一种流化床反应器的气体预分布器制造技术

本发明专利技术公开了一种流化床反应器的气体预分布器，属于流化床设计领域，所述气体预分布器包括沿流化床反应器的气体进口管道的中轴线依次独立且同轴设置的水平环状挡板和多层锥型台导流结构。该预分布器能够提高气体分布和液相分布的均匀性，以及流化床反应器操作的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种流化床反应器的气体预分布器
本专利技术涉及一种用于流化床反应器的气体预分布器。
技术介绍
流化床反应器具有传质传热效率高、温度分布相对均匀、操作范围较宽等特点。随着流化床反应器在各个工业领域中的发展和装置规模的扩大，流化床反应器中气液的均匀分布问题成为其大规模工业化设计的关键问题之一。工业流化床反应器多在反应器底部的气体进口上方设置预分布器，以改善反应器底部的气流分布，避免气体直接冲击气体分布板，造成分布板下方气液分布不均匀。分布板下方气流分散的均匀性直接影响流化床反应器内的流化质量以及正常操作。在实际生产过程中，往往会在分布板下方形成较高液含量区域，进而出现严重的粒子沉积和颗粒结块现象，导致分布器被聚合物堵塞，直接威胁着装置的稳定操作。现有技术中流化床使用的气体预分布器结构较为简单，主要由导气管和导流器组成。其中，导流器可以是将军帽型、锥形环、环状挡板或锥形帽。如CN102350275B采用的预分布器就是锥形帽和导流管的形式。CN102847491A采用的气体预分布器是结合了筒状结构和锥形结构。CN205517661U则是采用一种特殊的圆环形导流器。然而工业装置运行结果表明，在高液含量条件下现有预分布器不能实现气液两相的均匀分布，导致分布板出现结块堵塞现象。因此，需要开发一种具有更宽操作范围，在高液含量条件下也能保证气液均布分布的新型预分布器，以提高流化床反应器操作的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种流化床反应器的气体预分布器，该预分布器可以使入口气体或气液混合物扩散以及到达分布板的气体或气液混合物分布较为均匀，保证流化床反应器分布板下方液相分布能够相对均匀，继而保证流化床反应器的流化质量，并减少气体预分布器的粘壁和堵塞，保障装置的长期稳定运行。一种流化床反应器气体预分布器，包括沿流化床反应器的气体进口管道的中轴线依次独立且同轴设置的水平环状挡板和多层锥型台导流结构，所述的水平环状挡板和多层锥型台导流结构均位于流化床反应器的气体进口与气体分布板之间的区域，所述的水平环状挡板靠近气体进口；所述的多层锥型台导流结构其中一端靠近水平环状挡板并处于相同高度，另一端远离水平环状挡板。气体或气液混合物通过气体进口管道进入所述的预分布器内部时，先通过多层锥型台导流结构进行气体疏导，但由于多层锥型台导流结构不是紧接气体进口管道，所以会有气体或气液混合物从多层锥型台导流结构外侧通过，为了使多层锥型台导流结构外侧气体或气液混合物分布均匀，加入水平环状挡板。同时，避免入口气体直冲分布板，进而造成分布板下方液相分布不均匀，将多层锥型台导流结构设置为锥形帽结构。所述的水平环状挡板和多层锥型台导流结构均位于流化床反应器的气体进口与气体分布板之间的区域；所述的水平环状挡板靠近气体进口，中间开有直径Di0的圆孔，外径为DO0；所述的多层锥型台导流结构的底端与水平环状挡板处于同一水平高度；所述的多层锥型台导流结构内部至少有两层结构，内外结构锥形面平行且两两之间存在间隙，多层锥形台导流结构的底端和顶端均开有圆孔，其中底端圆孔直径为Dbi，顶端圆孔直径为Dui，i＝1,2,……,n，n≥2。所述的多层锥形台导流结构在底部圆孔直径关系为Di0>Db1>Db2>……>Dbn，顶部圆孔直径关系为Du1>Du2>……>Dun。为了使来自底部进口的气体或气液混合物能够通过水平环状挡板与多层锥形台导流结构的空隙，向反应器四周扩散，保证到达分布板的气体或气液混合物分布均匀，所述的多层锥型台导流结构的第一层锥形台导流结构底端圆孔直径的取值范围为：Di0≥Db1，顶端圆孔直径Du1的取值范围为：Di0≤Du1≤DO0。所述的多层锥型台导流结构的锥形面与气体进口管道的中轴线的夹角为15°～75°，优选15°-60°，能够保证气体或气液混合物受到导流作用向反应器四周扩散。所述水平环状挡板外侧与流化床反应器底部之间的竖直距离为h，记面积S1＝hπDO0；S1表示水平环状挡板外侧与流化床反应器底部之间的竖直圆筒侧面积，水平环状挡板与第一层锥形台导流结构底部之间的圆环面积为S2＝π(Di02-Db12)/4，第一层锥形台导流结构底端圆孔面积为S3＝πDb12/4，S1、S2、S3之间的关系是S3≤S2≤S1，能够减少分布板下方的低液相含量区，实现液相的均匀分布。