一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器的制造方法
【專利摘要】一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，屬于石油化工設(shè)備領(lǐng)域。該新型氣液分布器由雨帽、連接體、分布盤、氣液上升管、進(jìn)氣孔和折流擋板構(gòu)成。所述的氣液上升管上端通過連接體與分布盤流體連通；連接體與雨帽之間形成引流通道；在氣液上升管下端設(shè)有折流擋板；在氣液上升管管壁上設(shè)置有若干進(jìn)氣孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有氣液分布均勻度高，有效確保大氣泡破碎，操作彈性大，加工制造便利等優(yōu)勢(shì)，可廣泛用于石油化工和環(huán)保等領(lǐng)域。
【專利說明】一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，用于上行式氣液兩相進(jìn)入催化劑床層前的流體分布設(shè)備，屬于石油化工設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，氣-液-固三相反應(yīng)器已廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域，傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器及滴流床反應(yīng)器多采用將氣液混合物料自上向下分布到反應(yīng)器橫截面上，而目前氣液固三相沸騰床反應(yīng)器和微膨脹床反應(yīng)器在石油化工領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，特別是用于粘度大、雜質(zhì)多的渣油加氫領(lǐng)域。此類反應(yīng)器的特征是:氣液混合物料采用自下向上分布到反應(yīng)器橫截面上，在反應(yīng)器內(nèi)以液相為連續(xù)相、氣固為分散相、形成氣液固三相共存的反應(yīng)床層，該床層內(nèi)呈沸騰狀態(tài)或微膨脹狀態(tài)。
[0003]對(duì)于上行式氣液固三相反應(yīng)器,反應(yīng)器內(nèi)的氣液固三相的有效混合、傳質(zhì)效率及操作彈性是影響反應(yīng)效率的重要因素，而性能優(yōu)異的氣液分布器，是改善此類反應(yīng)器流體力學(xué)性能的關(guān)鍵部件。
[0004]美國(guó)專利US6，554，994B1介紹了一種用于渣油加氫處理的微膨脹床反應(yīng)工藝，該工藝中介紹了一種上行式氣液分布器，由折流擋板、設(shè)置有進(jìn)氣孔的氣液上升管組成。該分布器存在產(chǎn)生的氣泡較大、傳質(zhì)效率低等不足。中國(guó)專利CN202621143U介紹了一種上行式氣液分布器，包括分布管和分布板，多根分布管垂直安裝在分布板上。該分布器產(chǎn)生的氣泡較大、需要加裝催化劑支撐柵或孔板來防止催化劑倒流。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的產(chǎn)生氣泡較大、傳質(zhì)效率低等不足，及增加目前上行式氣液分布器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)多樣性，提供了一種可以用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器。
[0006]為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，主要包括折流擋板(8)、氣液上升管(7)、進(jìn)氣孔(6)、連接體(4)、分布盤(5)和雨帽(I);氣液上升管(7)為豎直筒狀，下端與折流擋板(8)固定連接，但折流擋板
(8)和氣液上升管(7)之間有空隙；氣液上升管(7)的上端與連接體(4)固定連接，連接體
