一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及反應(yīng)器的內(nèi)構(gòu)件，尤其涉及一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣液固三相沸騰床反應(yīng)器在工業(yè)反應(yīng)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于反應(yīng)熱很大的反應(yīng)過(guò)程，使用三相沸騰床反應(yīng)器可以有效的移走反應(yīng)熱，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的等溫操作，保證反應(yīng)器的正常運(yùn)行。在三相沸騰床反應(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，直接影響反應(yīng)器的平穩(wěn)運(yùn)行和反應(yīng)效率。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外公開(kāi)專(zhuān)利中沸騰床氣液分布器根據(jù)功能特性分有兩大類(lèi):截流型(例如 US4874583,200910012453.5 和 201020636320.3 等)和非截流型(例如200910012498.2)，現(xiàn)有文獻(xiàn)顯示目前工業(yè)裝置上基本采用了美國(guó)Texaco公司的帶止逆球的泡帽式氣液分布器US4874583，中石化撫研院利用催化劑堆積角的特性開(kāi)發(fā)了非截流型氣液分布器，可以防止催化劑的大量逆流，但是無(wú)法完全回避隔板上方物流的逆流，容易發(fā)生進(jìn)氣孔堵塞。
[0004]當(dāng)沸騰床反應(yīng)器中液相氣含率相同時(shí)，氣泡直徑越小，則氣液相界面積越大，傳質(zhì)速率越快，有利于提高反應(yīng)效果和利用率。同時(shí)大氣泡在液相中的上升速度高于小氣泡，也會(huì)造成氣體在反應(yīng)器中的停留時(shí)間縮短，或者可以說(shuō)大氣泡使部分氣體在反應(yīng)器中沒(méi)有與液相接觸傳質(zhì)，在一定程度上形成短路。這些都會(huì)影響反應(yīng)物之間的傳質(zhì)效果，并降低反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。因此現(xiàn)階段學(xué)術(shù)界主要關(guān)心氣液分布器如何使氣體分布均勻，產(chǎn)生更多更小的氣泡，同時(shí)應(yīng)該具備防止反應(yīng)器隔板上方帶催化劑的物流發(fā)生逆流。氣固液三相物料在反應(yīng)器內(nèi)有效均勻混合、傳質(zhì)效率及操作彈性是沸騰床反應(yīng)器的重要性能指標(biāo)，因此，性能優(yōu)異的氣液分布器是沸騰床反應(yīng)器的關(guān)鍵內(nèi)構(gòu)件。
[0005]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，為泡帽分布器，主要由泡帽、上升管、止逆球和閥芯等部件組成。泡帽筒體的底部設(shè)有條縫，上升管上部和閥芯中部設(shè)有流體出口，閥芯下部設(shè)有閥座。上升管的下部為帶有進(jìn)氣槽(條縫)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。多個(gè)泡帽分布器均勻地設(shè)置于分布板上。這種氣液分布器在使用過(guò)程中主要存在如下問(wèn)題:(I)采用所述的氣液混合結(jié)構(gòu)雖然能起到一定的氣液混合作用，但是氣液容易出現(xiàn)斷塞流和脈動(dòng)流。并且，閥芯內(nèi)腔的頂端是封閉的，進(jìn)入到浮起的止逆球上方、閥芯內(nèi)腔頂部死區(qū)的氣液會(huì)形成回旋流(氣液向下回旋流動(dòng))。因此，止逆球會(huì)在氣液物流中上下跳動(dòng)，造成止逆球和閥芯的碰撞損傷。(2)上升管頂部和泡帽環(huán)形空間都存在物流的死區(qū)，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生較多旋渦，導(dǎo)致氣液進(jìn)料不穩(wěn)，床層波動(dòng)較大，同時(shí)局部阻力導(dǎo)致分布器壓降較大。(3)氣體僅通過(guò)上升管條縫上端進(jìn)入上升管，此處氣液抽吸混合，極易造成脈動(dòng)阻塞，流動(dòng)阻力較大，上升管內(nèi)部孔板混合器在一定程度上能強(qiáng)化氣液混合的效果，但是阻力相對(duì)較大。
