本發(fā)明涉及石油化工中物料分布領(lǐng)域，特別涉及一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器。

背景技術(shù)：

沸騰床工藝技術(shù)具有床層壓小、反應(yīng)溫度均勻、無(wú)堵塞和易于取熱等優(yōu)點(diǎn)，其在石油化工和環(huán)保領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著世界范圍內(nèi)原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化的加劇，沸騰床工藝在處理粘度大、雜質(zhì)多的渣油加氫領(lǐng)域具有巨大的優(yōu)勢(shì)。該工藝的基本原理為，沸騰床中的反應(yīng)器內(nèi)的固體催化劑顆粒處于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，依靠氣相和液相物流自下而上的流動(dòng)維持沸騰狀態(tài)，使氣相和液相達(dá)到較充分的接觸。而在沸騰床反應(yīng)器中，氣液分布器是保證氣體在床層中均勻分布的重要內(nèi)構(gòu)件，其直接影響反應(yīng)器的平穩(wěn)運(yùn)行和反應(yīng)效率。

目前，國(guó)內(nèi)外沸騰床工業(yè)應(yīng)用中多采用截流型氣液分布器，例如美國(guó)Texaco公司的專(zhuān)利US4874583介紹了一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器，該氣液分布器由泡帽、上升管、止逆球和閥芯等部件組成。具體地，泡帽為筒體形式，其底部設(shè)有條縫，上升管的上部和閥芯的中部設(shè)有流體出口，閥芯的下部設(shè)有閥座，上升管的下部為帶有進(jìn)氣槽(為條縫形式)的氣液預(yù)混合結(jié)構(gòu)，上升管內(nèi)設(shè)有用于氣液混合的孔板混合器。這種氣液分布器在使用過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：(1)閥芯內(nèi)腔頂端封閉，進(jìn)入到浮起的止逆球和閥芯內(nèi)腔頂部之間的氣液會(huì)形成回旋流(氣液向下回旋流動(dòng))，導(dǎo)致止逆球在氣液物流中上下跳動(dòng)而造成球體和閥芯的碰撞損傷；(2)止逆球處于正常浮起位置時(shí)，若氣液進(jìn)料突然中斷或壓力降低，沸騰床中的物料將從流體出口進(jìn)入止逆球下方的閥芯內(nèi)腔，導(dǎo)致止逆球因下方逆流物料瞬間壓力過(guò)大而不能迅速回落至密封位置實(shí)現(xiàn)密封。

中國(guó)專(zhuān)利CN202478907公開(kāi)了一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器，針對(duì)止逆球在氣液物流中上下跳動(dòng)問(wèn)題和不能迅速回落至密封位置等問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，但仍然存在以下問(wèn)題：(1)上升管上中下三段的內(nèi)徑和壁厚各不相同，制造和組裝難度大；(2)由于上升管的上口被連接板封死，管內(nèi)結(jié)焦不易清洗、止逆球磨損后難以更換；(3)螺栓螺母設(shè)計(jì)在平面泡帽的頂部，位于泡帽上方的螺母部分容易被油氣及催化劑顆粒附著，導(dǎo)致催化劑沉積和結(jié)焦嚴(yán)重。

公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器，其為上行式套管結(jié)構(gòu)，制造簡(jiǎn)單，組裝容易。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器，包括：外管，其包括上段部和下段部，下段部的管壁上設(shè)有進(jìn)氣孔，上段部的管壁上設(shè)有外管開(kāi)孔；內(nèi)管，其內(nèi)部中間位置設(shè)有變徑通道，內(nèi)管的下端口設(shè)有孔板，內(nèi)管的上端部分的管壁上設(shè)有內(nèi)管開(kāi)孔，內(nèi)管插設(shè)在外管的上段部?jī)?nèi)時(shí)內(nèi)管與上段部組裝成套管部，內(nèi)管開(kāi)孔與外管開(kāi)孔對(duì)準(zhǔn)設(shè)置形成過(guò)氣通道；止逆球，其置于變徑通道的上端，止逆球與變徑通道的孔壁密封配合；以及泡帽，其套在套管部的外側(cè)，泡帽與外管的上段部的外壁圍成環(huán)形通道，泡帽的下端具有開(kāi)口。

