一種懸空結構的氣液分布器的製作方法
2023-04-23 05:47:41
專利名稱：一種懸空結構的氣液分布器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在氣液兩相流動條件下將入口液體均勻分散於其下部空間的懸空結構的氣液分布器。
背景技術：
氣液分布器是加氫反應器中重要的內構件，氣液兩相通過分布器，均勻分布到催化劑床層。其性能優劣主要從以下三個方面衡量:壓降、分布性能和操作彈性，其中分布性能從液體分布噴灑面和液體沿徑向分布的峰值兩方面來衡量，液體噴灑面越大，沿徑向分布的峰值越小，說明分布器的分布性能越好。隨著對氣液分布器原理的不斷研究，純溢流型分布器已不再使用，目前主要採用抽吸型和溢流一抽吸混合型結構。從目前專利文獻報導看，氣液分布器結構主要分為三種類型:(I)煙囪型:在塔盤上裝有多根以三角形或四邊形方式排列的豎管，豎管側面開有高度不同的多個孔道作為液體通道，靠近頂部處開一三角形缺口，作為氣體通道。豎管頂部封閉，防止液體灌入。煙囪型分布管屬於溢流式結構，流量由分布管周圍液位高度決定，一旦塔板出現傾斜，將造成梯型液體分布。針對這一問題，EXXON公司1968年提出採用安裝兩種長度分布管的方法解決，在低液量時完全由短管進行液體分布，為保證分布的均勻性要求管頂部至少低於液面38_。液量增大時,液體與氣體從管頂部缺口一起流入,帶有一定抽吸能力，保證了塔板有較寬的操作區間。Mobil Oil公司1996年(US 5，484，578)提出安裝兩種不同開孔的分布管，其中一種分布管只在一個較高的高度開孔，另一種分布管在較高和較低兩個位置開孔，從而保證塔板上有一定液位高度。Morten Muller公司在2009年(US 7，506，861B2)提出一種複合式結構，由一根較短的進入液面以下的短管作為供液管，通過分布管的側壁開孔將液體輸入；分布管則頂部開口，供氣體流入，液體靠自身重力和氣體的吸力流動，因此這種結構具有溢流一抽吸特點。CHEVR0NTEXAC0公司根據泡罩型結構易出現氣一液分相的缺點，在2006和2009年(US2006/0078483A1 ；US 7, 473, 405B2)提出了溢流一抽吸噴嘴型結構，噴嘴具有文丘裡管特點，即噴嘴為收縮一擴張管。(2)泡罩型。泡罩型分布器是 1992年Union Oil Company提出的(US 5，158，714)。通過在一根豎管外面同軸安裝一直徑更大的圓帽構成泡罩，泡罩底部沿與母線平行方向開若干條縫隙。液位達到泡罩下緣(裙邊)時，分布器進入工作狀態，液體被氣體吸入形成並流流動。兩流體首先沿豎管和泡罩間環隙向上流動，超越豎管頂部後折返向下流動，從豎管底部噴出。與溢流式煙囪型分布管不同的是，泡罩型結構液體流動的推動力是氣體的高速流動所產生的對液體的抽吸夾帶，因此，對塔板上的液位變化不敏感，這是其最大優點。泡罩型分布器由於性能優越，在全世界得到普遍使用，我國也較早進行了技術引進並對其液體分布不寬的問題進行了改進(ZL 97202674.6 ；ZL 98250778.X)，主要方法是在分布管下面安裝碎流板，使液體破碎成沿徑向流動的液滴。至此，這種分布器的結構基本確定，只有少量改進報導。例如，2003年Fluor Corporation (US6, 508, 459B1)提出在內筒與泡罩間增加連接件，並在出口管底部安裝直徑小於內筒的碎流板；中國專利ZL 200620134122.0提出將圓泡帽採用的豎直條縫改為螺旋形條縫以獲得旋轉動量和更強的液體攜帶能力。(3)氣提(vapor-lift)型。這種類型分布器是由丹麥HaldorTopsoe公司1999年開發的，2009年又作了改進(US 5，942，162A ;US7，600，742B2)。它是由兩根長度不等的圓管平行排列並在頂部呈倒「U」型匯合形成。其中，短管離開塔板一定高度，並在離其下埠一定距離處開孔，供氣體流動。