(4)為內(nèi)部具有候口的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，連接體(4)環(huán)腔內(nèi)側(cè)面的下端設(shè)有與氣液上升管(7)相匹配的槽，氣液上升管(7)位于槽內(nèi)；連接體(4)從氣液上升管(7)內(nèi)腔處向上內(nèi)腔直徑逐漸縮小直到候口下端處，逐漸縮小的內(nèi)腔稱為下錐腔；連接體(4)內(nèi)腔直徑最小部分稱為候口 ；連接體(4)從候口上端內(nèi)腔直徑逐漸增大直到連接體(4)上端表面，連接體(4)上端表面沿徑向?yàn)楣饣?、凸出弧狀結(jié)構(gòu)；連接體(4)的上面為雨帽(I)的底面，雨帽(I)的外形為圓錐形結(jié)構(gòu)，雨帽(I)的底面即圓錐形的底面的中心為凸起的圓錐結(jié)構(gòu)，圓錐結(jié)構(gòu)沿徑向相外為光滑連接的凹形弧狀結(jié)構(gòu)，沿凹形弧狀徑向向外即軸向突出的連接體(4)的下底面邊緣，連接體(4)上端表面與雨帽(I)的底面結(jié)構(gòu)相匹配且連接體(4)上端表面與雨帽(I)的底面中間留有間隙形成引流通道(連接體(4)與雨帽(I)對(duì)應(yīng)端面呈相似形，形成引流通道)，引流通道出口是豎直向下的；
[0007]所述的折流擋板(8)設(shè)置在氣液上升管(7)的下端，防止大氣泡直接進(jìn)入氣液上升管；在氣液上升管(7)管壁設(shè)有I?4層進(jìn)氣孔，每層至少一個(gè)進(jìn)氣孔(6)，進(jìn)氣孔位于氣液上升管上端靠近分布盤處。
[0008]連接體(4)上端的外側(cè)面與雨帽(I)的底面的最外端之間通過限位套(2)來控制引流通道的間隙，限位套(2)由連桿(3)固定。
[0009]所述的進(jìn)氣孔孔徑為ΦΙι?πι?Φ3ι?πι,進(jìn)氣孔總截面積為氣液上升管截面積的
10% ?40% O
[0010]所述的引流通道的出口處截面積為氣液上升管截面積的80%?120%。
[0011]所述的連接體喉口截面積為氣液上升管截面積的40%?60%，喉口長(zhǎng)度為IOmm?50mmo
[0012]引流通道末端設(shè)置向下直段，向下直段的長(zhǎng)度為3mm?10mm。
[0013]折流擋板的直徑略大于氣液上升管的直徑。
[0014]所述氣液上升管的直徑范圍是DN15mm?DNIOOmm，所述氣液上升管的長(zhǎng)度范圍是150mm ?1000mm。
[0015]一組所述氣液上升管及雨帽通過連接體按照正三角形或正方形排布方式垂直均勻分布在分布盤上，相鄰所述氣液上升管的間距是所述氣液上升管直徑的3.5?10倍。
[0016]在具體的排布設(shè)置中，一組所述氣液上升管按照正三角形排布布滿所述分布盤上，即三根所述氣液上升管圍成正三角形單元，所述氣液上升管組包含多組正三角形單元，至整個(gè)分布盤被正三角形單元布滿，相鄰所述氣液上升管的間距是所述氣液上升管直徑的3.5?10倍。
[0017]另一種排布設(shè)置的實(shí)施例是:一組所述氣液上升管按照正方形排布布滿所述分布盤上，即四根所述氣液上升管圍成正方形單元，所述氣液上升管組包含多組正方形單元，至整個(gè)分布盤被正方形單元布滿，相鄰所述氣液上升管的間距是所述氣液上升管直徑的3.55 ?10 倍。
[0018]在實(shí)際操作過程中，氣液兩相混合物料由下向上流動(dòng)，由于折流擋板的遮蓋，混合物料不能直接進(jìn)入氣液上升管，同時(shí)也防止了大氣泡直接進(jìn)入氣液上升管。氣體因密度輕并受到折流擋板的阻擋后繼續(xù)向上流動(dòng)到達(dá)分布盤下方并逐漸聚集。液體繞過折流擋板后進(jìn)入氣液上升管。
[0019]當(dāng)氣液流動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)，因分布盤下方形成一個(gè)厚度略大于氣體通道的氣體墊層，大部分氣液分布管浸泡在液體中。因此，氣體經(jīng)進(jìn)氣孔進(jìn)入氣液上升管，液體經(jīng)氣液分布管下端進(jìn)入氣液分布管。由于氣液分布管長(zhǎng)度范圍是150?1000mm，保證了氣體墊層的穩(wěn)定性和氣液物料在反應(yīng)器橫截面的均勻分布。
[0020]液相在進(jìn)氣孔處夾帶氣相形成并流，通過連接體喉口實(shí)現(xiàn)加速，由于氣液兩相獲得的速度不同，氣相得到分散，形成均勻、細(xì)小氣泡；設(shè)置雨帽和連接體，兩者間形成引流通道，氣液兩相經(jīng)引流通道進(jìn)入反應(yīng)器床層，實(shí)現(xiàn)氣液分布、氣液傳質(zhì)。連接體與雨帽形成的引流通道末端設(shè)置向下直段，防止在開停工時(shí)催化劑倒流。
