一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種旋流?噴射型入口氣液擴(kuò)散器，它具有氣相流對液相流的霧化和擴(kuò)散性效果明顯、噴灑均勻性高的特點。入口傘帽體和空心圓錐斗體通過連接板條組成了第一級環(huán)形噴嘴；上水平圓板安裝在空心圓錐斗體下平圓口的下方組成了第二級環(huán)形噴嘴；外筒體在外、螺旋下降管在內(nèi)、6?8個空心螺旋葉片在中間，組成了6?8個螺旋通道；下空心圓錐斗體的上部與外筒體的下部上平圓口安裝在一起，下部下平圓口的下方通過弧形連接條板安裝了防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板組成了第三級環(huán)形噴嘴。本實用新型是安裝在各種下流式固定床加氫反應(yīng)器內(nèi)。
【專利說明】
_種旋流_噴射型入口氣液擴(kuò)散器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及化工機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，確切的說，它是一種石油或煤焦油煉制用加氫反應(yīng)器內(nèi)的噴射-噴射型入口氣液擴(kuò)散器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和環(huán)保意識的增強(qiáng)，國內(nèi)的環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，對潔凈燃油的要求越來越高，石油煉制及煤化工企業(yè)不得不提高自身各種油品的產(chǎn)品質(zhì)量，而油品加氫技術(shù)便是提高油品質(zhì)量的最有效的方法之一。加氫工藝技術(shù)水平的高低，主要取決于加氫原料油預(yù)處理的質(zhì)量、加氫催化劑(保護(hù)劑)的性能和加氫反應(yīng)器內(nèi)件三個主要因素。目前，為了提高燃料油品加氫反應(yīng)的質(zhì)量，就必須提高加氫催化劑的反應(yīng)活性，但是，采用高活性的催化劑，一旦氣相流對液相流的擴(kuò)散性不好，催化劑床層就會出現(xiàn)的“局部溝流”區(qū)域，該局部區(qū)域液相流多阻力大，從而導(dǎo)致氣相流相對偏少，即“局部缺氫”問題嚴(yán)重。當(dāng)氫氣在液相流中的溶解程度較低和加氫反應(yīng)中接觸不到氫氣兩種情況同時存在時，就是嚴(yán)重的“缺氫”現(xiàn)象，此時該區(qū)域出現(xiàn)“局部熱點”，不飽和烴或重質(zhì)油品中的殘留稠環(huán)芳烴等，非常容易發(fā)生疊合反應(yīng)、縮聚反應(yīng)和縮合反應(yīng)等有害反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑表面積炭失去活性、減少加氫催化劑的使用壽命。
[0003]如何提高加氫反應(yīng)的質(zhì)量和延長催化劑的使用壽命，在很大程度上也取決于反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件的先進(jìn)性和合理性。其中入口擴(kuò)散器是氣液兩相流從加氫反應(yīng)器頂部入口進(jìn)入后流經(jīng)的第一個內(nèi)構(gòu)件，在目前普遍使用的入口擴(kuò)散器水力學(xué)模擬分析和水力學(xué)冷模試驗中，可以發(fā)現(xiàn)以下問題:1、氣相流對液相流的擴(kuò)散作用和對流作用很差;2、氫氣向液相流溶解的速度不高;3、液相流噴灑到反應(yīng)器氣液頂分配盤板圓截面上的偏流現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0004]目前，國內(nèi)外普遍使用的入口擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)如附圖1和附圖2所示，它基本由外筒體
1、對半倒錐形筒體2、上圓封板3、下圓環(huán)封板4、中間隔板5、上帶孔圓形板6、下帶孔圓板7、連接立板8和定位板9構(gòu)成。下圓環(huán)封板4中心開有圓孔41，安裝在外筒體I底部的內(nèi)端口 11處，對半倒錐形筒體2的下部安裝在下圓環(huán)封板4的中心孔內(nèi)邊緣42處，上圓封板3的外邊緣安裝在對半倒錐形筒體2的上端口 21上，中間隔板5的下邊安裝在下圓環(huán)封板4的上表面上、上邊安裝在上圓封板3的下表面上，且按照中心線對齊。由此組合成了兩對矩形長條入口100;上帶孔圓形板6上設(shè)有上圓形孔61，下帶孔圓板7上設(shè)有下圓形孔71，上帶孔圓形板6安裝在下圓環(huán)封板4的下方，并留有一定的環(huán)向間隙，組成上環(huán)形噴嘴200;下帶孔圓板7安裝在上帶孔圓形板6的下方，也留有一定的環(huán)向間隙，組成下環(huán)形噴嘴300;連接立板8的上部安裝在下圓環(huán)封板4的下邊，中間突臺的上部安裝上帶孔圓形板6上，下部安裝在下帶孔圓板7的上表面上。
