一种用于列管式反应器的气液分布结构及列管式反应器的制作方法

1.本发明涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及一种用于列管式反应器的气液分布结构及列管反应器。


背景技术：

2.现有技术中的竖管降膜吸收反应器一般是在壳体的侧面开有进液口，液体从进液口进入布液板，在布液板上形成一定液位后通过溢流，直接在换热管外壁形成液膜，液膜在重力的作用下沿换热管外壁向下流动，与壳体内气体进行反应。但现有技术中的竖管降膜吸收反应器在实际使用过程中，由于气相室与液相室共用，且液体在通过布液板初次布液后会立即进入到列管内，从而导致使气体与液体在未进入列管就开始反应，受气液比例影响，使列管进口处容易产生结晶，从而造成列管堵塞。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于列管式反应器的气液分布结构及列管反应器，主要解决了因气相室与液相室共用而导致液相与气相在未进入列管前就开始反应，从而有效防止列管进口处产生结晶，避免造成列管堵塞。
4.为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种用于列管式反应器的气液分布结构，包括由上至下间隔排布的上底板、下底板和上管板，上底板、下底板和上管板的中心均在同一垂直线上，上底板与下底板上共同安装有供液相流动的降液管，下底板上安装有供气相流通的气相分布管，上管板上安装有列管，且降液管上端贯穿上底板，降液管下端延伸至上管板上方，气相分布管上端贯穿下底板，气相分布管下端延伸至列管内。
5.进一步的，所述上管板上还安装有造膜管，且造膜管下端与列管上端连接。
6.进一步的，所述气相分布管上端靠近上底板。
7.进一步的，所述上底板和下底板上还共同安装有气相平衡管，气相平衡管上端贯穿上底板向上延伸，且气相平衡管上还开设有第二气相平衡气孔，第二气相平衡气孔位于上底板上方。
8.进一步的，所述气相平衡管上端还安装有弧形分布盘，且弧形分布盘的边缘靠近上底板的上表面。
9.进一步的，所述气相平衡管的顶部还安装有盖帽，且盖帽位于弧形分布盘上方。
10.进一步的，所述气相平衡管上还开设有第一气相平衡孔，第一气相平衡孔位于弧形分布盘与盖帽之间。
11.进一步的，所述上底板的上表面还安装有圆形挡圈，圆形挡圈外径小于弧形分布盘大径。
12.进一步的，所述弧形分布盘的边缘低于圆形挡圈的上端。
13.进一步的，所述圆形挡圈与弧形分布盘之间还连接有连接板。
14.进一步的，所述连接板为多个，多个连接板沿圆形挡圈的圆周方向间隔排布。
15.进一步的，所述降液管上端贯穿上底板向上延伸，且降液管上端低于圆形挡圈的上端。
16.进一步的，所述上底板与下底板上共同安装有加强筋。
17.进一步的，所述上底板与下底板上共同安装有紧固螺杆。
18.进一步的，所述气相分布管外壁还涂覆有疏水涂层。
19.一种列管式反应器，还包括壳体，上述气液分布结构安装在壳体内，上底板、下底板与壳体共同围成气相缓冲室，上底板与壳体顶部围成液相缓冲室，且壳体上还设有与气相缓冲室连通的气相入口、与液相缓冲室连通的液相入口。
20.进一步的，所述壳体上还设有视镜观察口。
21.进一步的，所述壳体上还设有惰性气体进口，且惰性气体进口位于下底板与上管板之间。
22.本发明的有益效果是,
23.1、本发明中使液相单独通过降液管下液，气相单独通过气相分布管直接进入到列管内，使气相通过气相分布管直接进入到列管内，避免液相与气相在未进入列管前就开始反应，从而有效防止列管进口处产生结晶，避免造成列管堵塞。
24.2、本发明中通过设置盖帽，不仅使液相在进入时可先通过盖帽进行缓冲，且有效防止液相进入到气相平衡管内。
25.3、本发明中通过设置圆形挡圈，使通过弧形分布盘均匀分布流动到上底板上后能先通过圆形挡圈拦截，从而有效防止液相在流动到上底板上后因产生扰动而使溢流分布不均，有效避免位于上底板中部的降液管出现“干管”的现象。
