[發(fā)明專利]一種用于多相流反應(yīng)器的氣體分布器及多相流反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310224597.3
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN104226208A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卜億峰;門卓武;翁力;欒貴璽;張曉方
• 申請（專利權(quán)）人: 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;潘飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體分布器，更具體地，涉及一種用于多相流反應(yīng)器的氣體分布器。

背景技術(shù)

氣體分布器是多相流反應(yīng)器的重要的內(nèi)部構(gòu)件，用于保證反應(yīng)器內(nèi)氣體的均勻分布，從而使反應(yīng)器內(nèi)物料保持良好穩(wěn)定的流動狀態(tài)。氣體分布器通常決定氣體分布的均勻性、氣泡形成的大小，進(jìn)而影響整個反應(yīng)器床層包含氣含率等流體力學(xué)狀態(tài)、傳質(zhì)傳熱甚至化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行都有重要影響。通常，氣體分布器設(shè)計應(yīng)考慮流體的均勻分布以及床層壓降，以及氣體分布器在運(yùn)行時應(yīng)不易被堵塞和磨蝕。

然而，現(xiàn)有的氣體分布器大多由于總體構(gòu)造及分布管尺寸設(shè)置不合理，放大了分布管阻力降效應(yīng)，使得氣孔噴射流速不同，導(dǎo)致氣體分布不均，進(jìn)而引起溝流、死區(qū)、甚至不正常流態(tài)化造成的物料燒結(jié)。此外，由于反應(yīng)器內(nèi)部存在多相物料，包括液相物質(zhì)和固體顆粒（如催化劑），因此，當(dāng)氣體分布器中的氣體流量出現(xiàn)波動或供氣中斷時，反應(yīng)器床層中的液體或固體顆粒物質(zhì)可能會倒灌至氣體分布器中，影響氣體分布器的運(yùn)行；而且，若長時間供氣中斷，物料中的固體顆粒會大量沉積在反應(yīng)器底部，堵塞氣體分布器孔道，造成例如催化劑燒結(jié)、反應(yīng)器無法再次啟動等不穩(wěn)定操作。

為改進(jìn)多相流反應(yīng)器的氣體分布器，現(xiàn)有技術(shù)作了多種探索。

中國專利申請03151229.1公開了一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，該分布器由一個與反應(yīng)器內(nèi)徑相同的假板、多根氣體上升管、一個氣體分布管組和多個開口垂直朝下的噴嘴組成，其中入口氣體總管不與上升管直接相連。該氣體分布器在結(jié)構(gòu)上由于假板的設(shè)置使得分布器的結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜，并不緊湊，且反應(yīng)器底部的空間利用率不高，氣體分布效率不高。

中國專利申請200720066902.0公開了一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣相介質(zhì)分布器，其包括氣體入口管、氣體導(dǎo)入管、導(dǎo)氣管、多孔氣體分配構(gòu)件和撞擊底板。該氣相介質(zhì)分布器的結(jié)構(gòu)與03151229.1中公開的類似。

中國專利申請CN101396647A公開了一種三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用。所述的三相懸浮床反應(yīng)器可包括1-8組氣體分布器，并在反應(yīng)器整個底部形成均勻分布的氣體分布構(gòu)件。在一個圓或扇形區(qū)域的所有元件集總后，通過多根導(dǎo)管與該區(qū)域的導(dǎo)入反應(yīng)的進(jìn)氣管連通，形成一組氣體分布器。作為一個實(shí)例，該申請文件的圖2中示出了直接導(dǎo)入型的氣體分布器，這種分布器在反應(yīng)器橫截面上形成扇形依據(jù)反應(yīng)器底部封頭形成的內(nèi)表面形狀分布在反應(yīng)器底部的整個橢球或球面上，由4組分布器構(gòu)成，每組分布器通過多組氣體導(dǎo)管分別連接于其進(jìn)氣總管。這種氣體分布器主要由多組管件構(gòu)成，而這些管件的尺寸設(shè)置和間隔基本一致，由于氣體流通過程中存在壓降，很難保證管件上噴孔處氣體噴射速度和噴射量一致，因此會導(dǎo)致氣體分布不均。

本發(fā)明提供一種新型的、不同于現(xiàn)有技術(shù)的氣體分布器，能夠更好地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種新型的用于多相流反應(yīng)器的氣體分布器，其總體結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計緊湊、便于安裝和維護(hù)，通過新穎的內(nèi)部構(gòu)造和適當(dāng)?shù)某叽缭O(shè)定，能夠使得氣體分布管的壓降和流量穩(wěn)定，氣體分布均勻，避免固體顆粒（諸如催化劑）沉積，防止反應(yīng)器內(nèi)物料倒灌到氣體分布器中。

本發(fā)明提供一種如下的用于多相流反應(yīng)器的氣體分布器，其包括：

主管,直徑為D1，一端與氣源連通，另一端伸入至所述反應(yīng)器內(nèi)部；

多個與所述主管氣流連通的支管，直徑為D2，每一所述支管的靠近所述反應(yīng)器器壁的一端封閉，另一端和所述主管氣流連通；

每一支管上設(shè)有N對以所述支管為軸對稱布置的、并與所述支管氣流連通的分布管，其中N≥2，所述每對分布管的直徑D3和長度L3根據(jù)其在支管上的位置的不同而設(shè)置為不同，所述N對分布管將所述支管分為N+1段，且所述N+1段中至少有兩段的距離不等，以保證均勻的氣流流速和噴射量。

在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述N對分布管的長度L3和/或直徑由所述氣體分布器的中心至所述反應(yīng)器器壁呈紡錘形變化。

在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述N+1段的距離由所述氣體分布器的中心至所述反應(yīng)器器壁逐漸減小。

在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述氣體分布器還包括多個導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管附接至所述分布管的底側(cè)上設(shè)置的開孔，所述開孔的直徑為d1，所述導(dǎo)流管的直徑為d2，其中d1＜d2。

在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述導(dǎo)流管是直管、帶有一曲度的彎管、螺旋狀的直管或螺旋狀的帶有一曲度的彎管。進(jìn)一步優(yōu)選地，每個所述導(dǎo)流管的長度為約10-30mm。