當塔板液面上升而將短管入口堵住時，液體將在氣體的夾帶下進入長管，然後向下噴出。氣提式分布器和泡罩式分布器相比，有更多優點，它克服了泡罩結構體積大的缺陷，因而能增加噴射點個數，獲得更好的分布效果。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有氣液流動方式的分布器結構，克服目前氣液分布器中普遍存在的液體沿分布管壁呈膜狀流動和管內液團尺寸太大造成液體不易分散的缺點。本發明所述的懸空結構氣液分布器，由外管和內管組成，外管和內管靠支撐板聯接，外管通過蓋板使其頂端封閉，外管壁上開有作為氣液流體入口的上孔道和下孔道，外管為支撐管，安裝在分布器塔盤上，內管為懸空結構，其下部離塔盤的距離為30-50mm，通過支撐板安置在外管內壁上；支撐板為內管與外管之間的一塊環形板，將內管固定，使其為懸空結構，並阻止流體沿內管與外管之間的環隙向下流動。外管(I)的出口端(7)為擴口結構，其直徑為直管段直徑的1.2倍，高度為直管段直徑的0.2倍。本發明將分布器設計為懸空結構，可使壁流和液團在到達下降管出口後失去支撐面，再在懸空段內受氣流衝擊而轉化為細小液滴，使氣液分散度得到提高。該結構保留了抽吸式流動的優點，可有效解決塔板傾斜弓I起的液體分布不均勻問題。在直徑280mm的有機玻璃冷模試驗裝置上測定了結構為I型的單個分布器的液體分布效果和壓降。實驗觀察和實驗圖片表明，分布器抽吸作用明顯，能觀察到液體在兩管環隙間的運動，液體分散效果很好，沒有出現大的液團。液體分布數據(見附圖
5)表明，在半徑為50mm的區域內液體分布基本上是均勻的，且分布曲線形狀基本不變，表現出良好的操作彈性。當多個分布器組合成分布塔盤時，考慮到單個分布器間液體分布的疊加效應，管間距可為150 160mm，使大直徑反應器加工中所需分布器的數量限制在一個比較合理的範圍內。根據表I所提供的壓降測定數據，分布器壓降約為2 3kPa，說明這是一種低壓降分布器。表I氣液兩相流體經過氣液分布器的壓降(kPa)
權利要求
1.一種懸空結構氣液分布器，分布器由外管(I)和內管(3)組成,夕卜管(I)和內管(3)靠支撐板(6)聯接，外管(I)通過蓋板(2)使其頂端封閉，外管(I)壁上開有作為氣液流體入口的上孔道(4)和下孔道(5)，外管(I)為支撐管，安裝在分布器塔盤上，其特徵在於: 內管(3)為懸空結構，其下部離塔盤的距離為30-50mm，通過支撐板(6)安置在外管(I)內壁上； 支撐板(6)為內管(3)與外管(I)之間的一塊環形板，將內管(3)固定，使其為懸空結構，並阻止流體沿內管(3)與外管(I)之間的環隙向下流動。
2.根據權利要求1所述的懸空結構氣液分布器，其特徵在於:外管(I)的出口端(7)為擴口結構，其直徑為直管段直徑 的1.2倍，高度為直管段直徑的0.2倍。
全文摘要
本發明涉及一種懸空結構氣液分布器，分布器由外管和內管組成，外管和內管靠支撐板聯接，外管通過蓋板使其頂端封閉，外管壁上開有作為氣液流體入口的孔道，外管為支撐管，安裝在分布器塔盤上，內管為懸空結構，其下部離塔盤的距離為30-50mm，通過支撐板安置在外管上；支撐板為內管與外管之間的一塊環形板，將內管固定，使其為懸空結構，並阻止流體沿內管與外管之間的環隙向下流動，外管的出口端為擴口結構，其直徑為直管段直徑的1.2倍，高度為直管段直徑的0.2倍；該結構保留了抽吸式流動的優點，可有效解決塔板傾斜引起的液體分布不均勻問題，分布器壓降為2～3kPa，是一種低壓降分布器。
文檔編號B01J4/00GK103212345SQ20121001644
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者程振民, 李學華, 王國旗, 龍鈺, 張勵, 王振元, 彭浩, 於燕傑, 劉小波 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 中國石油天然氣華東勘察設計研究院