专利名称：气提式液体分布器和反应器内构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及加氢反应领域，具体地，涉及一种气提式液体分布器和反应器内构件。
背景技术：
油品加氢精制技术始于上世纪的五十年代，经过近六十年的发展，催化剂的开发取得了较大的进步，如今的催化剂在反应活性上比技术应用初期提高了约10倍。然而，加氢过程反应工程的研究与催化剂的开发并不同步，直到上世纪九十年代中期，国外石油公司才开始认识到当时的反应器已经难于充分发挥高活性催化剂的性能，并开始着手进行加氢反应器的研究开发，形成了一系列与催化剂相配套的反应器及内构件技术。加氢反应器内构件主要由入口分布器、冷氢箱、催化剂或填充介质组成，在工程上来说，内构件各部分之间的作用就是使气液流体有一个好的流体和温度分布，而流体和温度分布又与操作条件(例如，气液负荷)密切相关，通过一些流体力学特征参数来评价流体和温度的分布性能。加氢反应能否稳定进行，主要取决于催化剂性能是否先进，而催化剂性能的充分发挥，产品质量能否优质，在很大程度上取决于气液在催化剂床层中分布的均勻性，即反应器内部结构的先进性和合理性。分布器是加氢反应器中重要的内构件之一，它的设计和合理使用对提高催化剂的利用率、提升油品质量具有重要意义。分布器种类繁多，结构各异，不同结构的分布器适用于不同类型的反应器。目前， 在工业上使用的加氢反应器气液分布器主要包括孔盘式、多管式和泡罩式等。其中，孔盘式气液分布器主要应用于多级分布器系统的初始分布，配合其它分布器共同使用。多管式分布器存在对水平度要求较高、孔道易堵塞、喷淋密度小等或多或少的缺点，流体和温度的分布质量较低。泡罩式分布器整体分配性能较好，现已广泛应用于工业加氢反应器中，最典型的是美国联合油公司开发的UOC型气液分布器，在我国广泛使用，但这类分布器由于中心管内存在连接螺杆，液相介质沿螺杆有汇流现象，使得液相分布中心峰值较高，操作弹性较小，从而导致了液体分布不均勻、床层径向温差大的问题。综上所述，目前的加氢反应器气液分布器主要存在由于液相分布中心峰值较高而导致的液体分布不均勻、床层径向温差大的问题。
实用新型内容本实用新型实施例的主要目的在于提供一种气提式液体分布器和反应器内构件， 以解决现有技术中的分布器由于液相分布中心峰值较高而导致的液体分布不均勻、床层径向温差大的问题。为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种气提式液体分布器，所述的气提式液体分布器包括外筒和内筒，所述的外筒为一端开口的圆柱筒，所述内筒为两端开口的圆柱筒，所述外筒的直径大于所述内筒的直径，所述的外筒壁设置有至少一个进气孔，所述外筒开口向下套设在所述内筒上方，且所述外筒的顶部与所述内筒的顶部设有一间隔距离，所述的外筒和内筒偏心设置，所述外筒的内侧壁与所述内筒的外侧壁具有连接面，所述连接面处设置有至少一个贯穿所述外筒及内筒的通孔。其中，所述外筒壁上的进气孔的数量为1至6，所述进气孔形状为长方形。所述外筒壁上的进气孔的开孔面积为所述内筒横截面积的10% -30%。 优选地，所述外筒壁上的进气孔为设置在所述外筒壁开口处且一侧具有开口的齿缝，所述齿缝的高度为所述外筒高度的三分之一。其中，所述连接面上的通孔数量为1、2或3个，所述连接面上的通孔的开孔面积为所述内筒横截面积的_3%。所述连接面上的通孔的开孔位置设置在距离所述内筒顶部的三分之一以内。所述外筒的高度和所述内筒的高度相同，所述外筒的截面积为所述内筒的截面积的1. 6倍至2. 2倍。本实用新型实施例还提供一种反应器内构件，所述的反应器内构件包括多个上述气提式液体分布器、分配盘和催化层，多个气提式液体分布器设置在所述分配盘上，所述内筒的一端开口与所述的分配盘具有水平连接面，所述外筒内侧壁与所述内筒外侧壁的连接面朝向所述分配盘的中心，所述分配盘与所述催化层设有一高度。所述多个气提式液体分布器设置在分配盘上按正方形或正三角形的方式排列。所述的反应器内构件还包括填料层，位于所述催化层上方，所述分配盘与所述填料层之间设有一预定高度。借助于上述技术方案至少之一，通过在外筒壁和连接面上设置进气孔，可以通过气流将进入外筒的液流冲碎成液滴而使二者混合均勻，并可以防止气、液在内筒与外筒连接的一侧发生壁流而引起的液体分布中心偏流的现象，从而使液体分布均勻。