一种高效雾化的文丘里管型气液分配器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高效雾化的文丘里管型气液分配器，由顶盖板(1)、文丘里管喷嘴(2)、中间吸液孔管(3)、中间喉管(4)、下降扩散管(5)、折流板(6)和凹形连接板(7)组成。与现有技术相比，本实用新型专利技术解决加氢反应器中气相流对液相流的雾化程度低，液滴尺寸大，即气相流与液相流之间的对流和扩散强度低，存在液相流中氢气溶解度小以及热解速度低的问题以及现有加氢反应器的“气液分配器”在催化剂床层上部的液相流喷洒不均匀所导致出现“滴流区域”和“脉冲区域”的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种高效雾化的文丘里管型气液分配器，由顶盖板(1)、文丘里管喷嘴(2)、中间吸液孔管(3)、中间喉管(4)、下降扩散管(5)、折流板(6)和凹形连接板(7)组成。与现有技术相比，本技术解决加氢反应器中气相流对液相流的雾化程度低，液滴尺寸大，即气相流与液相流之间的对流和扩散强度低，存在液相流中氢气溶解度小以及热解速度低的问题以及现有加氢反应器的“气液分配器”在催化剂床层上部的液相流喷洒不均匀所导致出现“滴流区域”和“脉冲区域”的问题。【专利说明】一种高效雾化的文丘里管型气液分配器
本技术涉及用于石油炼制(或煤焦油)加氢装置的固定床加氢反应器内构件，尤其是涉及一种高效雾化的文丘里管型气液分配器。
技术介绍
在下降流固定床各类加氢反应器内，设置一个或多个供反应物流(气相流和液相流)通过的催化剂床层。当氢气在液相流中的溶解度较低和加氢反应中接触不到氢气两种情况同时存在时，就是严重的“缺氢”现象，尤其是催化剂床层出现“局部沟流”区域内进行加氢时，未汽化的重质油品中的残留稠环芳烃及二烯烃类等，在“局部缺氢”的条件下，非常容易发生叠合反应、缩聚反应和缩合反应等“有害反应”，导致催化剂表面积炭失去活性。 每个催化剂床层的反应物流理想流动状态，是高速气相流能够对低速液相流有较大的剪切作用力，即催化剂颗粒外部和内部的液膜被气相流吹散(雾化)成许多小液滴，并处于喷洒状态，有利于液相流在连续下降过程中向各个催化剂颗粒内均匀扩散，也有利于液相流向催化剂颗粒外部均匀扩散，以提高氢气向液相流中的溶解速度和增加氢气的溶解度。只有反应物流在整个催化剂床层达到均匀分布状态，才能有效避免“有害反应”发生，对提高反应质量和提高催化剂平均使用寿命极为有利。 根据上述，每个催化剂床层上部设置的气液顶(再)分配盘板，其核心部件就是各种形式“气液分配器”。它决定着加氢反应器催化剂床层内是否会出现“局部沟流”和“局部缺氢”等“有害现象”发生。 目前国内外重质油品加氢反应器床层一般都会出现不同程度的“局部偏流”现象和“局部轴向沟流”现象，使得催化剂床层内呈现不同的流速区域。 在液相流多的区域内，气相流和液相流的流速都相对较慢，而液相流较少的区域内，两相流的流速都较快。理论界将不同流速区域分为三个类型的流速区:即“滴流区域”、“脉冲区域”和“喷洒区域”，后者是最理想反应区域。 在液相流偏多的“滴流区域”内，由于液相流多阻力大，较低速度的气相流对液相流的剪切作用力小，液相流是以液膜形式沿着催化剂颗粒外表面向下流动，形成了对催化剂颗粒的非理想“连续包裹”状态，低速的气相流仅在催化剂颗粒之间曲折向下流动，气相流(氢气)接触催化剂颗粒内部“酸性中心”的机会少，导致反应“局部缺氢”现象很严重。 在液相流相对少一点的脉冲区域内，较高流速气相流对液相流剪切作用力有一定提高，催化剂颗粒的外表面液膜被气相流搅动的波长大于液膜厚度时，破坏了液体的表面张力，液膜开始“架桥”，阻止气相流的流动使之形成脉冲流动状态，形成了对催化剂颗粒的较理想“间断包裹”状态，气相流有一定机会接触催化剂颗粒，反应“缺氢”现象得到一定程度的改善。 在液相流适中的“喷洒区域”内，较高流速的气相流对液相流剪切作用力增强，液膜被气相流吹散成为小液滴，而处于飘浮最理想的“喷洒”状态，这种状态是最理想的“加氢精制和加氢裂化反应”条件，高速气相流将小液滴吹送到催化剂颗粒的内部，并一同与液相流发生各种加氢反应，此时催化剂床层的径向和轴向“局部高温”和“局部缺氢”现象消失，对提闻反应质量和提闻催化剂使用寿命极为有利。 