一种压力容器及其进气口的制作方法

本实用新型涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业及其它各种化工装备中的各种大型高等级反应器技术领域，例如，流化床反应器、通过催化剂进行反应的加氢反应器或脱硫反应器等，特别是涉及一种压力容器及其进气口。

背景技术：

化工反应器，如图1所示，包括有筒体1，设置于筒体两端的封头即上封头2和球形下封头3，设置于封头的物料进出口即上开口4和下开口5，支座6，支承环7，工艺气体进口结构8，设置于筒体内的气流分布板9，以及用于支承气流分布板的内支承结构，或者筒体内催化剂的支承结构，有的还包括压力容器内表面堆焊耐腐蚀衬里。

近年来随着石油化工装置向着规模化生产的方向发展，反应器的容积变的越来越大，传统反应器已不能满足工艺需求，流化床反应器则代表了最新技术的发展趋势之一，其结构和技术的关键在于反应器内部的工艺气分布。现有技术中，气固流化床分布板或多或少存在着抗沉积能力不强、稳定性不高、易被活性物质堵塞等缺陷，也存在原来的分布板结构在反应器壳体结构大型化后的功能适应性等问题。对此，人们努力改善反应器内部的气固流化床分布板结构，主体上开发了圆平板状形、圆台形和漏斗状的倒圆锥形等结构，还提出了凹凸结合形等新结构，细节上对分布板上的气流分布孔也进形了各种各样的设计和实践，虽然综合效果有所改善，但是没有从根本上解决问题。

其实，可把上述的气体流态化床的不稳定性问题进一步区分为原生不稳定性和次生不稳定性等两大类，前人的技术太过集中于后者次生不稳定性，即分布板，而对前者原生不稳定性即工艺气体进入壳流态因素改进不够，同时，对原生不稳定性和次生不稳定性两者的关系及其结构匹配的技术研究更是接近空白。图2是图1中的D-D向视图，分析其非径向工艺气体进口结构8的功能，由于只有一个工艺气进口，进入球形下封头3的工艺气通常不均匀分布，如果把这唯一的一个工艺气体进口改为封头底部中间进口，虽然可以明显改善工艺气分布的均匀性，但是又造成物料进出口5的设置困难。随这容器直径和生产规模的增大，反应过程物流量大，这种单一进口的矛盾加剧，表现在气流速快而容易引起振动，还增加了操作弹性差的新问题。这都可归结为流态化床的原生不稳定性。

因此，针对上述问题缺陷，研发一种压力容器及其进气口，使工艺气在分布板及圆筒形反应器内均衡分布向上流动，同时使生成的颗粒产品通过分布板汇集从底部排出，还能抵抗物流量大、气流速快而引起的振动疲劳，将满足压降稳定性及流化质量良好的工艺气进气结构，应用于石油化工领域反应器，对稳定生产和经济效益具有重要的工程意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能普遍适用于各种气流分布板的压力容器进气口接管布置方案，能够同时兼具气流均衡性好、颗粒产品流动性较好和内部结构耐疲劳性好。

本实用新型的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种压力容器，能够使工艺气进入反应器底部后均衡分布向上流动，同时使生成的物料颗粒产品通过该气流分布板汇集从底部排出，还能避免物流量大、气流速快而引起的振动疲劳。

本实用新型的目的之一通过以下技术方案实现：

提供了一种压力容器进气口，位于立式压力容器的壳体内下部分布板的下方的筒体或封头上，分布板上布置有周向的开口，所述压力容器进气口包括至少两个沿着壳体轴对称布置的切向穿透式斜开孔。

其中，所述进气口包括水平或内端向上倾斜的非径向布置的穿透插接于所述斜开孔的进气接管。

其中，所述进气接管的横截面是圆形的或扁圆形的或矩形的。

其中，所述进气接管的任意两个横截面是同等尺寸的，或向内逐渐扩大的接管。

其中，所述进气接管是内伸到壳体内的管结构，进气接管的内段通过相应的内部支承结构与壳体内部连接。

其中，所述进气接管的内端开口为斜开口。

本实用新型的目的之二通过以下技术方案实现：一种压力容器，包括圆柱形或圆锥形的筒体、设置于筒体两端的封头、分别设置于两端的封头的物料进口和物料出口、设置于筒体内的气流分布板及用于支承气流分布板的内支承结构，其中，所述压力容器设有上述各个技术方案所述的压力容器进气口。

