一种气液混合分配器的制作方法

本实用新型涉及一种化工领域的气液混合分配器，更具体地说，涉及一种加氢反应器中的气液混合分配装置。

背景技术：

许多催化反应过程都在包含有一系列单独催化剂床层的固定床反应器中完成。在化工、石油炼制等领域中有很多应用于不同过程的反应器，这些反应器能够将液相或气液混合相分配至固体颗粒床层上。例如催化脱蜡、加氢脱硫、加氢脱金属、加氢脱氮等均存在将液相或气液混合相分配至催化剂床层上的过程。在这种下流式固定床反应器中，在流至催化剂床层界面上之前，流体的混合和均匀分配就显得十分重要。这是因为合适的混合和均匀的流体分配能够带来很多优势，如更高的催化剂利用率、减少顶部催化剂床层磨损、提高产品收率、延长装置运行周期等。一个良好的催化反应器中物流分配装置应满足以下几个条件：(1)在一个较大的气液相物料流量范围内均能够提供给催化剂床层均匀的流体分配；(2)对分配塔盘的倾斜度具有较好的抵抗性，即流量受塔盘上的液位高度影响要小；(3)具有良好的流体喷洒角度以最大程度减少用于进一步径向分散的催化剂床层高度。因此，在设计中要充分考虑到上述因素的影响。

US3218249公开了一种传统的泡帽分配塔盘。这种分配塔盘上均布若干由降液管和泡帽组成的分配器。这种分配器的主要缺点对塔盘上的液位高度变化十分敏感，这在高气相负荷条件下尤为明显。另外分配塔盘上方的空间内由于气液平衡作用而形成压力梯度，这些对单个分配器的液相流量影响较大。

US5158714公开了一种改进型泡帽分配器，主要包括泡帽、降液管以及连接杆。这种分配器通过采用不同的加强液体分散的内嵌流体扩散件来提高每个分配器出口的液相局部分配均匀性，但由于内嵌流体扩散件的存在，降液管中气液两相流体的摩擦压力损失增大，导致单个分配器中液相流量受塔盘液位高度影响较大，从而一定程度上降低了整体分配均匀性。

CN200963585A公开了一种抽吸型分配器，主要由泡帽、降液管、碎流板构成。泡帽采用了改进的螺旋形条缝。同传统的泡帽分配器相比，优化了单个分配器的分配均匀性，改善了径向分配峰值过大的问题。但依然存在流体流量受液位高度影响较大的缺点。

CN201959779A公开了一种改进泡帽分配器。同传统的泡帽分配器相比，增加了底部流体扩散元件，一定程度改善了单个分配器分配均匀性，同样存在不适用高气相负荷条件、受塔盘液位高度影响较大等问题。

综上所述，这些分配器虽一定程度上改善了流体分配不均的问题，但仍存在流量受塔盘液位高度影响较大、操作弹性小等问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种气液混合分配器，通过新型的设计结构来解决原有技术具有的分配流量受塔盘液位变化影响较大、操作弹性小等缺点。

本实用新型提供的气液混合分配器，包括外管4、内管5、位于外管4和内管5顶部的挡板3和位于挡板3上方的防溅板1，所述的外管4内径大于所述的内管5的外径，所述的挡板3为环形平板，所述的防溅板1通过连接杆2与挡板3相连，所述外管4的轴向长度大于所述内管5的轴向长度，内管5底端水平面高于外管4底端水平面，所述的内管底端设有增速端8，所述增速端为倒圆台结构，其内壁母线与内管的中心轴线夹角α为20～85°、优选30～75°。

所述的防溅板1为圆形或矩形平板，所述的防溅板1的几何中心位于挡板3中心轴的垂直上方。

所述的防溅板1内切圆的直径大于所述内管5的外径。

所述的外管4侧壁上设有至少一个圆形开孔，所述的圆形开孔的底端水平面位于内管底端水平面之上。其中，所述的圆形开孔的直径为4～12mm、优选6～10mm。所述的圆形开孔的个数为1～8个、优选2-6个。

所述的内管5的侧壁上设有条形开槽，条形开槽的底端水平面位于圆形开孔顶端水平面之上。其中，所述的条形开槽的条形开槽的长度为10～60mm、优选25～40mm，宽度为1～20mm、优选6～12mm。所述的内管侧壁上条形开槽的个数为1～10个，优选为2～8个。

本实用新型提供的气液混合分配器中，在内管的底部设置倒圆台形结构的增速端，用于提高气相流速。倒圆台形结构的增速端的内壁母线与内管的中心轴线成一角度α，α的范围根据实际工艺条件计算，一般范围在20～85°之间，优选为30～75°。