所述的锥型台导流结构层数n＝2时，第一层与第二层之间的底部圆环面积为S4＝π(Db12-Db22)/4，第二层锥形台导流结构底端圆孔面积为S5＝πDb22/4，第一层锥形台导流结构与第二层锥形台导流结构之间的底部圆环面积S4≥第二层锥形台导流结构底部圆形孔面积S5，其中优选1.5≤S4/S5≤10，保证通过第二层锥形台导流结构的气体和通过两层锥形台导流结构之间的气体量均匀分配。所述的锥型台导流结构层数n≥3，第1层锥形台导流结构与第2层锥形台导流结构之间的底部圆环面积S4≥第2层锥形台导流结构与第3层锥形台导流结构之间的底部圆环面积S5≥……≥第n层锥形台导流结构底部圆形孔面积Sn+3。对不同大小反应器，要采用不同尺寸的气体预分布器。具体尺寸可通过计算流体力学软件Fluent模拟优化。本专利技术提供的气体预分布器与现有预分布器相比，通过设置水平环状挡板和多层锥型台导流结构，改变气体流场，可以改善分布板下方气相特别是液相分布不均匀的现象，减少流体对分布板局部的冲击，提高流化床反应器操作的稳定性。附图说明图1是本专利技术提供的一种具有两层锥型台导流结构的流化床反应器气体预分布器示意图；其中，1为气体分布板，2为第二层锥型台导流结构，3为第一层锥型台导流结构，4为水平环状挡板，5为气体进口管道；图2是本专利技术提供的一种具有两层锥型台导流结构的流化床反应器气体预分布器的结构参数示意图；图3是使用图1所示的预分布器的流化床反应器分布板下方的液相分布云图；其中上图是侧剖面液相分布云图，下图是分布板下方液相分布云图。图4是使用单个锥形帽的预分布器的流化床反应器分布板下方的液相分布云图；其中上图是侧剖面液相分布云图，下图是分布板下方液相分布云图。图5是使用图1所示的预分布器的流化床反应器分布板下方的液相体积分率分布图。具体实施方式实施例1如图1所示，本专利技术流化床反应器气体预分布器，包括沿流化床反应器的气体进口管道的中轴线依次独立设置的水平环状挡板4和多层锥型台导流结构(外层3和内层2)，所述的水平环状挡板4与多层两层锥型台导流结构均位于流化床反应器的气体进口5与气体分布板1之间的区域，所述的水平环状挡板4靠近气体进口5；所述的多层锥型台导流结构其中一端靠近水平环状挡板4并处于相同高度，另一端远离水平环状挡板4。锥型台导流结构之间、锥型台导流结构与环形板之间、环形板与流化床反应器底部封头之间均通过筋板连接。对内径为3000m的反应器，其气体预分布器优化后结构选用：水平水平环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流化床反应器的气体预分布器，包括沿流化床反应器的气体进口管道的中轴线依次独立且同轴设置的水平环状挡板和多层锥型台导流结构，其特征在于：/n所述的水平环状挡板和多层锥型台导流结构均位于流化床反应器的气体进口与气体分布板之间的区域；/n所述的水平环状挡板靠近气体进口，中间开有圆孔；/n所述的多层锥型台导流结构的层数至少为两层，且每层锥型台导流结构的底端均与平环状挡板处于同一水平高度；/n每层锥形台导流结构的底端和顶端均开有圆孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种流化床反应器的气体预分布器，包括沿流化床反应器的气体进口管道的中轴线依次独立且同轴设置的水平环状挡板和多层锥型台导流结构，其特征在于：
所述的水平环状挡板和多层锥型台导流结构均位于流化床反应器的气体进口与气体分布板之间的区域；
所述的水平环状挡板靠近气体进口，中间开有圆孔；
所述的多层锥型台导流结构的层数至少为两层，且每层锥型台导流结构的底端均与平环状挡板处于同一水平高度；
每层锥形台导流结构的底端和顶端均开有圆孔。


2.根据权利要求1所述的流化床反应器的气体预分布器，其特征在于，各层锥型台导流结构的顶端均位于水平环状挡板上方且处于同一高度。


3.根据权利要求1或2所述的流化床反应器的气体预分布器，其特征在于，设每层锥形台导流结构的底端圆孔直径为Dbi，顶端圆孔直径为Dui，层序号i＝1,2,……,n，n≥2，水平环状挡板的外径为DO0，其上开设的圆孔直径为Di0，则Di0>Db1>Db2>……>Dbn，Du1>Du2>……>Dun。


4.根据权利要求3所述的流化床反应器的气体预分布器，其特征在于，第一层锥形台导流结构顶端圆孔直径Du1的取值范围为：Di0≤Du1≤DO0。


5.根据权利要求1-4任一项所述的流化床反应器的气体预分布器，其特征在于，各层锥型台导流结构的锥形面平行且两两之...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正梁，杨遥，王超，孙婧元，王靖岱，蒋斌波，廖祖维，阳永荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33