气体分布器喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种气体分布器喷嘴(25)，其包含浮体(13)和竖直向上取向的气体入口(1)，当无气体流动时，气体入口(1)的出口可通过该浮体(13)闭合，其中所述浮体(13)的重心低于气流的力作用点。本发明专利技术还涉及具有固体床和至少一个气体分布器喷嘴(25)的反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种包含竖直向上取向的气体进口和浮体的气体分布器喷嘴，在没有气体流动或在流动方向上气体分布器喷嘴下游的的压力大于气体分布器喷嘴的上游时，所述气体进口外面的出口孔可通过所述浮体闭合。气体分布器喷嘴被用于例如将气体引入固体床(solid bed)。固体床通常包含气体流经的颗粒或粉末。其中使用气体分布器喷嘴的固体床为例如沸腾床(fluidized beds)、流化床(fluid beds)或移动床。将气体经由气体分布器喷嘴引入固体床通常通过风箱进行，气体通过合适的气体分布器由该风箱引入至固体床。在这种情况下，必须的设置气体分布器的方式是，使得无来自固体床的颗粒能够通过气体分布器进入风箱。气体分布器例如可为喷射器、多孔板、弯曲多孔板或喷嘴板。气体应通过所述气体分布器均匀地分布于整个横截面。为此，所述气体分布器必须具有最小压力降，其与固体床压力降成比例。用于沸腾床的经验法则是，在气体分布器上的压力降必须为沸腾床压力降的至少20％至30％。如果在以大工业规模设计沸腾床装置时考虑到其还需要在部分负载下(即，当较少的气体流经气体分布器板时)操作，则这就意味着，对于满载操作而言，在气体分布器板上的压力降明显高于设定值即沸腾床压力降的20％至30％，由此将增加操作成本。喷射器的缺点是(特别是在固体床的下部)不能实现在整个横截面上的均匀的气体分布。虽然多孔板可使气体在整个横截面上均匀地分布，但是这里应该考虑到在某些情况下颗粒可在稳态操作过程中慢慢向下移动穿过孔而进入风箱中。为避免这种情况，本领域的技术人员使用了喷嘴板。喷嘴板包含气体分布器喷嘴，其彼此相邻地布置在底板上。在正常的操作中，这些喷嘴的设计防止了颗粒慢慢移动返回到风箱中。然而，在实践中发现，在固体床处于操作过程中时也出现了如上所述的颗粒可慢慢移动穿过气体分布器喷嘴返回的状况。此状况例如可为气体供应的
突然故障或甚至是固体床中的压力反转。压力反转应理解为意指在流动方向上气体分布器喷嘴的下游的压力高于其上游的压力。如果固体床的废气通道由于安全措施被突然闭合，而气体进口仍保持了一段短时间开启，则可出现这种状况。如果发生这种情况，则气体分布器喷嘴的下游短暂地出现较高的压力，这导致颗粒流经喷嘴而进入风箱。此外，气体也可在气体循环系统中的压缩机故障的情况下通过喷嘴流回并且在此过程中夹带颗粒。进入风箱的颗粒被风箱中的气流夹带且可由此导致气体分布器喷嘴的不期望的腐蚀。此过程加速，则气体分布器喷嘴受损更加严重。如果这种损害严重到不能实现气体在横截面均匀分布的程度时，该装置就必须关闭。此外，颗粒可堵塞各个喷嘴，以使气体可能无法再通过喷嘴流入固体床，导致气流在横截面上不均匀分布。例如当在沸腾床反应器中进行放热反应时，均匀气体分布是重要的，因为这样可实现均匀温度分布。热区的形成通常是不期望的，因为它们可导致例如容量的降低或不安全状态。此外，在通过所用气体的吸附而发生毛细管凝聚的情况下，固体床的材料也可能发生腐蚀。特别是在将催化剂用作固体床的材料和气体用作原料时或任选地反应产物对风箱的材料具有腐蚀作用时出现这种情况。特别是在进料至风箱的温度低于操作温度时会出现毛细管凝聚。特别是当固体床的材料为催化剂且反应混合物已经被引入至风箱时，与流回至风箱的颗粒的接触可导致不期望的反应。尤其是在放热反应的情况下，由于产生的热量通常不能被充分地散去，这会导致风箱中温度升高。此外，必须定期清洁风箱并将颗粒从风箱中除去，为达到这一目的，每次必须中断方法过程，因此降低了方法的效率且增加了操作成本。为防止来自固体床的颗粒能通过气体分布器喷嘴流回，例如从US 3,386,182已知可使用中心(central)气体分布器喷嘴，其具有在气流中断时由弹簧辅助件闭合的闭合元件。US 4,387,667公开了一种浮体，其用于建立恒定的压力降。在这种情况下，该浮体为尖端朝下直立的圆锥体的形式且其周围分布有肋条，当气流太微弱时该浮体借助于该肋条停靠在套筒上。其中，该套筒具有朝