[0021]本實(shí)用新型的氣液分布器，可以作為氣液固三相、氣液上行式反應(yīng)器的氣液分布 構(gòu)件，具有形成的氣泡均勻細(xì)小、傳質(zhì)效率高、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的氣液分布器的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為氣液上升管底部折流擋板連接另一示意圖；
[0024]圖3為連接體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的分布管正三角形排布方式布局圖示意圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1的俯視圖；
[0027]1-雨帽；2 -限位套；3 -連桿；4 -連接體；5 -分布盤；6 -進(jìn)氣孔；7 -氣液上升管；8 -折流擋板。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地說明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于下述的【具體實(shí)施方式】。
[0029]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型適用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器由雨帽1、連接體4、分布盤5、氣液上升管7、進(jìn)氣孔6、折流擋板8、限位套2、連桿3等部件構(gòu)成。
[0030]在氣液上升管7的頂端設(shè)置連接體4和雨帽1，連接體4和雨帽I對(duì)應(yīng)端面呈相似形，兩者間形成引流通道。連接體4喉口直徑反向截面積為氣液上升管7截面積的40%?60%;喉口軸向長(zhǎng)度為10?50mm。連接體4和雨帽I兩者間用限位套2和連桿3連在一起；兩者間形成的出口截面積為氣液上升管7截面積的80%?120%。氣液兩相經(jīng)引流通道進(jìn)入反應(yīng)器床層，實(shí)現(xiàn)氣液分布、氣液傳質(zhì)。連接體4與雨帽I形成的引流通道末端設(shè)置向下直段，防止在開停工時(shí)催化劑倒流，該向下直段長(zhǎng)度為3?10_。
[0031]一組所述氣液上升管7及雨帽I通過連接體4按照正三角形或正方形排布方式均勻分布在分布盤5上，相鄰所述氣液上升管7的間距是所述氣液上升管7直徑的1.25?5倍。
[0032]實(shí)施例1
[0033]如圖1所不,氣液上升管7米用DN50mm標(biāo)準(zhǔn)金屬管,長(zhǎng)度為600mm ;進(jìn)氣孔6為2層圓孔，每層設(shè)有4個(gè)圓孔，圓孔直徑為Imm ;上層進(jìn)氣孔距離分布盤5底部的距離為100mm，兩層進(jìn)氣孔的垂直間距為25mm。
[0034]折流擋板8為圓盤形,設(shè)置在距離氣液上升管7下端50mm處，圓盤直徑為70mm,用支撐架固定在氣液上升管下端(也可以為圖2中的結(jié)構(gòu))。
[0035]連接體4的技術(shù)規(guī)格如圖3，a為103° (圖中沒有a)，b為76°，c為25mm，d為15mm, e為60mm，連接體4與雨帽I用限位套2和連桿3連接在一起，兩者間形成的出口截面積為氣液上升管7截面積的80%?120%，連接體4與雨帽I形成的引流通道末端設(shè)置向下直段，其高度形成的堆積坡度，大于催化劑堆積角，防止在開停工時(shí)催化劑倒流。
[0036]如圖4、圖5所示，三個(gè)相鄰的氣液分布管7所圍成的區(qū)域?yàn)檎切?，一組氣液上升管7按照正三角形排列布滿分布盤，相鄰氣液上升管的間距為200mm。
[0037]實(shí)施例1適用于沸騰床渣油加氫反應(yīng)器的內(nèi)構(gòu)件設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特征在于，主要包括折流擋板(8)、氣液上升管(7)、進(jìn)氣孔(6)、連接體(4)、分布盤(5)和雨帽(I)； 氣液上升管(7)為豎直筒狀，下端與折流擋板(8)固定連接，折流擋板(8)和氣液上升管(7)之間有空隙；氣液上升管(7)的上端與連接體(4)固定連接，連接體(4)為內(nèi)部具有候口的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，連接體(4)環(huán)腔內(nèi)側(cè)面的下端設(shè)有與氣液上升管(7)相匹配的槽，氣液上升管(7)位于槽內(nèi)；連接體(4)從氣液上升管(7)內(nèi)腔處向上內(nèi)腔直徑逐漸縮小直到候口下端處，逐漸縮小的內(nèi)腔稱為下錐腔；連接體(4)內(nèi)腔直徑最小部分稱為候口 ；連接體(4)從候口上端內(nèi)腔直徑逐漸增大直到連接體(4)上端表面，連接體(4)上端表面沿徑向?yàn)楣饣?