管式氣液分配器的製作方法

2023-09-09 23:54:30

本實用新型屬於石油煉製和化工設備領域，涉及一種用於加氫反應器的內構件，具體而言，涉及一種管式氣液分配器。

背景技術：

目前，固定床加氫反應器內都採用氣液分配盤將氣液介質均勻地分配到下方的催化劑床層上。氣液分配盤由分配板和設於分配板上的多個氣液分配器組成，其中的氣液分配器是一個重要構件。在固定床加氫反應器內，氣液分配器的氣液分配性能直接影響反應物與催化劑接觸時間的均勻性，影響催化劑表面被液相潤溼的程度。而氣液分布不勻會形成偏流和局部短路等現象，最終會影響催化劑床層的溫度分布和產品質量。目前加氫技術正向反應器大型化、產品精細化和清潔化的方向發展，同時開發了高級催化劑和催化劑級配技術，因此氣液的快速均布的重要性就更加突出。

現有的氣液分配器按液相進入氣液分配器的方式，可分為三類：溢流型、抽吸型和二者混合型。抽吸型分配器主要是泡帽型結構分配器，依靠氣體在泡帽條縫處的抽吸作用，將液體帶入中心管，氣液在中心管強烈混合。泡帽型分配器主體結構包括同軸設置的泡帽和中心管，部分增加碎流板、容垢結構等部件，一部分採用中心管加卡板的連接結構，一部分採用卡環連接結構。抽吸型氣液分配器由於液相流通面積較小，存在分配器壓降較大和操作彈性較低等問題。溢流型氣液分配器採用主體管結構，主要特點是尺寸小，單位面積等效分配器個數多，壓降小，適用於高粘度介質，缺點是對分配盤安裝水平度的要求較苛刻。

美國專利US3524731公開了一種長短管氣液分配器就屬於溢流型分配器；從局部看，氣液分配不均勻，但通過整個氣液分配盤上多對長短管的組合，氣液兩相基本上能實現均勻分布。後來工業裝置上使用的TECHNIP型、SHELL型分配器都是溢流型分配器，較長短管分配器有較大改進，基本原理一致。在此基礎上，中國專利CN200520032630.3公開了一種溢流型分配器，其為V型開口氣液分布器，更適於大型加氫反應器內使用；中國專利CN201220737754.1公開了一種溢流型分配器，其為溢流-噴射管型氣液分配器，以上這些溢流型結構的氣液分配器基本結構和工作原理都相似，只是各自都有自己的優點和使用範圍，碎流板和溢流孔等局部結構稍有不同，但都普遍存在著氣液分布不夠均勻，容易出現中心匯流，單位面積布點少，壓降相對較大等問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種管式氣液分配器，其能夠可能克服氣液介質匯流的現象，實現氣液快速均勻的分布，並且單位面積的布點多，壓降小。

為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為：

一種管式氣液分配器，包括主體管、頂帽、溢流孔、孔板和碎流板，所述主體管的上端設置有氣體入口，且所述主體管的上端與所述頂帽相連接，所述主體管的下端與所述碎流板相連接；

在所述主體管的管壁上設有所述溢流孔，所述主體管內部下端設有所述孔板，且所述溢流孔和孔板位於所述頂帽和碎流板之間。

在本實用新型的可選方案中，還包括溢流槽，所述溢流槽設置在所述溢流孔的上端。

在本實用新型的可選方案中，所述頂帽的水平投影為圓弧形、橢圓弧形、三角形或者梯形。

在本實用新型的可選方案中，還包括上連接腿和下連接腿，所述頂帽通過所述上連接腿與所述主體管連接，所述碎流板通過所述下連接腿與所述主體管連接。

在本實用新型的可選方案中，所述主體管頂端側壁切槽開口，所述開口為方形，通過切槽留下的部分形成所述上連接腿。

在本實用新型的可選方案中，所述上連接腿為兩個，所述下連接腿為三個。

在本實用新型的可選方案中，所述溢流孔設置在所述主體管中部，所述溢流孔包括從上至下依次間隔設置的第一溢流孔、第二溢流孔和第三溢流孔。

在本實用新型的可選方案中，所述第一溢流孔、第二溢流孔和第三溢流孔的孔徑逐漸增大；

所述第一溢流孔與第二溢流孔之間呈90度交叉布置或同方向布置；所述第二溢流孔與第三溢流孔之間呈90度交叉布置或同方向布置；所述第三溢流孔與第一溢流孔之間呈90度交叉布置或同方向布置。

