一种冷氢推进的旋流式冷氢箱制造技术

本发明专利技术涉及一种冷氢推进的旋流式冷氢箱，混合筒设置在下支撑板中心，旋流管设置在下支撑板上混合筒外侧，与混合筒筒体沿水平方向切向连通；矩形气液下降管垂直设置在旋流管外侧，底部与旋流管外壁沿垂直方向切向连通；气液下降管上部与位于上支撑板上的流体入口连接；冷氢支管下端位于旋流管外侧，与旋流管沿水平方向切向连接；冷氢支管上端通过位于上支撑板上的法兰与位于上支撑板外的冷氢管连接；混合筒内安装有弧形上层旋流叶片，叶片底端垂直设置在上层叶片支撑板上，混合筒出口安装有反向弯曲的弧形下层旋流叶片，叶片底端垂直设置在下层叶片支撑板上；本冷氢箱结构简单，设计合理，使冷氢作为推动气液旋流的动力，提高了流体混合程度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种冷氢推进的旋流式冷氢箱，混合筒设置在下支撑板中心，旋流管设置在下支撑板上混合筒外侧，与混合筒筒体沿水平方向切向连通；矩形气液下降管垂直设置在旋流管外侧，底部与旋流管外壁沿垂直方向切向连通；气液下降管上部与位于上支撑板上的流体入口连接；冷氢支管下端位于旋流管外侧，与旋流管沿水平方向切向连接；冷氢支管上端通过位于上支撑板上的法兰与位于上支撑板外的冷氢管连接；混合筒内安装有弧形上层旋流叶片，叶片底端垂直设置在上层叶片支撑板上，混合筒出口安装有反向弯曲的弧形下层旋流叶片，叶片底端垂直设置在下层叶片支撑板上；本冷氢箱结构简单，设计合理，使冷氢作为推动气液旋流的动力，提高了流体混合程度。【专利说明】一种冷氢推进的旋流式冷氢箱
本专利技术涉及一种用于加氢精制和加氢裂化反应器中的冷氢与器内热流体之间的气液混合与换热，也适用于其它温度不同的气液两相或者液液之间的混合、换热。
技术介绍
加氢反应属放热反应，因此，对于多床层加氢反应器来说，油和氢气在上一床层反应后温度升高，为了下一床层继续加氢反应的需要，就必须控制混合物的温度，即用冷氢降低反应物料温度。随着加氢技术的进步，反应器越来越庞大，在催化剂床层径向截面上换热不均匀会导致物料温度分布不均匀。例如，某加氢裂化装置在改造前四床层和五床层出口的径向温差分别高达37°C和39°C。由于过大的径向温差，导致五床层下部产生了热点，并很快结块，大大降低了催化剂的使用周期(石油炼制与化工，2000，31(11):51-54)。由于加氢反应多为高温、高压工况，靠增加冷氢输入量或增加空间，都会大大增加设备投资和运行成本。因此，冷氢与热的反应物料必须进行充分的混合，使下一床层得到更均匀的温度和物料分布。因此，冷氢和高温反应物料之间的高效换热是充分发挥催化剂性能以及装置平稳运行的前提。冷氢箱的结构比较复杂，往往是一种冷氢箱带有多种技术特点，因此相互间区分较困难，但主要分为三种方式:( I)绕流式。是指反应物下降到混合室外面的环形空间，并经混合室外壁孔进入，而冷氢由混合室内壁孔进入，两者在混合室中初步混合后，在急冷器中进一步绕流，在此过程中达到物料和温度的均匀分布。(2)折流式。是指反应介质和冷氢从急冷器上端的环形通道进入急冷器，然后折流，从急冷器下端排出，在此过程中实现流体均匀混合。(3)旋叶式。是指冷氢箱带有叶片，流体在叶片的引导下旋转混合。Exxon Research and Engineering 公司 1990 年公布的 “Quench assemblydesign” (US 4，960，571), 2004 年公布的 “Multiphase mixing device with improvedquench injection for inducing rotational flow” (US20040234434),2006 年公布 的“Quench box for a mult1-bed, mixed-phase cocurrent downflow fixed-bedreactor”(US 7，112，312)三项专利，都含有绕流与折流的技术特点。Texaco Inc.1995、1996 年公布的“Fluids mixing and distributing apparatus”(US 5,403, 560, US5, 567, 396),以及 UOP 公司 1998 年公布的 “Two phase fluid heat exchange” (US5，756，055)等，都是如此。而 Atlantic Richfield Company 在 1995 年提出的“Method andapparatus for mixing and distributing fluids in a reactor，，(US 5, 462, 719)专利则是典型的旋叶式结构。