[0006]中石化撫研院的專(zhuān)利200910012453.5介紹的結(jié)構(gòu)在氣液混合結(jié)構(gòu)上做了大量改進(jìn)，氣液混合進(jìn)料平穩(wěn)。但是上部開(kāi)孔斜向上方，同時(shí)沒(méi)有泡帽結(jié)構(gòu)的折流，催化劑在隔板上方容易沉積，可能造成沸騰床反應(yīng)器底部過(guò)熱而燒壞催化劑，由于缺少泡帽的破碎和擴(kuò)散氣泡作用，氣體擴(kuò)散范圍較小，氣泡較大，由于分配器出口沒(méi)有泡帽的折流阻擋作用，逆流時(shí)物流將瞬間逆流，中心進(jìn)料管流速較大，止逆球不易迅速回位，需要一個(gè)短暫的回位過(guò)程。
[0007]神華煤制油公司申請(qǐng)的專(zhuān)利201020636320.3具有圓錐形泡罩，該圓錐泡罩通過(guò)多個(gè)角尺支腿與該分配盤(pán)連接。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是借助了浮閥的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，密封緊密，流體流量為零時(shí)，錐體完全覆蓋了分配盤(pán)的開(kāi)孔，隔絕了分配盤(pán)上的物料進(jìn)入分配盤(pán)下。該氣液分布器在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題:(I)缺少氣液混合結(jié)構(gòu)，分配板下方的物流在泡帽浮起時(shí)進(jìn)入床層，氣泡較大，氣泡尾跡影響范圍較大，直接導(dǎo)致床層底部波動(dòng)較大，分配不均；(2)泡罩通過(guò)角尺支腿與該分配盤(pán)連接，可以自由上下移動(dòng)，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中存在旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在破碎氣泡和防止催化劑在泡罩上沉積有一定效果，但是長(zhǎng)時(shí)間的旋轉(zhuǎn)極易導(dǎo)致角尺支腿與分配盤(pán)開(kāi)孔的磨損，可靠性降低，影響設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，因此泡帽不宜自由旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的易出現(xiàn)斷塞流和脈動(dòng)流、止逆球擾動(dòng)較大及分配盤(pán)開(kāi)孔磨損的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器，該氣液分布器能強(qiáng)化氣液混合，實(shí)現(xiàn)氣液連續(xù)均態(tài)進(jìn)料，分布器內(nèi)部不存在流動(dòng)死區(qū)，旋流和壓降相對(duì)較小。
[0009]本發(fā)明提供的一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器主要由中心管、泡帽、浮閥和閥座組成；中心管上段端部的管壁上開(kāi)有物料出口，中心管下段開(kāi)有物料進(jìn)口，泡帽為一端敞口的桶狀物，罩在中心管上段端部，泡帽桶底與桶壁連接處為倒圓角過(guò)渡，泡帽敞口端桶壁上均勻開(kāi)有沿泡帽軸向貫穿端部的條縫，泡帽桶底內(nèi)壁均勻設(shè)有圓錐臺(tái)，泡帽的桶底與中心管上段端部固定連接；閥座為中心帶閥座孔的圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，閥座設(shè)于中心管內(nèi)物料出口的下方；浮閥由閥頂板和穩(wěn)流腿組成，閥頂板是圓形板狀結(jié)構(gòu)，直徑小于中心管內(nèi)徑大于閥座孔的孔徑，浮閥蓋于閥座上方并可沿中心管軸向上下移動(dòng)；中心管中段靠近閥座的中心管內(nèi)設(shè)有一文丘里喉管。
[0010]正常工作時(shí)，氣液物料從中心管下段的物料進(jìn)口進(jìn)入中心管內(nèi)腔并向上流動(dòng)，在中心管中段文丘里喉管處經(jīng)過(guò)進(jìn)一步抽吸混合以后繼續(xù)向上流動(dòng)，流經(jīng)閥座孔時(shí)，在物料沖擊作用下，浮閥浮起，物料進(jìn)入閥座上方中心管內(nèi)腔中并從物料出口進(jìn)入泡帽內(nèi)壁與中心管外壁形成的環(huán)形通道內(nèi)，從環(huán)形通道下端向上折流進(jìn)入沸騰床。
[0011]浮閥處于浮起位置時(shí)，若從中心管下段物料進(jìn)口進(jìn)入中心管內(nèi)腔的進(jìn)料中斷，沸騰床中的漿液會(huì)從環(huán)形通道的下端逆流進(jìn)入環(huán)形通道內(nèi)。浮閥在重力的作用下迅速落回到閥座上，浮閥的下表面與閥座上表面接觸形成面密封，防止或緩解漿液經(jīng)閥座孔繼續(xù)向下逆流。從中心管下段的物料進(jìn)口進(jìn)入中心管內(nèi)腔的氣體進(jìn)料流量較大時(shí)，浮閥的浮起位置較高，反之浮閥浮起的位置較低。
