一种高效抽吸-喷射泡罩型气液分配器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高效抽吸‑喷射泡罩型气液分配器，它具有气相流对液相流的雾化和扩散性效果明显、喷洒均匀性高和可以有效防止中心滴流的特点。L型连接板（6）均匀分布安装在下降扩散管（3）管外壁中部，空心圆锥形套（2）和钟形泡罩（1）分别安装L型连接板（6）上，组成了气相流向上倾斜喷射的一次环形喷嘴（100）和液相流从底部进入的空心圆柱形通道（200），防滴流调节圆锥形板（4）安装在下降扩散管（3）下部通过弧形连接条（5连接），并留有一定缝隙，组成了二次环形喷嘴（300），本实用新型专利技术可以安装在各种石油或煤焦油炼制用加氢反应器内。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油化工机械设备
，确切的说，它是一种石油或煤焦油炼制用加氢反应器内的高效抽吸-喷射泡罩型气液分配器。
技术介绍
近年来，随着全球经济的快速发展和环保意识的增强，国内的环保法规日趋严格，对洁净燃油的要求越来越高，石油炼制及煤化工企业不得不提高自身各种油品的产品质量，而油品加氢技术便是提高油品质量的最有效的方法之一。加氢工艺技术水平的高低，主要取决于加氢原料油预处理的质量、加氢催化剂（保护剂）的性能和加氢反应器内件三个主要因素。目前，为了提高燃料油品加氢反应的质量，就必须提高加氢催化剂的反应活性。但是，采用高活性的催化剂，一旦气相流对液相流的扩散性不好，催化剂床层就会出现“局部沟流”区域，即气液分配器正下方局部区域内液相流相对偏多，因其阻力大，气相流相对偏少，引起“局部缺氢”问题。当氢气在液相流中的溶解程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，此时该区域会出现“局部热点”，不饱和烃或重质油品中的残留稠环芳烃等物质，非常容易发生叠合 、缩聚和缩合等有害反应，导致催化剂表面积炭失去活性、缩短加氢催化剂的使用寿命。如何提高加氢反应的质量和延长催化剂的使用寿命，在很大程度上也取决于反应器内构件的先进性和合理性。其中每个催化剂床层上部分布的气液分配器是保证气相流对液相流雾化效果的最为关键的部件，气液两相流在进入催化剂床层前，必须确保气液两相流的分布均匀性和液相流的高度分散性。液相流的雾化程度越高，雾滴直径尺寸越小，就意味着气液两相流的扩散性好，液体单位体积的比表面积越大，有利于提高氢气向液相流中的溶解速度和增加氢气的溶解度，还可以使液相流被均匀的喷洒到催化剂床层上，最终有效地避免“有害反应”的发生，对提高加氢反应质量和延长催化剂使用寿命是非常有利的。目前，在普遍使用的各种气液分配器水力学模拟分析和水力学冷模试验中，可以发现以下问题：1、气相流对液相流的扩散作用和对流作用都很差；2、氢气向液相流溶解的速度不高；3、液相流喷洒到反应器圆截面上的偏流现象严重，对配合新型加氢催化剂发挥良好作用的效果不佳。目前，随着国内外加氢技术的发展，各种“气液分配器”出现了多种结构形式。现有的各种气液分配器，按照液相流进入方式可分为溢流型、抽吸型、喷射型和组合型。以下是目前国内外现有“气液分配器”的几种形式：抽吸-溢流型泡罩组合型气液分配器这种气液分配器的典型代表是联合油(Union Oil)公司生产的气液分配器，还有与其类似的型号，如：中国专利CN 201959779 U、CN 200963585 Y和CN 201959778 U公开的三种气液分配器。