CN205288346U

CN205288346U - 气液分配器

Info

Publication number: CN205288346U
Application number: CN201520788095.8U
Authority: CN
Inventors: 孙凤侠; 刘俊涛; 李蕾
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2025-10-12

Abstract

本实用新型涉及一种气液分配器，包括分布板、气体通道管和液体通道管；所述气体通道管包括圆锥顶盖和直立短管；所述圆锥顶盖与所述直立短管的上端之间形成供气体进出的空隙；所述直立短管的下端设置于所述分布板上；所述液体通道管为垂直短管，所述垂直短管贯穿所述分布板；位于所述分布板下方的垂直短管部分在沿轴向不同位置的横截面上均匀交错地开有小孔；所述气体通道管均匀分布于所述液体通道管间；其中，所述垂直短管位于所述分布板下方的部分，其末端与碎流板相连；所述碎流板包括中心处的圆孔，和沿圆周均匀分布的发散状条缝。

Description

气液分配器

技术领域

本实用新型涉及一种气液分配器。

背景技术

滴流床反应器是主要的几种反应器之一，由于其既具有结构简单、设备投资低的优点，又具有操作方便、操作弹性大的特点，因此在炼油、化工领域有广泛的应用。在滴流床反应器内，气体和液体并流通过催化剂床层，其中液体是以滴流方式流经催化剂床层，而气体则是以连续流动的方式通过。因此，液体能否在反应器内形成滴流、气体分布是否均匀直接影响反应物与催化剂接触时间的均匀性，影响催化剂表面被液相润湿的程度。而气液分布不均会形成偏流和局部短路等现象，最终会影响催化剂作用的发挥，影响反应产物的质量，因此气液介质分布的重要性更加突出。

滴流床反应器通常采用气液分配器将气液介质均匀地分配到下方的催化剂床层上。现有的气液分配器通常长短管分为三类：溢流型、抽吸型和二者混合型。如文献CN200710039071.2提到的一种溢流型分配器，主要是在液相管的四周开有部分小孔，解决液体与气体仅具有轴向流动分布而难于形成均匀气液分布的问题，但该分配器仍存在液体流出主体管时，液滴较大，甚至有中心汇流现象的缺点。文献CN20042011597.2公开了一种抽吸型气液分配器，该分配器在传统的抽吸型气液分配器的基础上增设了分流管，在降低气液分配器气液分配器气液分配器的压降、改善气液分配效果方面有一定的作用。但该分配器结构比较复杂、制造成本高以及安装检修麻烦的缺点。文献CN98250778.X的公开了一种抽吸型和溢流型结合的气液分配器，此种分配器在传统的抽吸式气液分配器中心管底缘设有带对称分布条缝的破碎板，在一定程度上增大的液体的喷洒面积，改善了气液(特别是高粘度介质)的分布效果，但该分布器的破碎板仅沿破碎板的四周开有条状条缝，在破碎板中心下部区域仍存在不易分散的中心流，且该分布器结构复杂、安装检修麻烦。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术存在气液分布不均匀的问题，提供一种新的气液分配器。该气液分配器具有气液分布均匀的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种气液分配器，包括分布板、气体通道管和液体通道管；

所述气体通道管包括圆锥顶盖和直立短管；所述圆锥顶盖与所述直立短管的上端之间形成供气体进出的空隙；所述直立短管的下端设置于所述分布板上；

所述液体通道管为垂直短管，所述垂直短管贯穿所述分布板；位于所述分布板下方的垂直短管部分在沿轴向不同位置的横截面上均匀交错地开有小孔；

所述气体通道管均匀分布于所述液体通道管间；

其中，所述垂直短管位于所述分布板下方的部分，其末端与碎流板相连；所述碎流板包括中心处的圆孔，和沿圆周均匀分布的发散状条缝。

上述技术方案中，优选地，所述碎流板上的发散状条缝为矩形或三角形。

上述技术方案中，优选地，所述碎流板上的发散状条缝有3～6个。

上述技术方案中，优选地，所述碎流板上的发散状条缝的开缝率为10～40％。

上述技术方案中，优选地，所述垂直短管位于所述分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的3～20％。