[0005]工作時:從反應(yīng)器頂部入口進(jìn)入的氣液兩相流，先進(jìn)入外筒體I的內(nèi)部，分別從兩對矩形長條口 100對撞進(jìn)入(氣相流則處于其上部，液相流則處于下部)，兩股正對的逆向流動形成對撞后，一起從下圓環(huán)封板4的中心圓孔41處下落，再分別從上環(huán)形噴嘴200和上圓形孔61中噴出，自上圓形孔61中噴出的氣液兩相流又分流從下環(huán)形噴嘴300和下圓形孔71中噴出。
[0006]上述這種現(xiàn)有入口擴(kuò)散器的主要缺點是:1、由于氣液兩相流分別從兩對矩形長條口的上下分別進(jìn)入，上部的氣相流對下部的液相流的擴(kuò)散性和對流換熱性均很差，不僅向下噴灑的液滴尺寸大而且偏流現(xiàn)象嚴(yán)重，液相流單位體積比表面積小，故氫氣向液相流油品的擴(kuò)散程度低、溶解速度慢;2、氣液兩相流分別從上環(huán)形噴嘴、上圓形孔、下環(huán)形噴嘴和下圓形孔等十幾處噴射，本來上部下來的液相流就偏流現(xiàn)象嚴(yán)重，再加上開孔率又特別高，故液相流不能被均勻地噴灑到反應(yīng)器的氣液頂分配盤上，尤其是大型反應(yīng)器不均勻問題更為嚴(yán)重。
[0007]由此可見，現(xiàn)有加氫反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件技術(shù)并沒有跟上新型加氫催化劑的發(fā)展步伐，正制約著油品加氫技術(shù)的發(fā)展。因此，先進(jìn)的、合理的反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件將會大大提高新型加氫催化劑在加氫反應(yīng)器中的作用。
[0008]為了使液相流和氣相流之間通過強(qiáng)對流方式和高擴(kuò)散方式進(jìn)行有效換熱和增加液相流中的氫氣溶解度，即氣相流對液相流的霧化程度的高與低，以及是否能夠被均勻地噴灑在反應(yīng)器頂部封頭空間里，使反應(yīng)器氣液頂分配盤板得到均勻度非常好的氣液兩相流，是開發(fā)各種加氫反應(yīng)器新型入口擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)特性所面對的一大課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的霧化和擴(kuò)散性差、噴灑偏流現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，提供一種氣相流對液相流的霧化和擴(kuò)散性效果明顯、噴灑均勻性高的加氫反應(yīng)器內(nèi)旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器
[0010]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:它主要由外筒體、入口傘帽體、上空心圓錐斗體、上水平圓板、螺旋下降管、空心螺旋葉片、下空心圓錐斗體、防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板、弧形連接條板等構(gòu)件。其中，筒體利用上部的定位環(huán)圈圓板安裝在加氫反應(yīng)器內(nèi)，用于在反應(yīng)器入口處定位和支撐整個組件，入口傘帽體和空心圓錐斗體通過連接板條連接定位，圓錐斗上平圓口的外邊緣與筒體中部內(nèi)壁環(huán)圈焊接，組成入口傘帽體在上，空心圓錐斗體在下，筒體在外的組合體，組成第一級環(huán)形噴嘴；上水平圓板安裝在螺旋下降管頂部，并處于空心圓錐斗體下平圓口的下方，且留有一定間隙，組成了第二級環(huán)形噴嘴;外筒體在外，螺旋下降管在內(nèi)，6-8個空心螺旋葉片(0.25-1個螺距)在中間，組合成為6-8個螺旋通道；下空心圓錐斗體在上，防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板在下，通過弧形連接條板上下連接留有一定間隙，組合成了第三級環(huán)形噴嘴。下弧形連接條板的弧形鋼條部分的弧度可調(diào)，防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板內(nèi)圈水平圓板的直徑應(yīng)小于下降擴(kuò)散管下降管下平圓口的內(nèi)徑;防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板的圓錐角為60°-120°形成了倒碟形形狀。
