[发明专利]一种上流式反应器气液分布器及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种上流式反应器气液分布器及应用，属于石油化工领域，尤其适用于上流式反应器内气液两相物流的均匀分配。

背景技术

在石油化工领域中，固定床反应器应用最为广泛。根据固定床反应器的进料方式，可以分为上进料（即下流式）和下进料（即上流式）固定床反应器。以固定床加氢反应器为例，其传质的理想状态为：氢气不断地溶解在原料中，原料与催化剂接触，进行加氢反应。所以为了更好地发挥催化剂的性能，必须设置合理的反应器内构件，使得气液物流分配均匀，促进气相充分溶解在原料中。气液分配盘就是一种可以将气液两相物流充分混合，同时均匀地分配到催化剂床层的反应器内构件。

常规的固定床加氢反应器为下流式形式，人们对下流式加氢反应器的气液分配盘研究较多，设计也非常成熟。由于上流式加氢反应器的传质效率稍低，所以应用不是十分广泛，只是在一些特殊设计中使用。人们对上流式加氢反应器气液分配盘的研究和设计也比较少。

在上流式反应器中，气液两相向上流动时，一般情况下液相为连续相，一部分气相溶解于液相中，一部分未溶解的气相以气泡的形式向上流动，气泡的直径越小，气液两相界面积越大，气相的溶解度就会增加。在实际运行中，由于液流的扰动等原因，气泡会发生碰撞、聚并，气泡直径增大，气液两相界面积减小，导致气相的溶解度降低。因此，在上流式反应器中设计合理的气液分配盘，促进气相均匀分配，增加气液两相界面积，对于提高上流式反应器的传质效率尤为重要。

CN00807042.3和CN97193150.X中，描述了一种上流式气液分配盘，在封闭的分配盘上向下连接多个圆筒状的升液管，由下而上的液相经过升液管进入分配盘的上面，升液管外侧与封闭的分配盘形成的空间为集气室，集气室中收集分配盘下面气液两相中分离的气相，集气室的气相由升液管侧壁开的小孔进入升液管，形成较小气泡，与液相接触传质。该方法的升液管侧壁小孔大小很难控制，开孔稍大会导致气液两相液面上升至开孔处，气相的流动会时缓时急，分配不均匀。开孔较小则集气室的气相逐渐增多，气液两相液面降至升液管末端，气相也经过升液管上升，无法控制气泡的大小。

CN200810117101.1描述了一种上流式反应器及其应用。通过锥形分布器初分布进入反应器的流体，防止气相聚集从反应器中间流过，形成短路。然后通过中间开有打孔的筛板进行二次分布。反应器的中间分布器由开孔筛板和筛板串构成，对大气泡进一步破碎。该方法的结构较为复杂，占用反应器体积较大。

US5298226给出了一种气液分配盘，其通过在气液分配盘上不同的开孔率，即分配盘中心处开孔率较低，沿半径至边缘的开孔率依次增加，主要目的是防止气液两相流动不均。该方法可以控制流体分布，不能提高气液两相的传质效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种上流式反应器气液分布器及应用，可以使气相以微小气泡形式分配在液相中，提高气液两相的传质效率。

本发明上流式反应器气液分布器，包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器组成。分布盘塔板上开有适宜数量的物流导向口，由下而上的气液混合物流由此通过。帽罩式集气分配器安装在分布盘塔板的物流导向口上方，帽罩式集气分配器为半封闭式容器，上端封闭，下端开口，下端开口边缘为条栅状、锯齿状或波纹状等，帽罩式集气分配器具有收集气相和气相的再分配功能。

本发明上流式反应器气液分布器中，物流导向口内径为2～25cm，优选为4～15cm。分布盘塔板上物流导向口的物料流通总截面积应不小于反应器入口管的截面积。

本发明上流式反应器气液分布器中，帽罩式集气分配器主要功能为集气和气相的再分配。帽罩式集气分配器的集气室为具有一定体积的半封闭式容器，封闭端在上，开口端在下，可以汇集气液物流中的气相。其可以为多种形式，如：顶端封堵圆筒状、半球状、圆锥状、顶端封堵方筒状等，具体的形式可以根据实际情况进行选择。帽罩式集气分配器的开口下端边缘设计成条栅状、锯齿状或波纹状等，条栅状、锯齿状或波纹状开口处可以焊接金属破碎网，金属破碎网为同材质的普通金属筛网，可以对溢流出的气泡进一步破碎。帽罩式集气分配器高度为4～50cm，优选为5～25cm。帽罩式集气分配器可以通过支架固定在气液分布盘塔板上。