上述技术方案中，优选地，所述垂直短管位于所述分布板下方的部分为200～1000毫米。

上述技术方案中，优选地，所述气体通道管在所述分布板上的开孔率为10～30％。

上述技术方案中，优选地，所述液体通道管在所述分布板上的开孔率为10～50％。

上述技术方案中，优选地，所述分布板上的气体通道管和液体通道管为正三角形排列。

上述技术方案中，优选地，所述小孔的直径d为3～8mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为(0.75:1)～(1:1)。

与现有技术相比，本实用新型的气液分配器在垂直短管位于分布板下方的部分末端设置了相连的碎流板，一方面本发明的气液分配器不仅保留了原溢流型气液分配器结构简单、可密集布置等优点；另一方面，本发明的气液分配器通过在液体主体垂直短管末端增设碎流板，通过在碎流板的中心开有圆孔，沿圆周开有均匀分布的发散状条缝，不仅大大增加了液体的喷洒面积，而且消除了在破碎板中心下部区域存在的一股不易分散的中心流，从而确保大液滴被破碎成细小雾滴，在气体的带动下，呈雾化状态喷出，大大改善了气液分布状况。将本实用新型的气液分配器设置于滴流床反应器内，将合成气制乙二醇技术中氧化酯化塔塔釜排出的含有硝酸、甲醇和水的混合液体与CO偶联***中含有NO的循环气体并流通入所述滴流床反应器内，较好地保证了含有NO的气体和含有硝酸、甲醇的液体进入反应器后在整个床层截面上的均匀分布，充分发挥了催化剂的作用，较好地保证了硝酸的转化率，达到了变废为宝和降耗减腐的目的。采用本实用新型的气液分配器，在反应器内镍催化剂的作用下，在反应温度为70～120℃，反应压力为0～1.5MPa，液时空速为0.5～8小时^-1，NO与硝酸的摩尔比为2.5～10的条件下反应生成亚硝酸甲酯，硝酸转化率≥95％，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为配置有本实用新型气液分配器的滴流床反应器的示意图。

图2为图1所示配置有本实用新型气液分配器的滴流床反应器A-A截面俯视图。

图3-1为本实用新型气液分配器剖视图。

图3-2a和图3-2b分别为本实用新型气液分配器所带两种形式的碎流板(17)示意图。

图3-3为本实用新型气液分配器的气体通道管示意图。

图3-4为本实用新型气液分配器的液体通道管示意图。

符号说明：1为壳体，2为气体预分布器，3为液体预分布器，4为气液分配器的气体通道管，5为气液分配器的分布板，6为气液分配器的液体通道管，7、9为瓷球，8为催化剂床层，10为支撑筛板，11为气相产物出口，12为液相产物出口，13为气液分配器气体通道管的圆锥顶盖，14为气液分配器气体通道管的直立短管，15为气液分配器液体通道管的垂直短管，16为气液分配器液体通道管垂直短管上的小孔，17为碎流板。

图1～图3显示了本实用新型气液分配器的工作原理：含有硝酸、甲醇和水的混合液体经液体预分布器(3)进入滴流床反应器，含有NO的混合气体经气体预分布器(2)进入滴流床反应器。经液体预分布器(3)初始分布的液体进入气液分配器的液体通道管(6)，经液体通道管垂直短管(15)侧面小孔(16)流出，形成液体的横向环形分布；同时，液体经液体通道管底部的碎流板(17)作用后，大液滴被破碎成细小雾滴，呈雾化状态向下喷出，形成液体的轴向分布。经气体预分布器(2)初始分布后的气体进入气液分配器的气体通道管(4)，气体从气体通道管的圆锥顶盖(13)与直立短管(14)上端之间形成的环形空隙流入，形成轴向的气体分布；同时，液体通道管的垂直短管(15)不是满液，在液体通道管垂直短管顶部的小孔(16)供气体流出，形成横向的环形气体分布。如此，气液两相进入催化剂床层，在催化剂的作用下发生反应，反应气相产物经气相产物出口(11)引出，反应液相产物经液相产物出口(12)引出。

