專利名稱：氣提式液體分布器和反應器內構件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及加氫反應領域，具體地，涉及一種氣提式液體分布器和反應器內構件。
背景技術：
油品加氫精制技術始于上世紀的五十年代，經過近六十年的發展，催化劑的開發取得了較大的進步，如今的催化劑在反應活性上比技術應用初期提高了約10倍。然而，加氫過程反應工程的研究與催化劑的開發并不同步，直到上世紀九十年代中期，國外石油公司才開始認識到當時的反應器已經難于充分發揮高活性催化劑的性能，并開始著手進行加氫反應器的研究開發，形成了一系列與催化劑相配套的反應器及內構件技術。加氫反應器內構件主要由入口分布器、冷氫箱、催化劑或填充介質組成，在工程上來說，內構件各部分之間的作用就是使氣液流體有一個好的流體和溫度分布，而流體和溫度分布又與操作條件(例如，氣液負荷)密切相關，通過一些流體力學特征參數來評價流體和溫度的分布性能。加氫反應能否穩定進行，主要取決于催化劑性能是否先進，而催化劑性能的充分發揮，產品質量能否優質，在很大程度上取決于氣液在催化劑床層中分布的均勻性，即反應器內部結構的先進性和合理性。分布器是加氫反應器中重要的內構件之一，它的設計和合理使用對提高催化劑的利用率、提升油品質量具有重要意義。分布器種類繁多，結構各異，不同結構的分布器適用于不同類型的反應器。目前， 在工業上使用的加氫反應器氣液分布器主要包括孔盤式、多管式和泡罩式等。其中，孔盤式氣液分布器主要應用于多級分布器系統的初始分布，配合其它分布器共同使用。多管式分布器存在對水平度要求較高、孔道易堵塞、噴淋密度小等或多或少的缺點，流體和溫度的分布質量較低。泡罩式分布器整體分配性能較好，現已廣泛應用于工業加氫反應器中，最典型的是美國聯合油公司開發的UOC型氣液分布器，在我國廣泛使用，但這類分布器由于中心管內存在連接螺桿，液相介質沿螺桿有匯流現象，使得液相分布中心峰值較高，操作彈性較小，從而導致了液體分布不均勻、床層徑向溫差大的問題。綜上所述，目前的加氫反應器氣液分布器主要存在由于液相分布中心峰值較高而導致的液體分布不均勻、床層徑向溫差大的問題。
實用新型內容本實用新型實施例的主要目的在于提供一種氣提式液體分布器和反應器內構件， 以解決現有技術中的分布器由于液相分布中心峰值較高而導致的液體分布不均勻、床層徑向溫差大的問題。為了實現上述目的，本實用新型實施例提供一種氣提式液體分布器，所述的氣提式液體分布器包括外筒和內筒，所述的外筒為一端開口的圓柱筒，所述內筒為兩端開口的圓柱筒，所述外筒的直徑大于所述內筒的直徑，所述的外筒壁設置有至少一個進氣孔，所述外筒開口向下套設在所述內筒上方，且所述外筒的頂部與所述內筒的頂部設有一間隔距離，所述的外筒和內筒偏心設置，所述外筒的內側壁與所述內筒的外側壁具有連接面，所述連接面處設置有至少一個貫穿所述外筒及內筒的通孔。其中，所述外筒壁上的進氣孔的數量為1至6，所述進氣孔形狀為長方形。所述外筒壁上的進氣孔的開孔面積為所述內筒橫截面積的10% -30%。 優選地，所述外筒壁上的進氣孔為設置在所述外筒壁開口處且一側具有開口的齒縫，所述齒縫的高度為所述外筒高度的三分之一。其中，所述連接面上的通孔數量為1、2或3個，所述連接面上的通孔的開孔面積為所述內筒橫截面積的_3%。所述連接面上的通孔的開孔位置設置在距離所述內筒頂部的三分之一以內。所述外筒的高度和所述內筒的高度相同，所述外筒的截面積為所述內筒的截面積的1. 6倍至2. 