26.4、本发明中通过设置气相平衡管，并在气相平衡管上开设第二气相平衡气孔，使上管板与下底板之间的压力与液相缓冲室内的压力保持一致，使液相缓冲室内的液相能通过降液管能顺畅的下液。
27.5、本发明中通过使气相分布管上端靠近上底板，不仅使气相在进入到气相缓冲室内后可进行缓冲，且使气相中的颗粒杂物可以沉降至下底板上，从而有效避免对气相分布管造成堵塞和污染。
附图说明
28.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
29.图1是本发明提供的用于列管式反应器的气液分布结构的结构示意图；
30.图2是本发明提供的列管式反应器的结构示意图。
31.附图中标记及相应的零部件名称：
32.1、上底板，2、下底板，3、降液管，4、气相分布管，5、气相平衡管，61、第一气相平衡气孔，62、第二气相平衡气孔，7、弧形分布盘，8、盖帽，9、圆形挡圈，10、连接板，11、上管板，12、列管，13、造膜管，14、加强筋，15、紧固螺杆，16、壳体，17、气相缓冲室，18、液相缓冲室，19、液相入口，20、气相入口，21、视镜观察口，22、惰性气体进口。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
35.如图1所示，本发明提供的一种用于列管式反应器的气液分布结构，包括上底板1、下底板2和上管板11，上底板1、下底板2和上管板11由上至下间隔排布，且上底板、下底板和上管板中心均在同一垂直线上；上底板1与下底板2上共同安装有降液管3，降液管3上端贯穿上底板1，降液管3下端贯穿下底板2，且降液管3用于供上底板1上的液相流动至上管板11上；下底板2上安装有气相分布管4，且上管板11上安装有列管12，气相分布管4与列管12为同轴间隔排布，气相分布管4的上端位于上底板1与下底板2之间，气相分布管4的下端插设在列管12内，气相分布管4插入到列管12内的长度为0.2～0.5米，不仅使进入到上底板1与下底板2之间的气相直接通过气相分布管4进入到列管12内，且使气相与液相的接触时间更长，使气相与液相的反应效果更好。
36.本发明中提供的气液分布结构在实际使用时需安装在列管式反应器中进行使用，并保证上底板1上方为液相缓冲室18，上底板1与下底板2之间为气相缓冲室17，在使用时，液相进入到液相缓冲室18内，并在进入到液相缓冲室18后进入到降液管3内，并通过降液管3进入到上管板11上，进入到上管板11上的液相进入到列管12内形成液膜，而进入到气相缓冲室17内的气相则通过气相分布管4直接进入到列管12内，进入列管12的气相和液相在沿列管12中向下流动的同时接触传质，从而完成反应。
37.在一些实施方式中，所述上管板11上还固定安装有造膜管13，造膜管13的结构与现有造膜管13结构相同，且造膜管13固定的中心轴线与列管12的中心轴线在同一直线上，造膜管13的内径与列管12内径相等，列管12的上端与造膜管13的下端无缝连接，使液相在溢流至造膜管13内形成连续、稳定且具有一定厚度的液膜后，随着液膜的向下流动进入到列管12内。
38.在一些实施方式中，所述气相分布管4上端贯穿下底板2后向上延伸，并使气相分布管4的上端靠近上底板1，使气相在进入到上底板1与下底板2之间后需向上流动后在迂回进入到气相分布管4内，使气相在进入气相分布管4之前，气相中的颗粒杂物可以沉降至下底板2上，从而有效防止气相中的颗粒杂质进入气相分布管4，不仅避免气相中的颗粒杂质对气相分布管4堵塞，且有效防止气相中的颗粒杂质对气相与液相反应生成的产品造成污染。
39.在一些实施方式中，所述气相分布管4与列管12的直径之比为0.1～0.7，气相分布管4与列管12的具体直径比可根据液膜的厚度进行调整，保证气相与液相的反应更加充分。
40.在一些实施方式中，所述上底板1和下底板2上还共同安装有气相平衡管5，气相平衡管5可位于上底板1和下底板2的任意位置，气相平衡管5下端与下底板2与上管板11之间的空间连通，且气相平衡管5上端贯穿上底板1向上延伸；同时，气相平衡管5上端开设有第二气相平衡气孔62，第二气相平衡气孔62可为一个、两个或多个，当第二气相平衡气孔62为多个时，多个第二气相平衡气孔62可沿气相平衡管5的圆周方向均匀布置，或将多个第二气