在这四种气液分配器中，后三种是前者的改进型，只是将泡罩筒体上的长圆孔改成螺旋条孔，或是将下降管顶部改成锯齿形状，下部碎流板的缝隙形状不同而已，并没有从根本上改变现有抽吸-溢流型泡罩气液分配器的水力学特性。从流体力学模拟分析和水力学冷模试验结果可以看出它们的共同缺点就是：1、由于泡罩分布的长圆孔喷嘴凸显局部性，在靠近喷嘴局部区域内的抽吸性能强、扩散效果很好，但是在远离长圆孔喷嘴处的气相流对液相流的扩散效果则变的很差，尤其是气液体积比较小或油品黏度和表面张力均较大时，其雾化效果会更差，雾化后的气液两相流中存在大量尺寸很大的液滴。2、由于气液分配器底部碎流板的各种形状缝隙并非喷射原理用的理想喷嘴，而是接近于淋浴用的喷头。因此，气相流对液相流的扩散均匀性差，气液彼此分离喷射，导致严重的偏流现象，即气相流对液相流的剪切作用不能均匀地充分发挥出来，其雾化整体性效果很差，导致下部存在严重的滴（沟）流现象。尤其是当气液体积比较低或油品黏度和表面张力较大时，会导致气液分配器正下方的催化剂床层出现严重的“局部轴向沟流”现象，这种“有害反应”的出现会使加氢反应质量变差和影响催化剂使用寿命。这就是渣油加氢或煤焦油加氢不能够使用该类型气液分配器的原因；3、由于上述几种气液分配器的抽吸量都很大，因此，不仅要求气液分配盘板的安装水平度高，而且要求入口扩散器或急冷箱（冷氢箱）下落的液相流分布均匀性高，否则各个气液分配器的抽吸量差异性会非常大，但是目前现有的扩散器或急冷箱（冷氢箱）的下落均匀性达不到这样要求。4、上述气液分配器的液相流抽吸环口将气液顶（再）分配盘板上的液相流抽吸较干净，反应物料中含有的大小固体杂质都被抽吸到下层催化剂床层内，是堵塞催化剂床层的主要因素之一，不利于反应器的长周期运行。溢流-喷射型泡罩气液分配器这类型气液分配器是抽吸-溢流型泡罩气液分配器的改进型，如：中国专利CN102451648 A、CN 203389620 U和CN 203944356 U公开的三种气液分配器，它们的共同特点是气相流从上部的泡罩、圆锥形喷嘴、直段喷射管等形式喷射，液相流则以溢流圆（长条）孔或管端平口进入，在下部很短的扩散段内进行雾化，最后由各种形状碎流板的缝隙喷射出来。从流体力学模拟分析和水力学冷模试验结果看，它们的共同缺点就是：1、尽管气相流喷嘴的喷射作用较大，但是，三者设置的扩散段长度均很小，达不到充分扩散效果，即一次雾化程度低。2、设置的底部二次雾化喷嘴均采用碎流板的形式，虽形状各有不同，但是，并没有从根本上改变抽吸-溢流型泡罩气液分配器碎流板的水力学特性，故缺点同上。3、结构复杂，机械加工组件多，成本较高。溢流-喷射型气液分配器这种气液分配器的典型代表是shell公司开发的、是目前最先进的HD溢流-喷射型气液分配器之一，国内也有其他多种仿制产品，如：抚顺石油化工研究院研制的FRIPP溢流-喷射型气液分配器和中国专利CN 203764228 U公开气液分配器均属于溢流-喷射组合型气液分配器。后两种只是将前者的下降管所开的溢流圆孔改成溢流轴向长圆孔或将溢流圆孔改成小直径钢管。它们的共同特点是在下降管内气相流向下喷射时，抽吸从下降管中部的管壁圆孔（长圆孔）进入的液相流，被气相流所扩散，在底部环形喷嘴处完成一次雾化。从流体力学模拟分析和水力学冷模试验结果看，它们的共同缺点是：1、当气液体积比较小时，气相流对液相流剪切作用小、雾化分散效果变差，下降管内壁形成的液膜均匀性变差，出现喷射偏流现象；2、由于只有一次雾化过程，所以，在工艺计算方面要求气相流和液相流的流量准确性高，生产装置操作弹性范围小，一般在正负20%以内。