優(yōu)選地，內(nèi)管的上端口間隔設(shè)有多個(gè)向外延伸的定位板，定位板的下表面與外管的上管口的端面貼合，定位板的上表面與泡帽的頂部?jī)?nèi)壁貼合，定位板的外端面與泡帽的內(nèi)側(cè)壁貼合，相鄰定位板之間形成過(guò)氣間隙。

優(yōu)選地，泡帽為圓筒形，泡帽的上端設(shè)有與圓筒形等半徑的半球形的帽蓋。

優(yōu)選地，泡帽的下端的側(cè)壁上設(shè)有條縫。

優(yōu)選地，變徑通道的上端和變徑通道的下端均為倒置的圓錐形。

優(yōu)選地，變徑通道的中部為柱面喉道。

優(yōu)選地，泡帽與套管部通過(guò)緊固螺栓固定，緊固螺栓沿泡帽與套管部的外壁穿過(guò)，處于內(nèi)管的緊固螺栓部分用來(lái)對(duì)止逆球的上浮進(jìn)行限位。

優(yōu)選地，外管為等壁厚的直管。

優(yōu)選地，外管下端的開(kāi)口側(cè)壁上具有斜切口，外管下端的開(kāi)口端面上設(shè)有擋板。

優(yōu)選地，外管的上段部的外壁上設(shè)有定位凸臺(tái)，外管插設(shè)在用來(lái)安裝氣液分布器的分布板的安裝孔內(nèi)時(shí)，定位凸臺(tái)支撐在分布板上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1.氣液分布器經(jīng)過(guò)外管-內(nèi)管-變徑通道的3次變徑提速，以及孔板和變徑通道的次節(jié)流作用，大大增強(qiáng)了氣液的湍動(dòng)程度和傳質(zhì)效率，可使氣液均勻混合并流動(dòng)；

2.通過(guò)設(shè)置外管的進(jìn)氣孔和擋板，操作彈性大，可以有效保證氣液相比例的平穩(wěn)分布；

3.通過(guò)橫向設(shè)置緊固螺栓對(duì)止逆球的限位作用，止逆球4的懸浮狀態(tài)穩(wěn)定，避免了碰撞損傷，并可在氣液進(jìn)料中斷或壓力降低時(shí)可迅速回落；

4.通過(guò)內(nèi)管插設(shè)在外管的內(nèi)部形成套管式結(jié)構(gòu)，在外管固定的情況下，內(nèi)管、泡帽和止逆球均可以自由裝卸，便于實(shí)際使用過(guò)程中的檢修和清洗，裝卸清洗方便。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器中定位板的一種排布方式的俯視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器中定位板的另一種排布方式的俯視圖。

主要附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-泡帽，2-外管，3-內(nèi)管，4-止逆球。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器，包括：外管2、內(nèi)管3、止逆球4以及泡帽1，其中外管2包括上段部和下段部，下段部的管壁上設(shè)有進(jìn)氣孔24，上段部的管壁上設(shè)有外管開(kāi)孔22。內(nèi)管3的內(nèi)部中間位置設(shè)有變徑通道33，內(nèi)管3的下端口設(shè)有孔板34，內(nèi)管3的上端部分的管壁上設(shè)有內(nèi)管開(kāi)孔32，內(nèi)管3插設(shè)在外管2的上段部?jī)?nèi)時(shí)內(nèi)管3與上段部組裝成套管部，內(nèi)管開(kāi)孔32與外管開(kāi)孔22對(duì)準(zhǔn)設(shè)置形成過(guò)氣通道。止逆球4置于變徑通道33的上端，止逆球4與變徑通道33的孔壁密封配合。泡帽1套在套管部的外側(cè)，泡帽1與外管2的上段部的外壁圍成環(huán)形通道7，泡帽1的下端具有開(kāi)口。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)管3的上端口間隔設(shè)有多個(gè)向外延伸的定位板6，定位板6的下表面與外管2的上管口的端面貼合，定位板6的上表面與泡帽1的頂部?jī)?nèi)壁貼合，定位板6的外端面與泡帽1的內(nèi)側(cè)壁貼合，相鄰定位板6之間形成過(guò)氣間隙61。

