孔挡板(6)在混合室(4)出口的两侧对称安装，并且挡板上开有多个小孔。

3.根据权利要求1所述的扁平式冷氢箱，其特征在于所述的防冲板(5)是弧形的，防冲板(5)上开有少量小孔。

4.根据权利要求1所述的扁平式冷氢箱，其特征在于所述的冷氢管(1)是具有两个平行支管的圆形结构，冷氢管内外两侧分布大量的喷孔(9)。

5.根据权利要求1所述的扁平式冷氢箱，其特征在于所述的混合室(4)的出口(10)截面收缩。

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