3、处于环形喷嘴下部的折流圆板底面形状为平底或凸形结构，圆板中心存在滴流现象，当气液体积比越小或油品粘度越大时，滴流现象越严重，这会导致一部分液相流不能被环形雾化喷嘴所雾化。4、环形喷嘴喷射间隙不可调节，为保证环形喷嘴圆周间隙的均匀性，则对其焊接制作的精度要求很高，必须准确无误，而且还要求搬运、运输和安装时，要注意碰撞问题。溢流-二次喷射管型气液分配器中国专利201220737754.1和201420495863公告的溢流-喷射管型、文丘里管型气液分配器，是本人几年前专利技术的，它们属于溢流型-二次喷射型气液分配器，共同特点是采用一次文丘里管喷射原理（前者为简单型文丘里管结构，后者是复杂性文丘里管结构）和二次环形喷嘴喷射原理两级雾化原理。一次雾化采用文丘里管雾化的目的是为了二次雾化环形喷嘴得到较细小的雾滴和均匀性非常好的环形液膜，使得环形喷嘴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效抽吸‑喷射泡罩型气液分配器，包括钟形泡罩（1）、空心圆锥形套管(2)、下降扩散管（3）、防滴流调节圆锥形板(4)、弧形连接条(5)和L型连接板（6）、气液顶再分配盘板（7）不锈钢构件，其特征在于：下降扩散管（3）安装在气液顶再分配盘板（7）上，L型连接板（6）利用板竖边（61）安装在下降扩散管（3）的外管壁上，空心圆锥形套管（2）的连接水平台边（24）安装在L型连接板（6）的沟槽（62）内，钟形泡罩（1）利用钟形底圆口（12）安装在L型连接板（6）顶边（63）的上方，两者留有一定缝隙，由此组成了气相流向上倾斜喷射的一次环形喷嘴（100），空心圆锥形套管（2）的内部与下降扩散管（3）外壁之间，形成了液相流从底部进入的空心圆柱形通道（200）, 防滴流调节圆锥形板（4）安装在下降扩散管（3）的下平圆口（32）下方，通过弧形连接条（5）上下连接，并留有一定缝隙，组成了二次环形喷嘴（300）。

【技术特征摘要】
1.一种高效抽吸-喷射泡罩型气液分配器，包括钟形泡罩（1）、空心圆锥形套管(2)、下降扩散管（3）、防滴流调节圆锥形板(4)、弧形连接条(5)和L型连接板（6）、气液顶再分配盘板（7）不锈钢构件，其特征在于：下降扩散管（3）安装在气液顶再分配盘板（7）上，L型连接板（6）利用板竖边（61）安装在下降扩散管（3）的外管壁上，空心圆锥形套管（2）的连接水平台边（24）安装在L型连接板（6）的沟槽（62）内，钟形泡罩（1）利用钟形底圆口（12）安装在L型连接板（6）顶边（63）的上方，两者留有一定缝隙，由此组成了气相流向上倾斜喷射的一次环形喷嘴（100），空心圆锥形套管（2）的内部与下降扩散管（3）外壁之间，形成了液相流从底部进入的空心圆柱形通道（200）, 防滴流调节圆锥形板（4）安装在下降扩散管（3）的下平圆口（32）下方，通过弧形连接条（5）上下连接，并留有一定缝隙，组成了二次环形喷嘴（300）。2.根据权利要求1所述的高效抽吸-喷射泡罩型气液分配器，其特征在于：钟形泡罩（1）是用钢板冲压成为钟形体（11）。3.根据权利要求1所述的高效抽吸-喷射泡罩型气液分配器，其特征在于：空心圆锥形套管（2）是用无缝钢管冲压成为上部管段空心圆锥管型（21），上部为圆管口（22），底部管口留有与L型连接板（6）的沟槽（62...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯斌，
申请(专利权)人：冯斌，
类型：新型
国别省市：辽宁;21