气流方向变宽的圆锥形的横截面。该文中记载的浮体不能防止颗粒回流。一种球体形的浮体已知于US 3,921,663。当气体流量太低时，所述球体立于气门上。气门上方提供具有以圆锥形变宽的横截面的套筒。这确保了在降低气体流量的情况下球体立于气门上。所有现有技术中已知的浮体的缺点是，它们不能建立起与通过喷嘴的气体体积流速无关的恒定压力降，以使固体床可进行均匀的操作，或浮体不能确保颗粒保持在固体床中，特别是在低气体流速或反流的情况下。另一缺点是，对于所需的压力降，通常浮体必须非常重，这会导致不稳定的操作条件。因此，本专利技术的目的是提供一种气体分布器喷嘴，其即使在不稳定的气体流量的情况下也可建立恒定的压力降并且在气体供应完全或部分故障的情况下或在底部的压力反转的情况下也可防止来自固体床的颗粒的回流。该目标通过包含竖直向上取向的气体进口和浮体的气体分布器喷嘴来实现，在气体速率降低至低于给定值时，气体进口外面的出口孔可通过所述浮体闭合，没有气体流动或发生压力反转，其中所述浮体的重心低于气流阻力的力作用点。将重心设置为低于气流阻力的力作用点确保了不会建立不稳定的操作状态。如果浮体因为不均匀的气体流量而开始振动或开始倾斜，则由于重心低于力作用点，其本身再次直立并自行稳定。这也防止了浮体被卡住，从而不损害闭合功能。此外，浮体也可建立起与气体供应量无关的恒定压力降。对于本专利技术的目的而言，气流阻力的力作用点是可将由气流施加并在浮体表面累积的应力结合成合力的点。该点作为压力中心是本领域技术人员已知的且不一定是浮体表面的几何中心。此处气流阻力的力作用点的位置取决于浮体的圆周表面上的压缩应力和剪切应力。此外，动压力取决于局部流动速率，局部流动速率受以下因素影响：通过喷嘴的操作体积流速、喷嘴和浮体的形态以及浮体在喷嘴中的位置。当浮体被设计为使得几何中心和压力中心是在同一轴线上时，例如为点对称或轴对称的浮体，则对于本专利技术的目的而言，气流阻力的力作用点也可以确定为以下的点：可将在浮体表面累积并由气流所施加的应力
以相对于该点不存在力矩的方式结合成力矢量的点。低于其时气体进口外面的出口孔即闭合的气体速率的具体数值是，气体速率低至浮体不再受支撑的值。该值取决于气体进口喷嘴的几何形状和浮体的几何形状以及浮体的质量和流动气体的特性，例如密度、粘度或压力。本专利技术的气体分布器喷嘴特别用于具有固体床(例如沸腾床、流化床或移动床)的装置中。气体分布器喷嘴的结构使得孔在气流完全或部分故障或在底部的压力反转时闭合，从而无来自固体床的颗粒可通过喷嘴流回。以此方式可防止相关缺点，例如侵蚀、腐蚀和风箱中的反应。此外，在该装置中进行的过程因清洁风箱而必须被中断的次数降低了。这减少了停机时间并且由此降低了生产损失。在本专利技术的一个实施方案中，所述浮体在面向气体进口的一侧上具有不断变窄的直径。所述变窄的直径使得浮体能够同时用作闭合元件以及能够在气体流量太低时将气体分布器喷嘴闭合。为此，当气流速率低时，所述浮体停靠在支座上并以此方式将气体分布器喷嘴闭合。因此，使气体不能吹入固体床中，也不能使来自固体床的颗粒回流。该支座在这种情况下优选采用环形限位挡件(limit stop)的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分布器喷嘴，其包含竖直向上取向的气体进口(1)和浮体(13)，在气体速率降低至低于给定值时，气体进口(1)外面的出口孔可通过所述浮体(13)闭合，没有气体流动或发生压力反转，其中所述浮体(13)的重心低于气流的力作用点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.04 EP 13195614.61.一种气体分布器喷嘴，其包含竖直向上取向的气体进口(1)和浮体(13)，在气体速率降低至低于给定值时，气体进口(1)外面的出口孔可通过所述浮体(13)闭合，没有气体流动或发生压力反转，其中所述浮体(13)的重心低于气流的力作用点。2.根据权利要求1所述的气体分布器喷嘴，其中所述浮体(13)在面向气体进口(1)的一侧上具有不断变窄的直径。3.根据权利要求1或2所述的气体分布器喷嘴，其中所述浮体(13)在远离气体进口一侧包含有空腔。4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体分布器喷嘴，其中所述浮体(13)为空心圆锥体(17)的形式，圆锥体(17)的尖端(19)为实心的。5.根据权利要求1-4中任一项所述的气体分布器喷嘴，其中所述浮体(13)包含导杆(15)。6.根据权利要求4和5所述的气体分布器喷嘴，其中所述导杆(15)在空心圆锥体(17)的尖端(19)处形成。7.根据权利要求5或6所述的气体分布器喷嘴，其中所述导杆(15)在导向环(7)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·加雷拉，K·巴克曼，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE