一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器，其底部采用帶孔的圓形底板，圓形底板上部為側(cè)向開孔的錐形筒體。所述錐形筒體的側(cè)向開孔為軸向長圓孔，且所述軸向長圓孔分布在錐形筒體下部，且位置靠近所述圓形底板。所述錐形筒體的半頂角范圍為2°至3°，且所述錐形筒體的側(cè)向開孔面積與所述圓形底板的開孔面積的總和是所述固定床反應(yīng)器的進料管流通面積的3至4倍。本實用新型的錐形桶狀開孔式結(jié)構(gòu)簡單，能使氣流分布更均勻，防止發(fā)生偏流，避免催化劑床層出現(xiàn)死區(qū)和短路，并極大地減小了進口氣體對分布器底部的圓形底板碰撞后形成較大的反向動能，從而減輕氣流對固定床反應(yīng)器器壁的沖蝕。
【專利說明】一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及供油及化工裝置的固定床反應(yīng)器領(lǐng)域，特別是涉及一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)大量的煉油和化工裝置中，均有大量的固定床反應(yīng)器，如合成氨、甲醇和制氫裝置中常配備的加氫、脫硫、高變、中變和低變等反應(yīng)器。作為相應(yīng)裝置的核心設(shè)備，固定床反應(yīng)器的工作環(huán)境通常是高溫、高壓、臨氫及高溫硫和硫化氫環(huán)境。在工作過程中，反應(yīng)氣從頂部進入反應(yīng)器，經(jīng)過入口氣體分布器后，進入催化劑床層完成反應(yīng)，再經(jīng)出口氣體收集器收集排出。典型的固定床反應(yīng)器的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0003]目前，國內(nèi)固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器普遍采用的是碟板式入口氣體分布器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該入口氣體分布器的底部為圓形擋板8(無開孔)，上部為多層環(huán)形隔板9，環(huán)形隔板9之間以四根筋板連接，氣體自上而下從環(huán)形隔板9中間的空隙向周圍擴散，經(jīng)反應(yīng)器器壁折流，再向下分布，進入催化劑床層7進行反應(yīng)，其工作原理如圖3所示，易知存在如下不足:
[0004]1、氣體呈規(guī)則傘狀流動，氣流為按股狀分布的流動氣束6，在反應(yīng)器內(nèi)分布不均勻，易出現(xiàn)偏流和短路現(xiàn)象，從而會形成催化劑死區(qū)10，如圖3所示。
[0005]2、機械強度較小，在入口高速氣流的沖擊下，會產(chǎn)生一定頻率的振動，長期操作易造成分布器結(jié)構(gòu)件的疲勞破壞。其中任何一塊碟板的損壞變形，都會造成入口氣流分布的較大波動，導(dǎo)致催化劑死區(qū)10的面積增大。
[0006]3、這種入口氣體分布器是通過調(diào)整環(huán)形隔板9內(nèi)直徑的大小、環(huán)形隔板9的數(shù)量以及環(huán)形隔板9之間的間距，來調(diào)整分布器上氣體流通面積。利用環(huán)形隔板的幾何間隙，反應(yīng)氣體分流后利用反應(yīng)器封頭的器壁反吹擾流，進入催化劑床層10進行反應(yīng)。在反應(yīng)器設(shè)計時就要考慮這種分布方式對封頭的沖蝕會縮短反應(yīng)器的使用壽命，從而使沖擊反力成為反應(yīng)器失效必須考慮的主要因素之一。
[0007]因此，針對國內(nèi)目前石油化工裝置中固定床反應(yīng)器普遍采用的碟板式入口氣體分布器存在的不足，本實用新型對入口氣體分布器的結(jié)構(gòu)進行改進，使氣體分布更為均勻，防止發(fā)生偏流和短路，降低流體死區(qū)，提高催化劑的利用率是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器，用于解決現(xiàn)有入口氣體分布器存在的局限性問題。
[0009]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器，其底部采用帶孔的圓形底板，圓形底板上部為側(cè)向開孔的錐形筒體。
