专利名称：一种串联组合流化床提升管出口的分布器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种下部结构为提升管，上部结构为床层(鼓泡床、或湍流床、或快速床)的串联组合流化床，特别涉及一种串联组合流化床提升管出口的分布器，属于石油炼制与化工、煤化工、颗粒燃烧、制药或环保领域。
背景技术：
下部提升管与上部床层(鼓泡床、或湍流床、或快速床)串联组合流化床，气固混合物在下部提升管内具有较短的停留时间，在上部床层内具有相对较长的停留时间，提升管中反应后的气固混合物可通过设置在提升管出口的气固分布器进入上部床层继续进行后续反应，该串联组合结构，在工艺上可实现快反应与慢反应耦合，同时在操作上可根据工艺条件要求实现快反应区与慢反应区分区调控。由于结构简单、调控灵活，串联组合流化床在重油深度催化裂化、汽油改质降烯烃等工艺中得到了较多的应用。对于复杂的平行-顺序反应，当中间产物为整个过程的目标产物之一时，就需要严格控制反应温度、反应时间、原料物与反应物浓度等条件，以适应中间产物的生成过程，从而抑制中间产物过度反应，达到目标产物产率最大化的目的。串联组合流化床可实现上述以中间产物为目标产物的过程，但设置在串联组合流化床提升管出口的气固分布器，除了使气固混合物通过提升管进入上部床层并能使床层中获得较好的气固分布效果外，也对下部提升管内气固流动形成了一定的约束作用，造成一定量的气固返混，从而降低了主反应生成中间产物的产率，同时增加了副反应产物的产率。当前，在工业设计中，提升管出口通常设置莲蓬头式的气固分布器，主要采取增大气固分布器的孔径和开孔率、降低气固分布器压降的方法降低提升管出口气固返混，但气固分布器孔径过大，不利于支撑上部床层内的物料，要实现床层内气固良好的流化和均布，气固分布器又必须匹配一定的压降，因此，单靠增大气固分布器孔径和降低气固分布器压降的方法仅能在一定程度上降低气固返混。此外，工业上采用的莲蓬头式分布器，在分布板面上不同直径区域采取的是相同的开孔率，而通过提升管到达莲蓬头式分布器下板面的气固混合物通常在靠近分布板中心区域的速度大，靠近分布板外缘区域的速度小，因而在靠近分布板外缘区域气固混合物通过的数量少，致使上部床层内气固分布不均。在分布器内部，到达分布板下板面中心区域的气固混合物受到板面和床层约束后一部分转向分布板外缘运动，若在外缘处不能及时通过分布器，就会沿锥面向下流入提升管，由此造成提升管出口截面上中间返混小、而靠近边壁处返混大，并且这种状况并不随提升管内固气比的减小而发生根本性的改变。
实用新型内容本实用新型的目的在于，为下部提升管与上部床层(为鼓泡床、或湍流床、或快速床)串联组合流化床提供一种设置在提升管出口的分布器，通过在分布器内设置导流内构件和分布板不同区域采用不同开孔率的办法降低提升管出口返混、同时增大床层内气固分布的均匀性。[0004]本实用新型的目的通过下列途径实现:一种串联组合流化床提升管出口的分布器，至少包括:中空的倒锥台、导流内构件、分布板。其特征在于:中空的倒锥台上端面和下端面为敞开口，导流内构件连接在中空的倒锥台内表面，分布板与中空的倒锥台上端面封闭连接，分布板上不同区域设有开孔率不同的气体和颗粒的流出孔。所述的中空的倒锥台为圆锥台或下端面为圆形而上端面为多边形的多棱锥台，多棱的范围为3 8，包括8棱；倒锥台下端面直径Dr等于与其连接的提升管直径，高度H=(1.5 4.5)Dr，中空的倒锥台锥面与竖直方向夹角α =20° 70°。所述的导流内构件为锥棱或导流板，沿中空的倒锥台内表面由上至下设置成I 5排，设置成2排或2排以上时，相邻两排内构件最近点间的垂直距离hi = (O 1.2)Dr ；同一排导流内构件沿中空的倒锥台内表面周向同一高度呈封闭环状设置或分段设置，分段设置时同一排的分段数为2 10，各段间距L = (0.002 0.5)Dr。所述的导流内构件采取锥棱时，锥棱截面为三角形，为实心或中空结构，锥棱上表面与中空的倒锥台内表面夹角β =5° (90° -α )，锥棱下表面与中空的倒锥台内表面夹角Y = 5° α ,锥棱高h0 = (0.1 l)h.sin α，h表示锥棱上表面与中空的倒锥台内表面相交线距中空的倒锥台下端面的垂直距离。所述的导流内构件采取导流板时，导流板呈水平或斜向下设置，表面与中空的倒锥台内表面夹角β = 5° (90° -α )，导流板未与中空的倒锥台连接的一端距中空的倒锥台内表面的距离h0 = (0.1 l)h.sin α，h表示导流板与中空的倒锥台内表面相交线距中空的倒锥台下端面的垂直距离。