如何使液相流和气相流之间通过强对流方式和高扩散方式进行有效换热和增加液相流中的氢气溶解度，即如何使液相流被气相流高效雾化，被均匀地喷洒在催化剂床层上，使得液相流能够向各催化剂颗粒内部均匀扩散，反应产物顺利向颗粒的外部扩散，是各种加氢反应器“气液分配器”结构开发面对的一个大课题。 目前，随着国内外加氢技术的发展，加氢反应器内构件之一的各种“气液分配器”出现了多种结构形式，主要有以下几种形式: 1.斜口长(或短)下降管型气液分配器: 该结构形式属于“溢流式下降管型气液分配器”的一种早期型号，主要由斜口长(或短)下降管以及圆盖板组成。 斜口长(或短)下降管用无缝钢管加工成为顶部斜口，管壁中部开有一排或多排4个均匀分布的溢流圆孔，下部的一段管子外直径被加工成与气液分配盘板上布置的圆孔一致，并用胀接方法固定。圆盖板被水平设置在下降管顶部斜口上方，并用焊接方法固定。 工作原理:气相流与液相流的界面处于“斜口长(或短)下降管”的中部偏上位置，即斜口长(或短)下降管上部斜口与水平圆盖板形成的斜口处于气相流中，而溢流下降扩散管的一排或多排4个均匀分布溢流圆孔被淹没在液相流中。气相流从长(或短)下降管上部的斜管口进入，液相流则从斜口下降管中部的溢流圆孔进入，在重力作用下形成了 4股下降液体流，到达下降管底部出口处被低速垂直气相流喷出口处形成的“微负压区”所抽吸，在气流搅动下形成了尺寸大小不同的液滴，并直接喷洒在正下方的催化剂床层上。 该种分配器结构简单、压降最小、分配盘板上单位面积分布的气液分配器数量多，对气相与液相的均匀分布有一定作用。但是存在以下缺点: (I)气相流雾化液相流能力很差,液滴尺寸大,反应物流之间温差大,氢气在液相流中的溶解度不均匀，造成催化剂床层的径向温差高达10°C以上。 (2)由于斜口长(或短)下降管的底部出口直接朝向催化剂床层上部的瓷球层，形成了“局部轴向沟流”现象，使得加氢反应产生了“有害反应”，导致催化剂表面积炭失去活性。为了避免该问题，就必须在很大程度上增加保护催化剂床层和催化剂床层上部瓷球层的高度，使设备投资增加太大。 由于上述两个缺点，目前加氢反应器内构件已很少采用该技术。 2.抽吸式泡罩型气液分配器: 该气液分配器属于“抽吸-溢流式泡罩型气液分配器”，由泡罩、气液下降管、破碎圆板、连接组件等组成。气液下降管位于泡罩中心，其上端和外侧与泡罩都留有适当间隙，其下端被固定在气液分配盘板上，泡帽的圆柱面下端均匀分布6个平行于轴(母)线的齿缝，设置的水平破碎圆板与下降管底端面留有适当环形间隙。 工作原理:当高速气相流从泡帽的齿缝上部孔隙进入泡罩内的液相流中，扰动液体形成许多连串压缩气泡，压缩气泡上升到靠近液面处并迅速膨胀破灭，气泡破灭时所释放的压缩能量将一小部分液相流抛洒到中心下降管上部空间内，形成大小不一的液滴，并随着气相流下降到出口处，而大部分液相流则被鼓泡膨胀破灭时产生的涌浪推过中心下降管口，并沿着管壁成股流淌下来。当大小不同的液滴在中心下降管的出口处存在两种流动状态:其一，少量小液滴的质量小，其向下的惯性力也小，可以随气相流一同由垂直流动方向改变成水平流动状态，并被喷洒到催化剂床层上部空间内自由下落；其二，大量较大液滴的质量大，其向下惯性力也大，使其直接冲向液体破碎器的水平圆板上，接触板面后形成更大的液滴，可见破碎器效果不十分理想。 该种分配器气相流对液相流的对流效果较好，但是存在以下缺点: (I)结构组件复杂、压降最大；由于结构尺寸大，数量少，均匀性差 (2)由于气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效雾化的文丘里管型气液分配器，其特征在于，该分配器由顶盖板(1)、文丘里管喷嘴(2)、中间吸液孔管(3)、中间喉管(4)、下降扩散管(5)、折流板(6)和凹形连接板(7)组成，所述的顶盖板(1)设置在文丘里管喷嘴(2)的上端部管口，对文丘里管喷嘴(2)进行遮盖，所述的中间吸液孔管(3)的两端分别连接文丘里管喷嘴(2)及中间喉管(4)，所述的中间喉管(4)下端与下降扩散管(5)连通，将文丘里管喷嘴(2)喷出的高速气流导入到下降扩散管(5)的扩散区域内，所述的折流板(6)焊接在凹形连接板(7)的卡口内，所述的下降扩散管(5)与凹形连接板(7)焊接连接形成一柱形间隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯斌，孔会清，钟小萍，
申请(专利权)人：上海河图工程股份有限公司，冯斌，
类型：新型
国别省市：上海;31