相平衡气孔62分为多组，每组第二气相平衡气孔62中的多个第二气相平衡气孔62沿气相平衡管5的圆周方向间隔排布，而多组第二气相平衡气孔62沿气相平衡气管5的轴线方向间隔排布；同时，第二气相平衡气孔62需高于上底板1的上表面，使气相平衡管5上端与上底板1上方的空间连通，从而使上底板1上方的空间压强与下底板2与上管板11之间的空间压强保持相等，以此保证上底板1上的液相可顺利的通过降液管3进入到下底板2与上管板11之间，避免液相将设备内的空间分割成独立区域，防止因液堵导致液相下液不畅，使液相下液顺畅。这里需值得注意的是，为了避免上底板1上的液相直接通过气相平衡气管直接进入到气相平衡管5内，气相平衡气管的高度需高于上底板1上液相的液面高度。
41.在一些实施方式中，所述气相平衡管5上端还安装有弧形分布盘7，具体的，弧形分布盘7呈锅盖状，弧形分布盘7上开设有通孔，通孔直径与气相平衡管5直径配合，气相平衡管5上端贯穿弧形分布盘7上的通孔向上延伸，通孔的孔壁与气相平衡管5外壁焊接固定，实现对弧形分布盘7的固定安装；同时，弧形分布盘7的圆心与上底板1的中心在同一垂直线上，且弧形分布盘7的边缘靠近上底板1的上表面，使弧形分布盘7的边缘与上底板1的上表面之间具有一定间距，使上底板1上的液相可通过该间距流动，有效防止通过弧形分布盘7分布后流动到上底板1上的液相产生扰动，使液相能更加平稳的进入到降液管3内，使液相在通过降液管3进入到上管板11上后更加稳定。
42.在一些实施方式中，所述气相平衡管5的顶部固定安装有盖帽8，盖帽8呈球面状，盖帽8固定盖设在气相平衡管5的顶部，且盖帽8的大径大于气相平衡管5的直径；同时，盖帽8的中心与弧形分布盘7的中心在同一直线上，盖帽8的下边缘与弧形分布盘7外表面具有一定的间距，当本发明在实际使用时，盖帽8与液相入口19对应，使液相在通过液相入口19进入口直接作用到盖帽8上，不仅使通过液相入口19进入的液相可用过盖帽8进行缓冲，减小液相在通过弧形分布盘7分布后在上底板1上产生的扰动，且能有效防止通过液相入口19进入的液相直接进入到气相平衡管5内，有效避免液相直接通过气相平衡管5直接进入到上管板11上，避免液相在上管板11上产生扰动。
43.在一些实施方式中，所述气相平衡管5上还开设有第一气相平衡孔61，第一气相平衡气孔61可为一个、两个或多个，当第一气相平衡气孔61为多个时，多个第一气相平衡气孔61可沿气相平衡管5的圆周方向均匀布置，或将多个第一气相平衡气孔61分为多组，每组第一气相平衡气孔61中的多个第一气相平衡气孔61沿气相平衡管的圆周方向间隔排布，而多组第一气相平衡气孔61沿气相平衡气管5的轴线方向间隔排布；同时，第一气相平衡孔61位于弧形分布盘7与盖帽8之间，但为了避免液相在从盖帽8流入到弧形分布盘7上时飞溅至第一气相平衡孔61内，第一气相平衡孔61可靠近盖帽8的下表面。由于液相在通过盖帽8、弧形分布盘7进入到上底板1上后，通过圆形挡圈9与弧形分布盘7的配合，使上底板1中心与上底板2边缘通过水封形成两个单独的空间，因此，为了保证两个空间的压强保持一致，通过在气相平衡管5上开设第一气相平衡气孔61，通过第一气相平衡气孔61、第二气相平衡气孔62的配合，两个空间连通，从而使两个空间的压强保持一致；同时，由于气相平衡管4的下端连通在上管板1与下底板2之间，从而使所有被液相分割的独立空间连通，使设备内所有被液相分割的空间压力相同，使液相下液顺畅，避免液相将设备内的空间分割成独立区域，防止因这些独立区域压力不相同而造成液堵。
44.在一些实施方式中，所述上底板1的上表面还安装有圆形挡圈9，圆形挡圈9的高度