2倍。本實用新型實施例還提供一種反應器內構件，所述的反應器內構件包括多個上述氣提式液體分布器、分配盤和催化層，多個氣提式液體分布器設置在所述分配盤上，所述內筒的一端開口與所述的分配盤具有水平連接面，所述外筒內側壁與所述內筒外側壁的連接面朝向所述分配盤的中心，所述分配盤與所述催化層設有一高度。所述多個氣提式液體分布器設置在分配盤上按正方形或正三角形的方式排列。所述的反應器內構件還包括填料層，位于所述催化層上方，所述分配盤與所述填料層之間設有一預定高度。借助于上述技術方案至少之一，通過在外筒壁和連接面上設置進氣孔，可以通過氣流將進入外筒的液流沖碎成液滴而使二者混合均勻，并可以防止氣、液在內筒與外筒連接的一側發生壁流而引起的液體分布中心偏流的現象，從而使液體分布均勻。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖Ia-圖Ic是根據本實用新型實施例的氣提式液體分布器的不同剖面的結構示意圖；圖2是根據本實用新型實施例的反應器內構件的結構示意圖；圖3是根據本實用新型實施例的反應器內構件的另一結構示意圖；圖4是根據本實用新型實施例的分布器1在分配盤2的排列方式示意圖；圖5是根據本實用新型實施例的分布器1在分配盤2的另一排列方式示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。由于現有技術中的加氫反應器氣液分布器由于液相分布中心峰值較高，從而導致了液體分布不均勻、床層徑向溫差大的問題，基于此，本實用新型實施例提供一種氣提式液體分布器和反應器內構件來解決上述問題。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。實施例一本實用新型實施例提供一種氣提式液體分布器，如圖Ia-圖Ic所示，該氣提式液體分布器1包括外筒11和內筒12，外筒11為一端開口的圓柱筒，內筒12為兩端開口的圓柱筒，外筒11的直徑大于內筒的直徑，外筒壁設置有至少一個進氣孔13，外筒11開口向下套設在內筒12上方，且外筒的頂部與內筒的頂部設有一間隔距離，外筒11和內筒12偏心設置，外筒的內側壁與內筒的外側壁具有連接面，連接面上設置有至少一個通孔14(該通孔也可以叫做進氣孔)，通孔14貫穿外筒和內筒。由以上描述可以看出，通過在外筒壁和連接面上設置進氣孔，可以通過氣流將進入外筒的液流沖碎成液滴而使二者混合均勻，并可以防止氣、液在內筒與外筒連接面的一側發生壁流而引起液體分布中心偏流的現象，從而使液體分布更均勻，進而可以克服現有技術中的液相分布中心峰值較高的問題，使得液體分布均勻、床層徑向溫差小。上述外筒壁上的進氣孔13可以設置在外筒壁的任意位置，該進氣孔的形狀可以為長方形、多邊形、圓形及扇形，進氣孔的數量可以為1至6個。優選地，外筒壁上的進氣孔13的總開孔面積為內筒橫截面積的10% -30%。在具體實施過程中，進氣孔13可以是設置在外筒壁開口處且一側具有開口的齒縫，齒縫的高度可以為外筒高度的三分之一。上述連接面上的通孔14的數量可以為1、2或3個，通孔14的開孔面積為內筒橫截面積的_3%，通孔14的開孔位置設置在距離內筒頂端的三分之一處以內。在實際操作過程中，外筒的高度和內筒的高度可以相同，優選地，可以均為 100mm-150mm。內筒的直徑可以為20mm-80mm，外筒的截面積為內筒的截面積的1. 6倍-2. 2倍。通過上述外筒和內筒設計成倒U型，二者在管內相連通，可以為流體提供流動的通道。