其中，所述容器出气口是至少两个沿着壳体轴对称布置的水平的径向开孔。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种压力容器及其压力容器进气口具有系统性的本质创新。

首先，作为反应器本体的压力容器，在其壳体设置形状和位置都是轴对称布置的至少两个进气口，便于轴对称分布地安装进气接管在立式压力容器壳体圆周上，改善了从反应器底部进来的工艺气进入壳体后的流态，多个接管同时进气从而流速减缓，压力均衡，避免冲击振动，然后再通过气流分布板上的径向开口流出，使从反应器上部下来的物料形成均衡的流化床，并实现产能规模化的技术对策。

其次是因为其至少两个接管在立式压力容器壳体圆周上的轴对称分布，使得气流也轴对称分布，成为一种能普遍适用于各种气流分布板的进气口接管及其布置方案。而且在同等的工艺气流量下各进气接管的直径可以缩小一些，壳体上的开口对应减小，开口对壳体的强度削弱明显可以降低。

相比之下，本技术非常有利于分布板上面的工艺气维持相对稳定的气压的工况，除此之外，同时兼顾气流均衡性、颗粒产品流动性和内部结构耐疲劳性，具有抗沉积能力强、物料流化充分、基本没有死区、生产稳定、操作灵活、操作的弹性更大，产品颗粒大小及成分品质均匀和生产周期长等优点，且组合结构简单，安装和维护方便，结构件受力更合理，稳定性高，空间布局更加安全科学，延长压力容器的使用寿命。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是一种传统结构的流化床反应器的整体结构示意图。

图2是一种传统结构的流化床反应器的进气口结构示意图。

图3是本实用新型的一种压力容器进气口的第一种进气口结构示意图。

图4是本实用新型的一种压力容器进气口的第二种进气口结构示意图。

图5是本实用新型的一种压力容器进气口的第三种进气口结构示意图。

图6是本实用新型的一种压力容器进气口的第四种进气口结构示意图。

图7是本实用新型的一种压力容器进气口的第五种进气口结构和圆锥筒体压力容器的结构示意图。

图8是本实用新型的一种压力容器进气口的第六种进气口结构示意图。

在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8中包括有：筒体1，上封头2，球形下封头3，上开口4，下开口5，支座6，支承环7，进气口8，气流分布板9，法兰10，向内逐渐扩大的接管结构11，圆锥筒体12，非径向的内伸接管13；

A、A1、A2、A3都是气流进口接管的进气方向，θ角是非径向开孔接管的倾斜角。

具体实施方式

参考图3、图4、图5、图6，本实用新型一种压力容器进气口，位于立式压力容器的壳体内下部分布板的下方的筒体1或封头3上，气流分布板9上布置有周向的开口，所述压力容器进气口8包括至少两个沿着壳体轴对称布置的切向穿透式斜开孔。相对于径向和切向，斜开孔都是斜着的，即开孔的中轴线并非沿筒体的径向设置，也非沿其切向设置，而是沿筒体横截面圆的一个割线方向设置，该割线平行向外移动可构成切向，即平行于切线方向的斜开孔，认为是切向的斜开孔。

首先，作为反应器本体的压力容器，在其壳体设置形状和位置都是轴对称布置的至少两个进气口，便于轴对称分布地安装进气接管在立式压力容器壳体圆周上，改善了从反应器底部进来的工艺气进入壳体后的流态，多个接管同时进气从而流速减缓，压力均衡，避免冲击振动，然后再通过气流分布板上的径向开口流出，使从反应器上部下来的物料形成均衡的流化床，并实现产能规模化的技术对策。

其次是因为其至少两个接管在立式压力容器壳体圆周上的轴对称分布，使得气流也轴对称分布，成为一种能普遍适用于各种气流分布板的进气口接管及其布置方案。而且在同等的工艺气流量下各进气接管的直径可以缩小一些，壳体上的开口对应减小，开口对壳体的强度削弱明显可以降低。