方向与上底板1的厚度方向一致，圆形挡圈9的中心与弧形分布盘7的中心在同一垂直线上，圆形挡圈9外径小于弧形分布盘7的大径，使圆形挡圈9与弧形分布盘7的边缘呈同轴径向间隔排布，使圆形挡圈9外壁与弧形分布盘7的边缘具有一定间距，且降液管3上端均位于圆形挡圈9内，通过弧形分布盘7分布的液相进入到上底板1上后圆形挡圈9会先对液相进行拦截，当圆形挡圈9外侧的液相液面高度高于圆形挡圈9的上边缘时，圆形挡圈9外侧的液相会通过圆形挡圈9上边缘平稳溢流至圆形挡圈9内侧，并最终平稳的进入到降液管3内，从而有效避免液相在进入降液管3之前产生扰动，使液相进入降液管3时更加平稳，并使液相在进入到降液管3后平稳的进入到上管板11上，使后期造膜管13的造膜效果更好。
45.在一些实施方式中，由于液相需通过圆形挡圈9的上边缘才能溢流至圆形挡圈9内侧，若需圆形挡圈9外侧的液相通过圆形挡圈9上边缘溢流至圆形挡圈9内侧则需使圆形挡圈9外侧的液面高度需高于圆形挡圈9的上边缘，但由于弧形分布盘7对液相分布后进入到圆形挡圈9外侧时液相的液面会产生扰动，从而导致液相不能稳定的溢流至圆形挡圈9内侧，因此，为了保证液相能稳定的通过圆形挡圈9上边缘溢流至圆形挡圈9内侧，使弧形分布盘7的边缘低于圆形挡圈9的上边缘，使液相在进入到上底板1上后，液相的液面可通过弧形分布盘7拦截在弧形分布盘7的外侧，从而使液相中扰动的液面得到拦截，从而使通过弧形分布盘7边缘与上底板1之间的液相呈稳定的流动，有效防止液相在通过圆形挡圈9溢流之前产生扰动，从而保证液相在溢流过程中更加平稳，使液相在进入到圆形挡圈9内侧后更加平稳。
46.在一些实施方式中，所述圆形挡圈9与弧形分布盘7之间还连接有连接板10，连接板10的轴线方向与圆形挡圈9的半径方向一致，连接板10的一端与弧形分布盘7的内壁固定，连接板10的另一端与圆形挡圈9的外壁固定，且连接板10的上端低于圆形挡圈9的上边缘，使液相在通过圆形挡圈9的上边缘进行溢流时，液相能从圆形挡圈9的四周均匀的溢流，避免液相在通过圆形挡圈9溢流时被连接板10分割，使液相在溢流至圆形挡圈9内侧时更加均匀。
47.在一些实施方式中，所述连接板10可为多个，多个连接板10沿圆形挡圈9的圆周方向均匀间隔排布，使弧形分布盘7的边缘可通过连接板10进行支撑，使弧形分布盘7的安装更加稳固。
48.在一些实施方式中，所述降液管3上端贯穿上底板1向上延伸，使降液管3的上端高于上底板1的上表面；同时，降液管3上端低于圆形挡圈9的上端，不仅能保证液相能通过圆形挡圈9的上边缘产生溢流，且使降液管3的上端始终保持平整，使多个降液管3的高度始终保持一致，避免因上底板1不平整而造成一些降液管3出现“干管”的现象，使圆形挡圈9内侧的液相在通过降液管3进入上管板11上时更加平稳。
49.在一些实施方式中，所述上底板1与下底板2上共同安装有加强筋14，加强筋14的下端与下底板2固定，加强筋14的上端对上底板1进行支撑，不仅能保证上底板1与下底板2之间的结构强度，且使上底板1与下底板2之间的间距始终保持固定，使降液管3、气相平衡管5、气相分布管4的安装更加稳固；同时，加强筋14可为多个，在保证上底板1受到的支撑力分布更加均匀的情况下，多个加强筋14可任意排布，例如：多个加强筋14可均布在上底板1与下底板2之间，或多个加强筋14可沿上底板1的圆周方向间隔排布。
50.在一些实施方式中，所述上底板1与下底板2上共同安装有紧固螺杆15，紧固螺杆
15为多个，多个紧固螺杆15沿上底板1的中心圆周周向均匀间隔排布；同时，多个紧固螺杆15均位于上底板1和下底板2的边缘处，且多个紧固螺杆15的两端均贯穿上底板1与下底板2。此处紧固螺钉主要是便于对气液分布结构进行后期安装，使气液分布结构后期在安装时，先使气液分布结构中的上底板1与下底板2分别与设备内部的两个沿台对应，然后使紧固螺杆15的两端分别贯穿两个沿台，最后在紧固螺钉两端拧紧固定锁紧螺母即可，使气液分布结构的安装更加方便。
51.在一些实施方式中，所述气相分布管4外壁还涂覆有疏水涂层，有效避免液相在通过降液管3进入到上管板11上后飞溅停留在气相分布管4外壁。
52.本发明中，本发明中的降液管3、气相分布管4、列管12均为多个，降液管3与气相分布管4在布置时，降液管3与气相分布管4交错排布，为了保证能最大限度的安装降液管3和气相分布管4，降液管3和气相分布管4在进行布局设计时，降液管3和气相分布管4可共同布满整个下底板2。