[0011]其組合體第一級形噴嘴和第二級環(huán)形噴嘴的主要作用是對剛剛進(jìn)入的氣液兩相流進(jìn)行預(yù)擴(kuò)散和預(yù)混合，確保下部6-8個螺旋通道能夠得到較均勻的液相流。氣液了兩相流通過螺旋通道時，在離心力作用下，旋轉(zhuǎn)下降的液相流形成了厚度很均勻的液膜處于下空心圓錐斗體上表面，在下空心圓錐斗體底部端口處形成了空心圓柱形旋轉(zhuǎn)液幕，被第三級環(huán)形噴嘴所噴射的水平氣相流所抽吸到氣相流之中且霧化成為細(xì)小霧滴。由此在加氫反應(yīng)器頂部封頭空間形成了均勻性非常好的霧化區(qū)域，達(dá)到均勻分布在反應(yīng)器的氣液頂分配盤板上的目的，杜絕了舊型入口擴(kuò)散器的嚴(yán)重偏流現(xiàn)象。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是:1、氣相流對液相流的霧化效果很好，提高了氣液兩相流的對流擴(kuò)散性，較小的霧滴有利于增加氫氣向液相流的溶解速度和溶解量；
2、通過預(yù)混合對流擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)液膜的較高均勻性，確保氣液兩相流能夠較均勻地噴撒在反應(yīng)器頂部的封頭空間里，使氣液頂分配盤板上分布的各個氣液分配器的吸液量大小基本一致。
【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有加氫反應(yīng)器入口擴(kuò)散器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是現(xiàn)有加氫反應(yīng)器入口擴(kuò)散器的俯視示意圖。
[0015]圖3是實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是入口傘帽體示意圖。
[0017]圖5是上空心圓錐斗體示意圖。
[0018]圖6是空心螺旋葉片示意圖。
[0019]圖7是下空心圓錐斗體示意圖。
[0020]圖8是下弧形連接條示意圖。
[0021 ]圖9是防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板9的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023]下面結(jié)合附圖，對本實用新型做進(jìn)一步的說明:本實用新型的所有零部件均可采用不銹鋼制作。它主要由外筒體1、入口傘帽體2、上空心圓錐斗體3、上水平圓板4、螺旋下降管5、空心螺旋葉片6、下空心圓錐斗體7、弧形連接條板8、防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板9等構(gòu)件。其中，外筒體I上部焊接的定位環(huán)圈圓板12，用于在反應(yīng)器入口處定位和支撐整個組件，下部端口與下空心圓錐斗體7焊接;入口傘帽體2為圓錐傘體，下邊加工成圓錐傘體下圓口 22，并焊接三到四個連接板條21，用于與上端口為圓錐斗上平圓口31、下端口為圓錐斗下平圓口32的空心圓錐斗體3定位連接;上圓錐斗上平圓口 31外邊緣與筒體I中部內(nèi)壁環(huán)圈焊接后，組成入口傘帽體2在上、空心圓錐斗體3在下、筒體I在外的組合體，形成第一級環(huán)形噴嘴100。其作用是:從上邊下來的均勻性很差的氣液兩相流101經(jīng)過第一級環(huán)形噴嘴100噴射后，會被較均勻地分散到上圓錐斗下平圓口 32處，變成較均勻的上低速環(huán)形液體幕33;
[0024]上水平圓板4安裝在螺旋下降管5的上部水平端口處，且安裝在上圓錐斗下平圓口32下方，組成了第二級環(huán)形噴嘴200，由其噴射的水平氣流201所產(chǎn)生的二級環(huán)形負(fù)壓區(qū)202將上低速環(huán)形液體幕33抽吸到二級水平氣流201之中被其霧化；
[0025]6-8個空心螺旋葉片6安裝在外筒體I與螺旋下降管5之間，由此形成了6_8個螺旋通道61，氣液兩相流經(jīng)過6-8個螺旋通道61的過程中，在離心力作用下，液相流被迫靠近外筒體I下段內(nèi)壁，形成較均勻的旋轉(zhuǎn)空心液膜74;
[0026]下空心圓錐斗體7的圓錐斗上平圓口71與外筒體I的下平口 12焊接在一起，組成了密封結(jié)構(gòu)；
[0027]防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板9安裝在下空心圓錐斗體7的圓錐斗下平圓口72下方，通過弧形連接條板8上下連接，在圓錐斗下平圓口 72與防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板9的頂水平圓板91留有要都能夠間隙，組成了第三級環(huán)形噴嘴300，其中頂水平圓板91的直徑比圓錐斗下平圓口72內(nèi)口直徑小5-15mm。從第三級環(huán)形噴嘴300中間噴射的水平氣流301所產(chǎn)生的環(huán)形負(fù)壓區(qū)302將旋轉(zhuǎn)空心液膜74抽吸到水平氣流301之中，并被其所霧化；