图2中，气体通道管均匀分布于液体通道管间，分布板上的气体通道管和液体通道管为正三角形排列。

图3-1中，气液分配器，包括分布板、气体通道管和液体通道管。气体通道管包括圆锥顶盖和直立短管；圆锥顶盖与直立短管的上端之间形成供气体进出的空隙；直立短管的下端设置于分布板上。液体通道管为垂直短管，垂直短管贯穿分布板；位于分布板下方的垂直短管部分在沿轴向不同位置的横截面上均匀交错地开有小孔。其中，垂直短管位于分布板下方的部分末端与碎流板相连。

图3-2a和图3-2b中，碎流板包括中心处的圆孔，和沿圆周均匀分布的发散状条缝。发散状条缝为矩形或三角形。发散状条缝有3～6个。发散状条缝的开缝率为10～40％。

图3-3中，气体通道管包括圆锥顶盖和直立短管；圆锥顶盖与直立短管的上端之间形成供气体进出的空隙。气体从圆锥顶盖与直立短管上端之间形成的环形空隙流入，从直立短管的下端流出，形成轴向的气体分布。

图3-4中，液体进入气液分配器的液体通道管，经液体通道管垂直短管侧面小孔流出，形成液体的横向环形分布；同时，液体经液体通道管底部的碎流板作用后，液相呈雾化状态向下喷出，形成液体的轴向分布。

下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】

按图1、图2、图3-1、图3-2a、图3-2b、图3-3和图3-4，滴流床反应器内的催化剂采用镍系催化剂；反应器内的气液分配器的气体通道管和液体通道管为正三角形排列，气体通道管在分布板上的开孔率为10％，液体通道管在分布板上的开孔率为10％；液体通道管的短管在分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的20％，短管下端伸出分布板下方200毫米，位于分布板下方的短管部分沿圆周均匀开有小孔，小孔的直径d为3mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为0.75:1，与短管末端相连的碎流板中心处的开有圆形小孔1个，沿圆周均匀分布的矩形孔3个，碎流板上的碎流孔的开孔率为10％。将氧化酯化塔塔釜排出的含硝酸、水和甲醇的混合液体和含有NO的混合气体分别通入上述滴流床反应器，在反应温度为70℃，反应压力为常压，液时空速为0.5h^-1，NO与硝酸的摩尔比为2.5的条件下发生反应生成亚硝酸甲酯，硝酸的转化率为95％。

【实施例2】

按图1、图2、图3-1、图3-2a、图3-2b、图3-3和图3-4，滴流床反应器内的催化剂采用镍系催化剂；反应器内的气液分配器的气体通道管和液体通道管为正三角形排列，气体通道管在分布板上的开孔率为15％，液体通道管在分布板上的开孔率为20％；液体通道管的短管在在分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的10％，短管下端伸出分布板下方500毫米，位于分布板下方的短管部分沿圆周均匀开有小孔，小孔的直径d为4mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为1:1，与短管末端相连的碎流板中心处的开有圆形小孔1个，沿圆周均匀分布的矩形孔4个，碎流板上的碎流孔的开孔率为20％。将氧化酯化塔塔釜排出的含硝酸、水和甲醇的混合液体和含有NO的混合气体分别通入上述滴流床反应器，在反应温度为85℃，反应压力为0.35MPa，液时空速为1h^-1，NO与硝酸的摩尔比为6的条件下发生反应生成亚硝酸甲酯，硝酸的转化率为98.3％。