53.同时，本发明还在气液分布结构的基础上还提供了一种列管式反应器，如图2所示，该列管式反应器还包括壳体16，壳体16呈圆柱状，且壳体16内壁上具有与上底板1、下底板2具有的沿台，上底板1与下底板2分别与两个沿台对应，该沿台上具有与紧固螺钉对应的螺钉孔，并使紧固螺钉的两端分别贯穿两个沿台上的螺钉孔，最后在紧固螺钉的两端拧紧固定锁紧螺母即可，即实现对气液分布结构的安装。
54.列管式反应器中的壳体16可设置成多段式结构，此处多段式结构可以指两段式结构，也可以是指三段式结构或大于三段的多段式结构，在实际生产时，可将列管式反应器分为几个部分生产，而列管12与上管板11可与气液分布结构中的其他结构分开设置在其中一段壳体16内，使上底板1与下底板2在固定安装后再将多段式壳体16拼接固定即可，而多段式壳体16在拼接过程中使多个气相平衡管5一一插设在列管12内即可。
55.当气液分布结构安装在列管式反应器中的壳体16内后，上底板1、下底板2与壳体16共同围成气相缓冲室17，上底板1与壳体16顶部围成液相缓冲室18，壳体16上还设有与气相缓冲室17连通的气相入口20，气相入口20可位于壳体16的侧壁上，使气相入口20的轴线方向与气相分布管4的轴线方向垂直，使气相在进入气相分布管4之前路径更加复杂，使气相中的颗粒物质沉淀效果更好；同时，壳体16上还设有与液相缓冲室18连通的液相入口19，液相入口19与盖帽8对应，使液相在通过液相入口19进入后直接作用到盖帽8上，使盖帽8能有效对通过液相入口19进入的液相进行缓冲。
56.在一些实施方式中，所述壳体16上还设有视镜观察口21，视镜观察口21位于壳体16的侧壁上，且视镜观察口21位于下底板2与上管板11之间，使工作人员可通过视镜观察口21对降液管3送入到上管板11上的液相状态进行观察。
57.在一些实施方式中，为更好地使气相在列管12中反应而不逸至上管板1与下底板2之间的空间内，在壳体16上设置一个惰性气体进口22，并使惰性气体进口22连通下底板2与上管板11之间的空间，使气相与液相在列管12中反应时，通过惰性气体进口22向下底板2与上管板11之间的空间内通入惰性气体，使惰性气体对上管板11与下底板2之间的空间进行气封，从而避免气相逸至上管板11与下底板2之间的空间内与液相接触反应。
58.当本发明中的气液分布结构用于列管式反应器中时，其工作原理如下：
59.液相从液相入口19进入作用到盖帽8进行缓冲，并在缓冲后流入到弧形分布盘7
上，在弧形分布盘7上进行初步的分布，之后从弧形分布盘7下边缘流入圆形挡圈9外侧，在圆形挡圈9外侧汇集、平稳，当液位高于圆形挡圈9后，液体溢流进圆形挡圈9内侧，液相得到再次均布；当汇入到圆形挡圈9内侧的液相液位高于降液管3的上端时，液体溢流进所有降液管3，液相得到又一次均布后，并在进入到降液管3内后流到上管板11上，当上管板11上的液位高于造膜管13的顶端高度后，液相溢流进入造膜管13，液相在造膜管13内形成厚度均一、连续稳定的液膜，液膜再流入与造膜管13下端连接的列管12内。
60.同时，气相从气相入口20进入气相缓冲室17，进入到气相缓冲室17中的气相经过沉降后迂回进入到气相分布管4内，这样可使气相中夹带的颗粒物在气相缓冲室17得到沉降并落到下底板2上，进入到气相分布管4中的气相沿气相分布管4流动并进入到列管12内，此时进入列管12的气相和液相同时在列管12中向下流动、接触传质，从而使气相与液相发生反应。
61.在气相与液相在列管12中反应的同时，通过惰性气体进口22向下底板2与上管板11之间的空间内通入惰性气体，使惰性气体对上管板11与下底板2之间的空间进行气封。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
63.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
64.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。