[0010]本實用新型的有益效果是:與碟板式氣體分布器相比，本實用新型的錐形桶狀開孔式結(jié)構(gòu)簡單，且機械強度好。通過錐形筒體與圓形底板的開孔，在側(cè)面與底面形成氣體的旋轉(zhuǎn)擾流，入口氣流由股狀分布變?yōu)榧?xì)束狀分布，使氣流分布更均勻，防止發(fā)生偏流，避免催化劑床層出現(xiàn)死區(qū)和短路，提高催化劑的利用率。同時，極大地減小了進口氣體對分布器底部的圓形底板碰撞后形成較大的反向動能，其沖擊力在擴散軌跡上因不斷被擾動而衰減，從而減輕氣流對固定床反應(yīng)器器壁的沖蝕，提高固定床反應(yīng)器的使用壽命。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。
[0012]進一步，所述圓形底板上的開孔為圓形孔，且各圓形孔按正三角形或正方形均勻排列。
[0013]進一步，所述圓形底板上的開孔的直徑大于或等于8毫米，且各開孔間的間距大于或等于20毫米。
[0014]采用上述進一步方案的有益效果是:使圓形底板上的開孔符合反應(yīng)器布管限定區(qū)域的要求，且給出了開孔的尺寸要求，既符合一定的開孔率，又能兼顧圓形底板抗擊氣流沖擊的剛性需要以及加工工藝水平的限制，氣體分布更為均勻，氣流對固定床反應(yīng)器器壁的沖蝕減弱，提高了固定床反應(yīng)器的使用壽命。
[0015]進一步，所述錐形筒體的側(cè)向開孔為軸向長圓孔。
[0016]采用上述進一步方案的有益效果是:采用軸向長圓孔，便于根據(jù)錐形筒體的尺寸調(diào)節(jié)開孔面積，錐形筒體越高則軸向長圓孔的軸向尺寸越大，錐形筒體的內(nèi)直徑越大則軸向長圓孔的數(shù)量越多。
[0017]進一步，所述軸向長圓孔分布在錐形筒體下部，且位置靠近所述圓形底板。
[0018]進一步，所述軸向長圓孔半徑大于或等于5毫米，且各軸向長圓孔的孔間凈距離大于或等于弧長12毫米。
[0019]采用上述進一步方案的有益效果是:給出了軸向長圓孔的尺寸及位置要求，既符合一定的開孔率，又能兼顧錐形筒體自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需要以及加工工藝水平的限制。
[0020]進一步，所述軸向長圓孔的頂端至所述固定反應(yīng)器的進氣口底部的距離大于或等于60毫米至80毫米。
[0021]采用上述進一步方案的有益效果是:減小了氣體偏轉(zhuǎn)對進氣管的影響。
[0022]進一步，所述錐形筒體的側(cè)向開孔面積與所述圓形底板的開孔面積的總和是所述固定床反應(yīng)器的進料管流通面積的3至4倍。
[0023]采用上述進一步方案的有益效果是:能控制氣體通過所述入口氣體分布器的開孔的氣體流速為3米/秒至4米/秒。
[0024]進一步，所述錐形筒體的側(cè)向開孔面積和所述圓形底板的開孔面積按7:3或8:2分配。
[0025]進一步，所述錐形筒體的半頂角范圍為2°至3°。
[0026]采用上述進一步方案的有益效果是:在側(cè)面與底面形成氣體的旋轉(zhuǎn)擾流，使氣流分布更加均勻，防止發(fā)生偏流，避免催化劑床層出現(xiàn)死區(qū)和短路，提高催化劑的利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的固定床反應(yīng)器的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中常用的碟板式氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中常用的碟板式氣體分布器的工作原理示意圖；[0030]圖4A為本實用新型所述入口氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4B為圖4A中錐形筒體的側(cè)向開孔的局部放大圖；
[0032]圖4C為圖4A中A-A向的剖視圖；
[0033]圖5為本實用新型所述入口氣體分布器的工作原理示意圖。
[0034]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0035]1、入口氣體分布器，2、圓形底板，3、錐形筒體，4、進料管，5、軸向長圓孔，6、流動氣束，7、催化劑床層，8、圓形擋板，9、環(huán)形隔板，10、催化劑死區(qū)。
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0037]如圖4A至圖4C所示，本實施例提供了一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器1，其底部采用帶孔的圓形底板2，圓形底板2上部為側(cè)向開孔的錐形筒體3。所述入口氣體分布器I與所述固定床反應(yīng)器的進料管4連接，且所述錐形筒體3的半頂角范圍為2°至3°。
