气体分布器以及三相浆态床反应器的制作方法

本实用新型属于化工设备技术领域，尤其涉及一种气体分布器以及三相浆态床反应器。

背景技术：

气液固三相浆态床反应器是将催化剂分散在惰性溶剂或反应物料中进行反应的一种装置。在反应器中，为了实现反应物浓度、催化剂浓度和床层压力及温度的良好分布，进料气体与悬浮在浆液中的固体催化剂需要保持良好的接触来避免偏流、沟流现象的出现，因此进料气体的分布是否均匀对气液固三相浆态床反应器操作的稳定性影响很大。进料分布器是浆态床反应器的重要构件，任何一个浆态床反应器均需通过进料分布器来保证气液固三相的良好接触，以提高产品收率和保证催化剂处于良好的流动状态。现有的浆态床反应器所采用的气体分布器有孔板式分布器、填充式分布器、烧结金属板分布器、喷嘴分布器以及管式分布器等多种型式。

公开号为CN1600413A的专利公开了一种用于三相浆态床反应器的气体分布器，该分布器通过与反应器内径相同的假板构造了一个气室，由多根气体上升管为气体分布管组供气，气体分布管组上有多个开口垂直向下的喷嘴。该气体分布器可减少反应器底部催化剂的沉积，但是不能较好地解决反应器内气体均匀分布的问题。

公开号为CN105056844A的专利公开了一种乙炔加氢制乙烯浆态床的气体分布器及其应用，该分布器通过隔板与反应器封头组成气室，由隔板上安装的气体上升管为气体分布器供气，气体分布器是两组斜向交叉、所在平面与水平面间的夹角为锐角、中央连通的气体分布管组，气体分布管组上分布有向斜下方开口和垂直向下开口的喷嘴。该气体分布器可实现反应器内气体均匀分布，但是不能较好地解决反应器底部催化剂的沉积的问题。

公开号为CN104826558A的专利公开了一种用于乙炔选择性加氢制乙烯的浆态床反应器及反应系统，该浆态床反应器的下方设置气体分布器，该分布器由中心导气管为气体分布器供气，气体分布器包括了处于同一水平面的多个同心环形气体分布管，环形气体分布管底部开孔。该气体分布器可实现反应器内气体均匀分布，但是不能较好地解决气流压力不稳定或者供气中断时催化剂堵塞气体分布器气孔的问题。

鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种气体分布器，以缓解现有的气体分布器存在的气体分布不均匀，反应器底部催化剂沉积以及气流压力不稳定或者供气中断时催化剂堵塞气体分布器等问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种包括所述的气体分布器的三相浆态床反应器，结构简单合理，易于安装制造，气体分布均匀，能够有效避免催化剂在反应器底部的沉积，减缓催化剂在底壁的磨损，并能有效防止气流压力不稳定或供气中段时的堵塞、逆流等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种气体分布器，包括进气管、多根气体分布支管、多组气体分布环管和气体喷管；

所述气体分布支管的一端为盲端，另一端与所述进气管连通，所述气体分布环管的两端分别与两个所述气体分布支管连接；

所述气体分布支管和气体分布环管上均设置有多个排气孔，所述排气孔上连接有开口向下的气体喷管，所述气体喷管分别外凸于所述气体分布支管和气体分布环管的外壁。

作为进一步优选技术方案，所述气体喷管的末端自上而下设有扩径段和缩径段，所述扩径段包括扩张段和大直管段，所述缩径段包括收缩段和小直管段。

作为进一步优选技术方案，所述大直管段的直径为气体喷管直径的1.5～3倍；所述小直管段的直径为气体喷管直径的1/3～2/3。

作为进一步优选技术方案，相邻两个所述气体喷管的水平间距为小直管段直径的2～8倍。

作为进一步优选技术方案，所述气体分布支管为带有一定曲度的弯管，多根所述气体分布支管以所述进气管为中心地设置在所述进气管的周围；

多根所述气体分布支管的弯曲角度相同；

所述气体分布支管的数量为2～8根。

作为进一步优选技术方案，每组所述气体分布环管包括多个气体分布环管，多个所述气体分布环管以圆环形的形式连接于多个所述体分布支管，多组所述气体分布环管形成多个同心圆；

相邻两组所述气体分布环管的水平间隔为所述气体分布环管直径的2～8倍；

所述气体分布环管的数量为2～8组，每组包括的气体分布环管的个数与所述气体分布支管的根数相对应。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种三相浆态床反应器，包括上述的气体分布器，所述气体分布器设置在三相浆态床反应器底部封头内。

