专利名称：填料床内气液分配器的制作方法
技术领域：
本实用新型石油化工过程工艺设备，特别是一种气并流向下的填料床的气液分配器。
工业上，气液并流向下的填料床被广泛用于化工和石油炼制行业的催化过程中，如加氢处理、氢化裂解、加氢脱硫、加氢脱蜡等。填料床通常含有一个或多个催化剂固体粒子床层，气体、液体并流向下流过床层。填料床的高性能要求所用的催化剂粒子都能与气液接触，即要求在整个床层上气液组分和流动分布均匀。通常是使用分配器来达到这种目的。如果分配器设计不合理，就会引起气液分配不均的现象，从而使催化剂填料不能处于最佳操作状态，导致为了完成任务需要更大高度的填料床。
气液分配器是填料床内的最重要设备。在选择分配器时，除了考虑填料床在性能上的缺陷如由于堵塞或分配不均之类的气液分配问题，还应考虑分配器操作方面的功能问题，例如怎样保持住分配板上的液面和如何使气液恰当地从分配板上分配到其下的填充床上。
现有的气液分配器，主要有泡罩型、管型、喷射器型等。泡罩型气液分配器存在着明显的微观分配不均问题；直管型气液分配器的分配面积较小，需要增加分配器的数目来弥补；喷射器型气液分配器可获得较大的分配面积，因此是近期气液分配器研究发展的方向。
US4,140,625号专利公开了一种用于填料床催化反应区的气液分配器。气液分配器由装有多个文丘里(Venturi)型喷射器的水平分配板组成。文丘里型喷射器垂直安装在分配板上。每个喷射器上端开有孔或缝，以使气体通过；靠近文丘里喉管上部开有降液孔，以使液体通过。操作时，液体完全封住降液孔，从而在分配板上维持一定的液位。据称，向下的气速可达到60-400英尺/秒或更大，从而带动液体以喷雾状分布在下部床层上。
US5,484,578号专利公开的气液分配器由分配板和多组贯穿分配板的开口直管组成。其中，第一组直管上面的部位开有多层孔。第二组直管至少有一层孔的高度与第一组直管的较上层的孔的高度完全相同。但第二组直管没有与第一组直管的最下层或较下层孔相对应的孔。据称，由于两组直管的最低层孔的高度不同，使得分配板上总有一定的液层高度，从而当每个分配器间的液位发生变化时，也能保持良好的气液分配。
上述气液分配器专利，US4,140,625号专利公开的分配器结构复杂，由于文丘里喷射器渐变段的存在，额外增加了分配器的高度，从而会增加整个塔设备的高度，带来设备投资的增加；而且根据其特点，该类气液分配器的分配板上液位有限，难以保证当分配板上的液位波动和存在分配板安装倾斜时气液分配器有好的分配效果；在低负荷操作，即不能形成喷射效应时，其分配效果也不理想。US5,484,578号专利公开的分配器由于采用直管型，每个分配器的分配面积很小，存在微观不均匀性。此外，这些分配器结构复杂，增大了制造，安装的费用和难度。为此，本实用新型是采用更为简单和合理的结构来解决气液均匀分配的问题，既可使气液以喷雾状均匀分配在下部床层上，又具有良好的抗干扰能力和操作弹性。
本实用新型的一个目的是提供一种结构简单、可以抑制分配板上液位的波动和分配板存在安装倾斜等不利因素对气液分配的影响、具有较好分配效果的气液分配器。
本实用新型设计的气液分配器包括分配板和分配器，分配板水平安装在填料床内，一个或多个相互独立的分配器垂直安装在分配板上；所述分配板上开有与分配器安装位置对应的孔；所述分配器包括直管和直管顶端的分配器帽，且在直管上开有降液孔，直管顶端沿轴向开有竖缝。
其中，所述分配器还可以包括在直管下端连有一比所述直管的半径还小的小径直管，所述小径直管可直接插到分配板上的孔内，并使小径直管的顶端与分配板的上表面平齐。
所述分配板上的分配器可按正三角形排列，或正方形式排列。
所述分配器帽可为卧式半园管型，或卧式折板型。
所述分配器直管上的降液孔可开有一层或多层，且每层孔与直管顶端的竖缝可为同侧或不同侧，且层与层之间交错排列。
所述降液孔的形状可为圆形、长方形、方形和三角形，优选为圆形。
本实用新型结构中，气液分配器的每个分配器的上下两个直管的管径不同，下部管径较小，使气速加大，而出口空间突然扩大，使气体迅速膨胀，使气体带动液体横向扩散，或者以喷雾状离开下管口，均匀分配在下部床层上，不会出现中心汇流等不均匀现象，从而保证对单个分配器而言，气液分配是微观均一的。此外，气液混合的雾状体是相对稳定的，可在进入床层后还会稳定一段时间，从而可有效克服气液在床层上的沟流。
本实用新型结构中分配器的直管上的孔，可使液体通过。操作时，液体至少会封住最下层降液孔，从而在分配板上维持一定的液位，由此可有效地抑制分配板上液位的波动和分配存在板安装倾斜等不利因素对气液分配的影响，保证整个床层上气液分配的宏观均一性。
本实用新型设计的填料床内气液分配器的优点是结构简单，能在正常操作情况下和/或在液位波动、分配板存在安装倾斜、操作负荷较低时，使气液均匀分配在下部床层上，分配具有宏观上和微观上的均一性，操作稳定，操作弹性好。
本实用新型适用于各种填料床的气液并流向下的混合分配。既可作为填料床初始进料的气液分配器，也可作为填料床内不同床层间的气液再分配器。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步加以说明。
