CN202478907U - 一种用于沸腾床反应器的气液分布器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于沸腾床反应器的气液分布器，以解决现有气液分布器所存在的止逆球会在气液物流中上下跳动从而造成止逆球和阀芯碰撞损伤、止逆球不能迅速落回密封位置实现密封等问题。本实用新型设有泡帽(3)、上升管(1)、止逆球(2)。上升管自下而上分为上升管下段(11)、上升管中段(12)和上升管上段(13)，上升管上段设有上升管上段中下部开孔(51)和上升管上段顶部开孔(52)。上升管中段的内腔自上而下由上升管中段上内腔、喉道(122)和上升管中段下内腔(121)组成，止逆球处于密封位置时支承于上升管中段上内腔的表面上。上升管中段的侧壁上倾斜向上设置有进气孔(6)。

Description

一种用于沸腾床反应器的气液分布器

技术领域

本实用新型涉及一种用于沸腾床反应器的气液分布器。

背景技术

气液固三相沸腾床反应器在石油化工等领域的反应过程中得到了广泛应用。对于反应热很大的反应过程，使用沸腾床反应器可以有效地移走反应热量，实现反应器的等温操作，保证反应器的正常运行。在沸腾床反应器中，气液分布器是保证气液均匀分布的重要部件，直接影响着反应器的平稳运行和反应效率。

美国专利US4874583介绍了一种用于沸腾床反应器的气液分布器，为泡帽分布器，主要由泡帽、上升管、止逆球和阀芯等部件组成。泡帽筒体的底部设有条缝，上升管上部和阀芯中部设有流体出口，阀芯下部设有阀座。上升管的下部为带有进气槽(条缝)的气液预混合结构，上升管内设有用于气液混合的孔板混合器。多个泡帽分布器均匀地设置于分布板上。这种气液分布器在使用过程中主要存在如下问题：(1)采用所述的气液混合结构、尤其是孔板混合器，虽然能起到一定的气液混合作用，但是气液容易出现断塞流和脉动流。并且，阀芯内腔的顶端是封闭的，进入到浮起的止逆球上方、阀芯内腔顶部死区的气液会形成回旋流(气液向下回旋流动)。因此，止逆球会在气液物流中上下跳动，造成止逆球和阀芯的碰撞损伤。(2)止逆球在正常浮起位置时，若气液进料中断或压力降低，沸腾床中的浆液将从流体出口进入止逆球下方的阀芯内腔；止逆球会因下方逆流浆液瞬间压力过大而不能迅速落回密封位置实现密封。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于沸腾床反应器的气液分布器，以解决现有气液分布器所存在的止逆球会在气液物流中上下跳动从而造成止逆球和阀芯碰撞损伤、止逆球不能迅速落回密封位置实现密封等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于沸腾床反应器的气液分布器，设有泡帽、上升管、止逆球，泡帽筒体的底部设有泡帽条缝，上升管的下部设有上升管条缝，上升管上设有流体出口，泡帽的筒体与上升管之间形成环形通道，其特征在于：上升管自下而上分为上升管下段、上升管中段和上升管上段，所述的环形通道，为形成于泡帽的筒体与上升管上段之间的环形通道，所述的流体出口，包括上升管上段中下部开孔和上升管上段顶部开孔，上升管中段的内腔自上而下由倒置截头圆锥形的上升管中段上内腔、圆柱形喉道和截头圆锥形的上升管中段下内腔组成，止逆球处于密封位置时支承于上升管中段上内腔的表面上，上升管中段的侧壁上倾斜向上设置有进气孔。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)可以使气液均匀混合并流动，防止出现断塞流和脉动流(详见本说明书具体实施方式部分的说明)。并且，在止逆球浮起时，进入到止逆球上方、上升管上段内腔顶部的气液，可以经上升管上段顶部开孔流出(至环形通道)，不会形成回旋流，因而上升管上段顶部开孔也可以使气液流动保持得较为稳定。所以，止逆球不会在气液物流中上下跳动，其悬浮状态稳定，不会造成止逆球、上升管上段内腔和上升管中段上内腔的碰撞损伤。(2)止逆球处于正常浮起位置时，若气液进料中断或压力降低，进入环形通道内的一部分浆液将从上升管上段顶部开孔逆流进入止逆球上方的上升管上段内腔，抵消了从上升管上段中下部开孔逆流进入止逆球下方的上升管上段内腔中的浆液所形成的瞬间过大压力。因此，止逆球可以迅速落回密封位置，与上升管中段上内腔的表面接触实现密封。(3)上升管上段的顶部开孔，可以降低气液进料通过本实用新型气液分布器时的压力降。