相比之下，本技术非常有利于分布板上面的工艺气维持相对稳定的气压的工况，除此之外，同时兼顾气流均衡性、颗粒产品流动性和内部结构耐疲劳性，具有抗沉积能力强、物料流化充分、基本没有死区、生产稳定、操作灵活、操作的弹性更大，产品颗粒大小及成分品质均匀和生产周期长等优点，且组合结构简单，安装和维护方便，结构件受力更合理，稳定性高，空间布局更加安全科学，延长压力容器的使用寿命。

更佳地，所述进气口包括水平或内端向上倾斜的非径向布置的穿透插接于所述斜开孔的进气接管，其包括水平和倾斜的两种布置方式。

其中，所述进气口可以包括水平的非径向开孔插接的接管结构。例如，图3的截切向对称双进口接管、图4的截切向三进口接管，截切向是指接管长边母线与封头3或筒体1的圆弧还相交截出一个弓形；又如图5的相切向的双开孔接管结构，相切向是指接管长边母线与封头3或筒体1的圆弧相接，无法截出一个弓形。轴对称的多进口结构使气流产生旋转的二维流态，设备操作稳定性高，且设备运行平的能量消耗比低。进气接管通过法兰10与气源输送管连接。

其中，所述进气口8也可以包括内端稍微向上倾斜θ度的非径向开孔接管结构，即内上倾切向连接的接管结构，如图6所示。倾斜的进气接管可在前面各种接管产生的平面旋转二维流态的基础上，再引起一个向上的流场动力，形成三维流态。三维流化床由于不受边壁效应的影响，其流动结构中气涡不局限于二维空间发展，流化床内能够避免出现大尺寸扁平气涡。因此，在三维流化床中能够避免形成节涌等不稳定流化状况，并且能够形成整体循环。三维床使流体物性更均匀，有利于保证物料反应的均衡、充分，提升产品的品质。

进一步，所述进气接管的横截面是圆形的或扁圆形的或矩形的，圆形容易安装连接，扁圆形和矩形的进气接管可以对气流的流场产生形状影响。

进一步，所述进气接管的任意两个横截面是同等尺寸的，或向内逐渐扩大的接管。等直径的接管易于制作便于安装。而其中向内逐渐扩大的接管结构，即扩口形接管11，如图7所示，扩管具有减缓流速的功能，避免流量大的高速气流引起对内部构件的冲击振动，避免疲劳断裂。

其中，所述进气接管是内伸到壳体内的管结构，进气接管的内段通过相应的内部支承结构与壳体内部连接，即进气口的接管是顺畅内伸到壳体内的结构，包括相应的内部支承结构，参考图8所示。向壳体内延伸的进气管的设置可以共同改善大型压力容器内的工艺气流态，或者调节成某种具有个性的流化床所特别需要的流态，以取得特定的生产效果，提高生产效率，伸到壳体内的接管还可设置气体分流孔或分流管，适用于大直径容器。流化床生产工艺中，气体分布是保证气固流化床具有良好而稳定的流态化状态的重要因素，直接影响流化床内颗粒的流动模式和流化均匀性，是流化床反应器设计所必需考虑的关键所在，气体进口接管首先决定了气流进入壳体后的初始状态，因此应针对气流分布板进行配对进行的结构设计，便可以获得优化的流态。

其中，此处的进气接管13的内端开口为斜开口，非整齐垂直轴向的切口，用斜向直线或弧形切出内端开口，使得内端开口增大，可以减缓气体进入壳体的流速。

一种压力容器，包括圆柱形或圆锥形的筒体1、设置于筒体两端的封头、分别设置于两端的封头的物料进口和物料出口、设置于筒体内的气流分布板及用于支承气流分布板的内支承结构，其中，所述压力容器设有前述实施方式中的压力容器进气口。具体地，压力容器的筒体是圆筒体1或者圆锥筒体12；设置于筒体两端的封头可以是球形封头或椭圆形封头或锥形封头；顶端封头设有物料进口，底端封头设有物料出口。在实施过程中，壳体外的工艺气是从两个或两个以上沿着壳体轴对称布置的切向开孔进入壳体内部，进口的切向与分布板气孔的方向是同向，轴对称的进口使工艺气在壳内四周流态均匀，压力均衡，切向结构则使气流顺畅减少压力降，避免内件受到冲击振动。