[0038]本實施例中，所述圓形底板2上的開孔為圓形孔，且均勻分布，開孔方式一般采用正三角形，受布管限定區(qū)域影響也可以采用正方形排布。開孔間距可根據(jù)不同操作工況確定。在一定的開孔率下，開孔小而密比大而稀對壓降影響小，但開孔越小越易堵塞，同時還應(yīng)兼顧自身抗擊氣流沖擊的剛性需要以及加工工藝水平的限制，其中優(yōu)選方案:所述圓形底板上的開孔的直徑大于或等于8毫米，且各開孔間的間距大于或等于20毫米。
[0039]所述錐形筒體3的側(cè)向開孔為軸向長圓孔5，其分布在錐形筒體3下部，且位置靠近所述圓形底板2。軸向長圓孔5的軸向尺寸通過錐形筒體3的高度調(diào)節(jié)，錐形筒體3越高則軸向尺寸越大；軸向長圓孔5的數(shù)量通過錐形筒體3的內(nèi)直徑調(diào)節(jié)，錐形筒體3直徑越大則軸向長圓孔5數(shù)量越多。此外，確定軸向長圓孔5的尺寸時，還要考慮自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及加工工藝水平，較為優(yōu)選方案為:軸向長圓孔半徑大于或等于5毫米，且各軸向長圓孔的孔間凈距離大于或等于弧長12毫米。另外，如圖4A所示，為減小氣體偏轉(zhuǎn)對進氣管的影響，所述軸向長圓孔的頂端至所述固定反應(yīng)器的進氣口底部的距離大于或等于60毫米至80暈米。
[0040]為了控制氣體通過所述入口氣體分布器的開孔的氣體流速為3米/秒至4米/秒，所述錐形筒體3的側(cè)向開孔面積與所述圓形底板2的開孔面積的總和需是所述固定床反應(yīng)器的進料管流通面積的3至4倍，同時還可以使所述錐形筒體的側(cè)向開孔面積和所述圓形底板的開孔面積按7:3或8:2分配。
[0041]如圖5所示，與碟板式氣體分布器相比，本實施例的錐形桶狀開孔式結(jié)構(gòu)將入口氣流由股狀分布變?yōu)榧?xì)束狀的流動氣束6，氣體分布更為均勻，能防止發(fā)生偏流，避免催化劑床層7出現(xiàn)死區(qū)和短路。同時，細(xì)束狀的流動氣束6極大地減小了進口氣體對分布器底部的圓形底板碰撞后形成較大的反向動能，其沖擊力在擴散軌跡上因不斷被擾動而衰減，從而減輕氣流對固定床反應(yīng)器器壁的沖蝕，提高固定床反應(yīng)器的使用壽命。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種固定床反應(yīng)器的入口氣體分布器，其特征在于，其底部采用帶孔的圓形底板，圓形底板上部為側(cè)向開孔的錐形筒體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述圓形底板上的開孔為圓形孔，且各圓形孔按正三角形或正方形均勻排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述圓形底板上的開孔的直徑大于或等于8毫米，且各開孔間的間距大于或等于20毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述錐形筒體的側(cè)向開孔為軸向長圓孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述軸向長圓孔分布在錐形筒體下部，且位置靠近所述圓形底板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述軸向長圓孔半徑大于或等于5毫米，且各軸向長圓孔的孔間凈距離大于或等于弧長12毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述軸向長圓孔的頂端至所述固定反應(yīng)器的進氣口底部的距離大于或等于60毫米至80毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述錐形筒體的側(cè)向開孔面積與所述圓形底板的開孔面積的總和是所述固定床反應(yīng)器的進料管流通面積的3至4倍，用于控制氣體通過所述入口氣體分布器的開孔的氣體流速為3米/秒至4米/秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述錐形筒體的側(cè)向開孔面積和所述圓形底板的開孔面積按7:3或8:2分配。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的入口氣體分布器，其特征在于，所述錐形筒體的半頂角范圍為2°至3°。
【文檔編號】B01J8/02GK203507981SQ201320678751
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】王永鋒, 劉平, 張林平, 王建國, 林云喜, 張興, 亓峰, 楊柳, 關(guān)佩 申請人:北京石油化工工程有限公司