所述的分布板为平面板、上凸弧面板或下凹弧面板，上凸弧面板或下凹弧面板的内弧面高度Hl= (O 1.2) Dr;在分布板水平投影直径De < (0.5 0.8) Dd区域内基于提升管截面的开孔率Kl = 5% 45%，在分布板水平投影直径De = (0.5 0.8)Dd Dd区域内基于提升管截面的开孔率K2 = 10% 55%，分布板基于提升管截面积的总开孔率K= (K1+K2) = 20% 80%，且K2/K1 = 1.1 3.5，Dd表示分布板的水平投影直径。所述的分布板开孔方向为垂直、斜向内或斜向外，孔的形状为圆形、三角形、长方形或长条形，孔的中心线与竖直方向夹角al = -l.1a +1.1a表示沿竖直方向逆时针旋转的角度，“ + ”表示沿竖直方向顺时针旋转的角度，α为中空的倒锥台锥面与竖直方向的夹角。所述的分布板上各孔采取正三角形排列、正四边形排列、正多边形排列或沿同心圆排列布置，正多边形的边数为5 8,包括8 ;开孔当量直径d0 = 5mm 30mm,孔中心间距 S = (2 5) d0。本实用新型与现有技术相比，存在明显的优点在于:(I)分布板中间区域开孔率低、外缘区域开孔率高，从而降低了分布板外缘下方气固混合物通过分布器的阻力，进而增大了外缘下方气固混合物的通过量，降低了气固混合物的返混。(2)分布板中间区域开孔率低、外缘区域开孔率高，分布板外缘区域通过的气体量大，改善了上部床层内气固的径向分布，提高了床层内两相径向分布的均匀性。(3)通过在中空的倒锥台内表面设置导流内构件，可以对沿分布器锥体内表面向下流动的气固混合物形成一定的阻碍作用，并能将其导流进入分布器中心高速向上的气固主流中，再在气固主流带动下向上通过分布器进入床层，从而进一步降低了气固混合物的返混。(4)设备结构简单，易加工；对现有装置实施改造容易，造价低。
图1是串联组合流化床提升管出口的分布器的部件连接示意图；图2是串联组合流化床提升管出口的分布器实施例1的结构示意图；图3是图2的X-X视图；图4是图2的节点I放大图；图5是图2中分布板3的剖面示意图；图6是图5的节点II放大图；图7是图2中分布板3的布孔示意图；图8是图7的节点III放大图；图9是串联组合流化床提升管出口的分布器实施例2的结构示意图；图10是图9的节点V放大图；图11是图9的X-X视图；图12是图11的节点VI放大图；图13是图9中分布板3的剖面示意图；图14是图9中分布板3的布孔示意图；图15是图14的节点VII放大图；图16是串联组合流化床提升管出口的分布器实施例3的结构示意图；图17是图16的X-X视图；图18是图16的节点IX放大图；图19是图16中分布板3的剖面示意图；图20是图16中分布板3的布孔示意图；图21是图20的节点X放大图。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例并结合附图来详细说明本实用新型。实施例1参见附图1 和附图8，本实施例的一种串联组合流化床提升管出口的分布器5，至少包括:中空的倒锥台1、导流内构件2、分布板3。中空的倒锥台I上端面和下端面为敞开口，导流内构件2连接在中空的倒锥台I内表面，分布板3与中空的倒锥台I上端面封闭连接，分布板3上不同区域设有开孔率不同的气体和颗粒的流出孔，中空的倒锥台I下端面与提升管6出口封闭连接，连接有分布板3的中空的倒锥台I伸入床层4中。中空的倒锥台I为圆锥台，下端面直径Dr等于与其连接的提升管6直径，高度H=(1.5 4.5) Dr,锥面与竖直方向夹角α =22。 50。。参见附图2 附图4，导流内构件2为I排截面为实心三角形的锥棱，沿中空的倒锥台I内表面周向同一高度呈封闭环状设置，锥棱上表面与中空的倒锥台I内表面夹角β= 10° (90° - α )，锥棱下表面与中空的倒锥台I内表面夹角Y = 10° α，锥棱高h0 = (0.1 0.5)h.sin α，h表示锥棱上表面与中空的倒锥台I内表面相交线距中空的倒锥台I下端面的垂直距离。参见附图5 附图8，分布板3为上凸弧面板，上凸弧面板的内弧面高度Hl =(0.3 0.7)Dr ;在分布板3水平投影直径De < 0.7Dd区域内基于提升管6截面的开孔率Kl = 25% 35%，在分布板3水平投影直径De = 0.7Dd Dd区域内基于提升管6截面的开孔率K2 = 20% 45%，分布板3基于提升管6截面积的总开孔率K= (K1+K2) =30% 70%，且K2/K1 = 1.3 2.0，Dd表示分布板3的水平投影直径。分布板3开孔为斜向外圆孔，圆孔的中心线与竖直方向夹角α I = -α + α