作为进一步优选技术方案，所述气体分布器通过支撑板固定于反应器的内壁上。

作为进一步优选技术方案，所述气体分布支管的形状与反应器底部封头的内表面的形状相适应。

作为进一步优选技术方案，所述三相浆态床反应器底部封头的内表面与所述气体分布器的最近处的距离为气体喷管长度的2～5倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的气体分布器，设置了相互连通的多根气体分布支管和多组气体分布环管，并在气体分布支管和气体分布环管上均设置多个气体喷管，扩大了连动的自由度，保证每个喷管出气口的背压和流量一致，使得气体分布更加均匀。

2、气体分布器设置在反应器的底部封头内，且分布器的形状与封头相同或类似，避免了催化剂在反应器底部的沉积，减缓了催化剂的磨损，保证催化剂处于良好的悬浮状态。

3、气体喷管的布气方向为向下，压力分布合理，有利于使分布器的压降和流量稳定，不易发生催化剂堵塞和浆液倒流现象。

4、结构简单合理，设计紧凑，便于安装制造和维护，可广泛应用于石油化工和环保等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的气体分布器结构示意图；

图2为图1中的E－E方向截面示意图；

图3为本实用新型实施例提供的气体分布器俯视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的气体喷管结构示意图。

图标：1－进气管；2－反应器；3－气体分布支管；4－气体喷管；5－气体分布环管；6－支撑板；7－进气管底部封头；A－气体分布环管的水平间隔；B－气体喷管管径；C－大直管段直径；D－小直管段直径。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一方面，本实施方式提供一种气体分布器，包括进气管、多根气体分布支管、多组气体分布环管和气体喷管；

所述气体分布支管的一端为盲端，另一端与所述进气管连通，所述气体分布环管的两端分别与两个所述气体分布支管连接；

所述气体分布支管和气体分布环管上均设置有多个排气孔，所述排气孔上连接有开口向下的气体喷管，所述气体喷管分别外凸于所述气体分布支管和气体分布环管的外壁。

本实施方式提供的气体分布器，多根气体分布支管均与进气管连通，气体分布环管连接在不同的气体分布支管之间，进气管的一端与气源连通，另一端为气体分布支管和气体分布环管供气。气体分布支管和气体分布环管上均设有排气孔，排气孔的孔口朝下设置，即气体喷管的布气方向为向下。多根气体分布支管、多组气体分布环管以及多个气体喷管均间隔的布置。

这样，通过上述进气管、多根气体分布支管、多组气体分布环管和气体喷管的连接设置，能够使得压力分布合理，气体分布更均匀，在此基础上，能够有效避免催化剂在反应器底部的沉积，减缓催化剂的磨损，防止在气量减少或气压降低时固体的堵塞、逆流等问题。

进一步地，所述气体喷管的末端自上而下设有扩径段和缩径段，所述扩径段包括扩张段和大直管段，所述缩径段包括收缩段和小直管段。

进一步地，所述大直管段的直径为气体喷管直径的1.5～3倍；所述小直管段的直径为气体喷管直径的1/3～2/3。

进一步地，相邻两个所述气体喷管的水平间距为小直管段直径的2～8倍。

在上述实施方式基础之上，进一步地，所述扩径段自上而下的轴截面为圆锥台形状和矩形形状，所述缩径段自上而下的轴截面为倒圆锥台形状和矩形形状。

所述气体喷管均沿所述气体分布支管和所述气体分布环管的长度方向排布，各个气体喷管的中心轴线与所述气体分布支管和所述气体分布环管的中心轴线相交。

所述气体喷管的布气方向为垂直向下。

所述气体分布支管上的相邻两个气体喷管的水平间距为小直管段直径的2～8倍。

所述气体分布环管上的相邻两个气体喷管的水平间距为小直管段直径的2～8倍。

本实施方式中的气体喷管的结构的设置，布气方向为垂直向下，并设置了扩径段和缩径段，有助于减小涡流，使喷出的气体更加平稳，不易发生催化剂堵塞和浆液倒流。

进一步地，所述气体分布支管为带有一定曲度的弯管，多根所述气体分布支管以所述进气管为中心地设置在所述进气管的周围；

多根所述气体分布支管的弯曲角度相同；

所述气体分布支管的数量为2～8根。

本实施方式中，气体分布支管的数量视反应器的大小而定。气体分布支管之间的倾斜角度或称弯曲角度相同。气体分布支管的横截面为圆形。气体分布支管的轴截面的形状与反应器底部封头的内表面相对应。

