[实用新型]一种溢流-喷射管型气液分配器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油炼制（或煤焦油）加氢装置的固定床加氢反应器内构件之一，就是顶（再）气液分配盘板上所设置的一种溢流-喷射管型气液分配器。

背景技术

在下降流固定床加氢反应器内，设置一个或多个供反应物流（气相流和液相流）通过的催化剂床层。为了使反应物流温度一致、提高氢气在液相流中的溶解度、反应物流能够均匀地分布在整个催化剂床层上，每个催化剂床层的上部都要设置一组用于此目的的气液顶（再）分配盘板。该组件的核心部件就是各种形式“气液分配器”。它决定着加氢反应器催化剂床层内是否会出现“局部偏流”和“局部轴向沟流”现象，该现象最终将导致“有害反应”发生。

当氢气在液相流中的溶解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，在此条件下进行加氢时，未汽化的重质油品中的残留稠环芳烃及二烯烃类等，非常容易发生叠合反应、缩聚反应和缩合反应等“有害反应”，导致催化剂表面积炭失去活性。

目前国内外重质油品加氢反应器床层一般都会出现不同程度的“局部偏流”现象和“局部轴向沟流”现象。使得催化剂床层内呈现不同的流速区域（见流动区域示意附图1中a、b、c）。其中：催化剂颗粒1、液相流2、气相流3。在液相流多的区域内，气相流和液相流的流速都相对较慢，而液相流较少的区域内，两相流的流速都较快。理论界将不同流速区域分为三个类型的流速区：即“滴流区域”、“脉冲区域”和“喷洒区域”，后者是最理想反应区域。   

 在液相流偏多的“滴流区域”（见附图1中a图）内，由于液相流2多阻力大，较低速度的气相流3对液相流的剪切作用力小，液相流是以液膜形式沿着催化剂颗粒外表面向下流动，形成了对催化剂颗粒1的非理想“连续包裹”状态，低速的气相流3仅在催化剂颗粒之间曲折向下流动，气相流3（氢气）接触催化剂颗粒内部“酸性中心”的机会少，导致反应“局部缺氢”现象很严重。

在液相流2相对少一点的脉冲区域（见附图1中b图）内，较高流速气相流3对液相流2剪切作用力有一定提高，催化剂颗粒1的外表面液膜被气相流搅动的波长大于液膜厚度时，破坏了液体的表面张力，液膜开始“架桥”，阻止气相流3的流动使之形成脉冲流动状态，形成了对催化剂颗粒1的较理想“间断包裹”状态，气相流有一定机会接触催化剂颗粒，反应“缺氢”现象得到一定程度的改善。

在液相流2适中的“喷洒区域”（见附图1中c图）内，较高流速的气相流3对液相流2剪切作用力增强，液膜被气相流3吹散成为小液滴，而处于飘浮最理想的“喷洒”状态，这种状态是最理想的“加氢精制和加氢裂化反应”条件，高速气相流3将小液滴吹送到催化剂颗粒的内部，并一同与液相流发生各种加氢反应，此时催化剂床层的径向和轴向“局部高温”和“局部缺氢”现象消失，对提高反应质量和提高催化剂使用寿命极为有利。

为了使液相流和气相流之间通过强对流方式和高扩散方式进行有效换热和增加液相流中的氢气溶解度，还使各种物流温度的趋于一致、液相流2被气相流3雾化程度以及是否能够被均匀地喷洒在催化剂床层上，是开发各种加氢反应器的：“气液分配器”结构特性面对的一个大课题。

2 国内外加氢反应器内构概况

目前，随着国内外加氢技术的发展，加氢反应器内构件之一的各种“气液分配器”出现了多种结构形式，主要有以下四种形式：

1 “ 斜口长（短）下降管型气液分配器”

结构特点：

该结构形式属于“溢流式下降管型气液分配器”的一种早期型号，见附图2中a、b图。其结构由：1.斜口长（或短）下降管（件1）；2.圆盖板（件2）组成。

斜口长（或短）下降管（件1）用无缝钢管加工成为顶部斜口，管壁中部开有一排或多排4个均匀分布的溢流圆孔。其下部的一段管子外直径被加工成与气液分配盘板上布置的圆孔一致，并用胀接方法固定。圆盖板（件2）被水平设置在下降管（件1）顶部斜口上方，并用焊接方法固定。

工作原理：

气相流与液相流的界面处于“斜口长（或短）下降管（件1）”的中部偏上位置，即斜口长（或短）下降管上部斜口与水平圆盖板（件2）形成的斜口处于气相流中，而溢流下降扩散管（件3）的一排或多排4个均匀分布溢流圆孔被淹没在液相流中。气相流从长（或短）下降管上部的斜管口进入，液相流则从斜口下降管中部的溢流圆孔进入，在重力作用下形成了4股下降液体流，到达下降管底部出口处被低速垂直气相流喷出口处形成的“微负压区”所抽吸，在气流搅动下形成了尺寸大小不同的液滴，并直接喷洒在正下方的催化剂床层上。

优点：结构简单、压降最小、分配盘板上单位面积分布的气液分配器数量多，对气相与液相的均匀分布有一定作用。