上述方案中，參見(jiàn)圖2和圖3，定位板6的個(gè)數(shù)為3～6個(gè)，其均勻分布在 內(nèi)管3的上端口的外沿。定位板6可以先由內(nèi)管3的管壁上部開(kāi)出條縫之后，再將形成的條片向外彎曲90°而制成，或者將3～8mm厚的金屬條片直接焊接在內(nèi)管3的上管口的斷面而制成。其中相鄰定位板6之間形成過(guò)氣間隙61的總面積可通過(guò)改變定位板6的個(gè)數(shù)、寬度或厚度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般為內(nèi)管開(kāi)孔32總面積的20％～40％。本實(shí)施例中，通過(guò)定位板6的外沿與泡帽1的內(nèi)壁的接觸，可以固定內(nèi)管3與泡帽1在水平方向的相對(duì)位置，保證泡帽1、外管2和內(nèi)管3的同軸定位，同時(shí)定位板6可以將內(nèi)管3支承于外管2的上口，方便安裝和拆卸。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，泡帽1為圓筒形，泡帽1的上端設(shè)有與圓筒形等半徑的半球形的帽蓋12，帽蓋12可以采用焊接、卡接等方式與泡帽1固定在一起，帽蓋12可以改善催化劑顆粒在泡帽1頂部的沉積和結(jié)焦問(wèn)題。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，泡帽1的下端的側(cè)壁上設(shè)有條縫13，條縫13一般均勻設(shè)置8～30個(gè)，條縫13的寬度一般為1～8mm，優(yōu)選為2～5mm，高度一般為3～12mm，優(yōu)選為5～9mm。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，變徑通道33的上端和變徑通道33的下端均為倒置的圓錐形，變徑通道33的中部為柱面喉道，上端的圓錐形的錐角α為60-120°，下端的圓錐形的錐角β為60-120°。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，泡帽1與套管部通過(guò)緊固螺栓5固定，緊固螺栓5沿泡帽1與套管部的外壁穿過(guò)，相應(yīng)的，在內(nèi)管3的管壁上設(shè)有內(nèi)管螺栓孔31，在外管2的管壁上設(shè)有外管螺栓孔21，在泡帽1的外壁上設(shè)有泡帽螺栓孔11，處于內(nèi)管3的緊固螺栓部分用來(lái)對(duì)止逆球4的上浮進(jìn)行限位。本實(shí)施例中，止逆球4為一圓形球，其表觀密度一般為1.5～15g/cm³，材料可選用陶瓷或金屬，止逆球4的直徑一般為變徑通道33的最小截面直徑的1.1～1.5倍，并小于內(nèi)管3的上部?jī)?nèi)徑4～8mm。另外，止逆球4從內(nèi)管3的上口裝卸，最大浮起高度由緊固螺栓5的位置限定。在改變反應(yīng)器的操作條件時(shí)，可以更換止逆球4，改變止逆球4的大小和密度以滿(mǎn)足操作需要。

上述方案中，泡帽螺栓孔11、外管螺栓孔21和內(nèi)管螺栓孔31均為2個(gè)，大小相同，沿直徑方向分布，其作用在于通過(guò)緊固螺栓5固定泡帽1、外管2和內(nèi)管3在豎直方向的相對(duì)位置。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外管2為等壁厚的直管，制造簡(jiǎn)單，外管2的下段部的上方設(shè)有圓形的進(jìn)氣孔24，直徑為1～8mm，沿外管2的長(zhǎng)度方向設(shè)置1～6圈，每圈2～8個(gè)均勻分布。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外管開(kāi)孔22和內(nèi)管開(kāi)孔32均為豎直長(zhǎng)方形，大小相同，最大寬度應(yīng)小于止逆球4的直徑，分別設(shè)置2～8個(gè)，同一水平高度均勻分布。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，孔板34的開(kāi)口面積為內(nèi)管2最大流通面積的20％～60％。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外管2下端的開(kāi)口側(cè)壁上具有斜切口25，外管2下端的開(kāi)口端面上設(shè)有擋板26，斜切口25所在平面與外管2的下口圓面相交于管口直徑，斜口25與擋板26的夾角θ為30°～60°。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外管2的上段部的外壁上設(shè)有定位凸臺(tái)23，外管2插設(shè)在用來(lái)安裝氣液分布器的分布板8的安裝孔內(nèi)時(shí)，定位凸臺(tái)23支撐在分布板8上。本實(shí)施例中，氣液分布器可以采用正三角形或正方形網(wǎng)格排列等方式安裝固定在分布板8上，其中外管2插入分布板8上的安裝孔內(nèi)時(shí)，定位凸臺(tái)23的下表面支承于分布板8的上表面上，定位凸臺(tái)23的下方的管段與安裝孔緊密貼合，以此將本氣液分布器固定在分布板8上。