在本實用新型的可選方案中，所述孔板與所述主體管一體成型，或者所述孔板單獨製作並插入至主體管內部與主體管相連接。

進一步地，所述孔板最小直徑為所述主體管內徑的1/4～2/3。

在本實用新型的可選方案中，所述碎流板為周向和中部均勻地開有多個矩形齒縫的圓形平板。

在本實用新型的可選方案中，所述主體管為圓管，上下敞口，壁厚為2～6mm。

在本實用新型的可選方案中，所述溢流孔為在所述主體管側壁上開的圓孔。

在本實用新型的可選方案中，所述主體管上下兩部分內徑相同，下半部分外徑小於上半部分外徑1～2mm，形成一個環形凸臺。

在本實用新型的可選方案中，所述主體管與碎流板、頂帽和孔板的連接方式均為焊接。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於：

1、本實用新型根據加氫反應器氣液分配器的發展趨勢，採用尺寸較小的管式結構，並且結合氣液流動特性，採用頂帽、主體管和碎流板相結合的方式，同時增加了孔板的混合效應，實現液相進口多元化，氣液介質能夠快速均勻的分布，單位面積的布點多，壓降小。

2、本實用新型在主體管的上部設置頂帽，中上部設置溢流槽，中部設置三層溢流孔，中下部設置孔板，以及下部設置鋸齒多孔型碎流板，其通過完善管式分布器的氣液流道結構和布局，保證了氣液相介質的均勻分布，大大降低分配器壓降，提高操作彈性和使用範圍；同時使得高溫物料與催化劑均勻接觸，降低加氫反應器床層橫截面內的溫差，提高油品質量，降低生產成本。

為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對於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1為本實用新型提供的管式氣液分配器主視圖的剖視圖；

圖2是圖1中A-A截面示意圖；

圖3是圖1中B-B截面示意圖；

圖4是圖1中C-C截面示意圖；

圖5是圖1中D-D截面示意圖；

圖6是圖1中E-E截面示意圖。

附圖標記：

1-碎流板； 101-周向矩形齒縫； 102-中部矩形齒縫；

2-頂帽；

3-主體管； 301-下連接腿； 302-上連接腿；

4-溢流槽； 5-溢流孔；

501-第一溢流孔； 502-第二溢流孔； 503-第三溢流孔；

6-孔板。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中附圖，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。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

下面結合實施例和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。

實施例

圖1為本實用新型提供的管式氣液分配器主視圖的剖視圖，圖2是圖1中A-A截面示意圖，圖3是圖1中B-B截面示意圖，圖4是圖1中C-C截面示意圖，圖5是圖1中D-D截面示意圖，圖6是圖1中E-E截面示意圖；如圖1至圖6所示，本實施例提供一種管式氣液分配器，包括主體管3、頂帽2、溢流孔5、孔板6和碎流板1，還包括溢流槽4；其中，主體管3的上端設置有氣體入口，且主體管3的上端與頂帽2相連接，主體管3的下端與碎流板1相連接；在主體管3的管壁上設有溢流孔5，主體管3內部下端設有孔板6，且溢流孔5和孔板6位於頂帽2和碎流板1之間，溢流槽4設置在溢流孔5的上端。本實施例中，頂部切槽開口，作為氣體入口。

本實施例提供的管式氣液分配器具備溢流型氣液分配器的結構特點和工作特性，主體管3上部由頂帽2遮擋，頂部側壁切槽開口，中上部切槽為溢流槽4，中部設置溢流孔5，中下部設置孔板6，下端與碎流板1連接，結構設計合理，降低了分配器壓降，提了高操作彈性和使用範圍，保證了氣液物流的均布，使高溫物料與催化劑均勻接觸，降低加氫反應器床層橫截面內的溫差，提高油品質量，降低生產成本。

本實施例中，頂帽2為弧形頂帽2，或者為錐形等其他形狀的頂帽2，其特殊形狀的設計是為了形成一定的傾斜角度，便於液體快速落下，而不會順著頂帽2下表面流到主體管3內部。頂帽2通過主體管3切槽剩餘的上連接腿302與主體管3上端連接在一起。弧形頂帽2的主要作用就是防止液體從上面進入主體管3，提高溢流式氣液分配器均勻分配的能力，防止上部流體對不均勻度造成的影響。

主體管3為圓管，主體管3上下敞口，壁厚2～6mm。主體管3頂端側壁開口由切槽形成，其基本形狀為方形，留下的管壁作為與頂帽2相連接的上連接腿302。主體管3頂端開口主要是氣相物流的通道，通常不會有液相物流進入。

