专利名称：旋流式冷氢箱的制作方法
技术领域：
本实用新型属于两股物流的混合、换热的内部结构，更具体地说，是用于石油加工过程中固定床反应器内使冷氢气与烃类反应产物及热氢气充分混合的旋流式冷氢箱。
在石油加工行业中，加氢处理过程具有高温、高压、临氢等特点。因而，对这类装置的设计要求是比较高的。经过多年的努力，我国的加氢设备已从全部进口逐渐转变为自主设计和制造，使得我国的石油馏分加氢处理技术有了长足的进步。
加氢反应器是加氢处理过程中的主要设备之一，其内设有一段或多段催化剂床层，烃类原料在催化剂床层中进行脱氮、脱硫、芳烃饱和、裂化等反应。在加氢反应过程中，烃类原料一般要经过两个以上的催化剂床层，且加氢反应是一个放热反应过程。而为了使来自上一床层的反应产物及热氢气适当降温，以满足下一床层反应条件的要求，就要在两催化剂床层之间注入冷氢气。冷氢气与反应产物及热氢气充分混合，并使后者降温后，再进入下一催化剂床层进行反应。这一使冷氢气与烃类原料充分混合的构件称为冷氢箱，也称急冷箱。
冷氢箱的设计对整个反应器平稳操作起着至关重要的作用。目前国内设计的常规冷氢箱一般为上层挡板、下层筛板，中间为矩形流体折返箱结构。这种结构基本上与80年代由国外引进的反应器冷氢箱结构类似。冷氢气和烃类原料在这种冷氢箱中停留时间短，只经过一次折返，混合不充分，造成进入下一床层的物流的温度分布不均匀，从而使下一床层的反应过程受到影响。有时会使催化剂床层的最大径向温差达到20℃左右。这种情况容易造成反应器内介质偏流、催化剂结焦，引起反应器的操作波动，是安全生产的一大隐患。
随着加氢技术的不断发展，尤其是近年来国家环保机构对油品质量的要求日趋严格，加氢处理已成为石油加工的必不可少的过程。因而，近年来加氢装置处理量不断增加，反应器的规模趋于大型化。与此同时，加氢处理工艺技术本身也在不断发展。其原料性质逐渐变差，操作条件越来越苛刻，反应也要比常规的加氢处理过程剧烈得多。这样就更容易造成器内介质的偏流和催化剂的结焦，给反应器的正常操作带来严重威胁。因而要求我们在装置设计上对反应器的各种内构件，包括冷氢箱在内，不断地进行改进，以适应烃油原料、催化剂、工艺条件对加氢反应器的要求，满足长周期、安全、平稳操作的需要。
CN2294771Y披露了一种用于加氢反应器的急冷混合器，该急冷混合器由冷气管、物流导向盘、环行节流板、物流分散盘、弧形混合槽、隔板、物流导向板构成。其特点是自上而下的热气液流与来自冷气管的冷流在物流导向盘上混合，进入沿圆形器壁构成的两个呈90°的弧形混合槽，混合槽的出、入口均设置在物流导向盘上，且径向对称分布。物流离开混合槽后，沿物流导向板呈环行流动，并汇流到隔板上。隔板中心开设有下降口。物流通过下降口流到物流分散盘上。物流分散盘上设有节流板和均匀分布的筛孔，物流通过筛孔离开急冷混合器流入下层分配器。
本实用新型的目的是在上述现有技术的基础上提供一种改进的旋流式冷氢箱，以便使冷氢气与热物流的混合更充分，使混合物流的温度分布更均匀。
以下结合附
图1说明本实用新型的结构特点。
图1是本实用新型提供的旋流式冷氢箱的结构示意图。
本实用新型提供的旋流式冷氢箱是由冷氢管2、挡板4、半圆形混合通道5、切向导流管7、混合箱8、筛孔板10构成；该冷氢箱的两个半圆形混合通道5的入口6径向对称地设置在挡板上，其出口与切向导流管7的一端相连，切向导流管7的另一端与混合箱8相连，混合箱8的底部中心设有节流孔9，筛孔板10位于混合箱8下部。