【实施例3】

按图1、图2、图3-1、图3-2a、图3-2b、图3-3和图3-4，滴流床反应器内的催化剂采用镍系催化剂；反应器内的气液分配器的气体通道管和液体通道管为正三角形排列，气体通道管在分布板上的开孔率为30％，液体通道管在分布板上的开孔率为50％；液体通道管的短管在在分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的3％，短管下端伸出分布板下方1000毫米，位于分布板下方的短管部分沿圆周均匀开有小孔，小孔的直径d为8mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为0.95:1，与短管末端相连的碎流板中心处的开有圆形小孔1个，沿圆周均匀分布的矩形孔6个，碎流板上的碎流孔的开孔率为40％。将氧化酯化塔塔釜排出的含硝酸、水和甲醇的混合液体和含有NO的混合气体分别通入上述滴流床反应器，在反应温度为95℃，反应压力为0.5MPa，液时空速为8.0h^-1，NO与硝酸的摩尔比为4的条件下发生反应生成亚硝酸甲酯，硝酸的转化率为96.5％。

【实施例4】

按图1、图2、图3-1、图3-2a、图3-2b、图3-3和图3-4，滴流床反应器内的催化剂采用镍系催化剂；反应器内的气液分配器的气体通道管和液体通道管为正三角形排列，气体通道管在分布板上的开孔率为20％，液体通道管在分布板上的开孔率为30％；液体通道管的短管在在分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的5％，短管下端伸出分布板下方800毫米，位于分布板下方的短管部分沿圆周均匀开有小孔，小孔的直径d为5mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为0.9:1，与短管末端相连的碎流板中心处的开有圆形小孔1个，沿圆周均匀分布的三角形小孔4个，碎流板上的碎流孔的开孔率为30％。将氧化酯化塔塔釜排出的含硝酸、水和甲醇的混合液体和含有NO的混合气体分别通入上述滴流床反应器，在反应温度为120℃，反应压力为1.5MPa，液时空速为3.5h^-1，NO与硝酸的摩尔比为10的条件下发生反应生成亚硝酸甲酯，硝酸的转化率为98.7％。

【实施例5】

按图1、图2、图3-1、图3-2a、图3-2b、图3-3和图3-4，滴流床反应器内的催化剂采用镍系催化剂；反应器内的气液分配器的气体通道管和液体通道管为正三角形排列，气体通道管在分布板上的开孔率为15％，液体通道管在分布板上的开孔率为25％；液体通道管的短管在在分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的12％，短管下端伸出分布板下方600毫米，位于分布板下方的短管部分沿圆周均匀开有小孔，小孔的直径d为4mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为1:1，与短管末端相连的碎流板中心处的开有圆形小孔1个，沿圆周均匀分布的三角形小孔5个，碎流板上的碎流孔的开孔率为25％。将氧化酯化塔塔釜排出的含硝酸、水和甲醇的混合液体和含有NO的混合气体分别通入上述滴流床反应器，在反应温度为100℃，反应压力为1.0MPa，液时空速为5h^-1，NO与硝酸的摩尔比为6的条件下发生反应生成亚硝酸甲酯，硝酸的转化率为99％。

【比较例1】

采用文献CN200710039071.2【实施例1】中所述的气液分配器形式，采用和本发明【实施例5】中相同的原料、反应条件、实施步骤进行亚硝酸甲酯生产，硝酸转化率为92％。

Claims

1.一种气液分配器，包括分布板、气体通道管和液体通道管；

所述气体通道管均匀分布于所述液体通道管间；

其特征在于，所述垂直短管位于所述分布板下方的部分，其末端与碎流板相连；所述碎流板包括中心处的圆孔，和沿圆周均匀分布的发散状条缝。

2.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述碎流板上的发散状条缝为矩形或三角形。

3.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述碎流板上的发散状条缝有3～6个。

4.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述碎流板上的发散状条缝的开缝率为10～40％。

5.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述垂直短管位于所述分布板上方的部分占所述垂直短管总长度的3～20％。

6.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述垂直短管位于所述分布板下方的部分为200～1000毫米。

7.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述气体通道管在所述分布板上的开孔率为10～30％。

8.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述液体通道管在所述分布板上的开孔率为10～50％。

9.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述分布板上的气体通道管和液体通道管为正三角形排列。

10.根据权利要求1所述的气液分配器，其特征在于，所述小孔的直径d为3～8mm，所有小孔的总面积S1与液体通道管内截面积S2的比值为(0.75:1)～(1:1)。