[0012]采用本發(fā)明，具有如下的有益效果:
[0013](I)浮閥的閥頂板為圓形板狀結(jié)構(gòu)，閥座為圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，二者可以實(shí)現(xiàn)面密封，很好的防止逆流的發(fā)生；
[0014](2)浮閥帶有穩(wěn)流腿，穩(wěn)流腿在閥頂板正下方，降低浮閥整體重心，使浮閥工作更穩(wěn)定，閥頂板和穩(wěn)流腿結(jié)構(gòu)組合可以避免浮閥工作時(shí)被卡??；
[0015](3)泡帽桶底內(nèi)壁均勻設(shè)置有圓錐臺(tái)，由于渣油中膠質(zhì)和雜質(zhì)含量較高，容易發(fā)生結(jié)焦，圓錐臺(tái)可以防止浮閥和泡帽桶底長(zhǎng)時(shí)間平面接觸后導(dǎo)致的粘接現(xiàn)象，影響止逆效果;
[0016](4)中心管內(nèi)增加文丘里喉管，通過(guò)文丘里效應(yīng)，強(qiáng)化氣液進(jìn)料混合，同時(shí)對(duì)氣體起到抽吸作用；
[0017](5)泡帽桶底與桶壁連接處為倒圓角過(guò)渡，泡帽敞口端桶壁上均勻開(kāi)有沿泡帽軸向貫穿端部的條縫，泡帽采用上述結(jié)構(gòu)，一則安裝方便，二則取消了中心管和泡帽上部流動(dòng)死區(qū)，減小渦流的產(chǎn)生，流動(dòng)順暢，壓降較小，再則若氣液進(jìn)料中斷時(shí)，逆流物料經(jīng)泡帽倒角折流后推動(dòng)浮閥迅速落回密封位置，使浮閥下表面與閥座上表面接觸實(shí)現(xiàn)密封。泡帽敞口端的條縫可以加劇氣液混合物的混合，有利于氣體形成小氣泡或微氣泡，使氣液混合更加均勻。
[0018]作為進(jìn)一步改進(jìn)的方案，所述的中心管上段端部的物料出口為沿中心管軸向貫穿上段端部的槽縫，槽縫的底部為環(huán)狀平面，兩相鄰槽縫之間的中心管剩余部分形成槽齒，槽齒作為支撐筋與泡帽底部固定連接；閥座設(shè)于中心管內(nèi)槽齒的根部，閥座的上表面與槽縫底部的環(huán)狀平面重合。物料出口設(shè)為槽縫，有利于物料順利排出，流動(dòng)順暢，壓降較小。
[0019]作為更一步的改進(jìn)方案，中心管的下段端部開(kāi)有沿中心管軸向貫穿下段端部的條形孔，在條形孔上方的中心管內(nèi)壁上設(shè)有孔板，孔板主要作用是利用文丘里效應(yīng)，強(qiáng)化氣液混合效果，使氣液進(jìn)一步混合均勻，避免進(jìn)料過(guò)程中出現(xiàn)氣液兩相流的斷塞流和脈動(dòng)流效應(yīng)，保證進(jìn)料平穩(wěn)。
[0020]作為再一步的改進(jìn)方案，在孔板與文丘里喉管之間的中心管管壁上開(kāi)有圓孔，條形孔、圓孔及下段端部中心管的管口均為物料進(jìn)口。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為泡帽桶底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為浮閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為圖3的A向視圖。
[0025]圖中，1-泡帽，11-泡帽孔，12-條縫，13-圓錐臺(tái)，2-中心管，21-槽齒，22-槽縫，23-圓孔，24-條形孔，25-文丘里喉管，3-浮閥，31-穩(wěn)流腿，32-閥頂板，4-閥座，41-閥座孔，5-環(huán)形通道，6-分布板，7-孔板。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于沸騰床反應(yīng)器的氣液分布器主要由中心管2、泡帽1、浮閥3和閥座4組成；
[0028]中心管2上段端部的管壁上開(kāi)有物料出口，中心管下段開(kāi)有物料進(jìn)口，泡帽I為一端敞口的桶狀物，罩在中心管2上段端部，泡帽桶底與桶壁連接處為倒圓角過(guò)渡，泡帽敞口端桶壁上均勻開(kāi)有沿泡帽軸向貫穿端部的條縫12，泡帽桶底內(nèi)壁設(shè)有四個(gè)均勻分布的圓錐臺(tái)13(如圖2所示)，圓錐臺(tái)13底面直徑一般為5?10毫米，高度一般為5?10毫米。圓錐臺(tái)13的數(shù)量可在3?6個(gè)之間變化，其形狀為圓錐形。泡帽I的桶底與中心管2上段端部固定連接；閥座4為帶中心閥座孔41的圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，閥座設(shè)于中心管內(nèi)物料出口的下方；浮閥3由閥頂板32和穩(wěn)流腿31組成(如圖3和圖4所示)，閥頂板是圓形板狀結(jié)構(gòu)，直徑小于中心管內(nèi)徑大于閥座孔41的孔徑，穩(wěn)流腿31頂端