以下為本實(shí)施的氣液分布器的工作原理：

在實(shí)際操作過(guò)程中，氣液兩相混合物料自下而上流動(dòng)，由于擋板26的遮蓋，混合物不能直接進(jìn)入外管2內(nèi)，防止大氣泡直接進(jìn)入管內(nèi)造成斷塞流和脈動(dòng)流。氣體因密度較輕繼續(xù)向上流動(dòng)至分布板8的下方聚集，液體繞過(guò)擋板26之后由斜切口25進(jìn)入外管2內(nèi)，進(jìn)入外管2內(nèi)的液體向上流動(dòng)，與來(lái)自進(jìn)氣孔24的氣體混合，再經(jīng)過(guò)孔板34進(jìn)入內(nèi)管3，由于孔板34的節(jié)流作用使得氣液進(jìn)料加速流動(dòng)，增大氣液的湍動(dòng)程度，達(dá)到增強(qiáng)氣液混合的效果。

接著，進(jìn)入內(nèi)管3的氣液進(jìn)料因管徑變小流速增大，繼續(xù)向上經(jīng)過(guò)變徑通道33，并推動(dòng)止逆球4浮起。由于變徑通道33的文丘里結(jié)構(gòu)，使氣液進(jìn)料的流速及混合程度進(jìn)一步加大，再次增強(qiáng)氣液分布效果。止逆球4的正常浮起的位置在內(nèi)管開(kāi)孔32的頂端與緊固螺栓5的下方之間的區(qū)域內(nèi)。

然后，流經(jīng)變徑通道33的氣液進(jìn)料大部分從內(nèi)管開(kāi)孔32、外管開(kāi)孔22流出至環(huán)形通道7，少部分氣液進(jìn)料通過(guò)止逆球4與內(nèi)管2的內(nèi)壁間隙之后，再經(jīng)過(guò)過(guò)氣間隙61流出至環(huán)形通道7，防止了回旋流的形成。進(jìn)入到環(huán)形通道7內(nèi)的氣液進(jìn)料從環(huán)形通道7的底部流出，經(jīng)泡帽1下端的條縫13破碎液相并折流向上進(jìn)入沸騰床，進(jìn)行反應(yīng)。

其中，止逆球4在正常浮起位置時(shí)，如果氣液進(jìn)料中斷或壓力降低，沸騰床中的漿液會(huì)進(jìn)入環(huán)形通道7內(nèi)，一部分漿液從上方過(guò)氣間隙61逆流進(jìn)入內(nèi)管3，可以抵消漿液從內(nèi)管開(kāi)孔32流入而對(duì)止逆球4下方產(chǎn)生的瞬間過(guò)大壓力，因此，止逆球4可以迅速回落至密封位置。同時(shí)，由于緊固螺栓5的阻擋作用，限定了止逆球4的最大浮起位置，縮短了回落的路程，也有利于其快速回落。

綜上，本實(shí)施例的用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器經(jīng)過(guò)外管2-內(nèi)管3-變徑通道33的3次變徑提速，以及孔板34和變徑通道33的2次節(jié)流作用，大大增強(qiáng)了氣液的湍動(dòng)程度和傳質(zhì)效率，可使氣液均勻混合并流動(dòng)；通過(guò)設(shè)置外管2的進(jìn)氣孔24和擋板26，操作彈性大，可以有效保證氣液相比例的平穩(wěn)分布；通過(guò)橫向設(shè)置緊固螺栓5對(duì)止逆球4的限位作用，止逆球4的懸浮狀態(tài)穩(wěn)定，避免了碰撞損傷，并可在氣液進(jìn)料中斷或壓力降低時(shí)可迅速回落；通過(guò)內(nèi)管3插設(shè)在外管2的內(nèi)部形成套管式結(jié)構(gòu)，在外管2固定的情況下，內(nèi)管3、泡帽1和止逆球4均可以自由裝卸，便于實(shí)際使用過(guò)程中的檢修和清洗，裝卸清洗方便。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說(shuō)明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開(kāi)的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書(shū)及其等同形式所限定。