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图Ia-图Ic是根据本实用新型实施例的气提式液体分布器的不同剖面的结构示意图；图2是根据本实用新型实施例的反应器内构件的结构示意图；图3是根据本实用新型实施例的反应器内构件的另一结构示意图；图4是根据本实用新型实施例的分布器1在分配盘2的排列方式示意图；图5是根据本实用新型实施例的分布器1在分配盘2的另一排列方式示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。由于现有技术中的加氢反应器气液分布器由于液相分布中心峰值较高，从而导致了液体分布不均勻、床层径向温差大的问题，基于此，本实用新型实施例提供一种气提式液体分布器和反应器内构件来解决上述问题。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。实施例一本实用新型实施例提供一种气提式液体分布器，如图Ia-图Ic所示，该气提式液体分布器1包括外筒11和内筒12，外筒11为一端开口的圆柱筒，内筒12为两端开口的圆柱筒，外筒11的直径大于内筒的直径，外筒壁设置有至少一个进气孔13，外筒11开口向下套设在内筒12上方，且外筒的顶部与内筒的顶部设有一间隔距离，外筒11和内筒12偏心设置，外筒的内侧壁与内筒的外侧壁具有连接面，连接面上设置有至少一个通孔14(该通孔也可以叫做进气孔)，通孔14贯穿外筒和内筒。由以上描述可以看出，通过在外筒壁和连接面上设置进气孔，可以通过气流将进入外筒的液流冲碎成液滴而使二者混合均勻，并可以防止气、液在内筒与外筒连接面的一侧发生壁流而引起液体分布中心偏流的现象，从而使液体分布更均勻，进而可以克服现有技术中的液相分布中心峰值较高的问题，使得液体分布均勻、床层径向温差小。上述外筒壁上的进气孔13可以设置在外筒壁的任意位置，该进气孔的形状可以为长方形、多边形、圆形及扇形，进气孔的数量可以为1至6个。优选地，外筒壁上的进气孔13的总开孔面积为内筒横截面积的10% -30%。在具体实施过程中，进气孔13可以是设置在外筒壁开口处且一侧具有开口的齿缝，齿缝的高度可以为外筒高度的三分之一。上述连接面上的通孔14的数量可以为1、2或3个，通孔14的开孔面积为内筒横截面积的_3%，通孔14的开孔位置设置在距离内筒顶端的三分之一处以内。在实际操作过程中，外筒的高度和内筒的高度可以相同，优选地，可以均为 100mm-150mm。内筒的直径可以为20mm-80mm，外筒的截面积为内筒的截面积的1. 6倍-2. 2倍。通过上述外筒和内筒设计成倒U型，二者在管内相连通，可以为流体提供流动的通道。通过在外筒上设置齿缝，可以作为气流通道，经齿缝与液流混合在通道内产生强烈的抽吸作用，气流可以将液流冲碎成液滴，从而可以使二者能够混合均勻的进入分配盘2(如图1所示)。实施例二本实用新型实施例还提供一种反应器内构件，如图2所示，反应器内构件包括多个实施例一中的气提式液体分布器1、分配盘2、和催化层3，多个气提式液体分布器1设置在分配盘2上，内筒11的一端开口与分配盘2具有水平连接面，外筒内侧壁与内筒外侧壁的连接面朝向分配盘的中心，分配盘与催化层设有一高度。由以上描述可知，通过在气提式液体分布器的外筒壁和连接面上设置进气孔，可以使气液混合均勻，然后通过分配盘，均勻地进入催化剂床层，使得气液在催化剂上顺利地进行反应，提高了催化剂的利用率，提高了反应产率。优选地，如图3所示，反应器内构件还包括填料层4，位于催化层上方，分配盘2与填料层4之间设有一预定高度hl，填料层4的厚度为h2，分配盘将分布器流出的气液均勻地喷洒在填料层上，通过该填料层，气液可以向下流动并得到进一步的分散，从而可以更均勻地进入催化剂床层，使得气液在催化剂上顺利地进行反应，进一步提高了催化剂的利用率。优选地，如图3所示，外筒11的下端开口距离与分配盘的距离h3为30mm-50mm。分配盘2的安装水平度(即，上述水平连接面)必须严加控制，优选地，当反应器直径为0. 45m-2. m时，水平连接面的水平度公差取3. 2mm ；当反应器直径为2. 4m_6. Om时， 水平连接面的水平度公差取6. 4mm。另外，水平度对分布质量最为敏感的情况是液位高度处于上下极限位置时。分配盘2的安装高度指内筒(实际中，内筒也可以叫做分布器中心管)下端出口到填料层的距离hl，S卩，上述的预定高度。在实际操作中，不能将分配盘直接置于填料层上，因为空间太小，不仅会使分布器在安装时定位困难，而且会阻碍气体与液体在催化剂床层上的交互作用以及液体分布，从而将使气液分布不均勻；但是，如果预定高度过大，则会浪费反应器的空间，增加成本，且会使得液体落点偏离设计位置，同样会造成液体分布不均勻，使反应器反应效率降低，因此，优选地，本实用新型实施例中的预定高度hi可为 250mm-350mm,在这个范围时，气液分布均勻，反应器反应效率较高。气提式液体分布器的参数设计计算如下在设计分布器时，开孔率α是一个重要的参数，其定义为
