[實用新型]一種高效霧化的文丘里管型氣液分配器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420495863.6
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN204051632U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮斌;孔會清;鐘小萍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海河圖工程股份有限公司;馮斌
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C10G45/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及用于石油煉制(或煤焦油)加氫裝置的固定床加氫反應器內(nèi)構(gòu)件，尤其是涉及一種高效霧化的文丘里管型氣液分配器。

背景技術(shù)

在下降流固定床各類加氫反應器內(nèi)，設(shè)置一個或多個供反應物流(氣相流和液相流)通過的催化劑床層。當氫氣在液相流中的溶解度較低和加氫反應中接觸不到氫氣兩種情況同時存在時，就是嚴重的“缺氫”現(xiàn)象，尤其是催化劑床層出現(xiàn)“局部溝流”區(qū)域內(nèi)進行加氫時，未汽化的重質(zhì)油品中的殘留稠環(huán)芳烴及二烯烴類等，在“局部缺氫”的條件下，非常容易發(fā)生疊合反應、縮聚反應和縮合反應等“有害反應”，導致催化劑表面積炭失去活性。

每個催化劑床層的反應物流理想流動狀態(tài)，是高速氣相流能夠?qū)Φ退僖合嗔饔休^大的剪切作用力，即催化劑顆粒外部和內(nèi)部的液膜被氣相流吹散(霧化)成許多小液滴，并處于噴灑狀態(tài)，有利于液相流在連續(xù)下降過程中向各個催化劑顆粒內(nèi)均勻擴散，也有利于液相流向催化劑顆粒外部均勻擴散，以提高氫氣向液相流中的溶解速度和增加氫氣的溶解度。只有反應物流在整個催化劑床層達到均勻分布狀態(tài)，才能有效避免“有害反應”發(fā)生，對提高反應質(zhì)量和提高催化劑平均使用壽命極為有利。

根據(jù)上述，每個催化劑床層上部設(shè)置的氣液頂(再)分配盤板，其核心部件就是各種形式“氣液分配器”。它決定著加氫反應器催化劑床層內(nèi)是否會出現(xiàn)“局部溝流”和“局部缺氫”等“有害現(xiàn)象”發(fā)生。

目前國內(nèi)外重質(zhì)油品加氫反應器床層一般都會出現(xiàn)不同程度的“局部偏流”現(xiàn)象和“局部軸向溝流”現(xiàn)象，使得催化劑床層內(nèi)呈現(xiàn)不同的流速區(qū)域。

在液相流多的區(qū)域內(nèi)，氣相流和液相流的流速都相對較慢，而液相流較少的區(qū)域內(nèi)，兩相流的流速都較快。理論界將不同流速區(qū)域分為三個類型的流速區(qū)：即“滴流區(qū)域”、“脈沖區(qū)域”和“噴灑區(qū)域”，后者是最理想反應區(qū)域。

在液相流偏多的“滴流區(qū)域”內(nèi)，由于液相流多阻力大，較低速度的氣相流對液相流的剪切作用力小，液相流是以液膜形式沿著催化劑顆粒外表面向下流動，形成了對催化劑顆粒的非理想“連續(xù)包裹”狀態(tài)，低速的氣相流僅在催化劑顆粒之間曲折向下流動，氣相流(氫氣)接觸催化劑顆粒內(nèi)部“酸性中心”的機會少，導致反應“局部缺氫”現(xiàn)象很嚴重。

在液相流相對少一點的脈沖區(qū)域內(nèi)，較高流速氣相流對液相流剪切作用力有一定提高，催化劑顆粒的外表面液膜被氣相流攪動的波長大于液膜厚度時，破壞了液體的表面張力，液膜開始“架橋”，阻止氣相流的流動使之形成脈沖流動狀態(tài)，形成了對催化劑顆粒的較理想“間斷包裹”狀態(tài)，氣相流有一定機會接觸催化劑顆粒，反應“缺氫”現(xiàn)象得到一定程度的改善。

在液相流適中的“噴灑區(qū)域”內(nèi)，較高流速的氣相流對液相流剪切作用力增強，液膜被氣相流吹散成為小液滴，而處于飄浮最理想的“噴灑”狀態(tài)，這種狀態(tài)是最理想的“加氫精制和加氫裂化反應”條件，高速氣相流將小液滴吹送到催化劑顆粒的內(nèi)部，并一同與液相流發(fā)生各種加氫反應，此時催化劑床層的徑向和軸向“局部高溫”和“局部缺氫”現(xiàn)象消失，對提高反應質(zhì)量和提高催化劑使用壽命極為有利。

如何使液相流和氣相流之間通過強對流方式和高擴散方式進行有效換熱和增加液相流中的氫氣溶解度，即如何使液相流被氣相流高效霧化，被均勻地噴灑在催化劑床層上，使得液相流能夠向各催化劑顆粒內(nèi)部均勻擴散，反應產(chǎn)物順利向顆粒的外部擴散，是各種加氫反應器“氣液分配器”結(jié)構(gòu)開發(fā)面對的一個大課題。

目前，隨著國內(nèi)外加氫技術(shù)的發(fā)展，加氫反應器內(nèi)構(gòu)件之一的各種“氣液分配器”出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式，主要有以下幾種形式：

1.斜口長(或短)下降管型氣液分配器：

該結(jié)構(gòu)形式屬于“溢流式下降管型氣液分配器”的一種早期型號，主要由斜口長(或短)下降管以及圓蓋板組成。

斜口長(或短)下降管用無縫鋼管加工成為頂部斜口，管壁中部開有一排或多排4個均勻分布的溢流圓孔，下部的一段管子外直徑被加工成與氣液分配盤板上布置的圓孔一致，并用脹接方法固定。圓蓋板被水平設(shè)置在下降管頂部斜口上方，并用焊接方法固定。

工作原理：氣相流與液相流的界面處于“斜口長(或短)下降管”的中部偏上位置，即斜口長(或短)下降管上部斜口與水平圓蓋板形成的斜口處于氣相流中，而溢流下降擴散管的一排或多排4個均勻分布溢流圓孔被淹沒在液相流中。氣相流從長(或短)下降管上部的斜管口進入，液相流則從斜口下降管中部的溢流圓孔進入，在重力作用下形成了4股下降液體流，到達下降管底部出口處被低速垂直氣相流噴出口處形成的“微負壓區(qū)”所抽吸，在氣流攪動下形成了尺寸大小不同的液滴，并直接噴灑在正下方的催化劑床層上。