[发明专利]一种用于沸腾床反应器的气液分布器

说明书

技术领域

本发明涉及反应器的内构件，尤其涉及一种用于沸腾床反应器的气液分布器。

背景技术

气液固三相沸腾床反应器在工业反应过程中得到了广泛应用，对于反应热很大的反应过程，使用三相沸腾床反应器可以有效的移走反应热，实现反应器的等温操作，保证反应器的正常运行。在三相沸腾床反应器中，气液分布器是保证气体在床层中均匀分布的重要内构件，直接影响反应器的平稳运行和反应效率。

目前国内外公开专利中沸腾床气液分布器根据功能特性分有两大类：截流型(例如US4874583、200910012453.5和201020636320.3等)和非截流型(例如200910012498.2)，现有文献显示目前工业装置上基本采用了美国Texaco公司的带止逆球的泡帽式气液分布器US4874583，中石化抚研院利用催化剂堆积角的特性开发了非截流型气液分布器，可以防止催化剂的大量逆流，但是无法完全回避隔板上方物流的逆流，容易发生进气孔堵塞。

当沸腾床反应器中液相气含率相同时，气泡直径越小，则气液相界面积越大，传质速率越快，有利于提高反应效果和利用率。同时大气泡在液相中的上升速度高于小气泡，也会造成气体在反应器中的停留时间缩短，或者可以说大气泡使部分气体在反应器中没有与液相接触传质，在一定程度上形成短路。这些都会影响反应物之间的传质效果，并降低反应的转化率。因此现阶段学术界主要关心气液分布器如何使气体分布均匀，产生更多更小的气泡，同时应该具备防止反应器隔板上方带催化剂的物流发生逆流。气固液三相物料在反应器内有效均匀混合、传质效率及操作弹性是沸腾床反应器的重要性能指标，因此，性能优异的气液分布器是沸腾床反应器的关键内构件。

美国Texaco公司的专利US4874583介绍了一种用于沸腾床反应器的气液分布器，为泡帽分布器，主要由泡帽、上升管、止逆球和阀芯等部件组成。泡帽筒体的底部设有条缝，上升管上部和阀芯中部设有流体出口，阀芯下部设有阀座。上升管的下部为带有进气槽(条缝)的气液预混合结构，上升管内设有用于气液混合的孔板混合器。多个泡帽分布器均匀地设置于分布板上。这种气液分布器在使用过程中主要存在如下问题：(1)采用所述的气液混合结构虽然能起到一定的气液混合作用，但是气液容易出现断塞流和脉动流。并且，阀芯内腔的顶端是封闭的，进入到浮起的止逆球上方、阀芯内腔顶部死区的气液会形成回旋流(气液向下回旋流动)。因此，止逆球会在气液物流中上下跳动，造成止逆球和阀芯的碰撞损伤。(2)上升管顶部和泡帽环形空间都存在物流的死区，在运行过程中产生较多旋涡，导致气液进料不稳，床层波动较大，同时局部阻力导致分布器压降较大。(3)气体仅通过上升管条缝上端进入上升管，此处气液抽吸混合，极易造成脉动阻塞，流动阻力较大，上升管内部孔板混合器在一定程度上能强化气液混合的效果，但是阻力相对较大。

中石化抚研院的专利200910012453.5介绍的结构在气液混合结构上做了大量改进，气液混合进料平稳。但是上部开孔斜向上方，同时没有泡帽结构的折流，催化剂在隔板上方容易沉积，可能造成沸腾床反应器底部过热而烧坏催化剂，由于缺少泡帽的破碎和扩散气泡作用，气体扩散范围较小，气泡较大，由于分配器出口没有泡帽的折流阻挡作用，逆流时物流将瞬间逆流，中心进料管流速较大，止逆球不易迅速回位，需要一个短暂的回位过程。

神华煤制油公司申请的专利201020636320.3具有圆锥形泡罩，该圆锥泡罩通过多个角尺支腿与该分配盘连接。这种结构的特点是借助了浮阀的特点结构简单，易于操作，密封紧密，流体流量为零时，锥体完全覆盖了分配盘的开孔，隔绝了分配盘上的物料进入分配盘下。该气液分布器在使用过程中存在的问题：(1)缺少气液混合结构，分配板下方的物流在泡帽浮起时进入床层，气泡较大，气泡尾迹影响范围较大，直接导致床层底部波动较大，分配不均；(2)泡罩通过角尺支腿与该分配盘连接，可以自由上下移动，同时在运行过程中存在旋转，旋转运动在破碎气泡和防止催化剂在泡罩上沉积有一定效果，但是长时间的旋转极易导致角尺支腿与分配盘开孔的磨损，可靠性降低，影响设备长周期安全运转，因此泡帽不宜自由旋转。

发明内容

为了解决现有技术存在的易出现断塞流和脉动流、止逆球扰动较大及分配盘开孔磨损的技术问题，本发明提供了一种用于沸腾床反应器的气液分布器，该气液分布器能强化气液混合，实现气液连续均态进料，分布器内部不存在流动死区，旋流和压降相对较小。