通過在外筒上設置齒縫，可以作為氣流通道，經齒縫與液流混合在通道內產生強烈的抽吸作用，氣流可以將液流沖碎成液滴，從而可以使二者能夠混合均勻的進入分配盤2(如圖1所示)。實施例二本實用新型實施例還提供一種反應器內構件，如圖2所示，反應器內構件包括多個實施例一中的氣提式液體分布器1、分配盤2、和催化層3，多個氣提式液體分布器1設置在分配盤2上，內筒11的一端開口與分配盤2具有水平連接面，外筒內側壁與內筒外側壁的連接面朝向分配盤的中心，分配盤與催化層設有一高度。由以上描述可知，通過在氣提式液體分布器的外筒壁和連接面上設置進氣孔，可以使氣液混合均勻，然后通過分配盤，均勻地進入催化劑床層，使得氣液在催化劑上順利地進行反應，提高了催化劑的利用率，提高了反應產率。優選地，如圖3所示，反應器內構件還包括填料層4，位于催化層上方，分配盤2與填料層4之間設有一預定高度hl，填料層4的厚度為h2，分配盤將分布器流出的氣液均勻地噴灑在填料層上，通過該填料層，氣液可以向下流動并得到進一步的分散，從而可以更均勻地進入催化劑床層，使得氣液在催化劑上順利地進行反應，進一步提高了催化劑的利用率。優選地，如圖3所示，外筒11的下端開口距離與分配盤的距離h3為30mm-50mm。分配盤2的安裝水平度(即，上述水平連接面)必須嚴加控制，優選地，當反應器直徑為0. 45m-2. m時，水平連接面的水平度公差取3. 2mm ；當反應器直徑為2. 4m_6. Om時， 水平連接面的水平度公差取6. 4mm。另外，水平度對分布質量最為敏感的情況是液位高度處于上下極限位置時。分配盤2的安裝高度指內筒(實際中，內筒也可以叫做分布器中心管)下端出口到填料層的距離hl，S卩，上述的預定高度。在實際操作中，不能將分配盤直接置于填料層上，因為空間太小，不僅會使分布器在安裝時定位困難，而且會阻礙氣體與液體在催化劑床層上的交互作用以及液體分布，從而將使氣液分布不均勻；但是，如果預定高度過大，則會浪費反應器的空間，增加成本，且會使得液體落點偏離設計位置，同樣會造成液體分布不均勻，使反應器反應效率降低，因此，優選地，本實用新型實施例中的預定高度hi可為 250mm-350mm,在這個范圍時，氣液分布均勻，反應器反應效率較高。氣提式液體分布器的參數設計計算如下在設計分布器時，開孔率α是一個重要的參數，其定義為
流體通過分布器開孔孔道總面積JdY
OC =-= -==-= Jy -
床層的橫截面積Dt2 ^aJ(1)其中，d表示開孔孔徑，單位為m ;Dt為反應器直徑，單位為m ；N為分配盤上的開孔總數，即，分布器的個數。開孔率也可以表示為
U a =
u^ (2)其中，U表示分配盤氣體表觀速度，Ug表示分布器中心管(S卩，內筒12)氣體流速， 表觀速度是指向流化床中通入氣體，不考慮床層內的構件，氣體流量與床層總截面積的比值，即氣體的線速度。分布器中心管氣體流速Ug優選范圍為6m/s-20m/s，對于分配盤氣體表觀速度U較低的工況，Ug宜選用低值，例如，Ug為6m/s。開孔率對反應器的穩定操作有直接影響，在相同床層流速下，開孔率過大，會使床層出現不穩定狀態；開孔率過小，會使氣液通道減小，達不到均勻分布，因此，選擇合適的開孔率尤為重要。設計分布器時，選擇合適的開孔率，提供緊密的噴淋點間距使每個分布器能發揮最大的噴淋面積，在盡可能達到分布均勻的范圍內，使分布器的個數盡量少。優選地， 在本實用新型實施例中，開孔率范圍可控制在-25%之間。多個氣提式液體分布器1在分配盤2上可以按正三角形或正方形的方式排列，具體地，如圖4、5所示，外筒內側壁與內筒外側壁的連接面朝向分配盤的中心。這樣，可以使得氣液更均勻地分布。對于正三角形排列的氣提式分布器，如圖4所示，相鄰分布器之間內筒圓心間的距離為S，流體流動的控制面積為流體通道中心管的面積，此時，開孔率α為