进一步地，每组所述气体分布环管包括多个气体分布环管，多个所述气体分布环管以圆环形的形式连接于多个所述体分布支管，多组所述气体分布环管形成多个同心圆；

相邻两组所述气体分布环管的水平间隔为所述气体分布环管直径的2～8倍；

所述气体分布环管的数量为2～8组，每组包括的气体分布环管的个数与所述气体分布支管的根数相对应。

本实施方式中，气体分布环管的数量视反应器的大小而定。各组气体分布环管的水平间隔可以相等。每组气体分布环管以同心圆的形式连接于所述气体分布支管。

本实施方式中的气体分布支管和气体分布环管的的设置，扩大了连动的自由度，保证了每个喷管出气口的背压和流量的一致性，使得气体分布更加均匀，应用效果更好。

第二方面，本实施方式还提供一种三相浆态床反应器，包括上述的气体分布器，所述气体分布器设置在三相浆态床反应器底部封头内。

本实施方式中，进气管从侧面水平横向进入反应器的筒体内，通过向下的弯头为气体分布器供气。

进一步地，所述气体分布器通过支撑板固定于反应器的内壁上。

支撑板的数量视气体分布支管的数量而定。

进一步地，所述气体分布支管的形状与反应器底部封头的内表面的形状相适应。

气体分布支管是根据反应器底部封头形成的内表面的形状分布在反应器底部，一般呈椭圆弧形。

进一步地，所述三相浆态床反应器底部封头的内表面与所述气体分布器的最近处的距离为气体喷管长度的2～5倍。

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1－图3所示，本实施例提供一种用于三相浆态床反应器的气体分布器，包括进气管1、多根气体分布支管3、多组气体分布环管5和气体喷管4；气体分布支管3的一端为盲端，另一端与进气管1连通，气体分布环管5的两端分别与两个气体分布支管3连接；气体分布支管3和气体分布环管5上均设置有多个排气孔，排气孔上连接有开口向下的气体喷管4，气体喷管4分别外凸于气体分布支管3和气体分布环管5的外壁。

该气体分布器中的气体分布支管3呈椭圆弧形，与进气管1连通并包括在高度方向上间隔布置的气体分布环管5通过支撑板6固定于反应器2的封头区域内。气体分布支管3与气体分布环管5上连接有多根垂直向下的气体喷管4。

本实施例中，气体分布支管3的数量为6根，气体分布环管5的组数为5组，每组包括6根气体分布环管5。反应器2封头内表面与气体分布器的最近处的距离为气体喷管4长度的2～5倍。

如图2－图4所示，气体分布环管5采用同心圆布局，进气管底部封头7位于同心圆的圆心处。气体分布环管的水平间隔A为气体分布环管5直径的2～8倍。气体喷管4的水平间隔为气体喷管缩径段中小直管段直径D的2～8倍。当进气压力保证足够大时，气体分布支管3上的气体喷管4可以沿反应器2的径向进行等距设置。同时，为避免进气压力不足时造成的气体分布不均匀，气体分布支管3上的气体喷管4可以沿反应器2的径向进行不等距设置，即越靠近反应器2器壁，气体喷管4间隔越小，但必须保证水平间隔为气体喷管缩径段中小直管段直径D的2～8倍。

如图4所示，气体喷管4设有扩径段和缩径段。气体喷管4的扩径段中大直管段直径C为气体喷管管径B的1.5～3倍。气体喷管4的缩径段中小直管段直径D为气体喷管管径B的1/3～2/3。气体喷管4的数量视反应条件与反应器条件而定。

本实用新型的气体分布器的工作原理如下：

当反应器2处于正常工作的状态时，气体进料由进气管1进入反应器2，经弯头改变方向后向下流入气体分布器。气体分布器被支撑板6固定于反应器2内壁上，具有多根气体分布支管3和多组气体分布环管5，每个气体分布支管3和气体分布环管5都向下开孔并连接有气体喷管4。气体进料能够迅速且均匀地分布于整个气体分布器，经气体喷管4的扩径段和缩径段流出气体分布器。喷射出的气体不断冲刷反应器2底部封头的内表面，解决了催化剂在反应器2底部沉积的问题，保证催化剂具有良好的悬浮状态。同时气流方向也由向下流动改变为向上流动，均匀分布于整个三相浆态床反应器的底部，解决了气体均布的问题。

当反应器2出现操作波动或者开停车时，气体喷管4开口向下且设有缩径段，减小了与浆液的接触面积，最大程度地避免了浆液倒流进入气体喷管。扩径段降低了倒流进入气体喷管4的浆液的流速，最大程度地避免了浆液倒流进入气体分布器。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。