、凸出弧狀結(jié)構(gòu)；連接體(4)的上面為雨帽(I)的底面，雨帽(I)的外形為圓錐形結(jié)構(gòu)，雨帽(I)的底面即圓錐形的底面的中心為凸起的圓錐結(jié)構(gòu)，圓錐結(jié)構(gòu)沿徑向相外為光滑連接的凹形弧狀結(jié)構(gòu)，沿凹形弧狀徑向向外即軸向突出的連接體(4)的下底面邊緣，連接體(4)上端表面與雨帽(I)的底面結(jié)構(gòu)相匹配且連接體(4)上端表面與雨帽(I)的底面中間留有間隙形成引流通道，引流通道的出口是豎直向下的；連接體(4)固定在分布盤(5)上，分布盤(5)位于引流通道出口的下面；在氣液上升管(7)管壁設(shè)有I~4層進(jìn)氣孔，每層至少一個(gè)進(jìn)氣孔(6)，進(jìn)氣孔位于氣液上升管上端靠近分布盤處；連接體(4)上端的外側(cè)面與雨帽(I)的底面的最外端之間通過限位套(2)來控制引流通道的間隙，限位套(2)由連桿(3)固定。
2.按照權(quán)利要求1的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特征在于，所述的進(jìn)氣孔孔徑為Olmm~Φ3mm,進(jìn)氣孔總截面積為氣液上升管截面積的10%~40%。
3.按照權(quán)利要求1的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特征在于，所述的引流通道的出口處截面積為氣液上升管截面積的80%~120%。
4.按照權(quán)利要求1的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特征在于，所述的連接體喉口截面積為氣液上升管截面積的40%~60%，喉口長(zhǎng)度為IOmm~50mm。
5.按照權(quán)利要求1的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特 征在于，引流通道末端設(shè)置向下直段，向下直段的長(zhǎng)度為3mm~10mm。
6.按照權(quán)利要求1的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特征在于，折流擋板的直徑略大于氣液上升管的直徑。
7.按照權(quán)利要求1的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器，其特征在于，所述氣液上升管的直徑范圍是DN15mm~DNIOOmm，所述氣液上升管的長(zhǎng)度范圍是150mm~1000mm。
8.按照權(quán)利要求1-7的任意一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器,其特征在于，氣液上升管及雨帽通過連接體(4)按照正三角形或正方形排布方式垂直均勻分布在分布盤上，相鄰兩氣液上升管的間距是所述氣液上升管直徑的3.5~10倍。
9.按照權(quán)利要求8的一種用于氣液固三相反應(yīng)器的上行式氣液分布器,其特征在于，在具體的排布設(shè)置中，一組所述氣液上升管按照正三角形排布布滿所述分布盤上，即三根所述氣液上升管圍成正三角形單元，所述氣液上升管組包含多組正三角形單元，至整個(gè)分布盤被正三角形單元布滿，相鄰所述氣液上升管的間距是所述氣液上升管直徑的3.5~10倍; 另一種排布設(shè)置的方式是:一組所述氣液上升管按照正方形排布布滿所述分布盤上，即四根 所述氣液上升管圍成正方形單元，所述氣液上升管組包含多組正方形單元，至整個(gè)分布盤被正方形單元布滿，相鄰所述氣液上升管的間距是所述氣液上升管直徑的3.55~10倍。
【文檔編號(hào)】B01J8/24GK203737216SQ201320854605
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】劉輝, 侯旭, 李爭(zhēng), 劉亞杰, 彭尤佳, 曾劍橋, 黃迪 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)