[發明專利]一種用于沸騰床反應器的氣液分布器

有效

• 申請號: 201410210383.5
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN105080438B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 蔡連波;陳強;盛維武;趙曉青
• 申請（專利權）人: 中石化洛陽工程有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明涉及反應器的內構件，尤其涉及一種用于沸騰床反應器的氣液分布器。

背景技術

氣液固三相沸騰床反應器在工業反應過程中得到了廣泛應用，對于反應熱很大的反應過程，使用三相沸騰床反應器可以有效的移走反應熱，實現反應器的等溫操作，保證反應器的正常運行。在三相沸騰床反應器中，氣液分布器是保證氣體在床層中均勻分布的重要內構件，直接影響反應器的平穩運行和反應效率。

目前國內外公開專利中沸騰床氣液分布器根據功能特性分有兩大類：截流型(例如US4874583、200910012453.5和201020636320.3等)和非截流型(例如200910012498.2)，現有文獻顯示目前工業裝置上基本采用了美國Texaco公司的帶止逆球的泡帽式氣液分布器US4874583，中石化撫研院利用催化劑堆積角的特性開發了非截流型氣液分布器，可以防止催化劑的大量逆流，但是無法完全回避隔板上方物流的逆流，容易發生進氣孔堵塞。

當沸騰床反應器中液相氣含率相同時，氣泡直徑越小，則氣液相界面積越大，傳質速率越快，有利于提高反應效果和利用率。同時大氣泡在液相中的上升速度高于小氣泡，也會造成氣體在反應器中的停留時間縮短，或者可以說大氣泡使部分氣體在反應器中沒有與液相接觸傳質，在一定程度上形成短路。這些都會影響反應物之間的傳質效果，并降低反應的轉化率。因此現階段學術界主要關心氣液分布器如何使氣體分布均勻，產生更多更小的氣泡，同時應該具備防止反應器隔板上方帶催化劑的物流發生逆流。氣固液三相物料在反應器內有效均勻混合、傳質效率及操作彈性是沸騰床反應器的重要性能指標，因此，性能優異的氣液分布器是沸騰床反應器的關鍵內構件。

美國Texaco公司的專利US4874583介紹了一種用于沸騰床反應器的氣液分布器，為泡帽分布器，主要由泡帽、上升管、止逆球和閥芯等部件組成。泡帽筒體的底部設有條縫，上升管上部和閥芯中部設有流體出口，閥芯下部設有閥座。上升管的下部為帶有進氣槽(條縫)的氣液預混合結構，上升管內設有用于氣液混合的孔板混合器。多個泡帽分布器均勻地設置于分布板上。這種氣液分布器在使用過程中主要存在如下問題：(1)采用所述的氣液混合結構雖然能起到一定的氣液混合作用，但是氣液容易出現斷塞流和脈動流。并且，閥芯內腔的頂端是封閉的，進入到浮起的止逆球上方、閥芯內腔頂部死區的氣液會形成回旋流(氣液向下回旋流動)。因此，止逆球會在氣液物流中上下跳動，造成止逆球和閥芯的碰撞損傷。(2)上升管頂部和泡帽環形空間都存在物流的死區，在運行過程中產生較多旋渦，導致氣液進料不穩，床層波動較大，同時局部阻力導致分布器壓降較大。(3)氣體僅通過上升管條縫上端進入上升管，此處氣液抽吸混合，極易造成脈動阻塞，流動阻力較大，上升管內部孔板混合器在一定程度上能強化氣液混合的效果，但是阻力相對較大。

中石化撫研院的專利200910012453.5介紹的結構在氣液混合結構上做了大量改進，氣液混合進料平穩。但是上部開孔斜向上方，同時沒有泡帽結構的折流，催化劑在隔板上方容易沉積，可能造成沸騰床反應器底部過熱而燒壞催化劑，由于缺少泡帽的破碎和擴散氣泡作用，氣體擴散范圍較小，氣泡較大，由于分配器出口沒有泡帽的折流阻擋作用，逆流時物流將瞬間逆流，中心進料管流速較大，止逆球不易迅速回位，需要一個短暫的回位過程。

神華煤制油公司申請的專利201020636320.3具有圓錐形泡罩，該圓錐泡罩通過多個角尺支腿與該分配盤連接。這種結構的特點是借助了浮閥的特點結構簡單，易于操作，密封緊密，流體流量為零時，錐體完全覆蓋了分配盤的開孔，隔絕了分配盤上的物料進入分配盤下。該氣液分布器在使用過程中存在的問題：(1)缺少氣液混合結構，分配板下方的物流在泡帽浮起時進入床層，氣泡較大，氣泡尾跡影響范圍較大，直接導致床層底部波動較大，分配不均；(2)泡罩通過角尺支腿與該分配盤連接，可以自由上下移動，同時在運行過程中存在旋轉，旋轉運動在破碎氣泡和防止催化劑在泡罩上沉積有一定效果，但是長時間的旋轉極易導致角尺支腿與分配盤開孔的磨損，可靠性降低，影響設備長周期安全運轉，因此泡帽不宜自由旋轉。

發明內容

為了解決現有技術存在的易出現斷塞流和脈動流、止逆球擾動較大及分配盤開孔磨損的技術問題，本發明提供了一種用于沸騰床反應器的氣液分布器，該氣液分布器能強化氣液混合，實現氣液連續均態進料，分布器內部不存在流動死區，旋流和壓降相對較小。