图1是本实用新型设计的一个实施方案在填料床中部分剖开的正视图；图2是分配器在分配板上按正三角形排列的示意图；图3是分配器在分配板上按正方形排列的示意图；图4、5、6是本实用新型的不同结构的单个分配器的部分剖开的正视图；图7是图4沿B-B向的剖视图；图8是一种降液孔交错分布的分配器的剖视图。
附图中标号1为填料床，2为填料床进料口，3为填料床出料口，5为气液分配器的上部填料床层，6为气液分配器的上部填料的支撑板，7为分配器的上部直管，8为分配板，9为直管的直缝(液相溢流口)，10为直管的降液孔，12为直管上的折型帽，13为直管与帽之间的空间气体通道，14为分配器的下部直管，16为气液分配器的下部填料床层，18为直管上的半圆柱型帽，19为分配器，20为分配板上的开孔。
如图所示的一种气液分配器是由分配板8和分配器19所组成的。分配板水平安装在填料床1内，如
图1。一个或多个相互独立的分配器19垂直安装在分配板8上，其排列方式可以为正三角形排列，如图2，也可为正方形排列，如图3。
每个分配器是由管径不同的两根直管组成，分配器的上下直管的管内径之比不得低于是3∶1。下部直管14贯穿分配板，其顶端与分配板的上表面平齐，如图4、6、7、8；分配器的下部直管也可简单的为分配板上的一个孔20，如图5。上部直管7完全紧密安装在分配板上，不得在分配板和上部直管的下底部之间留有缝隙，以使液体不经过降液孔10就进入管内，上部直管与下部直管同轴。
分配器的上部直管7上开有一层或多层降液孔，孔的形状为圆形。上部直管上的最下层孔离分配板的距离和/或多层孔时每层孔间的距离要保持适宜，以使分配板上维持有一定高度的液位，液体至少完全封住最下层孔。每层孔的形状、尺寸可以相同，也可不相同，但其最大孔径不得超过分配器下部直管(或孔)的直径，以免气液流体夹带的杂质进入分配器，堵住下部直管或孔。每层孔的排列方式，可以排列直管同一侧，如图7；也可交错分布，如图8。
上部直管的上末端开有一条直缝9，作为负荷较大时液体的溢流通道。
上部直管的上末端上带有一个帽，以阻止液体直接进入气液分配器。帽的形状可为折板型12或半圆柱型18。
权利要求1.一种填料床内气液分配器，其特征是包括分配板和分配器，分配板水平安装在填料床内，一个或多个相互独立的分配器垂直安装在分配板上；所述分配板上开有与分配器安装位置对应的孔；所述分配器包括直管和直管顶端的分配器帽，且在直管上开有降液孔，直管顶端沿轴向开有竖缝。
2.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是所述分配器还包括在直管下端连有一比所述直管的半径还小的小径直管，所述小径直管可直接插到分配板上的孔内，并使小径直管的顶端与分配板的上表面平齐。
3.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是所述分配板上的分配器按正三角形或正方形式排列。
4.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是所述分配器帽为卧式半园管型或卧式折板型。
5.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是所述分配器直管上的降液孔开有一层或多层，且每层孔与直管顶端的竖缝为同侧或不同侧，且层与层之间交错排列。
6.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是所述降液孔的形状为圆形、长方形、方形和三角形。
7.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是所述降液孔的形状为圆形。
8.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是分配器的上下直管的管内径之比不低于3∶1。
9.如权利要求1所述的气液分配器，其特征是直管上的最下层孔离分配板的距离应使液体至少完全封住最下层孔。
专利摘要本实用新型为一种填料床内气液分配器,它包括分配板和分配器,分配板水平安装在填料床内,一个或多个相互独立的分配器垂直安装在分配板上;所述分配板上开有与分配器安装位置对应的孔;所述分配器包括直管和直管顶端的分配器帽,且在直管上开有降液孔,直管顶端沿轴向开有竖缝。本实用新型设计的填料床内气液分配器的优点是结构简单,能在正常操作情况下和/或在液位波动、分配板存在安装倾斜、操作负荷较低时,使气液均匀分配在下部床层上,分配具有宏观上和微观上的均一性,操作稳定,操作弹性好。
文档编号B01D53/18GK2369747SQ9920875
公开日2000年3月22日 申请日期1999年4月8日 优先权日1999年4月8日
发明者熊杰明, 黄继红, 冀学森, 符逸群, 高广达, 郁浩然, 鲍浪 申请人:中国石油化工集团公司, 北京石油化工学院