工作状态时，气液两相从气液混合分配器的上方流至防溅板上，防溅板使得两相物流流向两侧。随后气液两相会发生分离，液相由于重力作用逐渐在分配塔盘上聚集，气相则在液相上方聚集。当液位高度达到外管上的侧壁开孔高度时，液相开始进入外管中，此时气相会选择阻力最小的流道进行流动，即通过内管的顶部流入内管中，随后，当气相流量较小时，气相向下流动通过气相出口即内管底部增速端流出，当气相流量较大时，则有一部分气相通过内管侧壁上的圆形开孔流出，圆形开孔的作用在于调节气相从增速端流过的流量，并保持内管内外的压力平衡。由外管侧壁开孔中流入的液相与由内管底部增速端以及可能从圆形开孔中流出的气相在外管和内管形成的狭小环隙中产生剧烈混合和扰动，并通过外管的底部出口流向下方催化剂床层中。由于增速端采用了倒圆台形结构，因此气相在流经增速端时速度会增加，并与从增速端外侧圆周流来的液相进行剧烈冲击和混合，高速气相对液相形成强烈的剪切和破碎作用，从而强化气液两相混合和分散效果。

本实用新型提供的气液混合分配器的有益效果：

本实用新型提供的气液混合分配器利用内外管的设置使得气液两相分别通过不同的流道流入分配器内，并通过外管侧壁开孔和内管增速端的结构使得气液两相在获得足够动量后发生充分的混合，气相通过高速运动对液相产生剧烈的剪切和破碎作用，从而实现气液两相的有效混合与分散。本实用新型能够有效减小单个分配器中液相流量受塔盘上液位高度的影响程度，且结构紧凑，压力降较低，适用于不同馏分油加氢处理装置中的固体颗粒床层起始物流分配和床层间物流再分配。

附图说明

为更清楚的表述本实用新型中实施的技术方案，下面对实施例中描述的附图内容作详细说明。

图1为本实用新型提供的气液混合分配器的结构示意图。

标记说明：

1、防溅板；2、连接杆；3、挡板；4、侧壁开孔；5、外管；6、内管；7、侧壁开孔；8、增速端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型气液混合分配器的具体实施方式进行清晰、完整的描述。

本实用新型气液混合分配器结构示意如附图所示，主要由防溅板1，外管5，内管6，以及挡板3组成。防溅板1位于挡板3上方，防溅板1通过连接杆2与挡板3相连，挡板3位于外管5和所述内管6的上方。防溅板1设置于挡板3上方，并通过连接杆2与挡板3相连，防溅板1由圆形或矩形平板构成，焊接于连接杆2的上方，防溅板1的几何中心位于挡板3中心轴的垂直上方。挡板3位于连接杆2下方，通过焊接与连接杆2相连，挡板3为环形平板，其外径略小于外管5的外径，其内径略大于内管6的内径。外管5位于所述内管6的外部，外管5的内径大于内管6的外径，且外管5和内管6顶端处于同一水平面上，并通过所述的挡板3焊接相连，外管5的长度大于内管6的长度，从垂直方向上看，内管6底端水平面高于外管5底端水平面。圆形防溅板的直径或矩形防溅板的最小边长大于所述内管6的外径。在外管5侧壁上设有2个圆周对称的圆形开孔7，圆形开孔7的底端水平面位于内管6底端水平面之上，圆形开孔7的直径为8mm。在内管6侧壁上设有2个圆形开孔4，圆形开孔4的底端水平面位于圆形开孔7顶端水平面之上，圆形开孔的直径为6mm。在内管6的底部设置有增速端8，其内部为倒圆台形结构，用于提高气相流速。倒圆台形增速端8的内侧壁母线与内管6的中心轴线成一角度α，本实施例中α的值为60°。

工作状态时，气液两相从气液混合分配器的上方流至防溅板1上，防溅板1使得两相物流流向两侧。随后气液两相会发生分离，液相由于重力作用逐渐在分配塔盘上聚集，气相则在液相上方聚集。当液位高度达到外管5上的侧壁开孔7高度时，液相开始进入外管中，此时气相会选择阻力最小的流道进行流动，即通过内管6的顶部流入内管6中，随后，当气相流量较小时，气相向下流动通过气相出口即内管6底部增速端8流出，当气相流量较大时，则有一部分气相通过内管6侧壁上的圆形开孔4流出，圆形开孔4的作用在于调节气相从增速端8流过的流量，并保持内管6内外的压力平衡。由外管5侧壁开孔7中流入的液相与由内管6底部增速端8以及可能从圆形开孔4中流出的气相在外管5和内管6形成的狭小环隙中产生剧烈混合和扰动，并通过外管5的底部出口流向下方催化剂床层中。由于增速端8采用了倒圆台形结构，因此气相在流经增速端8时速度会增加，并与从增速端8外侧圆周流来的液相进行剧烈冲击和混合，高速气相对液相形成强烈的剪切和破碎作用，从而强化气液两相混合和分散效果。

上述实施例仅供说明本实用新型应用方法，并非对本实用新型的限制。本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，还可以做出各种变化和变形，因此所用的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应该由权利要求限定。