流体通过分布器开孔孔道总面积JdY
OC =-= -==-= Jy -
床层的横截面积Dt2 ^aJ(1)其中，d表示开孔孔径，单位为m ;Dt为反应器直径，单位为m ；N为分配盘上的开孔总数，即，分布器的个数。开孔率也可以表示为
U a =
u^ (2)其中，U表示分配盘气体表观速度，Ug表示分布器中心管(S卩，内筒12)气体流速， 表观速度是指向流化床中通入气体，不考虑床层内的构件，气体流量与床层总截面积的比值，即气体的线速度。分布器中心管气体流速Ug优选范围为6m/s-20m/s，对于分配盘气体表观速度U较低的工况，Ug宜选用低值，例如，Ug为6m/s。开孔率对反应器的稳定操作有直接影响，在相同床层流速下，开孔率过大，会使床层出现不稳定状态；开孔率过小，会使气液通道减小，达不到均勻分布，因此，选择合适的开孔率尤为重要。设计分布器时，选择合适的开孔率，提供紧密的喷淋点间距使每个分布器能发挥最大的喷淋面积，在尽可能达到分布均勻的范围内，使分布器的个数尽量少。优选地， 在本实用新型实施例中，开孔率范围可控制在-25%之间。多个气提式液体分布器1在分配盘2上可以按正三角形或正方形的方式排列，具体地，如图4、5所示，外筒内侧壁与内筒外侧壁的连接面朝向分配盘的中心。这样，可以使得气液更均勻地分布。对于正三角形排列的气提式分布器，如图4所示，相邻分布器之间内筒圆心间的距离为S，流体流动的控制面积为流体通道中心管的面积，此时，开孔率α为
权利要求1.一种气提式液体分布器，其特征在于，所述的气提式液体分布器包括外筒和内筒，所述的外筒为一端开口的圆柱筒，所述内筒为两端开口的圆柱筒，所述外筒的直径大于所述内筒的直径，所述的外筒壁设置有至少一个进气孔，所述外筒开口向下套设在所述内筒上方，且所述外筒的顶部与所述内筒的顶部设有一间隔距离，所述的外筒和内筒偏心设置，所述外筒的内侧壁与所述内筒的外侧壁具有连接面，所述连接面处设置有至少一个贯穿所述外筒及内筒的通孔。
2.根据权利要求1所述的气提式液体分布器，其特征在于，所述外筒壁上的进气孔的数量为1至6，所述进气孔形状为长方形。
3.根据权利要求2所述的气提式液体分布器，其特征在于，所述外筒壁上的进气孔的开孔面积为所述内筒横截面积的10% -30%。
4.根据权利要求2所述的气提式液体分布器，其特征在于，所述外筒壁上的进气孔为设置在所述外筒壁开口处且一侧具有开口的齿缝，所述齿缝的高度为所述外筒高度的三分之一。
5.根据权利要求1所述的气提式液体分布器，其特征在于，所述连接面上的通孔数量为1、2或3个，所述连接面上的通孔的开孔面积为所述内筒横截面积的-3%。
6.根据权利要求1所述的气提式液体分布器，其特征在于，所述连接面上的通孔的开孔位置设置在距离所述内筒顶部的三分之一以内。
7.根据权利要求1所述的气提式液体分布器，其特征在于，所述外筒的高度和所述内筒的高度相同，所述外筒的截面积为所述内筒的截面积的1. 6倍至2. 2倍。
8.一种反应器内构件，其特征在于，所述的反应器内构件包括多个上述权利要求1至 7中任一项所述的气提式液体分布器、分配盘和催化层，多个气提式液体分布器设置在所述分配盘上，所述内筒的一端开口与所述的分配盘具有水平连接面，所述外筒内侧壁与所述内筒外侧壁的连接面朝向所述分配盘的中心，所述分配盘与所述催化层设有一高度。
9.根据权利要求8所述的反应器内构件，其特征在于，所述多个气提式液体分布器设置在分配盘上按正方形或正三角形的方式排列。
10.根据权利要求8所述的反应器内构件，其特征在于，所述的反应器内构件还包括: 填料层，位于所述催化层上方，所述分配盘与所述填料层之间设有一预定高度。
专利摘要本实用新型提供一种气提式液体分布器和反应器内构件，其中，气提式液体分布器包括外筒和内筒，外筒为一端开口的圆柱筒，内筒为两端开口的圆柱筒，外筒的直径大于内筒的直径，外筒壁设置有至少一个进气孔，外筒开口向下套设在内筒上方，且外筒的顶部与内筒的顶部设有一间隔距离，外筒和内筒偏心设置，外筒的内侧壁与内筒的外侧壁具有连接面，连接面处设置有至少一个贯穿外筒及内筒的通孔。通过本实用新型，可以通过气流将进入外筒的液流冲碎成液滴而使二者混合均匀，并可以防止气、液在内筒与外筒连接的一侧发生壁流而引起的液体分布中心偏流的现象，从而使液体分布均匀。
文档编号B01J8/00GK202087317SQ20112015127
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者刘文明, 夏婷婷, 徐建, 杜巍, 魏伟胜, 鲍晓军 申请人:中国石油大学(北京), 中国石油天然气集团公司