一种新型气体分布器及包含该气体分布器的气体分布系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种新型气体分布器及包含该气体分布器的气体分布系统，所述气体分布器包括至少一个气体分布盘，所述气体分布盘为由若干波纹片组装而成的盘式结构，所述波纹片的波棱不沿竖直方向设置，相邻两个所述波纹片的波棱的倾斜方向相反。本实用新型专利技术的气体分布器一方面可使大小不一的气泡在流经气体分布器后变成大小相近的小气泡，并被均匀地分布在设备的整个横截面上，有利于提高传质速率，也即是本实用新型专利技术的气体分布器具有气泡大小均一、分布均匀且分布面积大的优点，另一方面还可促进流体的组成、温度、流速等参数在传质设备径向上趋于一致，以减少甚至避免流体的返混。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及化工设备
，尤其涉及一种可用于鼓泡塔的新型气体分布器及包含该气体分布器的气体分布系统。
技术介绍
在石油化工、煤化工等工业生产中，以液相为连续相、气相为分散相的气液两相或气液固三相反应器是一类重要的传质设备。在这些设备中，可使气体以鼓泡形式通过悬浮有固体细粒的液体层从而实现气液固三相反应过程的浆态床反应器以其结构简单、分散效果均匀、传递性能良好、操作方便等优点受到了越来越多的关注，尤其是近年来在以合成气为原料生产液态和固态烃的费—托反应、以对二甲苯为原料合成对苯二甲酸等工艺中产业化的成功显示了浆态床反应器在石油化工领域的巨大发展潜力。浆态床反应器中的流体力学特征，如流型、气含率、气泡大小及分布、气泡在液相中的停留时间等，都直接影响反应器内部的传递性质，而决定上述流体特征的反应器部件无疑是气体分布器。目前，国内主流的气体分布器可分为四种结构：板式、管式、泡罩式和喷嘴式，上述现有的气体分布器虽然在一定程度上能够实现气体的均匀分布，但它们的共同缺点是，气体在反应器的整个竖直空间内的均匀分布面积较小，且气泡大小不一，由此导致反应器中心气泡多而周边气泡少，同时还会引起液相或液固相的严重返混，造成反应液与气体接触反应的范围变小，降低了反应效率。因此，研究与开发一种可将气体转变为大小均一、分布均匀的小气泡、并能提供更多气体分布面积、同时还可避免液相返混的新型气体分布器，依然是本领域技术人员亟待解决的一个技术难题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于克服现有的气体分布器所存在的气泡大小不一、分布不均匀、且气泡分布面积较小、易造成液相返混的缺陷，进而提供一种可获得大小均一、分布均匀的小气泡、且气泡分布面积大、可避免液相返混的结构新颖的气体分布器及包含该气体分布器的气体分布系统。为此，本技术实现上述目的的技术方案为：一种气体分布器，包括至少一个气体分布盘，所述气体分布盘为由若干波纹片组装而成的盘式结构，所述波纹片的波棱不沿竖直方向设置，相邻两个所述波纹片的波棱的倾斜方向相反。所述波纹片的波峰高度为4～20mm；所述波纹片的波面角为70～90°；所述波纹片的倾角为25～50°，所述倾角指的是所述波纹片的波棱与竖直方向的夹角。在所述波纹片上设置有通孔，所述通孔的开孔率为3～15％。所述通孔为直径3～5mm的圆孔，或者所述通孔为(5～7)mm×(2～3)mm的长方孔。波纹片的材质可为各种金属和合金、塑料、陶瓷，当采用金属和合金时，波纹片的厚度一般为0.2mm。所述气体分布盘的高度为150～350mm。所述气体分布器由上下两个所述气体分布盘组装而成，所述两个气体分布盘中的所述波纹片互相垂直。一种包含上述气体分布器的气体分布系统，包括，沿气体流动方向依次设置的气体预分布器和所述气体分布器；所述气体预分布器的相邻两个气体出口间的距离D与所述气体分布器中的所述气体分布盘的高度H、及所述波纹片的倾角α之间满足如下关系：H×tgα≤D≤2×H×tgα。所述气体预分布器与所述气体分布器之间的距离不超过300mm。所述气体分布系统还包括气体再分布器，所述气体再分布器的结构与所述气体分布器的结构相同。所述气体分布器与所述气体再分布器之间的距离为1～4m，优选为1.5～3m；当所述气体再分布器为两个或多个时，相邻两个所述气体再分布器之间的距离为1～4m，优选为1.5～3m。本技术的上述技术方案具有如下优点：1、本技术所述的气体分布器包括气体分布盘，该气体分布盘为由若干波纹片组装而成的盘式结构，波纹片的波棱不沿竖直方向设置，且相邻两个波纹片的波棱的倾斜方向相反，由此可使气体分布器中的相邻两个波纹片的流体通道相互交错，从而有利于在通道中流动的流体连续地进行混合，这样一方面可使大小不一的气泡在流经气体分布器后变成大小相近的小气泡，并被均匀地分布在设备的整个横截面上，有利于提高传质速率，也即是本技术的气体分布器具有气泡大小均一、分布均匀且分布面积大的优点，另一方面还可促进流体的组成、温度、流速等参数在传质设备径向上趋于一致，以减少甚至避免流体的返混。