详细地说，本实用新型提供的旋流式冷氢箱由冷氢管2、挡板4、半圆形混合通道5、切向导流管7、混合箱8、筛孔板10构成。冷氢管2可设计成树枝状式或同心圆式，并在其管道上均匀地设置分布孔。分布孔的个数和孔径的大小，以保证冷氢管中气体均匀分布、且压降合理为标准。也可以在冷气管上均匀设置喷嘴，使管中的气体均匀分布。挡板4位于冷气管2下方，其直径略小于冷氢箱内径。挡板4与冷氢箱内壁是活动连接的，以方便检修人员进出和催化剂的装填。在挡板4上径向对称地设置两个混合通道入口6。所述混合通道5是沿器壁分布的半圆形的物流通道。本实用新型提供的冷氢箱设置有两个混合通道，它们位于同一水平面上，且径向对称地设置。混合通道的出口与切向导流管7的一端相连。而切向导流管7的另一端与混合箱8固定连接。混合箱8为圆桶形，其内径小于冷氢箱的内径，它位于冷氢箱的中部。混合箱的底部正中设有圆形的节流孔9，节流孔9的内径小于混合箱8的内径。筛孔板10位于混合箱下方，并按照常规设计要求均匀地开设筛孔11。
本实用新型提供的旋流式冷氢箱的工作过程如下如
图1所示，来自上层催化剂床层的热反应物流及热氢气1与来自冷氢管2的冷氢气3在挡板4上初次接触、混合，并从混合通道5的入口6进入半圆形混合通道5中。上述物流在混合通道中沿顺时针方向旋转、流动，并通过两个切向导流管7，以切向进入混合箱8中。在直径较冷氢箱小得多的混合箱8内，混合物流加速旋流，并相互混合。最后通过混合箱下部的节流孔9再次折流混合。经上述过程后，混合物流到达筛孔板10，并通过筛孔板使物流均匀分布。
本实用新型提供的旋流式冷氢箱与现有技术相比，具有如下特点(1)树枝状式或同心圆式冷氢管多孔喷射冷氢气，可以扩大冷氢气与反应产物在挡板上的接触面积，进行预混合。
(2)借助于半圆形的混合通道，延长了冷、热介质的混合时间，并改变它们的流动方向，使两种介质充分接触、混合。混合通道的长度是现有技术中混合通道长度的两倍。
(3)由两个半圆形混合通道出来的物流切向进入混合箱中，其流动阻力减小，使物流加速搅动，增强气体与气体、气体与液体以及冷热物流之间的混合效果，使混合后物流的温度分布更加均匀。
(4)从混合箱节流孔进入筛孔板，再次节流，强化了混合效果，使混合物流的温度分布更均匀。
(5)本实用新型提供的旋流式冷氢箱不仅可用于冷气体与热的气液流的混合与换热过程，而且适用于热气体与冷液体的混合与换热，或者是两种温度相当的物流的混合过程。
(6)本实用新型提供的旋流式冷氢箱的应用不应仅局限于石油化工领域的加氢反应器中，任何具有相似要求的物理和/或化学反应过程均可应用或借鉴该冷氢箱的结构。
权利要求1.一种旋流式冷氢箱，其特征是由冷氢管(2)、挡板(4)、半圆形混合通道(5)、切向导流管(7)、混合箱(8)、筛孔板(10)构成；该冷氢箱的两个半圆形混合通道(5)的入口(6)径向对称地设置在挡板上，其出口与切向导流管(7)的一端相连，切向导流管(7)的另一端与混合箱(8)相连，混合箱(8)的底部中心设有节流孔(9)，筛孔板(10)位于混合箱(8)下部。
2.按照权利要求1的旋流式冷氢箱，其特征在于所述的冷气管(2)是树枝状式的或同心圆式的。
3.按照权利要求1或2的旋流式冷氢箱，其特征在于所述的冷气管(2)上分布有均匀开设的孔或喷嘴。
4.按照权利要求1的旋流式冷氢箱，其特征在于所述的挡板(4)与冷氢箱的内壁是活动连接的。
5.按照权利要求1的旋流式冷氢箱，其特征在于所述的混合箱(8)是圆桶形的，其内径小于冷氢箱内径。
专利摘要旋流式冷氢箱是由冷气管(2)、挡板(4)、半圆形混合通道(5)、切向导流管(7)、混合箱(8)、筛孔板(10)构成;该冷氢箱的两个半圆形混合通道(5)的入口(6)径向对称地设置在挡板上,其出口与切向导流管(7)的一端相连,切向导流管(7)的另一端与混合箱(8)相连,混合箱(8)的底部中心设有节流孔(9),筛孔板(10)位于混合箱(8)下部。该冷氢箱可使冷氢气与热物流的混合更充分,使混合物流的温度分布更均匀。
文档编号B01F3/00GK2448440SQ0025396
公开日2001年9月19日 申请日期2000年9月28日 优先权日2000年9月28日
发明者郭志雄, 张迎恺, 李 浩, 仇恩沧, 麻豁然 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化工程建设公司