其中，圆锥筒体如图7所示，如果把进气口接管和气流分布板分别视作前段流程中气流稳定性的原生因素和次生因素，则可以再把分布板之后的圆筒体视作后段流程中气流稳定性的伴生因素。在气流上升过程中，为了与从上面下来的物料充分混合反应，还需继续保持一定的压头流速，如果通过提高底部的进口气压来维持后期的压头流速，通常会打乱气体分布板环节的流态，因此通过改变后段流程的设备结构就成为更合适的选择手段，而圆锥体就具有逐渐收缩筒体结构维持内部气流流速的功能，具体的圆锥体高度应结合反应区的高度和其他因素一起确定。

因此，通过分布板后段流程的圆锥体逐渐收缩的筒体结构提高气流速度的功能，可维持一定的压头流速使气流与从上面下来的物料充分混合反应，适应了采用增高容器来实现产能规模化的技术对策，避免了通过提高底部的进口气压来维持后期的压头流速而会打乱气体分布板环节的流态，以及避免了能耗比的增加。

其中，所述容器出气口是至少两个沿着壳体轴对称布置的水平的径向开孔，径向开孔使得壳体内的气流更加顺畅地流出，轴对称分布的出气口可使气流均衡地流出，避免排气定向造成对壳体内的气流流场干扰。

本实用新型中，为了采用扩径容器来提高产能，采用的技术对策是使用至少两个形状和位置（包括方向）轴对称设置的进气接管穿透容器壳体并深入容器内部，进气接管内段向上倾斜，使得壳体内气流形成均衡流态；同时采用锥形容器壳体，维持后段气流压头和流速，维持稳定的气压工况，不打乱气体的流态，获得满足压降稳定性及流化质量良好的抗沉积结构。

结合以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1。

本实用新型的一种压力容器及其进气口，进气口位于立式压力容器壳内下部分布板的下方的筒体或封头上，具体的，参考图3的截切向双进口接管，与图2的传统单进口接管相比，只是多了一个进口接管，其制造工艺没有变化，只不过在同等的工艺气流量下接管的直径可以缩小一些，具体应通过设计计算确定。

所述截切向是指接管长边母线与封头3或筒体1的圆弧还相交截出一个弓形。

实施例2。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之二，参考图4所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中，所述的非径向切向进气接管数量由均布的两件增加致三件。

实施例3。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之三，参考图5所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中所述切向进口接管是与壳体相切向双边开孔接管结构，相切向是指接管长边母线与封头3或筒体1的圆弧圆滑过渡相接即相切，不再截出一个弓形。

实施例4。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之四，参考图6，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中所述进气口是内端稍为向上倾斜θ度的非径向开孔接管结构，其制造工艺也没有什么变化。倾斜接管可在前面各种接管产生的平面旋转二维流态的基础上，再引起一个向上的流场动力，形成三维流态，使流体物性更均匀，有利于保证物料反应的均衡、充分和产品的品质。

实施例5。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之五，参考图7，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中所述进气接管是向内逐渐扩大的接管结构，其制造工艺与圆筒形接管相比也没有什么变化，只是钢板下料略有区别，都是钣金工的常识和基本技能。扩管具有减缓流速的功能，避免大流量的高速气流引起内件的冲击振动，疲劳断裂。

实施例6。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之六，参考图7，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中所述反应器的圆柱筒体改变为圆锥筒体，其制造工艺与圆筒形接管相比也没有什么变化，只是钢板下料略有区别，都是钣金工的常识和基本技能。圆锥壳体就具有逐渐收缩筒体结构提高本应降低的流速的功能，即维持流速或减少流速的降低量，使经过分布板后的气流在上升过程中，为了与从上面下来的物料充分混合反应，能继续保持一定的压头流速。具体的圆锥体高度应结合反应区的高度和其他因素一起确定。

实施例7。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之七，参考图8，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中所述反应器即压力容器的进气接管延伸到壳体内部，且内伸段的接管还可设置气体分流孔或分流管，以适用于大直径容器。内伸接管其制造工艺与非内伸接管相比也没有什么变化，只是钢板下料略长一些，都是钣金工的常识和基本技能。

实施例8。

本实用新型的一种压力容器及其轴对称的进气口的具体实施方式之八，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，其中所述进气口和进气接管结构不仅仅只应用于连接到各种封头上，也适合于连接到筒体上。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。