2、在本技术的气体分布器中，波纹片的倾角越小，气体经气体分布器分布后所形成的气泡在设备径向上的分布面积也就越小，而为了尽可能地获得分布面积大的小气泡，本技术限定波纹片的倾角为25～50°。另外，本技术的气体分布器在波面角一定的条件下，波纹片的波峰高度越大，使得由相邻波面形成的液流通道的截面积越大，从而导致所形成的气泡尺寸也越大，但阻力却越小，因此为平衡气泡产生时所面临的阻力与其尺寸间的矛盾关系，本技术还进一步限定波纹片的波峰高度为4～20mm、波面角为70～90°。3、本技术所述的气体分布器通过在其波纹片上设置通孔，可使波纹片两侧的流体在存在压力差或流速差时，压力或流速较高一侧的流体会通过波纹片上的通孔自动流向压力或流速较低的一侧，从而消除上述压力差或流速差，以进一步降低液相的返混，提高传质效率。4、本技术所述的气体分布器由上下两个气体分布盘组装而成，且这两个气体分布盘中的波纹片互相垂直，如此可使经下方的气体分布盘分布后的气泡再次进入上方的气体分布盘中实现气泡的二次分布，从而更有利于产生大小均一、分布均匀的小气泡、且气泡的分布面积也更为广泛。5、本技术所述的气体分布系统，通过在气体的流动方向上依次设置气体预分布器和气体分布器，且气体预分布器的相邻两个气体出口间的距离D与气体分布器中的气体分布盘的高度H、及波纹片的倾角α之间满足H×tgα≤D≤2×H×tgα，如此使得进入传质设备的气体先经气体预分布器分布成大小不一、分布不均匀的气泡，这些气泡再进入上述气体分布器中，从而被分布成大小均一、在整个设备横截面上分布均匀的小气泡。进一步地，当气体分布器上方的液相高度较大时，经气体分布器分布后获得的小气泡在上升过程中会不断的发生聚并，使得小气泡变成大气泡，而大气泡的上升速度快，小气泡上升速度慢，这样气泡便不断地向设备中心聚拢，导致设备横截面上的气体分布变得不均匀，并加剧了液相或含固体的液相的返混，此时就需要再设置一个或多个与气体分布器具有相同结构的气体再分布器，相邻两个气体再分布器之间的距离为1～4m，优选为1.5～3m，这样气体经再分布器进行再分布后，又可变成大小均一、分布均匀的小气泡，从而实现整个设备内的气泡均匀化。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所述的气体分布器中的气体分布盘的示意图；图2为构成图1的气体分布盘的波纹片的示意图；图3为图1中的相邻两个波纹片所形成的流体通道的示意图；图4为图2中的波纹片的法截面图；图5为一种安装有本技术所述的气体分布系统的浆态床反应器的示意图；图6为图5中的气体预分布器的俯视图，其还示出了相邻两个气体出口间的距离。其中，附图标记如下所示：1-浆态床反应器；2-催化剂入口；3-液体进口；4-气体入口；5-集气罩；6-气体出口；7-沉降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分布器，包括至少一个气体分布盘，其特征在于：所述气体分布盘为由若干波纹片组装而成的盘式结构，所述波纹片的波棱不沿竖直方向设置，相邻两个所述波纹片的波棱的倾斜方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种气体分布器，包括至少一个气体分布盘，其特征在于：所述气体分布盘为由若干波纹片组装而成的盘式结构，所述波纹片的波棱不沿竖直方向设置，相邻两个所述波纹片的波棱的倾斜方向相反。2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述波纹片的波峰高度为4～20mm；所述波纹片的波面角为70～90°；所述波纹片的倾角为25～50°，所述倾角指的是所述波纹片的波棱与竖直方向的夹角。3.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，在所述波纹片上设置有通孔，所述通孔的开孔率为3～15％。4.根据权利要求3所述的气体分布器，其特征在于，所述通孔为直径3～5mm的圆孔，或者所述通孔为(5～7)mm×(2～3)mm的长方孔。5.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述气体分布盘的高度为150～350mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器由上下两个所述气体分布盘组装而成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚元德，唐印，孔德利，宋国天，
申请(专利权)人：北京烨晶科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11