本实用新型的气液分布器，气液扩散面积广、结构简单合理、使用安全可靠、使用寿命长；可用于沸腾床反应器、分配气液进料。

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的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型用于沸腾床反应器的气液分布器的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型用于沸腾床反应器的气液分布器(简称为气液分布器)，设有泡帽3、上升管1、止逆球2。泡帽3筒体的底部设有泡帽条缝72，上升管1的下部设有上升管条缝71。上升管1自下而上分为上升管下段11、上升管中段12和上升管上段13，泡帽3的筒体与上升管上段13之间形成环形通道8。上升管上段13设有上升管上段中下部开孔51和上升管上段顶部开孔52。上升管1的顶端(亦即上升管上段13的顶端)设有连接板14；连接板14一般为圆形，与上升管1的顶端固定连接(例如焊接在一起)。泡帽3的顶板与连接板14之间，可以采用焊接、卡接或螺杆螺母连接等方式固定在一起。图1所示，泡帽3的顶板与连接板14之间采用螺杆螺母4固定在一起，其中螺杆固定在连接板14上。

上升管中段12的内腔自上而下由倒置截头圆锥形的上升管中段上内腔、圆柱形喉道122和截头圆锥形的上升管中段下内腔121组成。止逆球2处于密封位置时(如图1所示)支承于上升管中段上内腔的表面上。

泡帽3的筒体一般为圆筒形，上升管下段11、上升管上段13为圆管形，上升管中段12的外表面为圆柱面形。泡帽3、上升管下段11、上升管中段12和上升管上段13，以及上升管中段上内腔、喉道122和上升管中段下内腔121，一般是同轴设置。

上升管中段12的侧壁上倾斜向上设置有进气孔6，与喉道122连通。进气孔6一般为圆形孔，直径一般为0.5～6毫米(最好为1～4毫米)，与水平面之间的夹角β一般为10～60度(最好为30度)。通常是沿上升管中段12的高度方向均匀设置1～5圈进气孔6，每圈进气孔6均匀设置2～6个进气孔6。进气孔6最好是设置2～4圈，每圈进气孔6最好是设置4个进气孔6。

上升管上段中下部开孔51可以是长方形、正方形、圆形、椭圆形等形状的孔，上升管上段顶部开孔52可以是长方形、正方形、开口向上的半圆形、开口向上的半椭圆形等形状的孔。图1所示的上升管上段中下部开孔51和上升管上段顶部开孔52均为竖置的长方形，其中上升管上段顶部开孔52开通至上升管上段13的顶端。上升管上段中下部开孔51和上升管上段顶部开孔52通常分别设置2～8个(最好是设置4～6个)，均匀分布。上升管上段中下部开孔51和上升管上段顶部开孔52的最大宽度，应小于止逆球2的直径。上升管上段顶部开孔52的总面积一般为上升管上段中下部开孔51总面积的20％～50％。

上升管中段上内腔的圆锥顶角α一般为30～90度，最好为45～65度。

泡帽3筒体的底部一般均匀设置6～20个泡帽条缝72，泡帽条缝72的宽度一般为1～5毫米(最好为1～3毫米)。上升管1的下部(即上升管下段11的下部)一般均匀设置2～8个上升管条缝71，最好是设置4～6个上升管条缝71。上升管条缝71的宽度一般为2～5毫米。上升管条缝71和泡帽条缝72的主要作用是把气体破碎成气泡。

止逆球2为一圆形球，可以是空心球或实心球。止逆球2的材料一般为陶瓷或金属，材料的比重一般为1.5～10克/立方厘米。止逆球2的直径(空心球时为外直径)一般为喉道122直径a的1.1～1.5倍，上升管上段13的内直径b一般为止逆球2直径的1.1～2倍。本实用新型气液分布器其余部件的材料一般为金属。其中，上升管1可以使用圆管整体加工或分段焊接而成。

多个本实用新型的气液分布器可以采用各种常用的方法、按正三角形或正方形网格排列方式固定于分布板10上，其中上升管中段12***分布板10上的安装孔内。本实用新型推荐的方法是，在上升管中段12外壁的顶部设置定位凸台9(其外边缘在水平面上的投影为圆形)，定位凸台9的下表面支承于分布板10的上表面上；上升管中段12位于定位凸台9下方的管段***分布板10上的安装孔内，与安装孔紧配合，以此将本实用新型的气液分布器固定于分布板10上。