[0028]防滴流調(diào)節(jié)錐形圓板9底部的倒碟形結(jié)構(gòu)93，能使一些吸附在倒圓錐形92外邊緣液體被抽吸到上方的負(fù)壓區(qū)內(nèi)，再次被氣相流剪切成微小霧滴，這樣可以有效阻止中間滴流現(xiàn)象產(chǎn)生，如果不是倒碟形結(jié)構(gòu)，而是平板或向下凸起的形狀，液體之間的表面張力就會促使下部液體向中心流動，最終造成中間滴流現(xiàn)象的產(chǎn)生。以此，實現(xiàn)本實用新型的目的。
【主權(quán)項】
1.一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，它包括外筒體(I)、入口傘帽體(2)、上空心圓錐斗體(3)、上水平圓板(4)、螺旋下降管(5)、空心螺旋葉片(6)、下空心圓錐斗體(7)、弧形連接條板(8)、防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板(9)，其特征在于:外筒體(I)利用上部的定位環(huán)圈圓板(11)安裝在加氫反應(yīng)器內(nèi)，入口傘帽體(2)和空心圓錐斗體(3)通過連接板條(21)連接定位，空心圓錐斗體(3)上圓錐斗上平圓口 1(31)的外邊緣與外筒體(I)內(nèi)壁焊接，上水平圓板(4)安裝在螺旋下降管(5)的上部水平端口處，空心螺旋葉片(6)安裝在外筒體(I)和螺旋下降管(5)之間，下空心圓錐斗體(7)的圓錐斗上平圓口 Π (71)與外筒體(I)的下平口(12)焊接在一起，防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板(9)利用弧形連接條板(8)的上下兩端焊接在下空心圓錐斗體(7)的圓錐斗下平圓口 IV(72)下面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:入口傘帽體(2 )為實心圓錐傘體的圓錐角為90° -120;防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板(9 )的圓錐角為90° -120°，其上部設(shè)有圓形平板(91)，其底部為倒碟形結(jié)構(gòu)(93)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:上空心圓錐斗體(3)為空心圓錐斗體，其圓錐角為90°-120° ;下空心圓錐斗體(7)為空心圓錐斗體，其圓錐角為90°-120°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:6-8個空心螺旋葉片(6)行程為0.25-0.5個螺距。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:上水平圓板(4)安裝在螺旋下降管(5)頂部管口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:下弧形連接條板(8)的弧型鋼條部分(81)處的弧度可調(diào)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:入口傘帽體(2)的圓錐傘體下圓口(22)安裝在空心圓錐斗體(3)的上方，組成了第一級環(huán)形噴嘴(100)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:空心圓錐斗體(3)的圓錐斗下平圓口 ΙΠ(32)下方安裝了上水平圓板(4)，留有一定縫隙組成了第二級環(huán)形噴嘴(200)。9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:外筒體(I)在外，螺旋下降管(5)在內(nèi)，6-8個空心螺旋葉片(6)在中間，組成了6-8個螺旋通道(61)。10.根據(jù)權(quán)利要求1、6或7所述的一種旋流-噴射型入口氣液擴(kuò)散器，其特征在于:下空心圓錐斗體(7)的下平圓口(72)下方安裝了防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板(9)，并通過下弧形連接條板(8)上下連接，且留有一定縫隙組成了第三級環(huán)形噴嘴(300)。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種旋流-噴射型入□氣液擴(kuò)散器，其特征在于:下空心圓錐斗體(7)的下平圓口(72)下方安裝了防滴流調(diào)節(jié)圓錐形板(9)，并通過下弧形連接條板(8)上下連接，且留有一定縫隙組成了第三級環(huán)形噴嘴(300)。
【文檔編號】B01J19/26GK205650204SQ201620037170
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年1月15日 公開號201620037170.1, CN 201620037170, CN 205650204 U, CN 205650204U, CN-U-205650204, CN201620037170, CN201620037170.1, CN205650204 U, CN205650204U
【發(fā)明人】馮斌
【申請人】馮斌