一種氣體分布器的製作方法

2023-10-11 12:58:54

專利名稱：一種氣體分布器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體分布器，尤其涉及氧氯化反應器的氧氣、氯化氫氣體的分布器。
背景技術：
氧氯化反應是乙烯與氯化氫和氧氣或含氧氣體的反應，其中生成1，2-二氯乙烷(EDC)，EDC熱裂解為氯乙烯時產生的氯化氫作為氧氯化反應所需的氯化氫。
氧氯化反應一般在流化床反應器中進行，赫徹斯特·伍德公司發明了一種流化床反應器，主要由以下三部分組成(1)反應器頂部設有一組旋風分離器，用於回收催化劑。(2)反應器中部設有立式冷卻盤管。(3)反應器底部設有進口物料分布盤和分布器，乙烯和循環氣的進料採用分布盤分布，而氧氣和氯化氫是用管式分布器分布。分布盤是類似於碟形封頭的弓形盤，在盤上均勻分布垂直的分布管。
中國專利ZL95197689.3公開了一種用於氧氯化反應的流化床設備。其氣體分布器的特徵在於分布器採用可拆式平行管分布器，安裝在分布盤的上方，分布器材料為不鏽鋼。氣體分布器最終端的分布管直接焊接在上級分布管外，噴嘴位於這兩級分布管界面上。
管式氣體分布器是氧氯化反應器的一個重要構件，它不僅可以提供良好的氣體分布和較小的阻力，而且結構簡單、造價低，在填料精餾塔、流化床反應器、氣升式生物反應器以及槳式攪拌反應器等中也有廣泛地應用。
經過長期運行發現，在氧氯化反應器下方的氣體分布器管壁發生了腐蝕情況，該設備的腐蝕，破壞了氣體的合理分布，同時加速了催化劑顆粒的磨損，由此產生的細粉塵帶入下面的工序，還會引發一系列的問題。

發明內容
本發明提供一種結構簡單，可有效預防腐蝕發生的氣體分布器。
研究大量氧氯化反應器腐蝕情況發現，其分布規律為一般發生在距進氣總管較近區域的氣體分布管處，而位於氣體入口管末端的氣體分布管和被催化劑堵塞的氣體分布管的管壁都沒有腐蝕現象發生，且腐蝕的位置就在氣體入口管氣體和分布管的連接處附近。此外，腐蝕一般是從氣體分布管的外壁開始，逐漸形成穿孔。
反應器中特別是氣體分布器附近存在有大量的氯化氫，而反應會生成大量的水。正常條件下，由於反應器內部溫度比較高，生成的水應該以氣態形式存在。如果反應器內部的條件發生變化，有液態水出現就會產生具有強腐蝕性的鹽酸。
結合傳統的管式氣體分布器(參見圖1)研究了發生腐蝕的機理，在氣體分布管上的噴嘴用來控制氣體的分配。進行氧氯化反應時氯化氫/氧氣混合氣通過該噴嘴會發生節流膨脹過程，系統的溫度將會降低。例如噴嘴的直徑為10mm，氣體分布管內徑為40mm，氧氣和氯化氫進料的摩爾比為1∶4，混合氣溫度150℃，膨脹之前壓力0.46MPa(絕對壓力，下同)，膨脹之後壓力0.4MPa，根據熱力學理論進行計算，等焓過程得到溫度降低至149.5℃，而等熵膨脹溫度可降低至127.5℃。由於等焓和等熵膨脹都是理想情況，實際的降溫範圍應該在兩者之間。如果局部溫度降低到該處氣體組成條件下的露點以下，則會有液態水產生，吸收氣相中的氯化氫後就會產生具有強腐蝕性的鹽酸，腐蝕氣體分布管。
根據以上研究結果，本發明通過調整氣體分布管與氣體入口管的連接方式，使得由於氣體從噴嘴噴出產生節流降溫效應而使氣體分布管壁面溫度降低部分處於氣體入口管中，從而避免液態水的生成，實現抗腐蝕的效果。
一種氣體分布器，包括氣體入口管、至少兩級帶有噴嘴的氣體分布管，氣體分布管帶有噴嘴的一端伸入氣體入口管中，伸入氣體入口管中的長度為氣體分布管總長度的5％～95％，優選為30％～60％。
所述的氣體分布管伸入氣體入口管的部分是直管。氣體分布管伸入氣體入口管的部分也可以朝向氣體入口管內的氣體流入方向彎曲60度～120度。
所述的氣體分布管伸入氣體入口管的部分朝向氣體入口管內的氣體流入方向彎曲90度。
所述的氣體入口管的內徑是氣體分布管內徑的1.5～10倍。
所述的氣體分布管的長度是氣體分布管內徑的5～15倍，以使從噴嘴噴射的氣體流出氣體分布管時，在每個氣體分布管各自的橫截面上的速度是均勻的。
所述的噴嘴的直徑為氣體分布管內徑的10％～50％，使從通過氣體入口管導入的氣體量均勻的分配給每個氣體分布管。
本發明還提供了一種使用所述的氣體分布器的氧氯化設備。
本發明裝置結構簡單、效果明顯；在氧氯化流化床反應器內使用時，可以有效預防腐蝕的發生。