本實施例中，上部主體管3通過切割留下一部分作為上連接腿302，寬度一般為4-20mm，數量為兩個，相對布置，與第三溢流孔503的方位一致；頂端側壁開口的基本形狀為方形，主體管3通過切割後的切口部位，一般為兩個，相對布置，與第一溢流孔501和第二溢流孔502的方位一致。

為了安裝方便，主體管3上下兩部分內徑相同，下半部分外徑小於上半部分外徑1～2mm，形成一個環形凸臺。主體管3下部分外徑的具體尺寸根據主體管3壁厚確定。而溢流式分配器對安裝要求較高，安裝時必須保證凸臺的加工精度和水平度，凸臺結構一方面可以使分配器準確定位，另一方面製造安裝十分方便。由於管式氣液分配器結構簡單，可靠性性高，檢修時基本不需要更換，因此也可以不增設凸臺，在保證精度的情況下，直接將分配器焊接在分配盤上，也可以採用其他的固定方式。

溢流槽4位於主體管3的中上部，由主體管3通過切槽獲得，主要是為了氣液分配器的操作彈性，液量較大時或者溢流孔5出現堵塞的情況下，部分液相物流會從溢流槽4進入，而不會出現漫管現象，在一定程度上保證分配器不會完全失去作用，延長使用周期。

溢流孔5設置在主體管3中部，其為主體管3側壁開的圓孔，本實施例中設置三層溢流孔5，即從上至下依次間隔設置的第一溢流孔501、第二溢流孔502和第三溢流孔503。其中，第二溢流孔502和第三溢流孔503是主要的液相物流通道，而第一溢流孔501主要起的是輔助作用，保證其他溢流孔5或者溢流槽4堵塞的情況下，不至於造成氣液分配器的失效。正常工作時，第一溢流孔501還是以進氣相物流為主。

第一溢流孔501、第二溢流孔502和第三溢流孔503結構一般相似，尺寸稍有差異，上面的孔徑一般小於下面的孔徑；上下安裝可以呈90度交叉布置，也可以同方向布置，優選90度交叉布置。

孔板6位於主體管3中下部，由於主體管3的溢流孔5進來的液體會出現大量的壁流現象，需要通過孔板6的文丘裡效應強化氣液間混合，減小液相壁流效應，實現氣液的均勻分布。

孔板6與主體管3一體成型，或者孔板6單獨製作並插入至主體管3內部與主體管3相連接。孔板6最小直徑處的直徑一般為主體管3內徑的1/4～2/3。

碎流板1為周邊和中心均勻地開有矩形齒縫的圓形平板，包括周向矩形齒縫101和中部矩形齒縫102。齒縫數量和布局根據工藝需要確定，其底板厚度等同於主體管3下半部分厚度(2～4mm)，也可以稍有差別；碎流板1齒縫主要是為了強化氣液混合和均布。

本實施例中，設有三個下連接腿301，下連接腿301為主體管3下端通過切割留下的部分，三個下連接腿301在四周與碎流板1相連，選用三個連接腿對氣液物流的阻擋相對較小，更容易實現氣液的均勻分布。

本實施例中，主體管3與碎流板1、頂帽2和孔板6之間採用全部採用焊接結構，從而可使氣液得到更好地擴散和混合，迅速的均布於整個反應器截面，同時壓降較小。

本實用新型的工作原理為：正常工作時，氣液相混合物流從反應器上部下來，液體主要經第二溢流孔502和第三溢流孔503進入主體管3，液量較大時，部分液體會從第一溢流孔501和溢流槽4進入主體管3，氣體主要從主體管3上部經頂帽2折流後直接進入主體管3，氣液物流在主體管3內部衝擊碰撞混合流下，經主體管3下部的孔板6混合後，與碎流板1碰撞，帶齒縫的碎流板1使氣液物流均勻分配到催化劑床層。

實際應用中，分配塔盤上根據工藝需要設有一定數量的溢流型管式氣液分配器，將氣相物流均勻的分配在催化劑床層上。本實用新型提供的管式氣液分配器結構簡單，穩定性好，安裝方便，氣液分配特性好，壓降小，在石油煉製和化工固定床加氫領域應用價值明顯。

最後應說明的是：以上所述實施例，僅為本實用新型的具體實施方式，用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，本實用新型的保護範圍並不局限於此，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和範圍。都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。