下面结合图1，说明本实用新型气液分布器的工作原理。正常工作时，液体进料经上升管下段11底端的入口进入上升管下段11的内腔并向上流动，经上升管中段下内腔121进入喉道122，加速流动。在液体进料的抽吸作用下，气体进料也从多个进气孔6进入喉道122；气体进料流经进气孔6时被抽吸破碎成多个小气泡。气液进料在喉道122内混合后，进入上升管中段上内腔以及上升管上段13的内腔。在气液物流的作用下止逆球2浮起；止逆球2正常的浮起位置，在上升管上段13内腔位于上升管上段顶部开孔52的底端与上升管上段中下部开孔51顶端之间的区域。

进入上升管上段13内腔中的大部分气液进料经上升管上段中下部开孔51进入环形通道8。少部分气液进料通过止逆球2与上升管上段13内壁之间的间隙进入上升管上段13内腔的顶部，再经上升管上段顶部开孔52进入环形通道8，防止了回旋流的形成。上升管上段中下部开孔51是上升管上段13内腔中的气液进料进入环形通道8的主要通道。进入到环形通道8内的气液进料从环形通道8的底部流出，并向上折流进入沸腾床，进行反应。

止逆球2处于正常浮起位置时，若气液进料中断或压力降低，沸腾床中的浆液会进入环形通道8内。进入环形通道8内的一部分浆液将从上升管上段顶部开孔52逆流进入止逆球2上方的上升管上段13的内腔，可以抵消从上升管上段中下部开孔51逆流进入止逆球2下方的上升管上段13内腔中的浆液所形成的瞬间过大压力。止逆球2可以迅速落回密封位置，与上升管中段上内腔的表面接触实现密封。止逆球2与上升管中段上内腔表面之间的密封为线密封。止逆球2处于密封位置时，其顶部位于上升管上段中下部开孔51底端的下方。

环形通道8内的气液进料从环形通道8的底部流出并向上折流进入沸腾床时，可以防止沸腾床中的固体催化剂颗粒在分布板10的上表面沉积、形成高温死区，保证沸腾床反应器安全运行。

本实用新型的气液分布器在工作时，由于气体进料从多个进气孔6均匀地进入喉道122内的液体进料中，所以气液可以在喉道122内均匀混合，形成均匀的气液两相流，防止断塞流和脉动流的出现。喉道122是主要的气液混合段。

当气体进料量较大时，一部分气体进料由液体进料携带、经上升管条缝71进入上升管下段11的内腔，进行气液预混合。预混合后的气液进料经上升管中段下内腔121进入喉道122，与由进气孔6进入的另一部分气体进料混合。

本实用新型用于石油炼制沸腾床加氢反应器时，所述的气体进料为氢气，液体进料为渣油。

Claims (5)

1.一种用于沸腾床反应器的气液分布器，设有泡帽(3)、上升管(1)、止逆球(2)，泡帽(3)筒体的底部设有泡帽条缝(72)，上升管(1)的下部设有上升管条缝(71)，上升管(1)上设有流体出口，泡帽(3)的筒体与上升管(1)之间形成环形通道，其特征在于：上升管(1)自下而上分为上升管下段(11)、上升管中段(12)和上升管上段(13)，所述的环形通道，为形成于泡帽(3)的筒体与上升管上段(13)之间的环形通道(8)，所述的流体出口，包括上升管上段中下部开孔(51)和上升管上段顶部开孔(52)，上升管中段(12)的内腔自上而下由倒置截头圆锥形的上升管中段上内腔、圆柱形喉道(122)和截头圆锥形的上升管中段下内腔(121)组成，止逆球(2)处于密封位置时支承于上升管中段上内腔的表面上，上升管中段(12)的侧壁上倾斜向上设置有进气孔(6)。

2.根据权利要求1所述的用于沸腾床反应器的气液分布器，其特征在于：进气孔(6)为圆形孔，直径为0.5～6毫米，与水平面之间的夹角为10～60度，沿上升管中段(12)的高度方向设置1～5圈进气孔(6)，每圈进气孔(6)设置2～6个进气孔(6)。

3.根据权利要求1或2所述的用于沸腾床反应器的气液分布器，其特征在于：上升管上段中下部开孔(51)和上升管上段顶部开孔(52)均为竖置的长方形，分别设置2～8个，上升管上段顶部开孔(52)的总面积为上升管上段中下部开孔(51)总面积的20％～50％。

4.根据权利要求1或2所述的用于沸腾床反应器的气液分布器，其特征在于：上升管中段上内腔的圆锥顶角为30～90度。

5.根据权利要求1或2所述的用于沸腾床反应器的气液分布器，其特征在于：上升管中段(12)外壁的顶部设有定位凸台(9)。

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