综上所述，这些专利中描述的冷氢箱设计方法可归纳为:增加停留时间，并通过流体在冷氢箱内的折流碰撞来达到流体混合与传热的目的。这些方法虽已在工业中得到应用而且效果基本令人满意，但还存在体积过于庞大的问题，主要原因在于必须将多种混合方式结合起来才能获得高的混合效率。显然，必须从改进混合方式入手，实现设备结构的多功能化，将绕流、折流、旋转合为一体，开发新型混合设备。为了更好地利用反应器的空间体积，中国专利ZL 200620162611.7将水力旋流概念引入到冷氢箱的设计中，把流体下落的势能转化为旋流动能，在增加湍流强度的同时，延长停留时间。该专利与专利ZL97202630.4和ZL 00253961.6所专利技术的两维空间旋流冷氢箱有本质的区别。尽管该专利在概念上有突破，但氧吸收效率实测为61.45%，仍需要进一步改进。水力旋流冷氢箱ZL 200620162611.7存在的技术缺陷如下:(I)旋流强度不够。该专利的旋流机械能完全来自于上床层通过降液管向下流动的气液两相动能，这样只能在高的气液流速下才能产生足够的旋转机械能。(2)冷氢所含机械能未能得到利用。与目前大多数专利一样，冷氢在该专利中也是通过冷氢管喷嘴向反应器喷射的。因此，冷氢只是被当作一种需要混合的介质，而不是一种动力。(3)降液管采用的是圆柱管。为获得旋流效果，降液管的直径一般不能超过旋流管直径的1/2。而实际上旋流管直径越小则旋流效果越好，因此降液管的直径就需要相应减小，但这使得气液混合流体的下降阻力加大。(4)混合筒内和混合筒出口均未设置混合元件。虽然降液管与混合筒相切，流体能够以旋流方式进入混合筒，但因混合筒内和混合筒出口段均无混合元件，使得进混合筒的各股物流间不能产生混合。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种冷氢推进的旋流式冷氢箱，使冷氢不再仅仅是冷却介质，还可作为推动气液旋流的动力。将气液下降管由圆柱形改为矩形，以解决两根圆柱管垂直相切引起的直径约束问题。在混合筒内部和出口安装旋流叶片，以提高流体混合程度。本专利技术所述的冷氢推进的旋流式冷氢箱由冷氢管、气液下降管、旋流管、混合筒、上支撑板、下支撑板、冷氢支管、上层旋流叶片、下层旋流叶片、上层叶片支撑板和下层叶片支撑板组成；圆柱形混合筒设置在圆形下支撑板中心，三个圆柱形旋流管设置在下支撑板上混合筒外侧，间隔120°与混合筒筒体沿水平方向切向连通；三个矩形气液下降管垂直设置在旋流管外侧，底部与旋流管外壁沿垂直方向切向连通；气液下降管上部与位于上支撑板上的流体入口连接；三根冷氢支管下端位于旋流管外侧，与旋流管沿水平方向切向连接；冷氢支管上端通过位于上支撑板上的法兰与位于上支撑板外的冷氢管I连接；混合筒内安装有4?6片弧形上层旋流叶片，叶片底端垂直设置在上层叶片支撑板上，混合筒出口安装有反向弯曲的4?6片弧形下层旋流叶片，叶片底端垂直设置在下层叶片支撑板上。所述的气液下降管宽度与旋流管半径相同，相交位置占旋流管半个圆周。所述的冷氢支管的直径为旋流管直径的1/4?1/3。本专利技术的工作原理如下:来自反应器外部的冷氢通过冷氢管进入冷氢箱，来自上部催化床层的高温气液混合流体通过上支撑板上的矩型开口通过气液下降管的底部切向流入旋流管，流体由一维流动转变为三维旋流。为提高旋流强度，冷氢从冷氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷氢推进的旋流式冷氢箱，由冷氢管、气液下降管、旋流管、混合筒、上支撑板、下支撑板、冷氢支管、上层旋流叶片、下层旋流叶片、上层叶片支撑板和下层叶片支撑板组成；其特征在于：圆柱形混合筒设置在圆形下支撑板中心，三个圆柱形旋流管设置在下支撑板上混合筒外侧，间隔120°与混合筒筒体沿水平方向切向连通；三个矩形气液下降管垂直设置在旋流管外侧，底部与旋流管外壁沿垂直方向切向连通；气液下降管上部与位于上支撑板上的流体入口连接；三根冷氢支管下端位于旋流管外侧，与旋流管沿水平方向切向连接；冷氢支管上端通过位于上支撑板上的法兰与位于上支撑板外的冷氢管1连接；混合筒内安装有4～6片弧形上层旋流叶片，叶片底端垂直设置在上层叶片支撑板上，混合筒出口安装有反向弯曲的4～6片弧形下层旋流叶片，叶片底端垂直设置在下层叶片支撑板上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程振民，李胜山，李学华，王国旗，王振元，黄子宾，朱军，龙钰，刘小波，于坤，王洪营，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，中国石油天然气华东勘察设计研究院，
类型：发明
国别省市：