表示沿竖直方向逆时针旋转的角度，“ + ”表示沿竖直方向顺时针旋转的角度，α为中空的倒锥台I锥面与竖直方向夹角。分布板3上各孔采取正三角形排列布置，开孔直径d0 = IOmm 20mm，孔中心间距S= (3 4) d0。实施例2参见附图1、附图9 附图15，本实施例的一种串联组合流化床提升管出口的分布器5，至少包括:中空的倒锥台1、导流内构件2、分布板3。中空的倒锥台I上端面和下端面为敞开口，导流内构件2连接在中空的倒锥台I内表面，分布板3与中空的倒锥台I上端面封闭连接，分布板3上不同区域设有开孔率不同的气体和颗粒的流出孔，中空的倒锥台I下端面与提升管6出口封闭连接，连接有分布板3的中空的倒锥台I伸入床层4中。中空的倒锥台I为圆锥台，倒锥台下端面直径Dr等于与其连接的提升管6直径，高度H = (1.5 4.5)Dr,锥面与竖直方向夹角α =20° 70°。参见附图9 附图12，导流内构件2为I排截面为中空三角形的锥棱，沿中空的倒锥台I内表面周向同一高度呈分段设置，分段数为2，段间距L= (0.002 0.l)Dr ;锥棱上表面与中空的倒锥台I内表面夹角β =12° (90° -α)，下表面与中空的倒锥台I内表面夹角Y =10° α ,高ho = (0.25 0.55)h.sin a (, h表示锥棱上表面与中空的倒锥台I内表面相交线距中空的倒锥台I下端面的垂直距离。所述的导流内构件2采取导流板时，导流板呈水平或斜向下设置，表面与中空的倒锥台内表面夹角β = 5° (90° -α )，导流板未与中空的倒锥台连接的一端距中空的倒锥台内表面的距离h0 = (0.1 l)h.sin α，h表示导流板与中空的倒锥台内表面相交线距中空的倒锥台下端面的垂直距离。参见附图13 附图15，分布板3为上凸弧面板，上凸弧面板的内弧面高度Hl =(0.2 0.4) Dr ;在分布板3水平投影直径De < (0.5 0.8) Dd区域内基于提升管6截面的开孔率Kl = 5% 45%，在分布板3水平投影直径De = (0.5 0.8)Dd Dd区域内基于提升管6截面的开孔率K2 = 10% 55%，分布板3基于提升管6截面积的总开孔率K=(K1+K2) = 20% 80%，且K2/K1 = 1.1 3.5，Dd表示分布板的水平投影直径。分布板3开孔为垂直圆孔，各孔采取沿同心圆排列布置，开孔直径d0 = 6mm 15mm,孔中心间距S = (2 5)d0。实施例3[0055]参见附图1、附图16 附图21，本实施例的一种串联组合流化床提升管出口的分布器5，至少包括:中空的倒锥台1、导流内构件2、分布板3。中空的倒锥台I上端面和下端面为敞开口，导流内构件2连接在中空的倒锥台I内表面，分布板3与中空的倒锥台I上端面封闭连接，分布板3上不同区域设有开孔率不同的气体和颗粒的流出孔，中空的倒锥台I下端面与提升管6出口封闭连接，连接有分布板3的中空的倒锥台I伸入床层4中。中空的倒锥台I为圆锥台，下端面直径Dr等于与其连接的提升管6直径，高度H=(1.8 4.0) Dr,锥面与竖直方向夹角α =24。 65。。参见附图16 附图18，导流内构件2为锥棱，沿中空的倒锥台I内表面由上至下设置成2排，分别为锥棱2-2和锥棱2-1。锥棱2-2和锥棱2-1均为封闭环状，截面均为中空的三角形；锥棱2-2和锥棱2_1上表面与中空的倒锥台I内表面夹角相同，角度均为β = 15° (90° -α)，下表面与中空的倒锥台I内表面夹角相同，均为Y = α ;锥棱2-2和锥棱2-1的高度设置方法相同，均为h0 = (0.1 l)h.sina，h表示锥棱2_2或锥棱2_1上表面与中空的倒锥台I内表面相交线距中空的倒锥台I下端面的垂直距离；锥棱2-2的下表面与锥棱2-1的上表面与中空的倒锥台I内表面相交线的垂直距离hi = (0.1 0.5)Dr。参见附图19 附图21，分布板3为平面板，在分布板3水平投影直径De < 0.6Dd区域内基于提升管6截面的开孔率Kl = 15% 20%，在分布板3水平投影直径De =
0.6Dd Dd区域内基于提升管6截面的开孔率K2 = 30 % 55 %，分布板3基于提升管6截面积的总开孔率K= (K1+K2) = 45% 80%，且K2/K1 = 1.3 3.0，Dd表示分布板3的水平投影直径。分布板3开孔为垂直圆孔，各孔采取正三角形排列布置，开孔直径d0 = 7mm 20mm，孔中心间距S= (2.8 3.8)d0。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种串联组合流化床提升管出口的分布器，至少包括:中空的倒锥台、导流内构件、分布板，其特征在于:中空的倒锥台上端面和下端面为敞开口，导流内构件连接在中空的倒锥台内表面，分布板与中空的倒锥台上端面封闭连接，分布板上不同区域设有开孔率不同的气体和颗粒的流出孔。