圖1現有技術氣體分布器結構示意圖；圖2截流膨脹後的溫度分布示意圖；圖3本發明氣體分布器剖面結構示意圖；圖4本發明另一實施方式的氣體分布器剖面結構示意圖；具體實施方式
參見圖3，本發明由氣體入口管1、若干個帶有噴嘴3的氣體分布管2組成，氣體分布管伸入氣體入口管的部分是直管。原料氣體由氣體入口管1進入，經過噴嘴3的截流均勻的分配給每一個氣體分布管2，然後進入流化床反應器。
圖4為本發明另一實施方式的氣體分布器剖面結構示意圖，氣體分布管伸入氣體入口管的部分朝向氣體入口管內的氣體流入方向彎曲90度。在本實施例中噴嘴3的直徑為10mm，氣體分布管2內徑為40mm，氣體入口管1的直徑為230mm；將本發明氣體分布器設置在氧氯化反應設備中進行氧氯化反應，氧氣和氯化氫進料的摩爾比為1∶4，混合氣進氣溫度420K，膨脹之前壓力0.46MPa(絕對壓力，下同)，膨脹之後壓力0.4MPa，經過截流膨脹後的溫度分布如圖2所示，區域A的溫降幅度＜區域B的溫降幅度＜區域C的溫降幅度，區域C的溫降幅度最大有20K的降溫，區域A貼近壁面的部分最大有10K的降溫，並且所有降溫的區域都處在氣體入口管1內部，避免了液態水的生成，也避免水吸附氯化氫形成鹽酸，實現抗腐蝕的效果。
而圖1中的現有技術(也包括氣體入口管1、若干個帶有噴嘴3的氣體分布管2)截流膨脹後的降溫的區域都處在氣體入口管1外部的氣體分布管2處，很容易生成液態水並吸附氯化氫形成鹽酸，造成腐蝕。
權利要求
1.一種氣體分布器，包括氣體入口管(1)、至少兩級帶有噴嘴(3)的氣體分布管(2)，其特徵在於氣體分布管(2)帶有噴嘴(3)的一端伸入氣體入口管(1)中，伸入氣體入口管(1)中的長度為氣體分布管(2)總長度的5％～95％。
2.根據權利要求1所述的氣體分布器，其特徵在於氣體分布管(2)帶有噴嘴(3)的一端伸入氣體入口管(1)中的長度為氣體分布管總長度的30％～60％。
3.根據權利要求1、2所述的氣體分布器，其特徵在於所述的氣體分布管(2)伸入氣體入口管(1)的部分是直管。
4.根據權利要求1、2所述的氣體分布器，其特徵在於所述的氣體分布管(2)伸入氣體入口管(1)的部分朝向氣體入口管(1)內的氣體流入方向彎曲60度～120度。
5.根據權利要求4所述的氣體分布器，其特徵在於所述的氣體分布管(2)伸入氣體入口管(1)的部分朝向氣體入口管(1)內的氣體流入方向彎曲90度。
6.根據權利要求1、2所述的氣體分布器，其特徵在於所述的氣體入口管(1)的內徑是氣體分布管(2)內徑的1.5～10倍。
7.根據權利要求1、2所述的氣體分布器，其特徵在於所述的氣體分布管(2)的長度是氣體分布管(2)內徑的5～15倍。
8.根據權利要求1、2各項所述的氣體分布器，其特徵在於所述的噴嘴(3)的直徑為氣體分布管(2)內徑的10％～50％。
9.一種使用權利要求1所述的氣體分布器的氧氯化設備。
全文摘要
本發明公開了一種氣體分布器以及使用該氣體分布器的氧氯化設備，氣體分布器包括氣體入口管、至少兩級帶有噴嘴的氣體分布管，其特徵在於氣體分布管帶有噴嘴的一端伸入氣體入口管中，伸入氣體入口管中的長度為氣體分布管總長度的5％～95％。本發明氣體分布器適用於精餾塔、流化床等設備，尤其是氧氯化反應器，可以實現抗腐蝕的效果，進而降低設備的維修費用。
文檔編號F17D1/04GK1920369SQ20061005346
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月20日 優先權日2006年9月20日
發明者陽永榮, 王靖岱, 武錦濤, 蔣斌波 申請人:浙江大學