權利要求1.一種氣提式液體分布器，其特征在于，所述的氣提式液體分布器包括外筒和內筒，所述的外筒為一端開口的圓柱筒，所述內筒為兩端開口的圓柱筒，所述外筒的直徑大于所述內筒的直徑，所述的外筒壁設置有至少一個進氣孔，所述外筒開口向下套設在所述內筒上方，且所述外筒的頂部與所述內筒的頂部設有一間隔距離，所述的外筒和內筒偏心設置，所述外筒的內側壁與所述內筒的外側壁具有連接面，所述連接面處設置有至少一個貫穿所述外筒及內筒的通孔。
2.根據權利要求1所述的氣提式液體分布器，其特征在于，所述外筒壁上的進氣孔的數量為1至6，所述進氣孔形狀為長方形。
3.根據權利要求2所述的氣提式液體分布器，其特征在于，所述外筒壁上的進氣孔的開孔面積為所述內筒橫截面積的10% -30%。
4.根據權利要求2所述的氣提式液體分布器，其特征在于，所述外筒壁上的進氣孔為設置在所述外筒壁開口處且一側具有開口的齒縫，所述齒縫的高度為所述外筒高度的三分之一。
5.根據權利要求1所述的氣提式液體分布器，其特征在于，所述連接面上的通孔數量為1、2或3個，所述連接面上的通孔的開孔面積為所述內筒橫截面積的-3%。
6.根據權利要求1所述的氣提式液體分布器，其特征在于，所述連接面上的通孔的開孔位置設置在距離所述內筒頂部的三分之一以內。
7.根據權利要求1所述的氣提式液體分布器，其特征在于，所述外筒的高度和所述內筒的高度相同，所述外筒的截面積為所述內筒的截面積的1. 6倍至2. 2倍。
8.一種反應器內構件，其特征在于，所述的反應器內構件包括多個上述權利要求1至 7中任一項所述的氣提式液體分布器、分配盤和催化層，多個氣提式液體分布器設置在所述分配盤上，所述內筒的一端開口與所述的分配盤具有水平連接面，所述外筒內側壁與所述內筒外側壁的連接面朝向所述分配盤的中心，所述分配盤與所述催化層設有一高度。
9.根據權利要求8所述的反應器內構件，其特征在于，所述多個氣提式液體分布器設置在分配盤上按正方形或正三角形的方式排列。
10.根據權利要求8所述的反應器內構件，其特征在于，所述的反應器內構件還包括: 填料層，位于所述催化層上方，所述分配盤與所述填料層之間設有一預定高度。
專利摘要本實用新型提供一種氣提式液體分布器和反應器內構件，其中，氣提式液體分布器包括外筒和內筒，外筒為一端開口的圓柱筒，內筒為兩端開口的圓柱筒，外筒的直徑大于內筒的直徑，外筒壁設置有至少一個進氣孔，外筒開口向下套設在內筒上方，且外筒的頂部與內筒的頂部設有一間隔距離，外筒和內筒偏心設置，外筒的內側壁與內筒的外側壁具有連接面，連接面處設置有至少一個貫穿外筒及內筒的通孔。通過本實用新型，可以通過氣流將進入外筒的液流沖碎成液滴而使二者混合均勻，并可以防止氣、液在內筒與外筒連接的一側發生壁流而引起的液體分布中心偏流的現象，從而使液體分布均勻。
文檔編號B01J8/00GK202087317SQ20112015127
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月12日 優先權日2011年5月12日
發明者劉文明, 夏婷婷, 徐建, 杜巍, 魏偉勝, 鮑曉軍 申請人:中國石油大學(北京), 中國石油天然氣集團公司