2.根据权利要求1所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的中空的倒锥台为圆锥台或下端面为圆形而上端面为多边形的多棱锥台，多棱的范围为3 8，包括8棱；倒锥台下端面直径Dr等于与其连接的提升管直径，高度H = (1.5 4.5)Dr，中空的倒锥台锥面与竖直方向夹角α =20° 70°。
3.根据权利要求1所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的导流内构件为锥棱或导流板，沿中空的倒锥台内表面由上至下设置成I 5排，设置成2排或2排以上时，相邻两排内构件最近点间的垂直距离hi = (O 1.2)Dr ;同一排导流内构件沿中空的倒锥台内表面周向同一高度呈封闭环状设置或分段设置，分段设置时同一排的分段数为2 10，各段间距L = (0.002 0.5)Dr。
4.根据权利要求1或3所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的导流内构件采取锥棱时，锥棱截面为三角形，为实心或中空结构，锥棱上表面与中空的倒锥台内表面夹角β =5° (90° -α )，锥棱下表面与中空的倒锥台内表面夹角Y =5° α，锥棱高h0= (0.1 l)h.sin α，h表示锥棱上表面与中空的倒锥台内表面相交线距中空的倒锥台下端面的垂直距离。
5.根据权利要求1或3所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的导流内构件采取导流板时，导流板呈水平或斜向下设置，表面与中空的倒锥台内表面夹角3 = 5° (90° -α )，导流板未与中空的倒锥台连接的一端距中空的倒锥台内表面的距离h0 = (0.1 l)h.sina，h表示导流板与中空的倒锥台内表面相交线距中空的倒锥台下端面的垂直距离。
6.根据权利要求1所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的分布板为平面板、上凸弧面板或下凹弧面板，上凸弧面板或下凹弧面板的内弧面高度Hl= (O 1.2) Dr;在分布板水平投影直径De < (0.5 0.8) Dd区域内基于提升管截面的开孔率Kl = 5% 45%，在分布板水平投影直径De = (0.5 0.8)Dd Dd区域内基于提升管截面的开孔率K2 = 10% 55%，分布板基于提升管截面积的总开孔率K= (K1+K2)=20% 80%，且K2/K1 = 1.1 3.5，Dd表示分布板的水平投影直径。
7.根据权利要求1所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的分布板开孔方向为垂直、斜向内或斜向外，孔的形状为圆形、三角形、长方形或长条形，孔的中心线与竖直方向夹角α I = -1.1 α +1.1 α 表示沿竖直方向逆时针旋转的角度，“ + ”表示沿竖直方向顺时针旋转的角度，α为中空的倒锥台锥面与竖直方向的夹角。
8.根据权利要求1所述的一种串联组合流化床提升管出口的分布器，其特征在于:所述的分布板上各孔采取正三角形排列、正四边形排列、正多边形排列或沿同心圆排列布置，正多边形的边数为5 8,包括8 ;开孔当量直径d0 = 5mm 30mm,孔中心间距S = (2 5) d0。
专利摘要本实用新型提供了一种串联组合流化床提升管出口的分布器，至少包括中空的倒锥台、导流内构件和分布板。导流内构件为锥棱或导流板，连接在中空的倒锥台内表面，由上至下设置1～5排；在分布板水平投影直径De＜(0.5～0.8)Dd区域内和De＝(0.5～0.8)Dd～Dd区域内基于提升管截面的开孔率K1、K2之和为20％～80％，且K2/K1＝1.1～3.5，Dd为分布板水平投影直径。本实用新型在显著降低串联组合流化床提升管出口区域返混的同时，还能够提高上部床层中气固分布的均匀性，结构简单，对原有装置实施改造容易，广泛适用于石油炼制与化工、煤化工、颗粒燃烧、制药或环保领域。
文档编号B01J8/24GK202933693SQ201220543000
公开日2013年5月15日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者王德武, 张少峰, 卢春喜, 贾梦达, 赵立军, 吴广恒 申请人:河北工业大学